НИВЕЛИР С САМОУСТАНАВЛИВАЮЩЕЙСЯ ЛИНИЕЙ ВИЗИРОВАНИЯ Советский патент 1973 года по МПК G01C5/02 G01C5/02 

1

Изобретение относится к области геодезического приборостроения и, в частности, к нивелирам с самоустанавливающейся линией визирования.

Известны нивелиры с самоустанавливающейся линией визирования, содержащие корпус, основание, объектив, окуляр, оптический микрометр и компенсатор углов наклона линии визирования, выполненный в виде вертикально подвешенного зеркала, служащего одновременно фокусирующим элементом.

Для повышения точности измерений этими нивелирами необходимо уменьшить погрешность, возникающую вследствие несовпадения аналитической точки с вертикальной осью вращения зрительной трубы.

Согласно изобретению эта задача решена путем использования одного из элементов оптического микрометра в качестве компенсатора, например зеркала, которое передает изобра кение шкалы микрометра и жестко скреплено с подвесным элементом компенсатора углов наклона линии визирования.

Характер компенсационного устройства, примененного в микрометре, не имеет существенного значения. Возможно шкалу микрометра, микрометрический объектив или часть последнего, часть отражательной системы, предусмотренной в микрометре, или всю отражательную систему смонтировать на маятниковой подвеске.

Если нивелирный прибор снабжен автоматическим регулятором визирной линии, то комиеисацион юе устройство преимущественно соединяют с этим регулятором, чтобы микрометрические показания появлялись в окуляре зрительной трубы. При надлежащем выполнении микрометра возможно проверить

точность горизонтального располол ения нивелирного прибора согласно .изобретению.

На фиг. 1, 2 приведены схемы, поясняющие принцип действия нивелира; на фиг. 3 - изображен нивелирный прибор, продольный разрез; на фиг. 4 - оптические детали; на фиг. 5 - носитель меток для отсчета и микрометрическая шкала; на фиг. 6 - поле зрения окуляра нивелирного прибора. На фиг. 1 показан объектив Lj нивелирного

прибора, остальная часть которого не изображена, с оптической осью Oi-Oj, располол енной вне горизонтальной плоскости Я-Н вследствие отмеченного выше неизбежного наклона вертикальной оси S-S.

Аналитическая точка А находится на расстоянии а и Л/1 от вертикальной оси S-S и горизонтальной плоскости Я-Я; она представляет ту точку, через которую проходят все горизонтальные визирные лучи. Оптичеекая ось Oi-Oi образует с горизонтальной

Плоскостью //-Н угол а. При вращении объектива LI вокруг вертикальной оси S- -5 дальномерная точка иеремеи ается по круговому пути, который имеет иаклон относительно горизонтальной плоскости нод У1ло.м о;. Так как этот угол ччаклона а мал, то отклоиснно точки А от горизонтально плоскости Н---И онределяется в зав:1симости от угла но форм л с

А/г г- а-х.

: Отклонение A/J должно теперь прн каждом 1рмерении автоматически устраняться в зависимости от поворота ириоора вокруг ве ггиКальной оси 5-5, расстояния а и у1ма нак.лоrfa а. Для этого следует применить KOMiicjicailiioHHoe устройство.

I Если компенсационное устройство согласно фиг. 2 имеет форму нростого зеркала Р на аят иковой иодвеске, которое расположено ца ходу параллельных луче1 линзы L с онтнческой осью Oz-Oz, фокусным )асстоянием /i и с плоскостью Е, то это () будет ком.ненсировать отклонение

:А/г :/.2,(2)

|де а - гол наклона качающегоея зерка.ча / (;иаклон нрибора). Если нриравнять оба равиения (1) и (2), то в результате получим

а

/

Т

три котором отклонение Д/г будет скомиененрЬвано в каждом с.тучае. ри иснользовании крмиенсатора другой конструкции и с другиМи комиенсируюи1ими евойствамп, как лравио|о, э-ia зависимость будет иметь другой вид. I На фи1. 3 показан корпус /, расположенный на тре.хоиорном основании с возможнрстью поворота вокруг вертикальной оси з-5з и содержащий с одио11 стороны, объе |ктив 3 с обоймой 4 перед отверстием 5, и, с д ругой стороиы, окулярную паеадку 6 с окуЛ:яром 7. Об15ектив -3 можно неремещать и арр|ети)овать носредством ианравляюиикч 8, 9, 10, 11 ио паиравлениям, указанным диойной стрелкой С. 11а 1равляюи1ие 10 и // )меют прорези 12 и 13. На объективе 3 расиоложены лрния визирования 14 и щестиграниая (кубическая) онтичеекая призма 15 с иоверхностью раздела 16. Визирная лииия 14 лежит иа оп|цческой оси Оз-0: объектива 3, иа обойме 4 которого укреилеиа прозрачная шкала 17 с микрометрнчеекими делеииями 18 (см. фиг. 5). ОитИческая щестигранная .нризма 15 снабжена непрозрачными п.окрытиями иа двух соседних гранях 19, 20, которые ограничивают п чок лучей изображения, ироходящих через ноиеречное сечение иризмы.

Объектив 3 и окуляр 7 представляют собой основные части системы зрительной , у которой аналатическая точка совпадает с визирпой линией /4, нричем к этой же системе принадлежат качающееся зеркало 21, размещенное примерно иа полови} е фокусного расстояния объектива, визирная линия 14, поверхность раздела 16, линза 22, укренле;1иая в обойме 4, нрямоуго.чьная призма 23 и oTjiaжающий оптический элемент 24. В плоскости окуляра на стороне объектива находится стеклянная нластинка 25. Общая оптическая ось линзы 22, oHji-iiecKoro элел1еи а 24 и ок}.1ира 7 обозиачепа О;-О;. Оиа имеет общую точку с осью Оз - Оз ири прохождении

через поверхность раздела 16. Качающееся зеркало 21 размещено в обойме 26, с которой соединен иорщеиь 27 носредство.Л промежуточной дета;1И 28 с вь)езо1М 29, предназначенным для нрохождения лучей для зрительной

трубы; этот порщеиь иере.л1еа1ается в цилиндре Зи. Порщень 27 и цилиндр 30 образуют воздушиый демпфер для демифировапия колебаiiin качающегося зеркала 21, с которым посредством другой промежуточио детали 31

жестко соедииено небольщое зеркальце 32, расно.шжениое в обойме 33 так, что оно участвует в колебаниях качающегося зеркала 21. С общей опорой 34 жестко соединена зубчатая рейка 35, входяи1,ая в зацеилеиие с щестерней 36, ось которой имеет свои опоры в кориусе /.

Грани 19, 20 призмы 15 и визирная лииия 14 находятся на стороне объекта фокусной плоскости лиизы 22; в отклонеииом ходе луча

между линзой 22 и оитическим элементом 24 образуется параллельный ход лучей. Через оптический элемеит 24 лучи от объекта сходятся в п.юскости пзображеиия окуляра. Возиикаюи,ее тем изображение рассматривается

через окуляр /. Если изображение возникает позади или внередн плоскости изображения оку;1Я|)а, то вра1це11ием шестерни 36 через зубчатую рейку S5 можно исреместить опору 34 и тем самым качающееся зеркало 21 настолько, чтобы в окуляре появилось резкое изображение объекта.

Зеркальце 32 находится иа пути параллельного хода .тучей системы изображения 37, в

фокусно п.чоскостп которой находится наряду с микрометрической П1калой 18 также индекс 38 на шкале 39 (см. (|)иг. 5). )метрическая шкала 18 предусмотрена, кроме того, в фокусной плоскости на стороне

объекта линзы 40, нрочно склеенной с нрямоугольной нризмой 41. Другая лииза 42 раз.мещена в обой.ме 4 таким образом, что она имеет общую оптическую ось с линзой 40 и что грани с нокрытием 19 щестигранной

призмы 15 всегда точно расположены иа j)acстоянни, равном фокусному расстоянию липзы 42 от линзы 40. Микрометрическая шкала имеет общую точку с оптической осью Оз-ОБ, параллельио которой расиоложеиа ось OG-Og

системы изображения 37 (см. фиг. 4). Микрометричеекие деления 18 и иидекс 38 расположены симметрично отиосительно оси ОБ-Об оптические оси Оз-Оз и Og-Og, а также индекс 38 лежит в одной плоскости при точно

вертикальном положении оси 5з--5з.

Индекс 38 отображается посредством светового луча, изображенного на фиг. 4 вне оси в виде главного светового луча 43, через систему изображения 37 и через зеркальце 32, которое качается на маятниковой подвеске на микрометрическую шкалу 18. Зеркальце 32 после наклона корнуса / в плоскости чертежа на угол а образует два луча до и после отражения главного светового луча 43, причем эти два частичных луча будут иметь угол между собой 2«. Линзы 40, 42 благод,аря прорезям 12, 13 также образуют изображение индекса 38 и микрометрической шкалы 18 на грани 19 шестигранной призмы 15. Кроме того, объектив 3 образует изображение далеко расположенной цели через качаюшееся зеркало на грани 20 той же призмы 15. Посредством покрытий на гранях 19 и 20 изображения будут срезаны таким образом, что диафрагмированная часть одного изображения будет дополнена незатемненной частью другого изображения. Оба изображения передаются через линзу 22 и оптический элемент 24 в плоскость изображения окуляра, так что в ноле зрения окуляра появится изображение, показаппое на фиг. 6.

Аналатическая точка 14 системы зрительной трубы, хотя и лежит вне вертикальной оси 5з-5з, однако соблюдены условия, определяемые уравнением (3), так что зеркало 32, всегда располагаемое по вертикалн благодаря маятниковой подвеске, компенсирует ошибку, образуемую вследствие отклонения дальномерной точки от вертикальной оси.

Изобретение не ограничено ни изображенной формой компенсационного устройства, ни

характером микрометра. Например, микрометрические делсння н индекс могут быть расположены на продлении хода светового луча с промежуточным включением качаюшейся призмы или даже системы призм, расположенных последовательпо друг за другом. Воз:можно также индекс нли микрометрическую шкалу сделать также качаюшнмися. Л 1крометрические деления можно нанестн па поверхность

барабана, который перемешается относительно индекса, находящегося в той лч.е плоскости. В этом случае должно иайти применение компенсационное устройство, которое воздействует только на половпну хода лучей от изображаемого обт:,екта.

П р с д м е т и 3 о б р е т е н и я

Нивелир с самоустанавливаюшейся линией визирования, содержащий корпус, основание, объектив, окуляр, оптический икpoмeтp и компенсатор углов паклопа линии визирования, выполненный в виде вертикально подвеnieuiioro зеркала, служащего одновременно

фоку сиру юнтим элементом, отличаюгцийся

тем, что, с целью уменьшения погрешностп,

возникающей вследствие несовпадепия аналатпческой точки с вертикальной осью вращепия

зрительной трубы, в нем один из элементов оптпческого микрометра служит компенсатором и выполпеп, например, в виде зеркала, передающего изображенпе шкалы микрометра, которое жестко скреплено с подвесным элементом компенсатора углов наклона линии визирования.

f-..0,

ri0

iSuef

/ /7 J7

/ / / /

JS