ПРИБОР ДЛЯ ПЕЧАТАНИЯ КАРТ МЕСТНОСТИ Советский патент 1927 года по МПК G01C11/24 

Два снимка одного и того же предмета с разных точек пространства могут быть проектированы обратно при помощи света, и яркость одних и тех же точек предмета, как от первого снимка, так и от второго, будет одна и та же при некоторой установке негативов. Передвигая приспособление с болометрами (которое в дальнейшем будет называться "световые весы") в пространстве, которое заполнено светом от негативов, т.-е. в световых конусах изображений можно будет получать на "световых весах" или равновесия или уклонения от равновесия. Если передвижение весов подчинить некоторой законности, то равновесие будет наблюдаться только при строго тождественных точках; если в этот момент дан электроконтакт в место, где по тому же закону передвигаются над бромо-серебряной бумагой темные литеры, то вследствие этого контакта один из них будет светиться на мгновение и он даст точку некоторой формы для найденных тождественных точек предмета. Так шаг за шагом будет зарисован весь предмет, как бы рассеченный плоскостью движения весов. Передвигая плоскость движения весов по линии, перпендикулярной к этой плоскости, будет уловлен постепенно весь предмет теми же движениями "световых весов". План, нарисованный механически, будет представлять собою сеть точек, различных по форме (так как литеры имеют разную форму), и однородные из этих точек будут располагаться в цепи по изогипсам. Для печатания плана местности с нанесением на нем изогипс можно производить с′емки местности с аэроплана. Для правильной установки снимков при печатании производится установка на определенных расстояниях сигналов в виде лежащих на местности или сбрасываемых с аэроплана реек, пролетая над которым и производят снимки. Затем, помещая два смежных снимка в камеры, проектируют при равенстве сил света источников света их на болометры, известным образом располагаемые по высоте, включенные по схеме мостика Витстона. При равенстве освещения обоих снимков получается отсутствие тока в мостике, что дает возможность производить печатание на пленке условными знаками. Предлагаемый прибор предназначается для печатания карт местности по фотографическим снимкам ее.

На фиг. 1, 2, 3 схематического чертежа изображено рабочее положение приспособления с болометрами (световые весы), на фиг. 1′, 2′, 3′ и 2′₁ - приспособление в плане, на фиг. 1′′, 2′′, 3′′ и 3′′₁ - боковой разрез. На фиг. 4, 4′, 4′′ и 4′′′ изображен печатающий прибор. На фиг. 5 изображена катодная лампа и на фиг. 6 - схема. На фиг. 7 изображен разрез фото-камеры (правая фото-камера не разрезана), на фиг. 8 - вид ее сверху (нижняя часть не показана), на фиг. 8′ - вид сверху ее нижней части, на фиг. 9 - рейки (сигналы), на фиг. 10 - порядок укладывания реек и на фиг. 11 - схема для базисного измерения.

Световые весы (фиг. 1, 1′, 1′′) состоят из стеклянной доски 1, которая тремя под′емными винтами 3′ соединена с нижней доской 3. Доска 3 заканчивается широким полым винтом 4, который при вращении гайки 5 имеет вертикальное движение вверх или вниз, при чем от вращения вокруг вертикальной оси винт 4 удерживается стойками 6′, 6′, скрепленными с общей рамой 6. В стойках сделаны пазы, в которых плотно двигаются выступы доски 2 и 3. Гайка 5 сидит в муфте рамы 6 и может быть вращаема от руки за нижние широкие выступы. Вращение гайки 5 и поступательное движение винта 4 прекращается с поворотом эксцентрика 7 при помощи шляпки, которая лежит немного ниже выступов гайки 5. Поворотом эксцентрика 7 полый винт 4, имеющий вертикальные пропилы, раздается немного в ширину и давит на гайку 5, распиленную в вертикальной плоскости на две половины; гайка 5, в свою очередь, раздается и плотно прижимается к муфте 6, чем и создает общую жесткую систему рамы 6 и стеклянной доски 1. Чугунная рама передвигается по двум параллельным рельсам 8.

Стеклянная доска 1 несет два ориентир-болометра 10 и 10′. Болометры (фиг. 2, 2′, 2′′) состоят из общих фарфоровых коробок 1 и электрических цепей 12. В коробках имеются тонкие платиновые нити pp длиною 1 см, шириною около 2 микронов. Нити натянуты на фарфоровой рамке 1 в узких углублениях и имеют контакт с небольшими боковыми винтами. 1, 2, ведущими связь с электрическими цепями 12, 12. Платиновые нити pp прикрыты, но не касаются полированного стекла 3, которое посеребрено с внутренней стороны, причем сверху левых нитей прорезана черта в серебре два микрона шириною, а сверху правых нитей вырезано серебро полоской шириною два миллиметра параллельно черте 4 и как бы продолжая ее. Сверху стекла 3 наложена крышечка 5, которая наглухо склеивается с фарфоровой коробочкой 1 и стеклом 3. Из коробки 1 воздух выкачивается до сотых долей мм. Платиновые нити pp винтиками 2 2 вводятся в электрические цепи 12 12. Электрических цепей две (схема фиг. 6) - одна идет от левой платиновой нити левой коробки болометра 10 к левой нити правой коробки 10′ и возвращается обратно цепью 12 к прежней нити; другая цепь идет через правые нити в том же порядке. Каждая цепь имеет мостик Витстона W (фиг. 6), который пересекает свою сеть посредине и делает известное отношение сопротивлений в полученных пролетах: (ас): К каждому мостику Витстона подведен провод 3 от катодной лампочки 14. Электрическая сеть питается электричеством извне, каждая сеть одного болометра - независимо от другого (эти провода обозначены 13). Катодные лампочки питаются отдельно от болометров и служат в качестве усиливателей. Нарушение равновесия сопротивлений в цепи болометров (которое может произойти только от того, что свет разных яркостей падает на левую нить болометра 10 и на правую 10′)- даст ток в мостике Витстона, результатом которого будет изменение силы тока в местной цепи катодной лампочки (на схеме цепь 2, 1); это изменение будет отмечено гальванометром. Стрелка гальванометра Г, отклонившись, прервет контакт электрического звонка; по его бездействию можно будет судить о нарушении равновесия в световых потоках. Кроме ориентир-болометров на доске расположены болометры печатания 11 и 11′. Левые и правые нити болометров заключены в общие фарфоровые коробки (фиг. 3, 3′ и 3′′). Эти коробки с нитями изображены в натуральную величину. По устройству болометры печатания аналогичны ориентир-болометрам, но только несколько грубее. Здесь также имеется узкая черта, но только в десять микронов ширины поперек всех нитей по посеребренному стеклу. Одна особенность заключается в том, что нити расположены одна выше другой, так что крайние нити расходятся в высоту на 0,5 см. Это делается для того, чтобы сразу при движении весов можно было поймать десять разных изогипсов (десять катодных трубочек 15, 15). Местные цепи катодных трубочек, в которых меняется напряжение тока, проходят кроме обычного пути еще через печатающий прибор световых весов; он наглухо скреплен с чугунной рамой 6 весов штангой 17. Печатающий прибор (фиг. 4, 4′ и 4′′) устроен по принципу телефонного приемника и состоит из десяти отдельных независимых электромагнитов 1, 1. Ток поступает от катодной трубочки в электромагнит и возвращается обратно в аккумулятор. Якорем электромагниту служит железная полоска 2, изогнутая в виде буквы V, которая припаяна к узкой серебряной полоске 3. Серебряная полоска 3 подвешена к железной обойме электромагнита 4 двумя тонкими; пружинками 5, 5 и имеет небольшое круглое отверстие диаметром около 0,05 миллиметра (обозначенная на полоске 3 фиг. 4′ точкой). Когда якорь 2 прижат к концам сердечника электромагнита - это точечное отверстие приходится точно над литерой, имеющей вид + (креста) - (черты). (точки) и т.д. Литеры нанесены на почерненной стеклянной полоске 8 и представляют собою выскобленную фигуру размером 0,05 мм. Если бы яркость света, падающего на болометры печатания, была бы разная, то ток в цепи электромагнита ослабел бы и, следовательно, якорь 2 отскочил бы от железных выступов сердечника; отверстие сместилось бы с литеры, и свет, который падает от общей электрической лампочки 6, не будет в состоянии пройти через литеру, и бромо-серебряная бумага, которая находится под прибором печатания, не будет в этот момент тронута светом, и наоборот. Если свет равных яркостей упадет на нити болометров - литера отпечатается на бромо-серебряной бумаге. Давление пружин 5, 5 и регулировка пластинки 3 относительно литерной доски 8 производится винтами 9 и 10. Регулировка якоря 2 производится винтом 11.

Кроме описанных приспособлений, световые весы имеют (фиг. 1, 1′ и 1′′) две пластинки 20, 20′ из молочно-белого стекла; они принимают изображения для рассматривания глазом и, следовательно, служат для установки весов на нужную часть картины. Доска 1 несет два уровня 19, 19, для того, чтобы следить за горизонтальностью движения весов. Световые весы имеют 1 микроскоп 22 для отсчитывания по шкале, которая нанесена на стойке 6′ вертикального перемещения доски 1. Для медленного перемещения весов по рельсам 8 имеется микрометренный винт 23.

Фотокамеры (фиг. 7, 8 и 8′) состоят из нижней и верхней рам 1 и 2, которые соединены стойками 3. На верхней раме 2 имеются две однотипных рамы 4 и 4′, которые имеют полозья для скольжения по раме 2. На рамах 4 и 4′ помещаются треугольные подставки 5 и 5′, тоже способные перемещаться по раме 4 и 4′. На эти подставки ставятся тремя под′емными винтами верхние установки. Верхняя установка имеет кольцеобразную раму 6, на которую кладется тарелка 14, а сверх тарелки ставится фотокамера 16. Кольцеобразная рама действием гайки 12 перемещается по стойкам 7, 7 и 8 вместе с фотокамерой. По тем же стойкам перемещается световая коробка 17 действием гайки 12'. Электрические лампы 18 коробки представляют собою цилиндрические трубки около 20 см длиной; они уложены в два ряда, перекрывая друг друга. Так как для работы необходимо негатив осветить с одинаковой яркостью во всех точках, то свет ламп 18 нужно уравнить. На пути света от ламп к негативу ставят две фото-пластинки 19 и 19′, открывают на мгновение свет верхних ламп 18 и потом обрабатывают пластинки; если пускают свет через обработанные пластинки 19, 19 к негативам, он будет уравнен, но все же останутся неравенства яркостей, напр., второго порядка, так как экспозицию трудно угадать; тогда, работая реостатом в небольших пределах, можно установить ту степень накаливания нитей, при которой свет будет ровен по всему полю. Поверку светового поля можно произвести световыми весами, при чем над одной из коробок болометров нужно укрепить неподвижный источник света, который должен перемещаться вместе с световыми весами, а другой конец весов нужно ввести в исследуемое поле света; уравнив источник света реостатом (лампу, которая прикреплена к весам) и перемещая весы в световом поле, получают указания по звонку при гальванометре и стрелке о степени равновесия поля. Рама для передвижения весов имеет рельсы 20, по которым скользит продольная рама 21. Движение совершается при помощи винтов 22, 22. Световые весы скользят по рельсам рамы 21. (на фиг. 1 и 1′′ рамы обозначены цыфрой 8). Всякий раз, когда продвигают весы в предельное левое или правое положения по раме 21 - механически получается электроконтакт. Чертежное приспособление рамы 1 состоит из чертежной доски 26 с бромо-серебряной бумагой, накатанной на валиках 27. Для прикрытия бумаги от действия света устроено бесконечное полотно 29, которое скользит по валикам 30 при движении весов по продольной раме 21. При поперечном движении весов по рельсам 20 вместе с печатающим прибором перемещается бесконечный ремень 31, а полотно 29 неподвижно, так как имеет сквозную щель, с проволочными бортами. Движение световых весов по раме 21 совершается электрической тягой моторов 34, 34′ на блоки 33, на которых намотан шнур, прикрепленный к раме весов. Моторы включаются в работу предельными положениями тяги 25. Кабель 35, содержащий электрические провода всех сетей весов, подвешен к потолку и при движении весов совершает качание.

Фотографирование производится двумя камерами с аэроплана поочередно - то одной, то другой. Экспозиция, механическая, и неравенство относительных экспозиций (один негатив чернее другого) не имеет значения. Полевые установки сигналов, служащих опорной сетью с′емки, состоят из горизонтально положенных реек, длиною примерно 4 м и шириною 40 см. (фиг. 9). Рейки укладывают вдоль дороги на расстоянии примерно 800 м друг от друга, в порядке, как показано на фиг. 10. Каждую рейку приводят в горизонтальное положение и ориентируют по магнитной стрелке грубо; производят полет и фотографируют в каждый момент, когда появляется новая рейка, положенная вдоль дороги под аппаратом; затем обрабатывают негативы и приступают к построению плана. Пусть положение первой камеры в пространстве известно (временное допущение). Тогда помещают два соседних негатива в камеры, каждый в ту, которой он сфотографирован, в положение, которое он занимал при экспозиции. Затем устанавливают камеры на верхнюю раму 2 и, пользуясь допущением, ориентируют левую камеру (т.-е. устанавливают в масштабе высоту камеры над плоскостью проекций). Для того, чтобы найти положение правой фотокамеры в момент экспозиции, когда она была над второй рейкой, пускают свет коробками 17 и 17′ и передвигают световые весы так, чтобы получить изображение первой рейки от левой ориентированной камеры на молочно-белой пластинке на ея крестообразной черте 20 (на фиг. 1 и 1′); передвигают правую камеру так, чтобы изображение той же рейки пришлось на правой молочно-белой пластинке 20′ (фиг. 1 и 1′) тоже на пересечении нитей 21-21 (фиг. 1′); устанавливают об′ектив правой камеры на резкость и приступают к взвешиванию света.

Для этого накрывают верхние установки черной материей и прикрывают также катодные лампочки, затем тушат всякий посторонний свет. Устанавливая диафрагму об′ектива правой фотокамеры, работают микрометренным винтом весов 23 (фиг. 1), сдвигают весы так, чтобы изображения первой рейки пришлись на нитях левого ориентир-болометра, включают коммутатором ток в цепь этого болометра и слушают. Если звонка нет, значит яркость правого изображения рейки не равна яркости левого; тогда начинают медленно вращать сквозь черную материю гайку 12₁′ (фиг. 7) световой коробки 17′, то поднимая, то опуская коробку. Яркость правого изображения меняется, размер же его остается прежним. В один из моментов вращения гайки слышен звонок, тогда прекращают движение коробки 17′. Теперь, следовательно, яркости изображений в исследуемой точке равны. Затем ставят аппарат на высоту. Пренебрегая неправильным положением оптической оси, сдвигают микрометренным винтом 23 (фиг. 1) весы так, что изображения рейки придутся на правых нитях ориентир-болометров, и действием гайки 12′ (фиг. 7) перемещают всю камеру вверх или вниз, пока не получится звонка (левые нити ориентир-болометра выключены). Высота приблизительно отрегулирована, и она равна истинной высоте на косинус угла отклонения оптической оси от истинного положения. Переходя ко второй рейке, проделывают то же, т.-е. сравнивают яркости передвижением световой коробки 17′ и сравнивают высоты передвижением камеры при помощи винтов 9′ (фиг. 7), при чем для того, чтобы поймать изображение второй рейки, двигают камеру правую соответствующим образом по рельсам. При сравнении высоты по второй рейке яркости и размеры изображений первой рейки изменятся, так как от действия винтов 9′ (фиг. 7) плоскость негатива повернется в пространстве на некоторый угол; тогда ставят световые весы снова на первую рейку (передвигая весы и правую фотокамеру). Сравнивая яркости движением коробки 17′ (фиг. 7), сравнивают высоты, т.-е. другими словами, размер изображений, но теперь уже гайкой 12′ (фиг. 7) при камере. Перейдя снова на вторую рейку, сравнивают яркости и смотрят, не получится ли равновесия при передвижении на правые нити ориентир-болометра; если нет, то снова посредством под′емных винтов 9′ (фиг. 8) сравнивают высоты; если получится равновесие при передвижении на правые нити, то будет слышен звонок; это значило бы, что по линии двух реек правая камера ориентирована. Проделав три или четыре раза вышеозначенное, получают равновесие. Для того, чтобы ориентировать камеру окончательно, берут изображение последней общей третьей рейки, которая была уложена между первыми двумя (но далеко в стороне), и по ней и по рейке, первой или второй, ориентируют камеру указанным порядком. Когда размеры трех реек (не лежащих на одной прямой) уравнены, ось правой камеры параллельна оси той же правой камеры (но только в момент экспозиции), и высота полета взята в масштабе. Теперь можно приступить к печатанию плана или же набрать еще ряд точек, которые будут служить опорными.

Для печатания плана выключают ориентир-болометры, пускают ток в болометры печатания и приводят в движение световые весы электротягой. Весы совершают плавные движения вдоль рамы 21 (фиг. 7-9). Путь их равен 60 см, и при каждом крайнем положении на раме 21 они вместе с рамой 21 перемещаются по рельсам 20 20 на 0,2 мм. Скорость движения 60 см в две секунды, значит все поле будет пройдено продольным и поперечным движением в часа. При движении весов на нити болометров будет падать свет проекций; в момент, когда яркости равны (это будет только при тождественных точках), будет произведено печатание. Так так нити болометров лежат одна выше другой, то получатся десять параллельных сечений, которые будут зарисованы литерами; это будут изогипсы. Заложение изогипсов будет равно 0,5 метра и 1,5 метра; крайние изогипсы будут отстоять друг от друга в вертикальной плоскости на метров. Следовательно, при полном перемещении по всему полю (т.е. за часа) будет получен план слоя толщиною в метров. Переставив весы в вертикальной плоскости на 10 метров и пустив их в движение, опять будет получен слой в метров, что даст за часа общий слой в 20 метров. Для равнинных мест и холмистых этого вполне достаточно; участок, который обрабатывают, равен половине негатива, т.е. имеет около одной версты. Для гористых мест пришлось бы делать смещение весов на 10 метров и больше. Закончив работу с одной парой негативов, сдвигают правую установку с фотокамерой по рельсам 2 (фиг. 7 и 8) на место левой, а левую вовсе снимают, и фото-камеру бывшей левой установки заряжают новым соседним негативом, который перекрывает вторую половину бывшей правой камеры. Затем ставят всю установку с фото-камерой на место прежней правой. Опять левая установка имеет полную ориентировку, а новую правую камеру ориентируют описанным путем, производят измерения для опорных пунктов, печатают и т.д., пока не придут снова к прежнему началу с′емки и вторично по последним снимкам будут получены координаты начальных реек и превышение. Разность координат, дважды полученных, даст понятия об ошибках работы. План будет состоять из отдельных листов 60×90 см. Полученный указанным путем механический план будет детален, вычерчен светом, независимо от окраски и теней предметов, сплошными изогипсами.

Для базисного измерения может служить схема, согласно фиг. 11, со следующими обозначениями: 1 - геодезическая труба примерное шестидесятикратным увеличением, которая монтируется с болометром; 2, 2 платиновые нити болометров; ω - мостик, Витстона; 3 - катодная лампа; 4 - аккумуляторы; 5 - точный гальванометр; 6 - реостат; 7 - микроскоп-микрометр для отсчитывания делений по метровой линейке 8; 9 - окуляр трубы для наведений. Труба со всей монтировкой способна передвигаться относительно линейки 8 на один метр. Прибор устанавливается на сигнал и наблюдают второй сигнал, лежащий примерно в 10-15 километрах от первого, исключительно ночью, когда воздух по возможности однородно прозрачен. На втором сигнале зажигают электрическую лампу, за которой ставят хорошо зачерненный диск так, что лампа с первого сигнала проектируется на диск, наводят базисный прибор на лампу (т.е. совмещают изображения лампы с нитью болометра). Под действием света в мостике Витстона ω появится ток, что будет замечено по гальванометру 5. Работая реостатом 6, сделанным из толстой проволоки, сдвигают его с нулевого штриха и производят уравновешивание сети болометра, делают отсчет по шкале реостата (пусть это будет а). Теперь сдвигают трубу по лучу зрения вместе с монтировкой относительно неподвижной линейки 8 на один метр, в чем убеждаются по микроскоп-микрометру 7. Тогда опять появится ток в мостике Витстона, вследствие изменения количества света от лампы, которую наблюдают. Уравновешивая реостатом сопротивления, делают второй отсчет по реостату (пусть это будет b). Отсчеты по реостату и по линейке 8 дадут уравнение вида где x - искомое расстояние до сигнала в метрах, а величины а и b - отсчеты по реостату, откуда и получают искомое расстояние.

1. Прибор для печатания карт местности с выраженным рельефом по парным аэрофотоснимкам, отличающийся тем, что он состоит: а) из двух фотокамер (фиг. 7 и 8) 16, 16′, подвижных в вертикальном направлении и установленных на подставках 5 и 5′, передвижных в горизонтальном направлении по раме 2, над каковыми фотокамерами расположены лампы накаливания для освещения негативов через выравнивающие освещение пластинки 19, б) из передвижного по рельсам 20, 20, установленным на раме 1 приспособления с болометрами, управляющими печатающим механизмом, каковое приспособление устроено передвижным, в свою очередь, по рельсам 21, 21 при помощи шнуров, наматываемых на блоки, приводимые во вращение поочередно одним из электродвигателей 34, 34, в) укрепленной на раме 1 доски 26, служащей для поддержки перематываемой с валиков 27 бромо-серебряной бумаги, проходящей под печатающим приспособлением и прикрытой бесконечным полотном 29, для направления которого служат валики 30.

2. При указанном в п. 1 приборе применение приспособления с болометрами, отличающегося тем, что оно состоит: а) из двух ориентировочных болометров 10 и 10′, установленных на стеклянной доске 1, покоящейся на подвижной по рельсам 8 раме 6 (фиг. 1, 1′ и 1′′), и включенных по схеме мостика Витстона на катодные усилители 14, и б) из установленных на той же доске нескольких болометров печатания 11, 11′, действующих через катодные усилители 15 (фиг. 6) на печатающее приспособление 18 (фиг. 1′′).

3. При указанном в п.п. 1 и 2 приборе применение ориентировочных болометров, отличающихся тем, что они состоят из натянутых в коробках с разреженным пространством на рамке 1 двух платиновых нитей p, p (фиг. 2, 2′ и 2′′) и прикрытых посеребренными с внутренней стороны стеклянными пластинками 3, с узким поперечным прорезом в слое серебра против одной из нитей и с более широким прорезом против другой нити.

4. При указанном в п.п. 1-3 приборе применение болометров печатания, отличающихся тем, что в общей коробке с разреженным газом расположено несколько пар платиновых нитей уступами, одна пара выше или ниже соседней (фиг. 3, 3′ и 3′′).

5. При указанном в п.п. 1-4 приборе применение печатающего приспособления, отличающегося тем, что оно состоит из соединенных с рамой 6 (фиг. 1′′) электромагнитов 1, 1, включенных в цепь катодных усилителей болометров печатания: и снабженных якорями 2 (фиг. 4′′), припаянными к узкой серебряной полоске 3, подвешенной к железной обойме 4 электромагнита двумя тонкими пружинками 5, 5 и снабженной круглыми отверстиями, служащими для освещения прозрачных знаков на пластинке 8 для печатания их на бромосеребряной ленте 27 (фиг. 1).