Оптический отвес Советский патент 1992 года по МПК G01C5/02 

Изобретение относится к геодезическому приборостроению и предназначено для построения надирной вертикали, установки в проектное положение точек объекта, находящихся под прибором, а также для измерения внецентренности указанных точек объекта от геометрической оси центрировочной марки.

Известны оптические центрировочные приборы с возможностью автоматического приведения линии визирования в отвесное положение. К ним относятся ОЦП-2 и зенит- проектир.

ОЦП-2 включает зрительную трубу с компенсатором оптико-механического типа; пентапризму в оправе с противовесом, расположенные на кронштейне для перехода от горизонтальной линии визирования к вертикальной; кронштейн, жестко связанный с вертикальной осью вращения трубы, которая крепится к дву/координатному измерительному столику, расположенному над зрительной трубой и пентапризмой, перемещающихся с помощью двух взаимно перпендикулярных микрометрических винтов в пределах ± 5 мм. величина которого определяется двумя индикаторами; два цилиндрических уровня предварительного го- ризонтирования. Прибор крепится к штативу становым винтом.

Наиболее близким аналогом по технической сущности и достигаемому результату является зенит-проектир, содержащий ломаную зрительную трубу, состоящую из положительного и отрицательного компонентов телеобьектива, прямоугольную призму для изменения хода луча на 90°. сетку нитей и окуляр. Над объективом зрительной трубы установлен компенсатор, выполненный в виде двух камер с жидкостью, коэффициент преломления которой равен п 1,500, Над компенсатором расположена

XI

О

о

со

CN

оборачивающая система, состоящая из призмы Шмидта с крышей и полупентаприз- мы.

Недостатками ОЦП-2 и зенита-проекти- ра являются:

наличие одного блока оптического жидкостного компенсатора с показателем преломления жидкости п 1,500, величина которого меняется с изменением температуры, что вводит дополнительную ошибку в измерения, снижая точность центрирования при использовании его в широком диапазоне температур;

отсутствие в конструкции элемента, позволяющего контролировать положение визирной оси зрительной трубы относительно оси компенсатора, совпадение которых является необходимым условием обеспечения точности визирования при эксплуатации прибора при воздействии на него температурных деформаций и промышленных вибраций;

необходимости лабораторной юстировки перпендикулярности визирной оси зрительной трубы относительно пластин компенсатора и ее перпендикулярности преломляющим граням призмы Шмидта и полупентапризмы.

Целью изобретения является повышение точности вертикального проектирования за счет уменьшения влияния ошибки, обусловленной температурной нестабильностью показателя преломления жидкости компенсатора.

Поставленная цель достигается тем, что в известном оптическом отвесе, содержащем подставку, корпус, последовательно расположённые в нем зрительную трубу с окуляром и объективом и жидкостный компенсатор не менее чем с двумя плоскопа- рзл ельными пластинами, согласно его настоящему изобретению, жидкостный компенсатор выполнен сменным и снабжен набором дополнительных блоков, частично заполненных жидкостью с различающимися значениями показателя преломления, окуляр зрительной трубы выполнен автоколлимационным, одна из плоскопараллельных пластин выполнена с частично отражающей поверхностью, а зрительная труба и жидкостный компенсатор выполнены с возможностью микрометрического перемещения относительно друг друга.

Предлагаемый оптический отвес обладает существенным отличием по сравнению С известным решением, так как его признаки не совпадают с признаками известных решений и благодаря им достигается новый положительный эффект, выраженный в повышении точности вертикального проектирования за счет уменьшения влияния ошибки, обусловленной температурной нестабильностью показателя преломления жидкости компенсатора. Повышение точности достигается за счет наличия набора блоков оптических жидкостных компенсаторов, жидкости в которых рассчитаны на работу в различных поддиапазонах температур, накрывающих весь диапазон температур, который требуется ГОСТами для приборов вертикального проектирования. При этом показатели преломления жидкости каждого блока имеют различные значения при одной какой-то температуре, например +20°С, но

при работе в своем поддиапазоне температур каждый из них имеет показатель преломления, равный п 1,500 с небольшим отклонением на границах поддиапазона. Для обеспечения сменности блоков

жидкостных компенсаторов окуляр зрительной трубы снабжен автоколлимационным каналом, а одна из плоскопараллельных пластин блока компенсатора выполнена ча- стичноотражающей с целью совмещения

визирной оси зрительной трубы с оптической осью блока компенсации с помощью винтов микрометрического перемещения. Кроме того, появляется возможность контроля и юстировки взаимного положения визирной и оптической осей трубы и блока компенсатора в процессе наблюдений при их несовпадении в результате действия температурных деформаций корпуса устройства, сотрясению при перевозке и промышленных вибраций.

На чертеже изображен общий вид заявляемого устройства. Корпус 1 содержит два основных элемента: зрительную трубу 2 и

блок 3 оптической жидкостной компенсации. В зрительную трубу введен автоколли- мационный окуляр 4, состоящий из источника света 5, конденсатора 6 и свето- делительной призмы-куба 7 с сеткой на ней,

нанесенной на нижней грани, Выше призмы-куба 7 находится окуляр 8, ниже - объектив коммутатора 9.

Блок 3 жидкостной компенсации состоит, например, из трех стеклянных плоскопараллельных пластин 10 с верхней частично отражающей, которые состыкованы в блок стеклянными кольцами 11. Обе камеры частично заполнены прозрачной жидкостью 12. Зрительная труба 2 может наклоняться

относительно корпуса 1, значит, и относительно блока оптического жидкостного компенсатора 3 с помощью четырех микрометрических винтов 13 ав-Гоколлима- ционного наведения, расположенных вза- имноперпендикулярно, и четырех юстировочных винтов 14, расположенных аналогично.

На корпусе 1 укреплены два цилиндрических уровня 15 предварительного гори- зонтирования. С помощью четырех винтов 16 корпус 1 крепится к втулке 17, вращающейся внутри двухкоординатного столика 18 и содержащей закрепительный винт 19, что необходимо для исправления уровня 15 предварительного горизонтирования. Двух- координатный столик-подставка 18 имеет по два микрометрических винта 20 для перемещения корпуса 1 в двух взаимнопер- пендикулярных направлениях, величины которых фиксируются с помощью двух индикаторов 21. В основании столика имеются три подъемных винта 22. Прибор крепится к штативу 23 становым винтом 24, выполняющим и роль солнцезащитной бленды. Крышка 25, навинчивающаяся на корпус 1, имеет отверстие для прохождения визирного луча. Пружины 26 подпружинивают блок 3 оптической жидкостной компенсации.

Устройство работает следующим образом.

Корпус 1 устанавливается в вертикальное положение по уровням 15 подъемными винтами 22. В автоколлимационном окуляре 4 сетка нитей, ненесенная на нижнюю грань призмы-куба 7, освещена источником света 5. Изображение сетки нитей, удаленное объективом 9 в бесконечность, отражается от верхней частично отражающей пластины 10 компенсатора 3 и от двух поверхностей жидкости 12. При отражении блики сетки нитей, проходя осветительную призму-кубик 7, рассматриваются в окуляр 8, в который видна и сама сетка нитей призмы-кубика 7.

Часть светового потока проходит через частично отражающую поверхность верхней пластины 10, оптический жидкостный компенсатор 3 и занимает отвесное положение.

Важную роль при этом играет и сам автоколлимационный окуляр 4, В поле зрения будут видны две пары стенок нитей. Их совмещение будет свидетельствовать о перпендикулярности визирной оси к горизонтальной плоскости верхней пластинки 10 компенсатора 3 и к поверхностям жидкости 12. Это исходное положение прибора, гарантирующее высокую степень стабилизации визирного луча по вертикали. Совмещение сетки нитей и ее блико&осуще- ствляется микрометрическими винтами 13 автоколлимационного наведения, подъемными 22 и при необходимости (большая раз- ностировка) исправительными винтами 14. В этом положении осуществляется при необходимости юстировка уровней предварительного горизонтирования 15.

При наклоне корпуса 1 устройства в пределах точности работы компенсатора 3

(определенной по уровням предварительного горизонтирования) визирный луч будет занимать отвесное положение,

В процессе измерения можно периодически контролировать согласование визир0 кой оси с верхней пластиной 10 блока конденсатора 3, включая периодически лампочку 5 автоколлимационного окуляра 4, корректирующую влияние-деформаций корпуса прибора микрометрическими винтами

5 13 автоколлимационного наведения.

Для замены блока оптического жидкостного компенсатора 3 на блок, работающий в необходимом поддиапазоне температур, нужно отвинтить крышку 25, вынуть блок

0 компенсатора 3, заменив его на требуемый. Далее выполнить действия в обратном порядке. После замены блока компенсатора нарушается условие совпадения осей зрительной трубы и блока компенсатора, что

5 корректируется микрометрическими винтами 13, а при большей разюстировке - исправительными винтами 14, предварительно приведя корпус прибора в вертикальное положение винтами 22, добившись совмеще0 ния сетки нитей с ее бликами от пластины 10 и жидкости 12. Как видно из вышесказанного, замена компенсатора не требует лабораторного оборудования.

Для определения внецентренности то5 чек объекта относительно геометрической оси центрировочной марки необходимо микрометрическими винтами 20 столика 18 навести сетку нитей на точку объекта. Разность отсчетов до и после наведения по

0 двум индикаторам 21 необходимо возвести в квадрат, а затем извлечь квадратный корень, величина которого даст линейный элемент внецентренности.

Формула изобретения

5Оптический отвес, содержащий подставку, корпус, последовательно расположенные в нем зрительную трубу с окуляром и объективом, и жидкостный компенсатор не менее чем с двумя плоскопараллельными

0 пластинами, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет уменьшения влияния ошибки, обусловленной температурной нестабильностью показателя преломления жидкости компенсатора, жид5 костный компенсатор выполнен сменным и снабжен набором дополнительных блоков, частично заполненных жидкостью с различающимися значениями показателя преломления, окуляр зрительной трубы выполнен автоколлимационным, одна из

плоскопараллельных пластин выполнена с частично отражающей поверхностью, а зрительная труба и жидкостный компенсатор

выполнены с возможностью микрометрического перемещения относительно друг друга.

Использование, геодезия, для построения надмрной вертикали и измерения внецентренности точек относительно геометрической оси центрировочной марки. Сущность изобретения: отвес содержит корпус 1, включающий зрительную трубу 2 и сменный блок 3 оптической жидкостной компенсации с частично отражающей верхней плоскопараллельной пластинкой 10. В зрительную трубу 2 введен автоколлимационный окуляр 4 для наведения визирной оси на частично отражающую пластинку 10. Наведение осуществляется с помощью микрометрических винтов 13. Для измерения внецентренности служит двухкоординат- ный столик-подставка 18. Предварительное горизонтирование осуществляется уровен- ным приспособлением в виде двух цилиндрических уровней 15. 1 ил. 1 до

7

J

6

ie-tf