Способ определения пространственных координат точек и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК G01C15/00 

Изобретение относится к геодезическим измерениям и йыть использовано для выполнения наземной крупномасштабной съемки, для определения пространственных координат точек объектов.

Цель изобретения - повышение производительности труда, а также расширение диапазона измерений.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - схема блока регистрации системы; на фиг. 3 - схема измерений пространственных координат точек; на фиг.4 - геометрические соотношения, возникающие при измерениях плановых координат X и Y; на фиг.5 - геометрические соотношения, возникающие при определении высотной координаты.

Предлагаемое устройство содержит источник излучения - лазер 1, коллиматор 2, отклоняющий элемент 3, длиннофокусную цилиндрическую линзу 4, пентапризму 5, светоде:ительный кубик 6, электромагнитное реле 7 для поворота и изменения угла отклоняющего элемента и радиоприемник 8.

Пентапризма 5 выполнена с возможностью вращения вокруг вертикальной оси прибора с помощью электродвигателя (не показан). Кубик 6 установлен на пентапрнзме 5. Элемент 3 выполнен в виде ориентированных навстречу друг другу оптических клиньев.

Oi

to 1

00

со

vl

расположенными

пни / . Иыхо ш фотопрпемников

сечении верхнего фотопрнемннка 10, что соответствует его положению Р для фотоприемника 11. При этом блок регистрации работает следуюощм образом. Сигнал с фотоприемника 10 /останавливает счетчик 14, который,

Устройство также содержит рейку 9 устанавливаемую н определяемой точке с расположенными на ней двумя фотоприемниками 10 и 11 кругового обзора на известном расстоя- 10 и 1

подключены к блоку 12 регистрации, кторый содержит усилитель 13, подключенный к двум счетчикам 14 и 15 врем ни , объединенным в едином блоке. Выходы счетчиков 14 и 15 подключены к вычислительному блоку 16. Усилитель 13 подключен к радиопередатчику 17. Выход, вычислительного блока подключен к блоку 18 обработки информации.

Предлагаемый способ осуществляют слелуюитм образом.

15 исходном пункте Л с известными коорднчагамп Хд, V ц Нд устанавли- вают передпюиий блок устройстга.После включения источника излучения формируют с помощью светоделительного ку- бмкл jт:ч ч тора излучения и ориен- 1 npyi и и:. вертикальной плоскости по в --пмно перпендикулярным направлениям. Устанавливают устройство таким обратом, что один сектор излучения ориентирован в направлении оси X, а другой - в направлении оси Y. Рейку 9 устанавливают в определяемой точке В, приводят во «ращение пента- при шу 5 г кубиком 6. Вследствие тог что линз; 4 не вращается, плоскости обоих секторов вращаются вокруг их оси симметрии, устанавливаемой под заплнным углом к горизонту,например горизонтально,с помощью отклоняющего эле мета 3. При этом угол наклона каждого сектора вокруг оси их симмет- рии является функцией угла попорота пентапризмы, т.е. азимута или дирек- ционного угла направления на определяемую точку, и равен ему. Таким образом, при нахождении рейки в точке В плоскость сектора, первоначально ориентированного по оси X, занимает положение Р° под углом у при пересечении фотоприемника 11, синал с которого.усиливаясь в усили- теле 13, запускает счетчики 14 и счетчик 15. Вращаясь далее, сектор Р° отклоняется на угол ДУ( при пере

таким образом, фиксирует время Т

откуда

V

которому соответствует отрезок

Второй сектор, вращаясь аналогично первому, пересекает вначале фотоприемник 10, сигнал с которого запускает счетчик 14, затем фотоприемник 11, сигнал с которого останавливает счетчики 14 и 15. Таким образом, на счетчике 14 получают информацию о времени Т , соответствующую отрезку Ь, а на счетчике 15 - время Тэ, в котором содержит информация о превышении фотоприемника 11 относительно горизонтальной оси. Результаты измерений поступают в блок 1

Описанные измерения представляют собой цикл для получения информации о трех пространственных координатах точки В за один поворот пентапризмы.

Их получают следуюпим образом.

Так как измеренные значения вре

и Tg пропорциональны углам

то

tg(90° -oO k

(1)

откуда

где Q(, азимут определяемого направления . Одновременно

откуда

- tp.a

Вследствие того, что имеет место

до/, 4 + ду,

, й

У.

2

h

k

i;

5

N2

№

1 + k

$&, Доб - $c,

(2) 90°

(4) (5)

(6) (7)

откуда

Следовательно, находят

«: js , -№,

ii

(8)

i С i

Jf4 л а - #«2

Система уравнений (8) позволяет найти отрезки с учетом расстояния Д между фотоприемннками

ь лсву, , ьг №$1

(9)

k

I Th

т„

(15)

45

тогда

В

НА +

1т + h

(22)

Изобретение отногится к геодезии и может быть использовано при выполнении крупномасштабной П)емкн для определения пространстненш ix координат точек. Цель изобретения - повышение производительности труда та счет повышения степени лвтомати- злцпи измерительного процесса. R устройстве г помотыо цилиндрической линзы 4, пгнтапризмы 5 и светодели- тсльного кубика 6 формируют для сектора излучения, которые ориентиру- Ю1 но взаимно перпендикулярных направлениях в вертикальных плоскостях. Одновременно г храпением секторов вокруг (еп вертикальной оси нрлшлнн сектора вокруг их ocoi i спм- метрии, после чечо изменяют ориен- ггппю каждого сектора излучения на 4) с помощью от клоняющсто элемента 3, фиксируют моменты пересечения лазерными секторами фогопрпем- ннков репки, после чего вычисляют .координаты точки. 2 с.п.ф-лы, 5 ил. л

можно получить

ь; -тй

окончательно | -I

b-b h -V lfS

Н6

,.

(16) (17)

Вычислительное устройство 16 также реализует алгоритмы (13) - (

Формула и т о б р е т е н и 5

РГ о шТчистяюг координаш темой точки с учетом расстоя- i i ri р ичлнклми, угла меж- i ч1 IM и пересече- 1ч i к i г и ;i ( я тем, 1 иром IT I . СРКГПрОП ПС КЧ1 1ПКУ , 1 1 . l H Г

рм 1 1ЫГ1Ч 11 ЮСКОГ ГЯХ , i г р ц Ч ОМ НИ nyr об i II п Т ф М I ID I II ТОГ КО ,- i у I- ос f и симме г 1

1

i

i

I I I ОРО ГГО (. v ч ЫИ

ii мчо ккп оргептяцию

/ с°

i рл ичмрнрН1 я на ч т от- -1 м но, vc гаиопкп и нро1 1 ч Ч ( С , 1 ПРИ ii j i i I 1Ц MI i npo| i г I н mi ijf prcf

Л11(1 )Г1 I Mtr-f

0

соцержащее наземный источник ичлуче- ния , коллиматор, отклоняющий э:1емент , РЫПОЛНРННЫЙ п виде ориентированных na«cipe4V друг rrrpyiy оптических клиньев и устанол iiiniiLifi между коллимато- и пентапризмой, на нпходпой грани котором жест о -закреплена свето1елите1п,ная куб-призма, радиоприем- mij4 и радиопепедатчик, а также верти амьную решу с фотоприемниками и блок регнс i рации, вкппчаюгпп погледо- ратеино соединенные х силигель фототка, счетчик времени и вычислитель- HEIII бпок, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона ичмеренни, перед входной гранью пен1 три мп уста овче п 1 реденная цн1И1 г ) линза, П1г;од радиопри- iмып а через впеденное магнитное реле соединен с о i кппипощим элементом,

1 С railOB IGHHIIM С О IK OAHOO Г Ю ПОЯО1У ОДИН ИЗ ВЫХОДОВ

опк почен к радиоР, /V /Ю

фиг.З

fi

4х- I

If

-t:3