Теодолит Советский патент 1987 года по МПК G01C1/02 

1

Изобретение относится к области геодезического приборостроения и может быть использовано для высокоточных измерений горизонтальных и вертикальных углов.

Цель изобретения - повьшение точности измерения вертикальных углов.

На фиг.1 показана принципиальная схема теодолита; на фиг.2 - вид А на фиг.1.

Теодолит содержит зрительную трубу, включающую объектив 1, зеркала 2-5 и окуляр 6, горизонтальный лимб 7, отсчетную систему для измерения горизонтальных углов, содержащую призмы 8-14, объективы 15-17, призму 18, оптический микрометр, включающий клинья 19-22, разделительный блок 23 и секундную шкалу 24, отсчетный микроскоп, содержащий призмы 25 и 26, коллектив 27, зеркало 28, призмы 29 и 30, объективы 31 и 32 и окуляр 33, и отсчетную систему для измерения вертикальных углов, содержащую широкоугольный объектив, включающий симметрично расположенных два отрицательных мениска 34 и 35, две плоско-выпуклые линзы 36 и 37 и прямоугольную призму 38 между ними, призмы 39-44 и объектив 45. Оптические детали 18- 33 являются общими для обеих отсчет- ных систем.

10

15

Призма 18 установлена таким образом, что она может занимать два различных положения в зависимости от того, значение каких углов, горизонтальных или вертикальных, необходимо

13393942

прямоугольной призмы 38, на которой размещена диафрагма.

Призмы 39-41, служащие для соединения изображения штрихов лимба с двух противоположных его сторон, жестко связаны между собой и со зрительной трубой и установлены с возможностью поворота вокруг горизонтальней оси одновременно с поворотом зрительной трубы при визировании ее на объект в вертикальной плоскости. Каждая из отражающих граней призмы 39 и 40 с одним отражением, расположенных за объективом симметрично относительно горизонтальной оси, составляет угол не более 7,5 с этой осью, причем при угловом поле объектива, равном 60, отражающие грани этих призм располагаются параллельно оси. Призма 41 имеет две отражающие грани, которые составляют между собой угол 60 и расположены симметрично относительно той же горизонтальной оси. За при- 25 змой 41 в параллельном ходе лучей размещена призма типа призмы Шмидта с углом при вершине, равным 53° ,

Устройство работает следующим образом.

При визировании зрительной трубы на объект в горизонтальной плоскости одновременно с ней вокруг вертикальной оси поворачивается вся оптическая система теодолита относительно неподвижного горизонтального лимба. Снятие отсчетов, соответствующих направлению на данный объект в горизонтальной плоскости, проис ходит по лимбу с помощью отсчетной системы для

20

30

35

измерять. Широкоугольный объектив ра- до измерения горизонтальных углов при ботает только краем поля зрения узким пучком лучей в пределах углового поля, равного 4 . Угловое поле широкоугольного объектива определяется в зависимости от выбираемого диаметра 45 лимба. Кроме того, так как штрихи лимба расположены по отношению к объективу в сагиттальной плоскости, то в объективе требуется на более высоком уровне исправлять аберрации, воз- 50 никающие в сагиттальной плоскости, и особенно - сферическую аберрацию в наклонных пучках. Такая коррекция аберраций обеспечивается благодаря тому, что широкоугольный объектив вы- полнен в виде двух отрицательных менисков 34 и 35 и двух плоско-вьтуклых линз 36 и 37, симметрично расположенных относительно отражающей грани

соответствующем положении переключа щейся призмы 18. Величина угла межд направлениями на два объекта в гори зонтальной плоскости определяется как разность отсчетов, снятых по бу. На фиг.1 показано два положения оптической системы теодолита при из мерении горизонтального угла между двумя объектами.

При визировании зрительной трубы на объект в вертикальной плоскости одновременно с ней вокруг горизонта льной оси поворачивается система призм 39-42. Переключающаяся призма 18 устанавливается в положение для измерения вертикальных углов. Затем выполняется снятие о. i гета. На фиг. показано два положения объектива зр тельной трубы и подвижной части отс

измерения горизонтальных углов при

соответствующем положении переключающейся призмы 18. Величина угла между направлениями на два объекта в горизонтальной плоскости определяется как разность отсчетов, снятых по бу. На фиг.1 показано два положения оптической системы теодолита при измерении горизонтального угла между двумя объектами.

При визировании зрительной трубы на объект в вертикальной плоскости одновременно с ней вокруг горизонтальной оси поворачивается система призм 39-42. Переключающаяся призма 18 устанавливается в положение для измерения вертикальных углов. Затем выполняется снятие о. i гета. На фиг.2 показано два положения объектива зрительной трубы и подвижной части отсчетной системы для измерения вертикальных углов при наведении на два объекта в вертикальной плоскости.

При измерении вертикальных углов следует учитывать, что подвижная часть отсчетной системы для измерения вертикальных углов, кроме поворота вокруг горизонтальной оси, необходимого для измерения вертикальных углов, при визировании зрительной трубы на объект в горизонтальной плоскости поворачивается еще и вокруг вертикальной оси вместе со всей оптической системой теодолита, что приводит к изменению показаний отсчетной системы для измерения вертикальных углов на величину, соответствующую отсчету на данный объект в горизонтальной плоскости. Поэтому для получения отсчета, соответствующего направлению на данный объект в вертикальной плоскости, из отсчета, полученного с помощью отсчетной системы для измерения вертикальных углов, нужно вычесть отсчет, соответствующий направлению на данный объект в горизонтальной плоскости.

Для определения угла наклона или зенитного расстояния в полученный результат следует ввести поправку на смещение отсчетного индекса (место нуля или место зенита). Эта поправка определяется по результатам двух наведений на один и тот же хоро- що видимый удаленный объект, причем второе наведение выполняется после поворота зрительной трубы на 180 вокруг вертикальной оси и перевода ее через зенит.

в пределах 60-90, две призмы, каждая с одной отражающей грлнью, призма с двумя отражающими гранями, призма с

трехкратным отражением, прямоугольная ь

призма с двумя отражающими гранями,

прямоугольная призма с одной отражающей гранью и объектив, широкоугольный объектив выполнен в виде симметрично

10 расположенных относительно точки излома его оптической оси двух отрицательных менисков, двух плосковыпуклых линз и прямоугольной призмы между ними, причем точка излома оптической

15 оси Объектива расположена в центре отражающей грани прямоугольной призмы и совмещена с точкой пересечения вертикальной и горизонтальной осей теодолита, объектив установлен над гори20 зонтальным лимбом соосно с ним, а его фокальная плоскость совмещена с плоскостью делений лимба, две призмы, каждая с одной отражающей гранью, установлены симметрично относительно

25 горизонтальной оси вращения теодолита в краевой части поля зрения широкоугольного объектива в зоне расположения изображения штрихов лимба в пределах углового поля, равного А , а

30 угол между отражающими гранями и осью находится в пределах 15-7,5 , призмы с двумя отражающими гранями расположены симметрично относительно гори35

зонтальнои оси, и угол между этими гранями равен 60 , а выходная грань

Формула изобретения

Теодолит, содержащий зрительную

этой призмы перпендикулярна горизонтальной оси, входная и выходная грани призмы с трехкратным отражением составляют с вертикальной осью угол 40 26,5, причем две призмы, каждая с одной отражающей гранью, и призма с ;двумя отражающими гранями жестко связаны между собой и со зрительной трубой и установлены с возможностью по- трубу, горизонтальный лимб, отсчетную 5 ворота вокруг горизонтальной оси от- систему для измерения горизонтальных носительно широкоугольного объектива, углов, установленную на алидадной части, отсчетную систему для измерения вертикальных углов, оптический микрометр и отсчетный микроскоп, о т - gQ личающийся тем, что, с целью повышения точности измерения вертикальных углов, в него введены последовательно расположенные широкоугольный симметричный объектив с ло- g ленных за объективом четырех плоских маной оптической осью и угловым полем зеркалах.

жестко связанного с алидадной частью, призма с трехкратным отражением установлена с возможностью поворота оси Совместно со зрительной трубой с редаточным числом 1:2, при этом зри- тельИая труба выполнена с ломанной оптической осью, и точки излома расположены на последовательно установ

339394л

в пределах 60-90, две призмы, каждая, с одной отражающей грлнью, призма с двумя отражающими гранями, призма с

трехкратным отражением, прямоугольная ь

призма с двумя отражающими гранями,

прямоугольная призма с одной отражающей гранью и объектив, широкоугольный объектив выполнен в виде симметрично

10 расположенных относительно точки излома его оптической оси двух отрицательных менисков, двух плосковыпуклых линз и прямоугольной призмы между ними, причем точка излома оптической

15 оси Объектива расположена в центре отражающей грани прямоугольной призмы и совмещена с точкой пересечения вертикальной и горизонтальной осей теодолита, объектив установлен над гори20 зонтальным лимбом соосно с ним, а его фокальная плоскость совмещена с плоскостью делений лимба, две призмы, каждая с одной отражающей гранью, установлены симметрично относительно

25 горизонтальной оси вращения теодолита в краевой части поля зрения широкоугольного объектива в зоне расположения изображения штрихов лимба в пределах углового поля, равного А , а

30 угол между отражающими гранями и осью находится в пределах 15-7,5 , призмы с двумя отражающими гранями расположены симметрично относительно гори35

зонтальнои оси, и угол между этими гранями равен 60 , а выходная грань

этой призмы перпендикулярна горизонтальной оси, входная и выходная грани призмы с трехкратным отражением составляют с вертикальной осью угол 26,5, причем две призмы, каждая с одной отражающей гранью, и призма с ;двумя отражающими гранями жестко связаны между собой и со зрительной трубой и установлены с возможностью по- ворота вокруг горизонтальной оси от- носительно широкоугольного объектива, ленных за объективом четырех плоских зеркалах.

жестко связанного с алидадной частью, призма с трехкратным отражением установлена с возможностью поворота оси Совместно со зрительной трубой с редаточным числом 1:2, при этом зри- тельИая труба выполнена с ломанной оптической осью, и точки излома расположены на последовательно установ 3

fff J8

JO

ВидА 28 27

32

Редактор Н.Егорова

Составитель Т.Древновская

Техред И.Попович Корректор С,Черни

Заказ 4210/31 Тираж 676Подписное

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

иг.2

Изобретение относится к геодезическому приборостроению и может быть использовано для высокоточных измерений горизонтальных и вертикальных углов. Устр-во содержит зрительную трубу, включающую объектив 1, зеркала 2-5 и окуляр 6, горизонтальный лимб 7, отсчетную систему для измерения вертикальных углов, оптический микрометр и отсчетный микроскоп. Входящий в отсчетную систему широкоугольный симметричный объектив с ломаной оптической осью с угловым полем в пределах 60-90 выполнен в виде отрицательных менисков 34, системы линз 36, 39-42 и объектива 45. Вьтолнение элементов широкоугольного объектива обеспечивает коррек яо аберраций, возникающих в сагиттальной плоскости, и сферической аберрации в наклонных пучках. 2 ил. (Л If2 СО со со со :о iti Put.j