Устройство для центрирования струны отвеса Советский патент 1987 года по МПК G01C15/08 

Изобретение относится к геодезическому приборостроению, в частности к измерительным приспособлениям для проведения высокоточных инженерно-геодезических измерений и может быть использовано для центрирования струнных и обратных струнных отвесов как для непосредственных измерений, так и для передачи азимутов с горизонта на горизонт.

Цель изобретения - упрощение процесса эксплуатации устройства.

На фиг.1 представлено предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг.2 - фигурная пластина при выполнении датчика емкостным; на фиг.З - структурная схема емкостного датчика; на фиг.4 - фигурная пластина при выполнении датчика ин- дуктивным; на фиг.5 - структурная схема индуктивного датчика.

Устройство состоит из съемного штатива 1, на головку которого устанавливается вкладыш 2 со струной 3. Вкладыш 2 снабжен микрометренными механизмами 4 перемещения струны, позволяющими осуществлять перемещения струны 3 в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Штатив 1 устанавливается на время измерений над репером 5, содержащим корпус со сквозной втулкой б, снабженной кольцевым посадочным устройством 7, с четным количеством металлических шариков 8. Во втулку 6 вставляется на время измерения цилиндрическая вставка 9 со сквозным продольным отверстием 10 для 3 и с шаровым окончанием 11. Шаровое окончание 11 снабжено четным количеством фигурных металлических пластин 12, состоящих из пластин 13 с торцовой контактной частью, выходящей на внешнюю поверхность шарового окончания 11 вставки 9, и вогнутой площадки 14, расположенной на внутренней поверхности продольного отверстия 10 вставки 9. К каждому металлическому шарику 8 подведен электрический контакт 15, который может быть выполнен, например, в виде контактной пло- щадки с отводом, на которую опирается металлический шарик 8.

Фигурная металлическая пластина 2 при выполнении датчика емкостным состоит из пластины 13 с торцовой контактной частью и вогнутой площадки 14 (фиг.2):

Фигурные пластины 12, расположенные в шаровом окончании 11 вставки 9, образуют попарно (на диаметраль противоположных от струны 3 направлениях) емкостные датчики (для простоты на фиг.З показано выполнение емкостного датчика с соединением по схеме только одной пары пластин 12, соединение других пар пластин выполняется аналогично). Через электрические контакты 15 фигурные пластины 12 емкостных датчиков подсоединены к источнику 16 питания. Регистрирующий узел состоит из последовательно соединенных преобразователя 17 электрических величин, переключаемых схем

0

0 5 0

5

5

0

0

18 сравнения и индикатора 19, причем количество преобразователей 17 равно количеству пар пластин 12, объединенных в емкостный датчик. Схема снабжена многоконтактным переключателем 20 и светодиодным регистратором 21, количество диодов в котором равно количеству фигурных пластин 12 в емкостном датчике.

Фигурная пластина 12 при выполнении датчика индуктивным изготавливается из электрически непроводящего материала, причем торцовая часть пластины 13 металлизирована или снабжена металлическими торцовыми контактными вставками 22 по две на каждую пластину (фиг.4а). На вогнутой площадке 14 фигурной пластины 12 (фиг.46) со стороны, обращенной к струне 3, выполнена плоская катушка 23 индуктивного датчика. Она может быть выполнена или методом напыления, или как спиральная вставка.

Устройство работает следующим образом.

На посадочное кольцевое устройство 7 репера 5 устанавливается цилиндрическая вставка 9, в отверстие 10 которой пропускается центрируемая струна 3 отвеса и укрепляется на вкладыше 2 штатива 1. Многоконтактный переключатель 20 схемы датчика устанавливается в нижнее положение, и электропитание от источника 16 подается на электроконтакты 15 и металлические шарики 8 кольцевого посадочного устройства 7. К соседним шарикам 8 подведены разноименные полюса источника 16 питания. При совпадении вертикальной оси цилиндрической вставки 9 с вертикальной осью репера 5 торцовые части всех фигурных пластин 12, расположенные на внешней стороне щарового окончания 11 вставки 9, контактируют с металлическими щариками 8 посадочного устройства 7. Электрическая цепь при контакте торцовой части пластины 13 с щариками 8 замыкается, и включенный в эту цепь светодиод регистратора 21 -загорается. При контакте всех торцовых частей пластин 12 с шариками 8 загораются все светодиоды регистратора 21, что свидетельствует о полном совмещении вертикальных осей цилиндрической вставки и репера 5. Длина г торцовых частей пластин 13 (фиг.2) выполнена из расчета одновременного контакта только с двумя соседними шариками 8 посадочного устройства 7 (при выполнении датчика емкостным). При выполнении датчика индуктивным длина г торцовой металлической контактной вставки 22 (фиг.4 а) выполнена из расчета контакта только с одним металлическим шариком, хотя вся торцовая часть пластины 13 обеспечивает одновременный контакт с двумя соседними шариками. При отсутствии сигнала на индикаторах 21 каких-либо пластин 12 наклоном вставки 9 добиваются контакта на всех пластинах, тем самым устанавливая вставку 9 вертикально.

После совмещения вертикальной оси цилиндрической вставки 9 с осью репера 5 вставку закрепляют (механизм закрепления вставки не показан) и многоконтактный переключатель 20 переводят в верхнее положение (фиг.З и 5) для проведения операции центрирования струны 3 - совмещения ее с вертикальной осью репера 5.

Электрические сигналы с диаметрально противоположных относительно струны 3 пластин 12, вогнутые площадки 14 которых (или плоские катушки 23) образуют соответственно емкостный или индуктивный датчик, через контакты 15 поступают на преобразователь 17 и схему 18 сравнения. Равенство сигналов свидетельствует о симметричном расположении струны относительно пластин (т. е. она совмещена с вертикальной осью репера). При неравенстве сигналов микрометренными винтами механизма 4 перемещения струну 3 перемещают до совпадения сигналов с противоположных пластин 12.

Аналогичные электрические сигналы поступают и с других пар пластин 12, образующих емкостные или индуктивные датчики (на фиг. 3 и 5 они условно показаны на схеме 18 сравнения).

При равенстве сигналов со всех датчиков, поступающих на схему 18 сравнения с преобразователей 17, сигнал о совмещении струны 3 с вертикальной осью репера 5 поступает на индикатор 19.

Автоматизация процесса измерений (центрирования струны) легко обеспечивается выполнением механизмов 4 перемещения струны электрическими и соединением их со схемой 18 сравнения.

Контроль за неизменностью положения цилиндрической вставки 9 (и соответственно датчиков положения струны, образуемых вогнутыми пластинами) постоянно осуществляется в процессе работы за счет электроконтакта торцовых частей пластин 13 с металлическими шариками 8 посадочного устройства. Отсутствие контакта какой-либо фигурной пластины 12 с шариками 8 влечет за собой отключение датчика, образуемого этой пластиной, из работы, о чем сигнализирует индикатор в соответствующем преобразователе 17.

Требуемая точность совмещения вертикальной оси цилиндрической вставки 9 с вертикальной осью репера 5 достигается подбором отнощения параметров репера 5 (диа- мера D между точками контакта посадочных щариков 8) и ширины h торцовой контактной части пластины 13.

5

0

5

0

0

0

5

0

Чувствительность и точность работы индуктивного или емкостного датчика обеспечиваются соответствующим соотношением диаметров d струны 3 и d цилиндрического отверстия 10 вставки 9. При необходимости на струне 3 в месте размещения датчиков может быть выполнено цилиндрическое утолщение (накладка).

В процессе работы с отцентрированной струной возможен контроль за неизменностью ее положения, так как при смещении струны , по какому-либо направлению на соответствующем преобразователе 17 появляется сигнал рассогласования и схема 18 сравнения отключает индикатор 19.

В автоматическом режиме контроль центрировки струны может происходить постоянно, и при смещении струны по какой-либо причине это смещение может быть автоматически устранено.

Формула изобретения

1. Устройство для центрирования струны отвеса, содержащее репер с втулкой и расположенными в ней центрирующими металлическими щариками, цилиндрическую вставку со сквозным отверстием и контактирующим с ними шаровым окончанием, штатив и струну отвеса, помещенную в отверстие, отличающееся тем, что, с целью упрощения эксплуатации, оно снабжено механизмом перемещения струны в горизонтальной плоскости и регистрирующим узлом с переключаемыми схемами сравнения и источником питания, к разноименным полюсам которого подключены соседние центрирующие шарики, число пар которых четное, в шаровом окончании расположены введенные фигурные контактные пластины, торцовые выходы которых на его наружную поверхность контактируют каждый с двумя соответствуюн ими соседними шариками и расположены по окружности в плоскости, перпендикулярной оси цилиндрической вставки, а выходы со стороны струны выполнены в виде равных по площади частей цилиндрической поверхности сквозного отверстия, причем каждая пара диаметрально противоположных пластин соединена с соответствующей схемой сравнения.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что пластины выполнены токопроводящими.

3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что выход каждой пластины, выполненной из диэлектрика, со стороны струны выполнен в виде плоской катушки индуктивности, каждый конец которой через торцовый выход контактирует только с одним шариком.

Изобретение предназначено для проведения геодезических работ с использованием прямых и обратных отвесов и струнных реперов. Для упрощения эксплуатации на вкладыше 2 со струной 3 размещен механизм 4 перемещения струны в горизонтальной плоскости. Центрирующие шарики 8 попарно подключены к различным полюсам электрического источника питания и контактируют с шаровым окончанием 11 цилиндрической вставки 9. Выполненные на шаровом окончании 11 фигурные металлические пластины 12 касаются пар металлических ишрнков 8 пластинами 13 только при вертикальном расположении оси цилиндрической вставки 9. Замыкается электрическая цепь и подается электроэнергия на другую часть фигурных пластин - вогнутые площадки 14, расположенные на внутренних стенках цилиндрического сквозного отверстия 10 вставки 9. Диаметрально расположенные пластины 12 соединены с соответствующими схемами сравнения электронного блока и образуют индуктивные или емкостные датчики центрирования струны. При равенстве сигналов с датчиков на индикатор поступает сигнал о совмец ении струны 3 с вертикальной осью репера. При отсутствии сигнала на регистраторе микро- метренными винтами механизма 4 перемещают струну 3 до совмещения с осью репера. 2 з.п.ф-лы, 5 ил. (С (О U ntf ГчЭ 00 00 о

гг

сригА

ipi/i.f

Составитель В. Сараханов

Редактор А. ШишкинаТехред И. ВересКорректор О. Луговая

Заказ 7175/36Тираж 677Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4