Высотомер Советский патент 1992 года по МПК G01C3/00 

Изобретение относится к области оптического приборостроения, в частности к вы- сотомерным приборам, предназначенным для определения высот точек относительно горизонта инструмента (горизонтальной оси прибора) и может быть использовано для определения мощности пластов горных пород и их углов падения при геологической съемке обнажений на разрезах, при определении высоты подвески проводов и для решения других аналогичных задач в строительстве и при инженерных изысканиях.

Известен высотомер, содержащий основание, зрительную трубу с сеткой нитей, свободно подвешенный лимб со шкалами высот, введенными в поле зрения трубы, и механизм наклона верхней части прибора относительно основания, позволяющей определять высоту точек относительно горизонта инструмента и угол наклона пласта

при заданном расстоянии до объекта. Зрительная труба с лимбом и подставкой при измерении углов наклона пластов поворачиваются относительно основания, снабженного шкалой для отсчета указанных углов.

Недостатками такого устройства являются сложность юстировки, громоздкость и массивность прибора, ухудшение работы подвески лимба при наклонах верхней части прибора.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является высотомер, содержащий основание, зрительную трубу с окуляром, сеткой нитей и стеклянной пластиной с индексом, свободно подвешенный лимб со шкалой. В указанном высотомере для определения нормальной мощности пласта между сеткой и стеклянной пластиной установлена оборачивающая панкраги- ческая система, а стеклянная пластина с

VI (

О

со

Ј

индексом установлена с возможностью поворота и соединена зубчатой передачей с панкратической системой.

Определение и мощностей с помощью этого прибора производится следующим образом. От основания обнажения, высоты точек которого необходимо определить, отмеряют рулеткой или дальномером расстояние, равное 10,20 или 30 м, руководствуясь целесообразностью или реальными возможностями при дальнейших измерениях.

Устанавливают прибор на выбранной точке и производят измерения превышений и мощности различных точек уступа по одной из шкал высот, соответствующей расстоянию до измеряемых точек. При этом для измерения нормальной мощности поворачивают с помощью специальной рукоятки пластину с индексом на угол наклона пласта.

Недостатком описанного устройства является перегруженность поля зрения (более одной высотомерной шкалы), необходимость предварительного измерения расстояния до исследуемого объекта, выбор конкретного (к тому же дискретного) расстояния для съемки, которое не всегда для этого удобно. Целью изобретения является повышение производительности за счет исключения предварительного измерения расстояния до объекта.

Это достигается тем, что панкратиче- ская оборачивающая система с начальным увеличением Г0 расположена между вертикальным лимбом и куб-призмой, линзовые компоненты панкратической оборачиваю щей системы кинематически связаны с объ- ектиаом зрительной трубы, имеющим фокусное расстояние F и расположенным на расстоянии Si от сетки нитей, а увеличение рянкратической системы определяется из соотношения

r-(1-)irИспользование панкратической системы не для изменения увеличения зрительной трубы высотомера (т.е. видимой величины изображения), а для изменения масштаба шкалы, а также одновременная (совмещенная) фокусировка зрительной трубы перемещением объектива и отсчет- ной шкалы высот оборачивающей панкратической системы позволяет существенно упростить условия эксплуатации прибора при полевых работах, так как исключает необходимость предварительного измерения расстояний до объекта

На фиг 1 представлена принципиальная схема прибора, на фиг 2 - вид поля зрения с расстояния do, на фиг 3 - то же, с расстояния di

Высотомер (фиг 1) содержит последовательно расположенные объектив 1, куб- призму 2, сетку нитей 3, окуляр 4. Шкала лимба 5 передается на сетку 3 с помощью линз б и 7 оборачивающей панкратической

системы и куб-призмы 2 Линзы 6 и 7 оборачивающей системы, заключенной в оправу 8, имеют направляющие 9, которые входят в криволинейные пазы 10 оправы 8 и в прямолинейный паз неподвижной втулки 11. Оправа 12 объектива 1 снабжена зубчатой рейкой 13, которая входит в зацепление с зубчатым венцом 14 оправы 8, расположенной с возможностью поворота в неподвижной втулке 11.

Зрительная труба заключена в корпусе 15, связанном с подставкой 16 через подшипник 17.

Геометрическая форма пазов 10 рассчитывается в зависимости от величины перефокусировки зрительной трубы, фокусного расстояния объектива 1, фокусного расстояния линз 6 и 7 оборачивающей системы и значения изменения линейного увеличения изображения объекта в плоскости изображения.

Фокусировка зрительной трубы высотомера осуществляется объективом 1 посредством рукоятки 18.

Таким образом, панкратическая система не оказывает влияния на увеличение зрительной трубы. Шкала высот, передаваемая с лимба 5 оборачивающей системой и куб- призмой 2 на сетку 3, имеет постоянную цену деления (см. фиг.2 и 3), а видимый интервал ее меняется в зависимости от расстояния между линзами 6 и 7, более точно от соотношения расстояний между плоскостью шкалы на лимбе vi первой по ходу линзой 6 оборачивающей системы и второй по

ходу линзы 7 оборачивающей системы и плоскостью сетки нитей 3,

Устройство работает следующим образом.

При наведении зрительной трубы на предмет (уступ) его изображение формируется объективом 1 на сетке 3. В зависимости от угла наклона зрительной трубы на этой же сетке 3 строится изображение участка

шкалы лимба 5, соответствующего этому углу. Шкала оцифрована в линейных единицах и рассчитана по формуле h D tg a, где h - высота. D - расстояние до объекта, а - угол наклона, т.к. расстояние до предметов измеряется наклонное. Отсчет берется по сетке 3 нитей.

Поворот фокусировочной рукоятки 18 вызывает поступательное перемещение оправы 12 обьектива 1, снабженной зубчатой

рейкой 13, на величину X --, где X d2

перемещение обьектива при перефокусировке; F - фокусное расстояние объектива; d - расстояние до объекта (от переднего фокуса объектива до предмета). Одновременно во втулке 11, закрепленной в колонке основания 16, поворачивается оправа 8 с венцом 14 и двумя криволинейными пазами 10. При повороте оправы 8 линзы 6 и 7 оборачивающей системы совершают поступательное перемещение, величина которого определяется углом поворота оправы 8 и геометрией направляющих пазов 10. Это изменяет линейное увеличение оборачивающей системы в соответствии с приведенной формулой и, следовательно, меняет видимый линейный интервал шкалы лимба 5, проектируемой в плоскости изображения сетки 3.

Таким образом, в предлагаемом высотомере меняется видимый масштаб шкалы в зависимости от расстояния до объекта, что позволяет использовать одну шкалу для измерения высот и мощностей на любом расстоянии без его предварительного измерения. При выборе места установки

0

прибора следует учитывать только удобство работы. Это повышает эргономичность эксплуатации, а также производительность работ, так как исключает указанную выше операцию, требующую определенного времени.

Формула изобретения Высотомер, содержащий оборачивающую панкратическую систему с начальным увеличением Го, зрительную трубу, установленную в подставке с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси и выполненную с последовательно расположенными ha оптической оси объективом с

5 фокусным расстоянием F, установленным с возможностью перемещения вдоль оппзче- ской оси, куб-призмой, оптически сопряженной с вертикальным лимбом, и сеткой нитей, размещенной на расстоянии SI от

0 объектива, отличающийся тем. что, с целью повышения производительности за счет исключения предварительного измерения расстояния до объекта, панкратическая оборачивающая система расположена меж5 ду вертикальным лимбом и куб-призмой, линзовые компоненты панкратической оборачивающей системы кинематически евяза- ны с объективом зрительной трубы, а ее увеличение П определяется из соотношения

0

П

- /1 F Fr

() Sr°

Область использования: оптическое приборостроение, для определения высот точек и мощности пластов горных пород. Сущность изобретения: устройство решает задачу повышения удобства эксплуатации и производительности работ за счет упрощения процесса измерения посредством использования панкратической системы, расположенной ортогонально визирной оси зрительной трубы и размещенной между лимбом и куб-призмой 2. Панкратическая оборачивающая система кинематически связана с фокусировочной системой. При фокусировке рукояткой 18 перемещается объектив 1 в оправе 12. Ее зубчатая рейка 13, связанная с венцом 14 оправы 8 панкратической системы, перемещает линзы 6 и 7, что изменяет увеличение отсчетной системы, а именно изменяет видимый интервал делений шкалы при сохранении цены деления. 2 ил. v Ё

5

15

Отсчет h OtSn

doa

Фиг 2

Рие.5

d

о Рие.5