Устройство для определения угла поворота объекта Советский патент 1992 года по МПК G01C15/00 

1

(21)4826231/10 (22) 15.05.90 (46)07.09.92. Бюл. №33

(71)Московский институт инженеров землеустройства

(72)Ю.К.Неумывакин,- В.В.Буш, М.И.Пер- ский и А.Н.Сухов

(56)Авторское свидетельство СССР № 1328668, кл. G 01 В 11/30, 21.01.85.

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛА ПОВОРОТА ОБЪЕКТА

(57)Изобретение относится к геодезическому приборостроению, в частности к вспомогательным приборам для определения угловых перемещений объекта относительно заданного направления. Сущность изобретения: устройство содержит полупрозрачную пластину с отверстием для пропуска луча, измерителя малых перемещений и узлов, позволяющих изменять развороты марки в пространстве. При выполнении измерений марку устанавливают на объект и направляют на нее луч света или лазера Величину угла разворота определяют по отклонениям отраженного луча от центра мерки. 3 ил.

Изобретение относится к геодезическому приборостроению, в частности к вспомогательным приборам для определения угловых перемещений объекта относительно референтного направления, заданного с помощью автоколлимационного теодолита или лазера.

Известна насадка к зрительной трубе, с помощью которой по рискам, нанесенным на объекте, определяют угол разворота объекта в одной плоскости. С помощью подобной насадки угол разворота объекта определяют путем совмещения штриха, нанесенного на стеклянный диск насадки,- с рисками на объекте и взятия отсчета по лимбу.

Недостатками этого устройства являются отсутствие возможности определения углов в трехмерном пространстве, низкая точность измерений, малый диапазон измеряемых углов.

Известен также зеркально-линзовый отражатель (ЗЛО), содержащий корпус, объектив, отражатель и коллективную линзу. ЗЛО

устанавливают на наблюдаемом объекте и визируют на него автоколлимационным те одолитом. Необходимую информацию получают по смещениям автоколлимационного изображения относительно центра окулярной сетки. Недостатком этого устройства является то, что с его помощью можно определять только малые углы разворота (в пределах нескольких секунд), невозможность применения лазерного луча, что ограничивает расстояние между источником и ЗЛО. сложность юстировки. Перечисленные недостатки снижают производительность труда и исключают возможность применения ЗЛО при наблюдениях за объектами, развороты которых могут достигать нескольких градусов.

8 наиболее близком по технической сущности устройстве (2) излучение последовательно проходит частично прозрачный оптический элемент, отражается от плоско го отражателя и регистрируется на экране. совмещенным с частично прозрачным опт ческим элементом, с помощью отсчетного

О

.8

ГО CJ

блока, причем об угловом развороте судят по отношению линейного смещения оси светового пучка к расстоянию от экрана до плоского отражателя.

Однако, данное устройство не обеспечивает возможности измерения больших углов поворота объекта, т.е. ограничен диапазон измерений.

Целью изобретения является повышение производительности труда и расширение диапазона измерений.

Поставленная цель решается тем, что корпус выполнен с возможностью поворота вокруг продольной оси относительно узла базирования, на котором установлен введенный узел для измерения угла поворота корпуса, оптический блок выполнен с возможностью поворота относительно корпуса в плоскости, совмещенной с продольной осью, причем частично прозрачная пластина выполнена с отверстием, центр которого совмещен с точкой пересечения продольной оси и оси вращения оптического блока.

На фиг.1 и 2 показан продольный разрез устройства; на фиг.З - вид на оптический блок со стороны полупрозрачной пластины.

Оптический блок 1 содержит отражатель 2, полупрозрачную пластину 3 с отверстием 5, измеритель малых перемещений 4, биссектор 6, ось вращения 7 и установленное о корпусе 8 устройство 9 для поворота оптического блока 1, а также направляющую поверхность 10, укрепленную на объекте, закрепительный винт 11, отсчетное устройство (лимб) 12.

Устройство работает следующим образом (фиг.1 и 2).

Луч света или лазера проходит отверстие 5 и отражается на полупрозрачной пластине 3. С помощью измерителя малых перемещений 4 определяют расстояние АН от светящейся точки на пластине до продольной оси корпуса в плоскости пластины 3. Поворачивают корпус на 180°, определяя угол поворота по лимбу, и после этого измеряют расстояние Д h (фиг.2).

Угол разворота равен Д л

где и/fc- углы падения луча на плоский отражатель,

Јi arctgf-|l,/fc arctgf|

где L - расстояние между отражателем и полупрозрачной пластиной.

Устройство 9 для поворота оптического блока 1 служит для того, чтобы избежать попадания отраженного луча в отверстие 5. Для этого перед началом измерений опти- ческий блок поворачивают на такой угол, чтобы отраженный луч при двух положениях корпуса 8 попадал на пластину 3 в отверстие 5.

Когда необходимо знать не абсолютную величину разворота объекта, а только изменение углов разворота можно выполнять измерения при одном положении корпуса 8.

В подобных случаях искомые величины получают по формуле:

A/3 arctg 1/2L( Д h- AI,),

где А И и А 1ц -соответственно расстояния измеренные в 1 и i-м циклах измерений. Среднюю квадратическую погрешность угла разворота находим по формуле

m

А,

А Л

25

где mi - средняя квадратическая погрешность определения величин А И и Д In Подставив в эту формулу возможные значения L 100 мм, mi 0,01 мм, получим mg 7.

0 Увеличение углов разворота зависит от размеров полупрозрачной пластины 3. При этом максимальные значения отсчетов равны

5 |ДИ |AI2I «Јd ,

где d - ширина пластины или ее диаметр. Максимальное значение угла разворота

равняется Д d . Принимая d L

100 мм, получим max 15°.

Увеличение значений углов, которые позволяют измерить предлагаемое устройст- 5 во, расширяет возможность его применения в строительстве.

Формула изобретения Устройство для определения угла поворота объекта, содержащее источник колли- 0 мированного излучения, узел базирования. выполненный с возможностью закрепления на объекте, корпус с продольной осью закрепленный на узле базирования, и установленный в корпусе оптический блок с 5 жестко закрепленными параллельно друг другу плоским отражателем и частично прозрачной пластиной, а также оптически сопряженным с ней измерителем перемещений,отличающееся тем,что сцелью

расширения диапазона, корпус выполнен с возможностью поворота вокруг продольной оси относительно узла базирования, на котором установлен введенный узел для измерения угла поворота корпуса, оптический блок выполнен с возможностью поворота

ФиП

11

10

4

относительно корпуса в плоскости, совмещенной с продольной осью, причем частично прозрачная пластина выполнена с отверстием, центр которого совмещен с точ- кой пересечения продольной оси и оси вращения оптического блока.

фиг 2

А-А 8

ЩигЗ