Устройство для задания опорной плоскости Советский патент 1991 года по МПК G01C15/10 

Изобретение относится к геодезическому приборостроению и может быть использовано для задания вертикальной плоскости при строительно-монтажных работах.

Цель изобретения - повышение точности за счет уменьшения влияния внешних возмущающих факторов.

На фиг.1 показана принципиальная схема устройства; на фиг.2--4 - схема его настройки.

Устройство состоит из двух основных частей - передающего блока 1 и приемного блока 2. Источники 3 излучения установлены на линии, проходящей через острое ребро прямого двугранного угла соединительной призмы (светоделителя)4 и перпендикулярной к оптической оси объектива 5, в фокальной плоскости которого ус- «тановлено острое ребро призмы 4. Отражающее покрытие на катетных гранях призмы 4 частично пропускает свет. Призма 4 дополнена до плоскопараллельной пластины с помощью призм 6, между призмами б и источниками 3 излучения установлены диафрагмы 7, препятствующие попаданию излучения источников без отражения на катетных гранях призмы 4 на гипотенузную грань последней, за которой установлен фотоприемный элемент 8, фоточувствительная площадка которого меньше или равна световому диаметру пучка, падающего на него света. Диафрагма 9 расположена между призмой 4 и объективом 5 и служит для срезания излучения, идущего от источников 3 без отражения на призме 4 в направлении, к объективу. Передающий блок содержит также подвес 10, ось качания которого установлена в одной плоскости с острым ребром призмы 4 и параллельно последнему. Подвес 10 закреплен на подставке и связан с корпусом. На корпусе передающего блока установлен узел коррекции, выполненный в виде переменных грузов 11, предназначенных для изменения положения равновесия подвешенного элемента. Для фиксации подвеса в нерабочем положении при хранении, транспортировании и переносах служит арретир 12. Для настройки подвеса служит также электронный нуль-индикатор 13, подключаемый к фотоприемному элементу 8 и составляющий с ним фотоэлектрический анализатор, через систему подвеса 10, и искусственный горизонт 14, устанавливаемый за объективом 5 (фиг.4). Фотоэлектрический анализатор и искусственный горизонт составляют блок определения положения опорной плоскости. Подвешенный элемент связан с демпфером 15, на корпусе устройства установлен уровень 16 для приведения подвешенного элемента в среднее положение диапазона качания с помощью подъемных винтов 17.

Приемный блок 2 состоит из телескопической оптической системы 18, в зрачке выхода которой установлен фотоприемный элемент 19. Блок может быть снабжен за- крепительно-наводящим устройством 20 и уровнем 21 и устанавливаться на геодезиче0 ской подставке 22. Для удобства проведения замеров на объектив приемного устройства может надеваться насадка 23 с центральным перекрестием. На корпусе приемного устройства установлены три разно5 цветных светодиода 24, связанные с фотоприемным устройством и сигнализирующие своим зажиганием равенство принятых мощностей потоков излучения и преобладание одной из двух частот (fi, f.).

0 Устройство работает следующим образом.

При настройке передающего блока, которая может производиться непосредствен- но перед установкой его в рабочее

5 положение, к фотоприемному элементу 8 подключается электронный нуль-индикатор 13, нулевое положение стрелки которого соответствует равенству падающих на фотоэлемент 8 разномодулировзнных потоков

0 излучения. Лучи источников 3 излучения, попав на первую хатетную грань призмы 4, частично проходят через нее без отражения и попадают на вторую катетную грань, отразившись от последней, изменят свое ка5 правление и идут расходящимся пучком в противоположную сторону от объектива к фотоприемному элементу 8 разрезанным на две части, одну модулированную питающим током частотой fi и другую - f2, причем рав0 носигнальная зона лежит на оси объектива 5 и проходит через острое ребро призмы 4, Фоточувствительная площадка фотоприемного элемента 8 располагается так, что световой диаметр пучка, падающего на нее

5 излучения равен или несколько больше ее, поэтому нулевое положение стрелки индикаторного электронного устройства 13 соответствует соосному расположению фоточувствительной площадки относительно

0 падающего на нее пучка излучения. При необходимости возможна коррекция положения фотоэлемента его поперечным сдвигом, как показано на фиг.2, до установки стрелки на нуль. После чего фотоэлемент надежно

5 фиксируется и за объективом 5 устанавливается искусственный горизонт 14, как показано на фиг.З. Подвешенный указатель направления выводится из арретированно- го состояния и последующая регулировка сводится к балансировке подвеса с по мощью переменных грузов 11. Так как источники 3 излучения находятся на некотором расстоянии от переднего фокуса объектива 5, то из передающего устройства выходит и попадает на искусственный гори,- зонт 14 сходящийся пучок света, отразившись от последней, пучок также сходящимся возвращается в объектив 5 и, пройдя его, собирается в обратном ходе. Перед острым ребром призмы 4, установленным в фокальной плоскости объектива 5, проходит блок призм 4 и 6 и расходящимся пучком попадает на фотоэлемент 8. Линия раздела сохраняется только в случае совпадения ее с осью объектива 5 в обратном ходе. На фоточувствительную площадку фотоприемного элемента 8 падает пучок излучения, несущий одинаковые мощности обеих частот. При балансировке, изменяя нагруженность подвешенного элемента в плоскости качания с помощью переменных грузов 11, добиваются нулевого положения стрелки электронного индикаторного устройства 13, что возможно только при нормальном падении плоскости раздела на жидкость, поскольку поверхность жидкости всегда горизонтальна, вертикальна и плоскость раздела пучка излучения. После этого настройка или выверка положения задающей направление световой плоскости считается произведенной и далее при случайном сбое положения всего передающего блока, возможном при работе в процессе эксплуатации, положение опорной световой плоскости автоматически корректируется силами гравитации.

При необходимости периодического ведения контрольных замеров по мере углубления ствола в ход лучей передающего блока 1 (фиг.1) вводится приемный блок 2. Чтобы передающий блок находился в поле зрения приемного блока, последний устанавливается по уровню 21 с помощью винтов подставки 17. Приемный блок сначала грубо перемещают поперек предполагаемого расположения световой опорной плоскости, ориентируясь на цвет загоревшегося одного из светодиодов 24, своим загоранием фиксирующего преобладание мощности одной из половин потока излучения и указывающего таким образом направление перемещения приемного блока. При установке центра объектива приемного блока на линии раздела потока излучения на фотоприемный элемент попадут одинаковые мощности потоков, модулированных разными частотами - fi и fa, о чем информирует своим загоранием третий светодиод. После чего на объектив приемного блока устанавливается насадка 23 с перекрестием, 6т центра которого и производят необходимые з мерения.

Подвес передающего блока 1 (фиг.1) может демпфироваться с помощью магни- то-индукционного демпфера, представляющего собой пластину, прикрепленную к указателю перпендикулярно оси подвеса и размещенную между двумя постоянными магнитами, не связанными с указателем,

0 Подвес указателя можно осуществить установкой гнезд фланцев указателя на кернах или с помощью точных подшипников. В качестве источников излучения могут быть использованы полупроводниковые лазеры, а

5 также излучающие диоды.

Устройство обеспечивает высокую точность и надежную работу при установке его на неустойчивом грунте, что дает возможность его использования при высокоточном

0 строительстве или монтажных работах например, при строительстве вертикальных шахтных стволов. При строительстве вертикальных шахтных стволов прямоугольного сечения значительно повышается качество

5 строительства. Четыре передающих блока можно расположить таким образом, чтобы опорные световые плоскости заняли положение, параллельное проектному положению стенок ствола, что обеспечивает

0 контроль по всему периметру сечений ствола при его строительстве. Устройство также служит для автоматического дистанционного управления щитовым агрегатом, предназначенным для проходки вертикального

5 ствола, обеспечив при этом связь фотоприемного элемента приемного блока с пультом управления агрегата.

Использование устройства позволяет повысить качество и производительность

0 работ, связанных с заданием вертикального направления вниз.

Формула изобретения Устройство для задания опорной плоскости, содержащее корпус с подставкой,

5 жестко закрепленные на нем объектив, светоделитель с первой и второй отражающими гранями, ребро пересечения которых расположено в фокальной плоскости объектива, и первый и второй источники излучения,.опти0 чески сопряженные с объективом соответственно через первую и вторую отражающие грани светоделителя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности за счет уменьшения влияния внешних возму5 щающих воздействий, в него введены подвес, закрепленный на подставке и связанный с корпусом, блок контроля положения опорной плоскости, выполненный в виде фотоэлектрического анализатора с фотоприемным элементом, закрепленным в

корпусе и оптически сопряженным с объективом, и искусственного горизонта, оптически сопряженного с фотоприемным элементом через объектив, а также узел корсветоделитель дополнен до плоскопараллельной пластины, а первый и второй источники излучения оптически сопряжены с фотоприемным элементом соответственно

Изобретение относится к геодезическому приборостроению и может быть использовано для задания вертикальной плоскости при строительно-монтажных работах. Целью изобретения является повышение точности за счет уменьшения влияния внешних возмущающих воздействий. Устройство содержит корпус с подставкой 1, жестко закрепленные в корпусе объектив 5, светоделитель, выполненный в виде прямоугольной призмы 4 с частично прозрачными отражающими гранями, ребро ко торой лежит в фокальной плоскости объектива 5, дополненной призмами 6 до плоскопараллельной пластины и два источника 3 излучения с разными частотами, оптически сопряженных через грани призмы 4 с объективом 5 Кроме того, устройство включает подвес 10 закрепленный на подставке и связанный с корпусом, блок контроля положения опорной плоскости выполненный в виде фотоэлектрического анализатора с фотоприемным элементом 8 оптически сопряженным с объективом 5. и искусственного горизонта 14, оптически сопряженного с фотоприемным элементом 8 через объектив 5, и узел коррекции положения опорной плоскости, выполненный в виде системы переменных грузов 11 При этом источники 3 излучения оптически сопряжены через отражающие грани призмы 6 с фотоприемным элементом 8 4 ил со с о 3 |Ц 00

рекции положения опорной плоскости, ме- 5 через вторую и первую отражающие грани, ханически связанный с корпусом, причем выполненные частично прозрачными.

фиг.З

-13

Щи г. Ц