Нивелир Советский патент 1985 года по МПК G01C5/02 

Изобретение относится к геодези,ческому приборостроению, а именно к нивелирам, которые предназначены дл геометцического нивелирования. ИзвЙ:тен нивелир с подставкой, алидадной частью, зрительной трубой с установочным и контактным уровнями, приводимой в горизонтальное положение при помощи элевационного винта Q Недостатками нивелира являются низкая производительность работ и низкая точность приведения визирной оси зрительной трубы в горизонтальное положение. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является нивелир, (..содержащий подставку, алидадную часть, зрительную трубу, горизонтирующий элемент в виде линзового компенсатора, установленного перед объективом зрительной трубы, установочный и контактньй уровень, элев ционое устройство с призменной системой, связывающей визирную ось зри тельной трубы с осью контактного уровня, состоящей из двух пентаприз и контактной призмы, установленной в окулярной части зрительной трубы, а также оптико-механическим блоком, состоящим из зубчатой рейки, жестко связанной с контактной призмой и сн женной шестерней и барабаном 2. Использование линзового компенса тора для приведения визирной оси нивелира в горизонтальное положение ухудшает оптические характеристики зрительной трубы нивелира, например качество изображения, контрастность светопропускание. Предметная плоскость, в которой расположен пузьфек контактного уров ня, не совпадает с плоскостью сетки нитей зрительной трубы и находится от окуляра зрительной трубы на расстоянии, превьшающем двойное переднее Аокусное расстояние окуляра. Поэтому, во-первых, наблюдать контактное изображение пузьфька в зрительной трубы нивелира можно только на определенном расстоянии от окуляра, равном J- f ff 2 - f ц. - расстояние от задней гл где a ной плоскости окуляра до плоскости изображени соответственно переднее и заднее эквивалентные фокусные расстояния окуляра}Z - расстояние от передней фокальной плоскости окуляра до предметной плоскости}Z - расстояние от задней фокальной плоскости окуляра до плоскости изображений. Это приводит к появлению погрешностей при геометрическом нивелировании - неодновременности визирования и установки, отс;читьтвания по уровню и создает определенные трудности и неудобства в работе с нивелиром, что снижает производительность работ и точность приведения визирной оси зрительной трубы нивелира в горизонтальное положение. Во-вторык, контактное изображение пузырька контактного уровня, наблюдаемое в окуляр зрительной трубы, будет уменьшенным вЛ-- раз, где/ масштаб изображения или линейное увеличение, а f и Z соответствуют ра нее приведенному обозначению, так как /Z/ /-f/, что также снижает точность приведения визирной оси зрительной трубы нивелира в горизонтальное положение. Целью изобретения является повышение производительности труда и точности измерений путем повышения точности приведения визирной оси зрительной трубы в горизонтальное положение. Для достижения поставленной цели в нивелире, содержащем подставку, алидадную часть, зрительную трубу, установочный и контактный уровни, злевационное устройство с оптической системой, включающей контактную призму, и механическим блоком, состоящим из направлякшщх, зубчатой рейки и шестерни, оптическая система элевационного устройства снабжена двумя объективами и ромбической призмой, а механический блок - кареткой, жестко связанной с зубчатой рейкой и вьшолненной с возможностью перемещения по направляющим, установленным на алидадной части, и элевационным винтом, жестко связанным с шестерней, причем контактная призма и первый объектив. жестко укрепленные на каретке, расположены над контактным уровнем, установленным на алидадной части па раллельно его оси, а ромбическая призма,.установленная в окулярной части зрительной трубы, и второй объектив жестко скреплены со зрительной трубой, соединенной с алида ной частью с возможностью наклона. На фиг. 1 изображена принципиаль ная схема предложенного нивелира, вид сбоку; на фиг. 2 - схема нивели ра, вид сверху, на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - элевационньтй винт, разрез. Нивелир содержит подставку 1, вертикальную ось 2 вращения нивелира, алидадную часть 3, зрительную трубу 4, уг-тановочный уровень 5, контактный уровень 6, злевационное устройство, состоящее из оптической системы и механического блока. Оптическая система (фиг. 1 и 2) состоит из контактной призмы 7, ромбической призмы 8, линзовых объективов 9 и 10. Механический блок (фиг. 1-3) состоит из направляющих 11, каретки 12, зубчатой рейки 13, шестерни 14, элевационного винта 15 Элевационный винт (фиг. 4) 15 состоит из винта 16, оправы 17, толкателя 18, ползуна 19, штифта 20, про ки 21, пружины 22, крьшки 23. Подставка 1 служит для крепления нивелира к головке штатива и предварительной установки визирной оси нивелира в горизонтальное положение по установочному уровню 5. Алидадная часть 3 соединяется с подставкой 1 посредством вертикальной оси 2 вращения прибора. Зритель ная труба 4 крепится на алидадной части 3 с возможностью наклона отн сительно оси сс. Установочный уровень 5 жестко кре пится к алидадной части 3 и служит для предварительного приведения визирной оси нивелира в горизонтальное положение. Контактный уровень 6 крепится к алидадной части 3, причем проекции осей контактного уровня 6 и визирной оси зрительной трубы 4 на горизо тальную плоскость должны быть параллельны. Элевационное устройство (7-23) сл жит для точной установки визирной оси нивелира в горизонтально.е поло174 . жение по неподвижному пузырьку контактного уровня 6, находящемуся в любой части рабочего диапазона ампулы, ось которого в общем случае не горизонтальна. Оптическая система (7-10) злевационного устройства служит для формирования и увеличения контактного изображения концов пузырька контактного уровня 6 в поле зрения окуляра (не обозначен) зрительный трубы 4. Контактная призма 7 и первый объектив 9 крепятся к каретке таким образом, чтобы контактная призма 7 была расположена над контактным уровнем 6, а конць пузырька контактного уровня 6 находились в фокальной плоскости объектива 9. Ромбическая призма 8, установленная в окулярной части зрительной трубы 5, с вторым объективом 10 жестко крепятся к,корпусу зрительной трубы, причем часть плоскости сетки нитей (не обозначена) зрительной трубы 4 перекрывается ромбической призмой 8, и фокальная плоскость второго объектива 10 совпадает с плоскостью сетки нитей. Так как концы пузырька контактного уровня 6 лежат в фокальной плоскости объектива 9, то из него выходит параллельный пучок лучей и изменение расстояния между объективами 9 и 10 при перемещении каретки 12 по направляющим 11 не влияет на взаимное положение плоскостей контактного изображения пузырька контактного уровня 6, строящегося в фокальной плоскости второго объектива 10, и сетки нитей, а также изменение расстояния между объективами 9 и 10 не влияет на величину увеличения контактного изображения, наблюдаемого через окуляр зрительной трубы 4. Механический блок (11-23) элевационного устройства служит для связи визирной оси зрительной трубы 4 с осью контактного уровня 6 и точного приведения визирной оси в гоэизонтальное положение. Направляющие Т1 установлены на алидадной части 3 и параллельны оси контактного уровня 6. Каретка 12 скреплена с зубчатой рейкой 13 и перемещается по направляющим 11. Элевационньм винтом 15 вращается шестерня 14, жестко связанная с винтом 16. Шестерня 14 входит в зацепление с зубчатой рейJкой 13, посредством которой перемещается каретка 12, Элевационньй вин 15 служит не только для перемещения каретки 12 с укрепленными на ней ко тактной призмой 7 и первым объективом 9, но и для соответственного наклона визирной оси нивелира путем наклона зрительной трубы 4 относите но оси СС . При вращении винта 16 толкатель 18 ввинчивается в оправу скрепленную с ал}щадной частью 3, и толкает ползунок 19, который приподнимает штифт 20, упирающийся в пробку 21, укрепленную на корпусе зрительной трубы А, При вывинчивании толкателя 18 ползунок 19 движет ся в обратном направлении под действием пружины 22 и пробка 21 опускается. Пружина 22 одним концом упи ется в ползун 19, другим - в крышку 23, имеющую отверстие, через которое проходит винт 16. Нивелир работает следующим образом Вращением подъемных винтов (не об начены) подставки 1 по установочному уровню 5 предварительно устанавливают визирную ось нивелира в г ризонтальное положение. Пузьфек кон тактного уровня 6 будет занимать произвольное положение относительно нуль-пункта ампулы. Контактное изоб ражение пузьфька контактного уровня 6, полученное в контактной призме 7 пройдя через гГервый объектив 9, вый дет из него параллельным пучком лучей, который, пройдя через второй объектив 10, фокусируется им, преломившись в ромбпризме 8, в передней фокальной плоскости окуляра зрительной трубы 4, в плоскости сет ки нитей. В поле зрения окуляра одн временно наблюдаются .изображение нивелирной рейки и контактное изображение пузырька контактного уровня 6 . В общем случае концы пузьфька в контактном изображении не совпадают, т.е. контактная призма 7 расположена не над серединой пузырь контактного уровня 6. Вращением элевационного винта 15 совмещают концы пузырька контактного изображения, наблюдаемого через окуляр зрительной трубы 4, т.е. приводят контактную призму 7 на середину пузьфька контактного уровня Одновременно с этим визирная ось нивелира точно устанавливается в горизонтальное положение. 17 Главное условие работы нивелира заключается в том, что при наклоне оси контактного уровня 6 относительно горизонтального положения на угол визирная ось нивелира наклоняется на тот же угол, т.е. проекции касательной к середине пузырька контактного уровня 6 и визирной оси на вертикальную плоскость должны быть параллельны. Б соответствии с этим передаточный коэффициент злевационного винта 15 должен быть таким, чтобы при перемещении каретки 12с контактной призмой 7 и объективом 9 на п делений контактного уровня 6 визирная ось зрительной трубы 4 наклонялась на угол угол наклона визирной оси зрительной трубы 4j цена деления контактного уровня 6| число делений контактного уровня 6, ча которое перемещается каретка 12. В поле зрения окуляра зрительной трубы 4 одновременно наблюдаются изображение нивелирной рейки и увеличенное контактное изображение пузырька контактного уровня 6, что дает возможность сократить промежуток времени между приведением визирной оси зрительной трубы 4 в горизонтальное положение и отсчитыванием по нивелирной рейке и тем самым исключить один из источников погрешностей при геометрическом нивелировании - неодновременность визирования и приведениявизирной оси нивелира в горизонтальное положение. Это позволяет повысить производительность работ и точность приведения визирной оси зрительной трубы нивелира в горизонтальное положение. Так как отношение фокусных расстояний второго объектива 10 и окуляра зрительной трубы 4 выбирается большим единицы, в поле зрения окуляра наблюдают увеличенное контактное изображение пузьфька контактного уровня 6, что дает возможность повысить точность приведения визирной оси нивелира в горизонтальное положение. Например, если фокусное расстояние-второго объектива в три раза больше фокусного растояния окуляра зрительной трубы 4, 7 то контактное изображение пузырька будет наблюдаться под увеличением Г Гв нивелире для приведения визирной оси зрительной трубы 4 в горизонтальное положение применен элевационньй винт 15, что позволяет исключить из конструкции нивели;ра линзовый компенсатор, устанавливаемый перед объективом зрительной трубы 4, и тем самым улучшить оптические характеристики зрительной тр 7 бы 4, например, качество изображения, контрастность, увеличить коэффициент пропускания. Например, количество преломляющих поверхностей оптической системы зрительной трубы известного устройства равно ТО, линзового компенсатора - 2, соответственно у предложенного нивелира равно 10-2 8. Получим коэффициент светопропускания зрительной трубы известного устройства К 0,95 О,60,предлагаемого нивелира К 0,66, т.е. коэффициент светопропускания увеличится на - 100%- 100%-10%.

НИВЕЛИР, содержаищй подставку, алидадную часть, зрительную трубу, установочный и контактньш уровни, элевапионное устройство с оптической системой, включающей контактную призму, и механическим блоком, состоящим из направляющих, зубчатой рейки и шестерни, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности труда и точности измерений, оптическая система элевационного устройства снабжена двумя объективами и ромбической призмой, а механический блок - кареткой, жестко связанной с зубчатой рейкой и выполненной с возможностью перемещения по направляющим, установленным на алидадной части, и злевационным винтом, жестко связанным с шестерней, причем контактная призма и первый объектив., укрепленные на каретке, расположены над контактным уровнем, установленным на алидадной части параллельно его оси, а ромбическая призма, установленная в, окулярной части (П зрительной трубы, и второй объектив жестко скреплены со зрительной трубой, соединенной с алидадной частью с возможностью наклона. :л х 44

V 79 6 V W

ft

ФигМ