Устройство определения отклонения горизонтальной оси углоизмерительного прибора Советский патент 1992 года по МПК G01C1/00 

сриг.1

Изобретение относится к области геодезического приборостроения и может быть использо.о J , юизмерительных прибс pax.

Как известие, цепы и ряд составляющих погрешностей /зазрений углоизмеритель- HoiM прибором, имеющим осевую систему, содержащею горизонтальную и вертикальную оси, обусловлен отклонением этих осей от1 и тоЬретиче ского .положения в про- стрзнстХе,

Положение осей уг ллоизмерительного приборе в пространстве обычно контролируется различного рода уровнями, показания которых могут сниматься визуально или автоматически в цифповом виде,

Наиболее близким по технической сущности к данному устройству является накладной уровень, содержащий установочный узел, выполненный с возмсж- ностью закрепления на горизонтальной оси углоизмерительного прибора, чувствительный элемент и узел индикации, позволяющий осуществлять визуальное отсчитывание. Недостатком этого устройст- ва является невозможность контроля положения оси в динамическом режиме работы углоизмерительного прибора, а также невозможность контроля наклона углоизмерительного приСора в плоскости, перпендикулярной его горизонтальной оси.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем установочный узел, выполненный с возможностью закрепления на горизонтальной оси углоизмерительного прибора чувствительный элемент и узел индикации, установочный узел выполнен шарнирным, чувствительный эле- мент выполнен в виде друх плоских зеркал, .одно из которых выполнено с возможностью жесткого закрепления относительно опоры углоизмерительного прибора, другое соединено с установочным узлом, а узел индикации выполнен в виде коллиматора и фотоэлектрического двухкоординатного угломера, закрепленных неподвижно относительно корпуса углоизмерительного прибора и оптически сопряженных через оба зеркала. При этом зеркало, закрепленное на установочном узпе расположено таким образом, чтобы его отражающая поверхность была параллельна горизонтальной оси углоизмерительного прибора, и снабжено фиксатором, содержащим упор и подпружиненный палец, установленные со- осно с двух разных сторон от зеркала и механически сопряжены с ним, так что их ось пересекает вертикальную ось углоизмерительного прибора и перпенди улк рнз зго горизонтальной оси.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 - схема устройства фиксации зеркала, закрепленного на горизонтальной оси.

Устройство определения отклонения горизонтальной оси углсизмерительного прибора, содержащего зрительную трубу 1 и горизонтальную ось 2, содержит осветитель 3, установленный в колиматоре 5 с объективом 4, плоское зеркало 6, подвешенной шарнирно к горизонтальной оси 2, опорное зеркало 7, установленное горизонтально на основании, связанной с Землей, и сптако- злектронный двухкоординатный угломер 8, содержащий объектив 9, фотоприемник 10 и усилитель 11, а также блок 12 обработки сигнала и вычислитель 13.

Устройство работае следующим образом.

В процессе измерения углов прибором колгиматор 5 формирует световой поток, который направляется на плоское зеркало 6. Отразившись от зеркал 6, световой поток подается на опорное зеркало 7, от которого он отражается в приемную систему двухко- ордиг атного оптико-электронного угломера 8. В угломере происходится измерение угла наклона светового пучка относительно визирной оси угломера по дзум координатам, причем в первом случае эта координата соответствует наклону зеркала в плоскости, проходящей через горизонтальную ось 2 и вертикальную ось прибора (на чертеже не показана), а во втором случае наклону зер- ката в плоскости, перпендикулярной горизонтальной оси 2 и проходящей через вертикальную ось прибора, В блоке 12 производится выделение полезной информации и преобразование ее в цифровой вид. Структура блока 12 зависит от типов анализатора и приемника излучения, применяемых в угломере. В данном случае может быть применен любой из известных способов измерения угловых координат в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, например измерения с помощью ПЗС-матри- цы (прибор с зарядовой связью). В случае применения ПЗС-приемника блока 12 должен содержать систему обработки видеосигнала и АЦП (аналого-цифровой преобразователь). На выходе блока будут две координаты, выраженные в количествах элементов матрицы. На конкретном устройстве блока 12, видимо, нет необходимости останавливаться, так как построение изме- рительных систем на ПЗС достаточно подробно рассмотрено в соответствующей литературе (Проектирование оптических систем/Под ред Р Шеннона, Д,, Д. Вайанте. М.: Мир, 1983, с, 363-421).

В блоке 13 осуществляется вычисление углов наклона горизонтзльной и вертикальной осей и соответствующих поправок в результаты измерений прибором,

Вычисление углов наклона осуществляется с учетом количества отражений пучка от зеркал. Так, при двух последовательных отражениях (фиг. 1), угол наклона а горизонтальной оси

где у - угол, измерений угломером по соответствующей наклону координат,

угол наклона ft вертикапьной оси в плоскости измерений 1

а

где а- угол, измеренный угломером по соответствующей наклону координате.

Вычисления поправок в измерения производятся аналогично прототипу а соответствии с известными формулами геодезического инструмента и геодезии. (Плотников В. С, Геодезические приборы. М.: Недра, 1Э87, с 29 - 30) Описанное устройство позволяет в автоматическом режиме контролировать положение осей углоизмерительного прибора в протранстве пп всем параметрам, включая и относительный наклон горизонтальной оси относительно вертикальной в процессе

измерения, например за счет неправильностей цапф Такой контроль особенно необходим при измерениях в динамике, когда методические приемы исключения погрешностей осевых систем, например измерения при двух кругах, не могут быть применены. Предложенное устройство решает эту проблему, позволяя измерять текущие значения суммарного наклона вертикальной оси

вместе с горизонтальной в плоскости, проходящей через горизонтальную собственно вертикальную оси.

Формула изобретения Устройство определения отклонения горизонтальной оси углоизмерительного прибора, содержащее установочный узел, выполненный с возможностью закрепления на горизонтальной оси углоизмерительного прибора, чувствительный элемент и узел индикации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, установочный узел выполнен шарнирным, чувствительный элемент выполнен в виде двух плоских зеркал, одно из которых выполнено с возможностью жесткого закрепления относительно опоры углоизмерительного прибора, другое соединено с установочным узлом, а узел индикации выполнен в виде коллиматора и фотоэлектронного преобразователя, расположенные неподвижно относительно одного из зеркал и оптически сопряженных через оба зеркала,

Использование: для измерения горизонтальных и вертикальных углов. Сущность изобретения: в процессе измерения углов приборам коллиматор 5, с объективом 4 формирует световой поток от осветителя 3, который направляется на плоское зеркало 6, подвешенное шарнирно к горизонтальной оси 2 зрительной трубы 1. 2 ил.

..

((риг. f)

Фиг 2