Устройство для измерения поперечных отклонений точек объектов Советский патент 1985 года по МПК G01C1/06 

Изобретение относится к геодезическому приборостроению и нредставляет оптическую насадку, закрепленную на объективной части зрительной трубы для измерения линейных величин поперечного отклонения точек объектов относительно прямой линии, створных измерений, выверки ребер инженерных конструкций и наблюдений за их взаимными смещениями, высокоточного геометрического нивелирования при измерениях осадки сооружений.

Известен алиниометр для измерения поперечных отклонений точек объектов относительно прямой линии, вертикальной или горизонтальной плоскости, основанный на измерении величины параллельного сдвига визирного луча с помощью оптико-механического блока,закрепленного на объективной части зрительной трубы и содержащего оптический элемент поперечного параллельного сдвига визирного луча, расположенный перед световым отверстием объектива, устройство для вращения оптического элемента и отсчетное устройство поперечного смещения визирного луча 1.

Оптическим элементом в устройстве служит плоскопараллельная стеклянная пластина, входящая в измерительный блок - оптический микрометр, закрепляемый на объективной части зрительной трубы. Шкала сдвигов визирного луча нанесена на поверхности микрометренного винта, предназначенного для поворотов плоскопараллельной пластины вокруг оси, перпендикулярной визирному лучу. Отсчетное устройство не оснащено визирными приспособлениями.

Недостатками устройства являются малая величина пределов измерения поперечных сдвигов визирного луча и самих сдвигов и необходимость перезакрепления измерительного блока на зрительной трубе при изменении направления сдвига.

Наиболее близким техническим рещением к изобретению является оптический микрометр, помещаемый перед объективом высокоточного нивелира, содержащий оптический элемент, представляющий плоскопараллельную пластину, которая вращается вокруг оси, перпендикулярной визирному лучу, сдвигая визирный луч параллельно самому себе, а величина смещения луча измеряется по щкале отсчетного барабана, связанного с наклоняемой пластиной механической передачей, деления щкалы и отсчетного индекса рассматриваются при помощи визирного приспособления в виде лупы. Величина смещения визирного луча в одну сторону зависит от угла наклона пластинки. Размах 2 Z смещения визирного луча при максимально целесообразных углах наклона стеклянной плоскопараллельной пластины составляет около 0,8 d, где d - ее толщина 2 ;

Однако в таком микрометре для расщирения пределов измерения толщину d плоскопараллельной пластины требуется увеличить до ,5Z, а ее длину L в направлении сдвига лучей до + Di, где Di - диаметр светового отверстия объектива..

В результате этого чрезмерно увеличивается масса микрометра. При переходе от измерения отклонений точек в вертикальной плоскости к измерениям отклонений в горизонтальных плоскостях и наоборот рассматриваемый микрометр необходимо

снимать и вновь закреплять на зрительной трубе в нужном положении, что в определенных условиях измерений нарущает заданную ориентацию трубы и не позволяет в одном положении микрометра определять горизонтальную и вертикальную составляющие отклонения точек от некоторой оси. Механическая зубчатая передача вращения от отсчетного барабана к плоскопараллельной пластине служит источником ряда приборных погрещностей, в частно0 сти за счет люфта.

Ограниченные толщина и предельный угол поворота плоскопараллельной пластины предопределяет расстояние между щтрихами нивелирных инварных реек, равное

5 5 мм, такие шкалы усложняют обработку результатов геодезических измерений и неоправданы при измерениях деформаций и смещений инженерных конструкций.

Целью изобретения является расщирение

диапазона измерений и расширение функциональных возможностей путем обеспечения возможности измерения горизонтальных и вертикальных смещений без перестановки устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения поперечных отклонений точек объектов, состоящем из корпуса, закрепленного на объективе зрительной трубы, оптического измерительного блока и отсчетного узла, оптический

0 измерительный блок выполнен в виде ромбпризмы с двумя отражающими поверхностями, установленной входной гранью перед объективом зрительной трубы перпендикулярно визирной оси с возможностью вращения вокруг нее, а отсчетный узел выполнен в виде штрихового микроскопа, закрепленного на корпусе устройства и круговых шкал горизонтальных и вертикальных составляющих смеш.ений визирного луча, жестко связанных с ромб-призмой.

Q На фиг. 1 показано устройство в разрезе, общий вид; на фиг. 2 - схема вращения ромб-призмы и отсчетчик шкал; на фиг. 3 - схема горизонтальной и вертикальной составляющих постоянного параллельного смещения визирного луча; на фиг. 4 - пример

5 круговой щкалы смещения с ценой деления 1 мм.

На объективе зрительной трубы 1 неподвижно крепится втулка 2 измерительного

блока 3. К втулке 2 кольцевым прижимом 4 крепится кольцевая ось 5 вращения блока 3 и закрепленной в нем ромб-призмы 6, которая вращается вокруг визирной оси WO зрительной трубы 1 с помощью наводящего винта 7 через зубчатое зацепление 8 и 9. Совместно с измерительным блоком 3 вращается круговая шкала 10. Величины смещений отсчитываются при помощи щтрихового микроскопа 11 по круговой щкале 10 с использованием отсчетного индекса 12. Для измерения углов поворота ромб-приз.мы используется шкала 13. Шкала 14 используется для горизонтальных смешений. Шкала 15 используется при определении горизонтальных отклонений от створной плоскости. Шкала 16 используется для вертикальных смещений. Шкала 17 используется для определения вертикальных отклонений.

Ромб-призма обеспечивает постоянный по величине параллельный сдвиг визирного луча. Направление сдвига зависит от угла поворота ромб-призмы. Величина сдвига не зависит от эксцентриситета оси врашения ромб-призмы относительно визирной оси зрительной трубы. Величина сдвига R равна а - стороне квадрата входной или выходной грани ромб-призмы. Размах горизонтального или вертикального смещения луча равен .При равных размахах смещения луча масса ромб-призмы в 8-9 раз меньще массы плоскопараллельной пластины. Ромб-призма может использоваться в качестве оптического элемента микрометра для высокоточного нивелирования с линейной шкалой в диапазоне О- 10 мм, погрещность которой не превыщает 0,01 мм, или с нелинейной щкалой превыщащений в диапазоне О-2 мм.

Штриховой микроскоп позволяет применить шкалы, обеспечивающие точность отсчетного устройства 0,01-0,02 мм.

Устройство работает следующим образом.

При повороте ромб-призмы на угол со (фиг. 2) претерпевщий сдвиг визирный луч OiOf описывает цилиндрическую поверхность радиуса R. Компонентами кругового движения визирного луча являются (фиг. 3): горизонтальное смещение визирного луча

дЬ цН51па), вертикальное смещение визирного луча

Ah Rcosco.

Радиус вращения визирного луча по цилиндрической образующей равен стороне квадрата выходной (входной) грани ромбпризмы (фиг. 1).

Величины смещения ДЬ и ЛН отсчитывают с помощью штрихового микроскопа 11 по круговой щкале 10, жестко закрепленной на измерительном блоке 3. Круговая щкала с ценой деления 1 мм показана на фиг. 4 для ромб-призмы, смещаюп 1,ей визирный луч на отрезок мм (2R 100 мм).

Для измерений прибор устанавливается в рабочее положение над начальной точкой опорной прямой линии. Насадка закрепляется на зрительной трубе нивелира или теодолита так, чтобы в исходном положении ромб-приз.мы (фиг. 1 и 2) направление сдвига визирного луча было вертикальным, соответствуют отсчеты по круговым п калам относительно отсчетного индекса 12 (фиг. 4): но шкале 13 уклон поворота

0 ромб-призмы отсчет со но шкале 14 горизонтальных смещений отсчет мм, по шкале 15 горизонтальных отклонений от створной плоскости WO отсчет ДЬ: 0 мм по щкале 16 вертикальных смещений отсчет

. мм; по шкале 17 вертикальных отклонений отсчет ДЬ +50 мм.

Измеряется высота i прибора (т. е. визирной оси зрительной трубы) над начальной точкой опорной прямой линии и на такой же высоте под конечной точкой опорной

0 прямой закрепляют конечную марку, визируют на нее зрительной трубой и совмещают центр сетки с точкой, расположенной выше центра марки на отрезок R (в данном случае мм). Сохраняя зрительную трубу в такой ориентации, наблюдают про.межуточные марки, выставленные на такой же высоте i над промежуточны.ми точками вдоль опорной прямой линии. При этом каждый раз вращают ромб-призму 6 измерительного блока 3 винтом 7 (фиг. 1), и, совместив

о изображение вертикальной нити сетки с центром соответствующей марки, берут отсчеты по шкале 14 горизонтальных смещений и по шкале 15 горизонтальных отклонений или по одной из шкал относительно штрихового индекса отсчетного микроскопа, а совме5 СТИВ изображение средней нити (горизонтальные нити) сетки с центром марки, берут отсчет но щкале 17 вертикальных смещений.

При измерении горизонтальных размеров, величина которых не превып1ает диапазона 2R смещений визирного луча, ромбпризму устанавливают по щкале 13 на отсчет и) 90° и вращением зрительной трубы совмещают вертикальную нить сетки с видимым краем объекта, берут отсчет bi по шкале 14 горизонтальных смешений, затем вращают винт 7 измерительного блока и совмещают изображение вертикальной нити сетки с противоположным видимым краем объекта, после чего по щкале 14 берут отсчет Ьз и 0 вычисляют искомый размер, равный bo-b|.

При геометрическом нивелировании с применением н-ивелирных реек со штриховыми деления.ми, цена деления которых 1 см, измерительный блок устанавливают по шкале 5 13, на отсчет , ограничителями задаются пределы его угловых поворотов, соответствующие вертикальны.м смен ениям визирного луча от О до 10 мм, отсчитывае

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОПЕРЕЧНЫХ ОТКЛОНЕНИЙ ТОЧЕК ОБЪЕКТОВ, содержащее корпус, закрепленный на объективе зрительной трубы, оптический измерительный блок и отсчетный узел, отличающееся те.м, ч го, с целью расширения диапазона измерений, и расширения функциональных возможностей путем одновременного измерения горизонтальных и вертикальных смещений без перестановки устройства, оптический измерительный блок выполнен в виде ромб-призмы с дву.мя отражающими поверхностями, установленной входной гранью перед объективом зрительной трубы перпендикулярно визирной оси с возможностью вращения вокруг нее, а отсчетный узел выполнен в виде штрихового микроскопа,закрепленного на корпусе устройства и круговых щкал горизонтальных и вертикальных составляющих смещений визирного луча, жестко связанных с ромб-призмой. S (Л сд N сд Is3 00