Нивелир с самоустанавливающейся линией визирования Советский патент 1985 года по МПК G01C5/02 

1 Изобретение относится к геодезическо-маркшейдерскому приборостроению и может быть использовано для определения превышений способом геометрического нивелирования. Известен технический нивелир с самоустанавливающейся линией визирования в широком диапазоне угло наклона прибора, содержащий объектив с приклеенной к нему сеткой нитейj установленный в маятниковой подвеске с двумя взаимно перпендикулярными ос ми качания, подвешенное плоское зеркало компенсатора, расположенное на половине фокусного расстояния объек- тива, наблюдательную систему fll. Основными недостатками известного нивелира являются невозможность обес печения надежной компенсации разворота сетки совместно с объективом с помощью маятникового подвеса и снижение качества изображения и разрешающей способности объектива -из-за перекрытия его центральной зоны сеткой и призмой наблюдательной системы Кроме того, сложна конструкция прибора, обусловленная необходимостью стабилизации всех элементов схемы, определяющих визирную ось, и значительные ее габариты, Наиболее близким по -технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является нивелир с самоустанавливающейся линией визирования } содержащий зрительную трубу с объективом, сеткой нитей, уголковым отражателем и оптико-механическим, компенсатором маятникового типа, выполненным в виде плоского зеркала, установленного, как и сетка нитей, в главной плоскости объектива. Уголковый отражатель нивелира установлен 8а объективом и служит для фокусировки изображения С2. Недостатками известного нивелира являются снижение качества изображения из-за перекрытия части поля зрениясеткой нитей и призмой наблюдательной системы,а также небольшой диапазон .стабилизации линии визирования. Цель изобретения - улучшение качества изображения и расширение диапазона стабилизации линии визирования. Поставленная цель достигается тем, что в нивелире с самоустанавливающейся линией визирования, срдержащем зрительную трубу с объективом, угол14ковым отражателем, сеткой нитей, установленной в главной плоскости объектива, компенсатором маятникового типа, имеющем отражательный оптический элемент, расположенный8 главной плоскости объектива между объективом и уголковым отражателем, отражательный оптический элемент компенсатора выполнен в виде призмы BP-ISO закрепленной в маятниковой подвеске совместно с объективом и сеткой нитей, причем узловая точка объектива и центр сетки нитей расположены на прямой, параллельной главному сечению призмы ВР-180° и оси качания маятника, а сетка нитей закреплена в дополнительной введенной маятниковой подвеске с возможностью поворота в плоскости, перпендикулярной оптической оси зрительной трубы. На фиг.1 представлен нивелир, общий вид; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.З - то же, вид спереди; на фиг.4 - ход лучей в оптической системе нивелира. Объектив 1, призма 2 компенсатора, призма 3 наблюдательного канала и сетка 4, установленная в подшипнике 5, закреплены на общей плате 6, подвешенной на двойной шарикоподшипниковой подвеске, оси 7 и 8 качания которой перпендикулярны визирной оси. Ось 7 через подшипники связана с кронштейнами 9 корпуса 0 прибора. Внутреннее кольцо подпшпника 5 с сеткой 4 связано с грузом 11, создакяцим маятниковый момент для ра.зворота сетки при боковых наклонах нивелира. Гашение колебаний платы 6 и рамки внешней подвески 12 осуществляется магнитоиндукционным демпфером, содержащим постоянные магниты 13 и тормозные пластины 14 и 15, Кронштейн 16 зеркального уголкового отражателя 17 укреплен в корпусе 10 на направляющих 18, обеспечивакнцих его перемещение при фокусировке изображения. Защитное стекло 19 и плоскопарал- лельная пластинка 20 оптического микрометра расположены перед объективом. Наблюдательная система прибора включает призмы 3 и 21, линзовую оборачивающую систему 22 и окуляр 23. Нивелир работает следугадим образом. Пучок лучей от предмета (рейки ) проходит защитное стекло 19, пластинку 20 микрометра и попадает на объектив 1, после которого зеркальным уголковым отражателем 17 направляетс на призму 2 компенсатора. Смещенный призмой 2 в направлении, перпендикулярном оси объектива, пучок лучей вновь идет на уголковый отражатель 1 и отклоняется им на сетку 4, где строится изображение объекта. Вместе со штрихами сетки 4 это изображение передается оптическим призменным шар ниром (3 и 21) и линзовой оборачивающей системой 22 в фокальную плоскост окуляра 23. Для снятия отсчета по рейке с точностью до сотых долей миллиметра используется оптический микрометр с поворотной плоскопараллельной пластинкой 20.

В предлагаемом нивелире в качестве элемента компенсатора использован призма, эквивалентная по своему действию плоскому зеркалу и перпендикулярному к нему ромбу, смещающему пу-

чок лучей в поперечном направлении, обладающая свойствами, необходимыми для построения схемы высокоточного широкодиапазониого нивелира: отсутствие разворота изображения объекта при боковом наклоне нивелира, соответствующему повороту призмы компенсатора вокруг нормали эквивалентного ей зеркала, так как компоненты эквивалентной системы не дают разворота изображения; стабильность положения визирной оси при значитель.ных наклонах нивелира благодаря ин- вариантности призмы компенсатора к неизбезкЯому в этом случае смещению призмы в вертикальной плоскости. Визирная ось в предлагаемом нивели е определяется узловой точкой объекти- за и изображением центра перекрестия в зеркальном уголковом отражателе и призме компенсатора ВР-180.

При продольном наклоне нивелира все оптические элементы, закрепленные на маятниковой подвеске, сохраняют свое взаимное положение, происходит лишь смещение ребра уголкового

отражателя, которое не нарушает стабильности положения визирной оси ввиду свойства уголкового отражателя не смещать изображение при двукратном прохождении лучей в этом отражателе.

При боковом наклоне поворот нивелира происходит вокруг визирной оси, что также сохраняет стабильность ее положения.

Нечувствительность нивелира к смещению ребра зеркального уголкового отражателя в вертикальной плоскости делает схему нерастраивающейся при перефокусировке. Расположение оси внешней подвески компенсатора и ребра уголкового отражателя в плоскости перпендикулярной вертикальной оси вращения прибора, обеспечивает минимальную величину расфокусировки при еТо повороте вокруг наклоненной оси.

Закрепление объектива, сетки и призмы ВР-180 на одном звене двойной подвески обеспечивает не только высокую точность работы в широком диапазоне, но и сборочно-юстировочну технологичность прибора, так как погрешности изготовления призмы и взаимной ориентировки всех оптических элементов подвески легко компенсируются ее балансировкой. Кроме того, предлагаемая схема с подвеской объектива позволяет использовать типовой двухлинзовый объектив, дающий высокое качество изображения лишь в малом угле поля зрения.

Использование в компенсаторе нивелира призмл тройного отражения позволяет установить сетку вне объектива, создавая возможность устранения ее разворота при боковых наклонахдополнительным маятником, а конструктивное соединение элементов, определяющих визирную ось, на одной подвеске обеспечивает однозначность их взаимного положения и надежность ста билизации визирной оси в широком диапазоне.

II и

НИВЕЛИР С САМОУСТАНАВШВАЮЩЕЙСЯ ЛИНИЕЙ ВИЗИРОВАНИЯ, содержащий .зрительнуютрубу с объективом, уголковым Отражателем, сеткой нитей, установленной в главной плоскости объектива, компенсатором маятникового типа, имеющим отражательный опти чгский , расположеияь) в главной плоскости объектива между объективом и уголковым отражателем, от- личающийся тем, что, с целью улучшения качества изображения и расширения диапазона стабилизации линии визирования, отражательный оптический элемент компенсатора выполг йен в виде BP-ISO, закреплен ной в маятниковой подвеске совместно с объективом и сеткой нитей, причем узловая точка объектива и центр сетки нитей расположены на прямой парал- ,лельной главному сечению приз ВР-180 и/юси качания маятника, a .сетка нитей закреплена в дополнитель-; но введенной маятниковой подвеске с возможностью поворота в плоскости, перпендикулярной oпfичecкoй оси зрительной трубы. 00 а