Лазерный прибор для задания референтной линии Советский патент 1992 года по МПК G01C15/00 

1

(21)4693519/10 (22)18.03.89 (46) 07.09.92. Бюл. № 33 (71) Комсомольский-на-Амуре политехнический институт

(72)Ю.И.Беспалов, В.И.Зэйков, М.Н.Голованов и С.Н.Кондратюк (56) Авторское свидетельство СССР № 1699234, кл. G 01 С.15/00, 15.07.87.

(54) ЛАЗЕРНЫЙ ПРИБОР ДЛЯ ЗАДАНИЯ РЕФЕРЕНТНОЙ ЛИНИИ

(57) Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к геодезическим приборам. С целью повышения точности внутри телескопической системы установлена дополнительная ампула с жидкостью, выполненная с возможностью регулирования уровня жидкости, что позволяет производить фокусировку телескопической системы на заданный диапазон работы прибора. Кроме того, введение дополнительной ампулы позволяет использовать жидкость с меньшим коэффициентом преломления. 2 ил.

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к геодезическим приборам, предназначенным для проецирования точек по вертикали.

Целью изобретения является повышение точности.

На фиг.1 показан разрез лазерного прибора в проекции на вертикальную плоскость; на фиг.2 регулирующее приспособление.

Лазерный прибор включает ампулы 1 и 2 с жидкостью и плоскопараллельными пластинами, объектив телескопической системы 3, плоскопараллельную пластину 4, ампулу с жидкостью 5, плоокопараллельную пластику 6, диафрагмы 7 и 8, отрицательные линзы 9 и 10, котировочные винты 11 и 12. лазер 13, кожух 14 лазера, триггер 15, гайку 16, установочный уровень 17, баксу 18, втулку 19, кремальеру 20, эксцентренный маховичок 21. дополнительную камеру 22, канал 23 в стенке ампулы, корпус 24 формирователя излучения, подшипник 25, цилиндрическую пружину 26. шарик 27.

Ампулы 1 и 2 жидкостного компенсатора установлены ниже объектива телескопической системы и расположены в параллельном пучке лучей, выходящих из объектива. Ампула дополнительного жидкостного компенсатора, установленная внутри телескопической системы, содержит жидкость 5, дно в виде плоскопараллельной пластины 4 и крышку. Через канал 23 эта ампула сообщается с камерой 22, объем которой регулируется вращением кремальеры 20. Эксцентренный маховичок 21, имеющий по ободу канавку, через шарик 27 давит на камеру 22. деформируя ее стенки, подпружиненные пружиной 26. Таким образом, жидкость 5 может перетекать из ампулы в камеру 22 и обратно и изменять толщину (глубину) слоя жидкости 5. Таким образом, формируемая кольцевая структура излучения регулируется вращением кремальеры 20.

Положение отрицательного компонента телескопической системы, состоящего из линз 9 и 10, регулируется котировочными винтами 11 и 12 Диафрагмы 7 и 8 способстi, ъ

Ё

s

О

со

I10

К

вуют повышению качества изображения интерференционной структуры, создаваемой телескопической сиртемой, отсекая паразитные лучи. Гайка 16 служит для крепления в баксе 18 приливов кожуха 14 лазера после центрировки последнего. Бакса 18 свободно вращается во втулке 19. Кожух 14 лазера жестко крепится к корпусу 24 формирователя. Триггер 15 снабжен подъемными винтами, служащими для приведения на середину пузырька установочного уровня 17.

Поверки лазерного прибора включают поверку установочного уровня,поверку вертикальности сформированного луча лазера, поверку соосности сформированного луча лазера с геометрической осью прибора.

Поверка установочного уровня выполняется известным способом. Поверка вертикальности сформированного луча лазера производится вращением корпуса прибора на 180s, исправление осуществляется юсти- ровочными винтами 11 и 12. Поверка соосности сформированного лазерного луча с геометрической осью надир-центрира (осью втулки 19) выполняется вращением корпуса прибора на 180°, исправление осуществляется перемещением внутри баксы 18 приливов кожуха 14 лазера, после чего последние зажимаются гайкой 16.

Ампула с жидкостью внутри телескопической системы устанавливается на расстоянии, равном половине фокусного расстояния объектива. Коэффициент ее умножения (как компенсатора)

,5(n-1).

О)

где п - показатель преломления жидкости,

Коэффициент умножения двух ампул с жидкостью, установленных в параллельном пучке лучей ниже объектива телескопической системы.

К2 2(п-1).

(2)

Тогда общий коэффициент умножения компенсатора, состоящего из ампулы внутри телескопической системы и двух ампул в параллельном пучке лучей ниже объектива, составляет

+ .(3)

Подставляя в формулу (3) выражения (1) и (2), после преобразований получим условие работы компенсатора: п 1,400.

Таким образом, введение дополнительной ампулы с жидкостью внутри формирователя излучения позволяет существенно облегчить подбор жидкости по сравнению с

известными устройствами, где требуется обеспечение п 1,500. Как известно, наиболее распространены жидкости с более низким коэффициентом преломления.

Дополнительная камера переменного

объема в ампуле с жидкостью, установленной в сходящемся пучке лучей, обеспечивает регулирование формируемой кольцевой интерференционной структуры излучения

путем перефокусирования телескопической системы. Изменение объема жидкости при переходе ее из ампулы в дополнительную камеру приводит к изменению глубины жидкости и, следовательно, изменению оптической длины пути в телескопической системе формирователя.

Изменение глубины жидкости в ампуле

h -

V

я г2

(4)

где V - объем дополнительной камеры;

г - радиус поверхности жидкости в ампуле.

Увеличение хода лучей в жидкости, глубина которой изменяется на величину h,

a h

п -1

(5)

Такое увеличение хода лучей обеспечивает перефокусировку оптической системы на дистанции от S до

а -

S -Г

(6)

где f - фокусное расстояние системы.

.40

Тогда

S f+ -. а

(7)

45

Из формулы (4) и (7) находится необходимая величина уровня жидкости

50

h

f2-n

(S-f)(n-1)

Предлагаемый лазерный надир-цент- рир позволяет с высокой точностью проецировать точки по вертикали на различные дистанции. Возможность изменения формируемой интерференционной структуры излучения без внесения дополнительных источников ошибок, связанных с фокусированием, способствует решению ряда практических задач в маркшейдерском деле и геодезии, например центрирование подземных опорных сетей на разных горизонтах и т.д.

Формула изобретения Лазерный прибор для задания референтной линии, содержащий последовательно расположенные на одной оптической оси источник излучения, телескопическую систему с фокусным расстоянием f и две частично заполненные жидкостью ампулы, отличающийся тем, что, с целью повышения

. /

точности он снабжен дополнительной ампулой с жидкостью, установленной на оптической оси внутри телескопической системы и выполненной с возможностью регулирова- ния уровня жидкости h, значение которого определено выражением

10

h

fa

(S-f)(n-1)

где S - диапазон работы прибора;

п - коэффициент преломления жидкости. „

Ф и г. 2