Электроннооптический фазовый светодальномер Советский патент 1988 года по МПК G01C3/00 

4 1чЭ Ю

О

Изобретение относится к геодезическому приборостроению, в частности к приборам для измерения расстояний.

Целью изобретения является повышение производительности измерений путем сокращения времени наведения светодальномера на отражатель.

На фиг. 1 изображена блок-схема электронно-оптического фазового светодальномера; на фиг. 2 - принципиальная

Выход 30 блока 7 подсоединен к обмотке 31 подвижной катуижи поляризованного силового электромагнита 12, которая путем карданного сочленения 13 подсоединена к механической оси 14 призмы 2.

На фиг. 1 дано графическое изображение плоского горизонтального угла 32, в котором П еремепдается луч светодальномера при наведении его на уголковый отражатель. Также изображен угол 33, в косхема электрического выхода с блока изме- -JQ тором перемещается луч светодальномера

рения и индикации; на фиг. 3 - эпюра сигнала, получаемого на выходе этого блока; на фиг. 4 - блок-схема блока выработки сигнала запоминания; на фиг. 5 - эпюры напряжений, получаемые на выходе

при наведении его на уголковый отражатель по вертикали.

луча по вертикали; на фиг. 7 - эпюры напряжений, получаемые на выходе блока наведения луча по вертикали; на фиг. 8 - блок-схема блока синхронизации; на фиг. 9 - эпюры напряжений, получаемые на выходе блока синхронизации.

Светодальномер состоит из блока 1 измерения и индикации, прямоугольной призНа фиг. 2 изображена электрическая схема выхода электрического сигнала с блока 1

блока выработки сигнала запоминания; на 5 измерения и индикации, на ней изображены фиг. 6 - блок-схема блока наведенияанод фотоэлектронного умножителя 34, сопротивление анодной нагрузки 35 и емкость 36. На фиг. 3 изображена эпюра напряжения, получаемого на выходе блока 1. На 2Q фиг. 4 изображена блок-схема блока 5 выработки сигнала запоминания, состоящий из схемы выделения модуля величины сигнала 37 и порогового устройства 38. Вход 20 блока 5 является входом схемы 37, а выход схемы соединен с вхомы 2 в карданной подвеске 3, уголко- 25 дом схемы порогового устройства 38, а ее вого отражателя 4, блока 5 выработки выход является выходом 21 блока 5. На сигнала запоминания, блока 6 наведения фиг. 5 изображены эпюры напряжений, луча по вертикали, блока 7 наведения лу- поясняющие работу блока 5. На фиг. 6 ча по горизонтали, блока 8 синхрониза- изображена блок-схема блока 6, навелчения ции, поляризованного силового электромаг- луча по вертикали, состоящая из усили- нита 9, карданного сочленения 10, меха- 30 jgjjf, 39, схемы 40 слежения и запоми- нической оси 11 поворота призмы поляри- нания аналоговой величины и схемы усилителя 41. Вход усилителя 39 является аналоговым входом 25 блока 6, а выход усилителя подсоединен к аналогово.му вхо- ДУ (Л) схемы 40, она имеет второй

оптическим выходом 15 (объективом) нап- цифровой вход (, который является циф- равлен на входную грань 16 прямоуголь- ровым входом 22 блока 6. Выход схемы 40

подсоединен к входу усилителя 41, выход которого является выходом 26 блока 6. На фиг. 7 изображены эпюры напряжений, призмы оптическим путем соединена с плос- 40 поясняющие работу блока 6. Блок 7 ана- костью 18 уголкового отражателя 4, уста- логичен по выполнению блоку 6. На фиг. 8

изображена блок-схема блока 8, состоящая из схемы генератора 42 прямоугольных импульсов и интегрирующего усилителя 43. Генератор 42 прямоугольных импульсов

выход 21 соединен с цифровым входом 22 45 блока 8 своим выходом подсоединен к входу блока 6 наведения луча по вертикали и интегрирующего усилителя 44, а его выход

является выходом 24 блока 8. Также выход генератора 42 подслоединен к входу схемы делителя 45 частоты, выход которо- своим первым выходом 24 подсоединен к го подсоединен к входу схемы интегрирую- аналоговому входу 25 блока 6. Выход 26щего усилителя 43, а ее выход является

выходом 28 блока 8. На фиг. 9 изображены эпюры напряжения, поясняющие работу блока 8.

Светодальномер работает следующим 55 образом.

Излучаемый луч блоком 1 измерения и индикации из объектива 15 (фиг. 1) поступает на грань 16 прямоугольной призмы 2.

зованного силового электромагнита 12, карданного сочленения 13 и механической оси 14 поворота призмы.

Блок 1 измерения и индикации своим

ной призмы 2, установленной перед объективом и закрепленной в карданной подвеске 3. Выходная грань 17 прямоугольной

новленного на измеряемом расстоянии от светодальномера. Блок 1 своим электрическим выходом 19 подсоединен к входу 20 блока 5 выработки сигнала запоминания.

одновременно подсоединен к цифровому входу 23 блока 7 наведения луча по вертикали. При этом блок 8 синхронизации

блока 6 подсоединен к обмотке 27 подвижной катущки поляризованного силового электромагнита 9, которая путем карданного сочленения 10 подсоединена к механической оси 11 призмы 2.

Второй выход 28 блока, синхронизации подсоединен к аналоговому входу 29 блока 7.

Выход 30 блока 7 подсоединен к обмотке 31 подвижной катуижи поляризованного силового электромагнита 12, которая путем карданного сочленения 13 подсоединена к механической оси 14 призмы 2.

На фиг. 1 дано графическое изображение плоского горизонтального угла 32, в котором П еремепдается луч светодальномера при наведении его на уголковый отражатель. Также изображен угол 33, в копри наведении его на уголковый отражатель по вертикали.

Эта призма установлена на карданной подвеске и имеет две степени свободы, может поворачиваться вокруг механических осей одновременно на угол а. Луч, поступающий на вход 16, преломляется на 90° и с выходной грани 17, пройдя измеряемое расстояние, поступает на плоскость 18 уголкового отражателя 4. Отразившись от отражателя, луч обратно тем же путем приходит в объектив 15 и далее - на фотоумножитель 34 (фиг. 2). Там происходит преобразование оптического сигнала в электрический. С анодной нагрузки 35 фотоумножителя 34 через емкость 36 (фиг. 2) сигнал А (фиг. 3) с выхода 19 блока 1 (фиг. 1) поступает на вход 20 блока 5 выработки сигнала запоминания. Блок 5 работает следующим образом.

Схема 37 представляет собой активный двухполупериодный выпрямитель, собранный на операционных усилителях, на вход которой приходит сигнал А (фиг. 5), а на выходе получается сигнал В (фиг. 5), т. е. схема выделяет модуль сигнала (ixl). Схема 38 (..,0) представляет собой пороговое устройство, которое выдает сигнал от нулевого уровня до напряжения отсечки, с приходом на -нее сигнала В, она выдает сигнал С (фиг. 5), и на выходе 21 блока 5 появляется сигнал С (фиг. 5). Далее сигнал С поступает на цифровые входы блока 6 наведения луча по горизонтали и блока 7 наведения луча по вертикали. С выхода схемы генератора 42 прямоугольных импульсов (GQ) (фиг. 8) поступает сигнал А (фиг. 9), далее этот сигнал поступает на вход интегрирующего усилителя 44 (S. На выходе этого усилителя получается сигнал В (фиг. 9) - напряжение треугольной формы. Одновременно сигнал А (фиг. 8) с генератора 42 поступает на схему делителя 45 частоты (:FR), на выходе которого имеется сигнал А с частотой в R раз ниже, этот сигнал -поступает на вход интегрирующего усилителя 43 (), а на выходе его появляется сигнал С (фиг. 9). Сигнал с выхода 24 блока 8 поступает на аналоговый вход 25 блока наведения луча по вертикали 6, а именно - на вход схемы 39 (1) усилителя с коэффициентом усиления единица.

Если на цифровой вход 22 (:) не приходит сигнал с блока 5 (фиг. I), то сигнал А (фиг. 7) через усилитель 39 поступает на схе.му 40 слежения и запоминания аналоговой величины (МЛ), она же отслеживает сигнал А и выдает его на вход усилителя 41 (1) с коэффициентом усиления - единица, и на выходе появляется сигнал С (фиг. 7), дальше.сигнал С - напряжение треугольной формы - поступает на обмотку подвижной катушки 27 поляризованного силового электромагнита 9,

которая начинает возвратно-поступательно перемещаться в магнитном поле по закону напряжений треугольной формы, а так,как она подсоединена путем карданного соединения к механической оси 11, она начнет поворачивать призму 2 вокруг механической оси 11 на угол а. При этом луч, вышедший с грани 17 призмы 2, начинает перемещаться в вертикальной плоскости

„ на угол 33. Одновременно сигнал С с выхода 28 блока 8 поступает на аналоговый вход 29 блока 7 наведения луча по горизонтали. Если на цифровой вход не приходит сигнал с блока 5 (фиг. 1), то напряжение треугольной формы поступает на

5 обмотку подвижной катущки 31 поляризованного силового электромагнита 12, которая начинает возвратно-поступательно перемещаться в магнитно.м поле по закону напряжения треугольной формы, а так как она подсоединена путем карданного сочле нения к механической оси 14, она начнет поворачивать призму 3 вокруг механической оси 11 на угол а, при этом луч, вышедший с грани 17 приз.мы 2, начинает пере.мешаться в горизонтальной плоскости

5 на угол 34. Так как напряжения треугольной формы, поступающие на поляризованные силовые электромагниты 9 и 12, засинхронизированы по начальному моменту вре.мени и кратны по частоте на величину деления R, то луч одновре.менно за одно

0 перемещение по вертикали совершает R перемещений по горизонтали, т. е. вычерчивает перед собой в плоскости, в которой установлен уголковый отражатель, квадратный растр из R строк. При попадании луча на уголковый отражатель он отра5 жается от него и на выходе 21 блока 5 появляется сигнал С (фиг. 5). При появлении этого сигнала на входе 22 блока 6 схемы 40 запоминается амплитудное значение напряжения треугольной формы в моQ .мент прихода переднего фронта сигнала и на выходе 40 и на входе 41 появляется сигнал С (фиг. 7), а следовательно, и на выходе 41 и на обмотке подвижной катущки 27 поляризованного силового электромагнита 9. Ввиду этого подвижная катушка 27 оста5 навливается в определенном положении и останавливает поворачивающую призму, а следовательно, и луч, который перемещается в вертикальной плоскости в секторе угла 33, в положении наведения луча на уголковый отражатель в вертикальной плоскости.

0 В это время аналогично пОлЧвижная катушка 31 останавливается в определенном положении и останавливает поворачивающуюся призму 2 (фиг. 1), а следовательно, и луч, который перемещается в горизонтальной плоскости в секторе угла 32, в положении наведения луча на уголковый отражатель в горизонтальной плоскости. Ес.чи по какой-либо причине уголковый отражатель смещается в направлении, перпендикулярном направлению луча, и луч выхо- ;дит из плоскости 18 отражателя 4, цикл поиска и автонаведения луча на уголковый i отражатель повторяется.

подвеске, блок выработки сигнала запоминания, блок наведения луча по горизонтали, блок наведения луча по вертикали, два поляризованных силовых электромагнита и блок синхронизации, причем оптический выход блока измерения и индикации связан через гипотенузную грань прямоугольной призмы с уголковым отражателем, а электрический выход блока измерения и индикации соединен с входом блока выраСпособность электронно-оптаческого фазового светодальномера автоматически наводиться на уголковый отражатель, освобождает оператора от наведения стетодальномера по визиру вручную при помощи на- ботки сигнала запоминания, выход которого водящих винтов, тем самым экономится вре- соединен с цифровыми выходами блоков наведения луча по горизонтали и вертикали, блок синхронизации своим первым выходом соединен с аналоговым входом блока навемя на измерение линии. Есть возможность, не меняя установки светодальпомера, делать серию измерений, перемещая только отражатель вдоль линии, есть возможность

дения луча по горизонтали, выход которого

устанавливать дальномер или отражатель на соединен с обмоткой подвижной катущки

подвижный механизм и, двигаясь по неровной поверхности, осуществлять измерения перемещения этого механизма.

Формула изобретения

Электронно-оптический фазовый свето- дальномер, содержащий блок измерения и индикации, уголковый отражатель, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности измерений путем сокращения времени наведения светодальномера на уголковый отражатель, в него введена прямоугольная призма, закрепленная в карданной

поляризованного силового электромагнита наведения луча по горизонтали, подключенной через введенное первое карданное сочленение к вертикальной оси карданной под- 20 вески прямоугольной призмы, при этом второй выход блока синхронизации соединен с аналоговым входом блока наведения луча по вертикали, который своим выходом соединен с обмоткой подвижной катущки поляризованного силового электромагнита наведения луча по вертикали, соединенной через введенное второе карданное сочленение с горизонтальной осью карданной подвески прямоугольной призмы.

25

подвеске, блок выработки сигнала запоминания, блок наведения луча по горизонтали, блок наведения луча по вертикали, два поляризованных силовых электромагнита и блок синхронизации, причем оптический выход блока измерения и индикации связан через гипотенузную грань прямоугольной призмы с уголковым отражателем, а электрический выход блока измерения и индикации соединен с входом блока выработки сигнала запоминания, выход которого соединен с цифровыми выходами блоков наведения луча по горизонтали и вертикали, блок синхронизации своим первым выходом соединен с аналоговым входом блока наведения луча по горизонтали, выход которого

соединен с обмоткой подвижной катущки

соединен с обмоткой подвижной катущки

поляризованного силового электромагнита наведения луча по горизонтали, подключенной через введенное первое карданное сочленение к вертикальной оси карданной под- 0 вески прямоугольной призмы, при этом второй выход блока синхронизации соединен с аналоговым входом блока наведения луча по вертикали, который своим выходом соединен с обмоткой подвижной катущки поляризованного силового электромагнита наведения луча по вертикали, соединенной через введенное второе карданное сочленение с горизонтальной осью карданной подвески прямоугольной призмы.

//

5

V

W

Изобретение относится к геодезическому приборостроению и позволяет повысить производител : ность измерений путем сокращения времени наведения светодаль- номерв на отражатель. Устройство состоит из блока 1 измерения и индикации, прямоугольной призмы 2 в подвеске 3, отражателя 4, блока 5 выработки сигнала запоминания, блока 6 наведения луча по вертикали, блока 7 наведения луча по горизонтали, блока 8 синхронизации, Г оляри- зованных силовых электромагнитов 9 и 12, карданных сочленений 10 и 13 и механических осей 11 и 14 поворота призмы. Введение новых элементов и образо- BaHiie новых связей между элементами устройства дает возмож ;ость, не меняя установки светода.1ьномера, делать серию измерений. Перемещаясь один раз по вертикали, луч вычерчивает в пространстве прямоугольную пирамиду с исходящей вершиной из объектива светодальномера и основанием в плоскости отражателя 4. Основание пирамиды есть квадратный растр, состоящий из Р «строк по горизонтали. Луч, пробегая по одной из «строк, касается плоскости отражателя, отраженный сигнал поступает в блок 1 .измерения и индикации светодальномера. вырабатывается сигнал, который останавливает подвижные катушки поляризованных силовых электромагнитов 9 и 12, a также призму 2 в поло.жении наведения луча светодальномера на отражатель 4. 9 ил.

(pas.2

5

фаг.1

фаг.5

38

АААт

В

(pus. J

фиг. 6

f

2

фие.З

/ i

tpae. 7

УУ

/

фиг. 9