Нивелир Советский патент 1984 года по МПК G01C5/00 

Изобретение относится к геодезическому приборостроению, в частности к автоматизированным геодезичесКИМ приборам, и может быть использовано для выполнения высокоточных нивелирных раЬот.

Известны нивелиры, в которьдх процесс приведения визирного луча в строго горизонтальное положение автоматизирован благодаря применению компенсаторов.

Известен высокоточный нивелир содержащий зрительную трубу, включающую в себя плоскопараллельную пластинку, кинематически связанную с барабаном микрометра, объектий, фокусирующую линзу, кинематически связанную с барабаном фокусирования компенсатор, сетку нитей и окуляр.

Плоскопараллельная пластинка с барабаном микрометра оптически связаны с шкалой и лупой микроскопа. Юстировка визирной оси осуществляется с помощью оптического клина расположенного перед рлоскопарал- ,

лелйной пластинкой и объективомСИ I

Недостатком известного нивелира

является низкая производительность труда, обусловленная тем, что процесс отсчитывания по рейке (процесс измерения) не автоматизирован, а является визуальным. Визуальное отсчитывание по рейке и барабану микрометра является утомительным для наблюдателя и длительным по времени процессом, кроме того оно может содержать ошибки, обусловленные индивидуальными особенностями наблюдателя, наличие которых снижае достоверность полученных результато

Наиболее близким по технической сущности и конструктивному выполне нию к изобретению является нивелир, содержащий зрительную трубу, включащую телеобъектив с регулируемым увеличением для получения изображения рейки в одном масштабе независимо от ее удаленности, фокусирующую линзу, сетку нитей, объектив зеркалной фотокамеры, зеркало, прямоугольную призму, окуляр и блок переключения, позволяющий передавать изображения рейки из поля зрения трубы в фокальную плоскость зеркальной фотокамеры, представляющей собой канал автоматической регистрации. На фотопленке фиксируются штрихи рейки, их закодированная оцифровка и горизонтальная нить сетки трубы В нивелире имеется механическое устройство цифрового ввода для нумерации реперов, нивелируемых точек, ходов. Эти данные в закодированном виде регистрируются на фотопленке рядом с изображением рейки. В процессе работы после визирования зрительной . трубой на рейку и фокусировки переключают вручную изображение с окуляра на фотокамеру и производят фотографирование. Отсчеты по рейкам получают в камеральных условиях. Они складываются из грубого отсчета, производимого по .закодированной оцифровке, и из точного (в пределах одного деления рейки), Производимогос помощью микроскопа или другого устройства. По отсчетам вычисляют превышения, а затем абсо0 лютные отметки точек Сз.

Недостатками известного устройства ЯВЛЯЮТСЯ невысокая производительность труда, обусловленная тем, что процесс отсчитывания на рейке

5 не-автоматизирован, а перенесен из полевых условий в камеральные. Необходимость выполнения фотолабораторных работ и использование специального считывающего с фотопленки

Q устройства знaчитeльнo осложняет

и удлиняет процесс измерения и обработки результатов} отсутствие в нивел ире компенсационного устройства для автоматической установки линии визирования в горизонтальное положение приводит к снижению производительности труда и появлению случайных ошибок ; неудобства в работе, связанные с тем, что масштаб изображения рейки с основном, визуальном канале постоянный и большой; Ненадежность результатов, так как наблюдатель не может проконтролировать, что ч насколько качественно зафиксировано на фотопленке; извест5 ный прибор не позволяет получить в полевых условиях ни превышений, ни, тем более, абсолютных отметок точек.

Целью изобретения является улучQ шение условий наведения на рейку. Поставленная цель достигается тем, что в нивелире, содержащем зрительную трубу с панкратической системой построения изображений делений кодированной рейки в постоянном масшта бе в канале автоматической регистрации, выделенных с помощью светоделителя, установленного в ходе лучей между объективом и окуляром зрительной трубы, система

построения изображений в постоянном

масштабе размещена после светоделителя в канале автоматической регистрации.

Для дальнейшего улучшения автоматической регистрации показаний

непосредственно в процессе наведения в плоскости изображений канала автоматической регистрации размещена матрица фотоэлементов, соединенных

с входами ЭВМ, с другими входами которой соединен фотоэлемент для .считывания показаний кодового диска на барабане микрометра нивелира.

Кроме того, линзы панкратической системы соединены через толкатели

с кулачками, закрепленными на оси фокусирующего органа зрительной трубы.

На фиг. 1 изображен нивелир, вид спереди; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - нивелирная рейка со штриховыми и кодовыми делениями.

Нивелир содержит зрительную труб1 с подставкой 2, встроенную ЭВМ 3, фокусирующий орган 4, барабан 5 микрометра, кабели 6 и 7, соединяющие ЭВМ 3 и зрительную трубу 1, круглый уровень 8.

Основной канал визуального наблюдения нивелира 1(фиг. 2) включает объектив 9, плоскопараллельную пластинку 10, фокусирукмую линзу 11, компенсатор 12, светоделитель в вид куб-призмы 13, сетку нитей 14 и окуляр 15.

Канал автоматической регистрации включает прямоугольную призму 16, сетку 17 нитей, линзы 18 и 19 панкратической системы, блок 20 фотоэлементов. Фокусирующая линза 11 жестко соединена t зубчатой рейкой 21, находящейся в зйцеплении с шестерней 22, насаженной на ось вращения органа 4 фокусирования. Линзы 18. и 19 закреплены соответственно на толкателях 23 и 24, упирающихся в кулачки 25 и 26, насаженные на ось вращения барабана 4 фокусирования. Профили кулачков 25 и 26 расчитаны так, что при повороте барабана, 4 фокусирования во время фокусирования зрительной трубы 1 линзы 18 и 19 дают в плоскости фотоэлементов блока 20 изображение кодовых делений рейки, одинаковых по величине независимо от расстояни визирования.

Плоскопараллельная пластина 10 жестко соединена с зубчатым сектором 27, находящимся в зацеплении с шестерней 28, насаженной на ось вращения барабана 5 микрометра. Барабан 5 снабжен кодовым диском 29, насаженным на его ось, и считывающими элементами 30, закрепленными на корпусе 31 зрительной трубы 1 Кабели 6 и 7 соединяют ЭВМ 3 с блоком 20 фотоэлементов и с считывающими элементами 30. ЭВМ может либо встраиваться в нивелир, либо . располагаться дистанционно.

В полевых условиях нивелир устанавливают между двумя точками и по круглому уровню 8 приводят его в рабочее положение. На нивелируемых точках устанавливают двусторонние рейки (фиг, 3) с закодированными делениями. В намять ЭВМ 3 через

клавиатуру вводят значения абсолютных отметок начального и конечного реперов и информацию о номере репера, станции, шифр наблюдателя, дату, сведения о погоде. Затем зрительной трубой 1 визируют на заднюю рейку ( начальный репер, абсолютная отметка которого точнр известна J и фокусируют ее путем враицения фокусирующего органа 4. Вращением барабана 5 сов0мещают горизонтальную нить сетки 14 с любым штрихом рейки и нажимают клавишу Отсчет. В это время включаются фотоэлементы блока 20 и считывающие фотоэлементы 30. По кабелям 6 и 7 в ЭВМ 3 поступает грубый и

5 точный отсчеты по рейке. Суммированный полный отсчет эаносится в память ЭВМ 3. Затем визируют на переднюю рейку, повторяют описанные выше действия, в результате которых

0 в память ЭВМ заносится полный передний отсчет.

Для исключения погрешности указанные измерения повторяют, визируя на повернутые обратной стороной перед5нюю и заднюю рейки. Как только в памяти ЭВМ накапливается два згмдних и два передних отсчета, ЭВМ по заданной программе производит обработку полученных результатов: находит

0 разницу пяток, вычисляет два превышения, сравнивает их и при допустимой разнице вычисляет среднее значение, по среднему превышению и отметке задней точки вычисляет абсолют5ную отметку, передней точки. Информация и превышении и абсолютной отметке засылается на табло и в накопитель. На второй и последующих станциях действия повторяются. На последней станции ЭВМ осущетсвляет

0 сравнение отметки конечной точки ( репера }, полученной в результате нивелирования, с ее фактической отметкой и выдает в накопитель значение невязки в нивелионом ходе.

5

Таким образом, расположение в предлагаемом нивелире канала считывания за светоделительным.элементом, а в плоскости изображений - фотоэлементов, соединенных с мини-ЭВМ, кине0матическая связь линз панкратической системы с кулачками на оси барабанчика фокусирования, снабжение барабана микрометра кодовым диском со считывающими элементами, соединенными с

5 мини-ЭВМ, и установка компенсатора в нивелире устраняют недостатки известного устройства и.тем самым, в несколько раз повышают производительность труда, надежность в работе

0 и значительно улучшают условия труда и удобства.

т 06

-05

4

-03

ог

01

Фиг.З

1. НИВЕЛИР, содержащий зрительную трубу с панкратической системой построения изображений делений кодированной рейки в постоянном масштабе в канале автоматической регистрации, выделенных с помощью светоде/ теля, установленного в ходе лучей между объективом и окуляром зрительной трубы, отличающийся тем, что, с целью улучшения условий наведения на рейку, система построения изображений .делений в постоянном масштабе размещена после светоделителя в канале автоматической регистрации. 2.Нивелир по п. 1, отличающий с я тем, что в плоскости построения изображения канала автоматической регистрации размещена матрица фотоэлементов, соединенных с входами ЭВМ, с другими входами которой соединен фотоэлемент для считывания с кодового диска на барабане мик1рометра нивелира. 3.Нивелир по п. 1, о т л и ч а- g ю щ и и с я тем, что линзы панкра- л тической системы сбединены через толкатели с кулачками, закрепленны1МИ на .оси фокусирующего органа зрительной трубы. / о ел