Уровень с оптической системойНОНиАльНОгО ВизиРОВАНия Советский патент 1981 года по МПК G01C9/32 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для проверки горизонтальности расположения линии или поверхности в пр11боростроении и машиностроении. Известен уровень с оптической системой нониального визирования, содержащий цилиндрическую ампулу со спиртом и пузырьком и укрепленные над ней две призмы. Призма, представ ляющая собой пентапризму, имеет отражакяцую грань, расположенную наклон но к ампуле над продольной половиной одного конца пузырька, а призма с одной отражающей гранью,наклоненной к ампуле под углом 45°, расположена над смежной продольной половиной про тивоположного конца пузырька.В плоскости второй отражакхдей и служащей для соединения полей зрения концов пузырька грани пентапризмы обе призкы стыкуются. Граница зеркального слоя второй отражающей грани пентапризмы лежит в продольной плоскости симметрии пузырька и служит для разделения изображения пузырька в поле зрения на две продольные нониально совмещаемые половины. При наблюдении пучки света от , противоположных концов пузырька посл отражения от граней пентапризмы и призмы с одной отражающей гранью объединяются в плоскости второй отражающей грани пентапризмы и поступают в глаз оператора, горизонтальное положение уровня определяют по нониальному совмещению изображения продольных смежных половин концов пузырька 1. Недостатком устройства является пониженная точность определения положения пузырька. Это обусловлено тем, что мвукду двумя продольными нониально совмещаемыми половинами изображения пузырька нет четкой линии раздела. Концы пузырька и линия раздела, образуемая границей второй отражающей грани пентапризмы, не видны одновременно резко, поскольку находятся в разных плоскостях по глубине. Грани призм, расположенные в плоскости линии раздела, оказывают диафрагмирующее действие, что ведет к уширению последней. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является уровень с оптической системой нониального визирования, содержащий цилиндрическую ампулу с жидкостью

и пузырьком, зеркало для подсветки и укрепленные над ампулой зеркало для соединения полей зрения, выставленное перпендикулярно продольной плоскости симметрии пузырька, элемент отклонения светового пучка и лупу.

Зеркало для- соединения полей зрения расположено в поперечной плоскости симметрии ампулы и по одну сторону от продольной плоскости симметрии пузырька. Элемент отклонения светового пучка выполнен в виде плоского зеркала. Дополнительно в устройстве имеется приспособление для выверки и. указатели направления выверки 2 .

Наиболее существенным недостаткоь| устройства,ЯБЛяет,ся пониженная точность определения положения пузырька. Это обусловлено отсутствием в поле зрения лупы четкой границы раз. дела между нониально совмещаемыми пО ловинами изображения пузырька. Концы пузырька и линия раздела, образуемая краем зеркала для соединения полей зрения, не могут быть видны одновременно резко, поскольку находятся в разных плоскостях по глубине. Линия раздела размыта, а изображения совмещаемых частей пузырька накладываются друг на друга через эту линию раздела, нарушая условия нониального наблюдения изображений и снижая точность их взаимного совмещения.

Цель изобретения - повышение точности определения положения пузырькЬ

Указанная цель достигается тем, что в известном уровне с оптической системой .нониального визирования, содержащем цилиндрическую ампулу с жидкостью и пузырьком, устройство для подсветки и укрепленные над ампулой зеркало для соединения полей зрения, выставленное перпендикулярно продольной плоскости симметрии пузырька, элементы отклонения светового пучка и лупу, зеркало для соединения полей зрения расположено над пузырьком по всей его ширине и выполнено с полуотражакищм слоем, а над концами пузырька по разные стороны от его продольной плоскости симметрии размещены непрозрачные маски, прямолинейные границы которых совмещены с продольной плоскостью симметрии пузырька.

На фиг. 1 изображено устройство с тремя зеркалами, общий вид; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - поле зрения для наклонного положения уровня; на фиг. 4 - то же, для горизонтального положения уровня на фиг.5 - устройство с двумя зер- калами, общий вид; на фиг. б - то же, вид сверху; на фиг. 7 - поле зрения для наклонного положения уровня; на фиг. 8 - то же, для горизонтального положения уровня; на фиг. 9 устройство с крышеобразной призмой двойного изображения, общий вид; на фиг. 10 - то же, вид сверху; на фиг. 11 - то же, вид сбоку; на фиг. 12-15 - поля зрения; на фигь16 устройство с призмой Кестерса,- общи вид;на фиг. 17 - то же,вид сверху; на фиг. 18 - поле зрения для наклонного положения уровня; на фиг.19 то же, для горизонтального положени уровня; на фиг. 20 - устройство с .элементом отклонения светового пучк в виде клина, общий вид; на фиг.21 то же, вид сверху; .на фиг. 22 - пОл зрения для наклонного положения уро ня; на фиг. 23 - то же, для горизонтального положения уровня; на фиг,24 - устройство с куб-призмой, общий вид; на фиг. 25 - то же, вид сверху; на фиг. 26 - поле зрения для наклонного положения уровня; на фиг. 27 - то же, для горизонтального положения уровня.

Устройство содержит цилиндрическую ампулу 1 с жидкостью 2 и пузырьком 3, непрозрачные маски 4 с прямолинейными границами 5, светоделительное зеркало б, лупу ) зеркало 8 для подсветки, размещённое под ампулой, и элементы отклоне ния светового пучка, выполненные (фиг. 1 и 2} в виде двух плоских зеркал 9 и 10, которые расположены наклонно над концами пузырька отражающими гранями друг к другу. Непрозрачные маски 4 нанесены над концами пузырька в горизонтальном положении уровня непосредственно на ампулу. Они расположены по разные стороны от продольной плоскости .симметрии пузырька, а их прямолинейные границы 5 лежат в этой плоскости . Светоделительное зеркало б с равными коэффициентами пропускания и отражения света служит для соединения полей зрения концов пузцрька и установлено между зерка- лами 9 и 10. Зеркала б и 10 размещены по отношению друг к другу как отражакщие грани пентапризмы.Все зеркала 6,9 и 10 расположены над пузь1рьком 3 по всей его ширине и перпендикулярно продольной плоскости симметрии пузырька.

Устройство работает следующим образом.

Искусственный или естественный CBst падает на зеркало 8 и, отра жаясь от него, освещает ампулу 1. Часть света от правой продольной половины (со стороны оператора) правого конца пузырька 3 (фиг.2 и 1 отражается от зеркала 10 и светоделительного зеркала б в дупу 7. В поле зрения лупы 7 (фиг. 3 и 4) эта часть пузырька 3 наблюдается i виде изображения з. Другая часть света от левой продольной половины левого конца пузырька 3, отражаясь от зеркала 9, через полупрозрачное зеркало 6 проходит в лупу 7., Эта часть пузырька 3 наблюдается в поле зрения лупы 7 в виде изображения З. Левая продольная половина правого конца пузырька 3 и правая продольная половина левого конца пузырька 3 перекрыты непрозрачными масками 4 и потому их не видно в поле зрения лупы 7. Прямолинейные границы 5 непрозрачных масок 4 видны в поле зрения лупы 7 как ЛИВИЯ 5раздела изображений З и З частей пузырька 3. При наклонном положении уровни изображения з и З пузырька 3 не совпадают по контуру вдоль линии раздела 5 .(фиг.З). В горизонтальном же положе нии уровни изображения З и 3 пузырька 3 нониальпо совмещены вдоль линии раздела 5 (фиг.41. Элементы отклонения светового пу ка могут быть выполнены различным образом. Так, в варианте устройства (фиг. 5 и б) элемент отклонения светового пучка выполнен ввиде одного плоского зеркала 11. При этом светоделительное зеркало 6 размещен над ампулой 1 в ее поперечной плоскости симметрии. Лучи света в этом устройстве от неперекрытнх масками 4 частей пузырька 3 падают на светоделительное зеркало .6. Часть луче проходит зеркало 6, часть лучей отражается от Него и вместе, попадая зеркало 11, отражаются в лупу 7(по ле зрения лупы при наклонном положе нии уровня показано на фиг.7, а при горизонтальном положении уровня на фиг.8).. В устройстве, показанном на фиг. 9-11, элементы отклонения свет вого пучка выполнены в виде прямоугольной призмы 12 двойного изображения С крышей 13. Призма склеена из двух симметричных половин 14 и 1 ;п6 плоскости ее главного сечения. В этой плоскости часть грани одной из симметричных половин призмы, являющаяся проекцией грани крыши, (ыта светоде1 ительйым слоем , Призма 12 ориентирована над ампулой 1 так, что светоделительный слоив расположен в поперечной плоскости симметрии ампулы. Лучи света от неперекрытых маск ми 4 частей.пузырька 3 поступают в каадую половину 14 и 15 призмы 12 и отразивигась от граней кры111и 13, по падают на светоделительный слой 6, где делятся на две равные части. Часть лучей света проходит этот,сло и выходит из призмы 12 пе евернутой как и при обычном действии крышеобразной призмы. Другая часть луче света, отразившись в ту же половин 1РИ3..1Ы, из которой она падала на светоделительный слой, выходит из пр;1змы 12 не перевернутой. Световые лучи выходят из призмы одним пучком, который несет как прямое, так и перевернутое по отношению к первому изображения пузырька 3. При установке лупы 7 против одной из половин призмы 12, например в позиции 7 (фиг.10), поле зрения лупы 7 выглядит, как показано на фиг. 12 и 13 соответственно для горизонтгшьного и наклонного положений уровня. Если же оптическая ось лупы 7 расположена в плоскости светоделительного слоя 6 (фиг.10), то в поле зрения видны изображения, показанные на фиг. 14 и 15, соответственно для горизонтального и наклонного положений уровня. Очевидно, что второму варианту расположения лупы следует .отдать предпочтение i В устройстве (фиг. 16 и 17) в качестве элемента отклонения свегтового пуч:ка используется призма Кестёрса, склеенная из двух симметричных половин 16 и 17. На одну из склеенных граней составных призм 16 или 17 нанесен светоделительный слой б, который расположен в поперечной плоскости симметрии ампулы 1. Лучи света от неперекрытых частей пузырька 3, отражаясь от граней призмы, попадают на светоделительный слой 6, часть света проходит этот слой, а другая часть света отражается и через лупу 7 обе части совместно поступают ;в глаз оператора (для наклонного положения уровня фиг.18,а для горизонтального положе|Ния - фиг. 19) . Отклоняняцим элементом светового пучка в устройстве (фиг.20 и 21) служит склеенный из двух одинаковых частей клин 18. В плоскости склейки расположён светоделительный слой 6, плоскость которого, в свою очередь, совпадает с поперечной плоскостью симметрии ампулы 1-. Лучи света от неперекрытой части левого конца пу- зырька 3 проходят клин 18 и слой б и направляются в лупу 7, а лучи света от правого конца пузырька 3 проходят только одну часть кйина 18 и, отражаясь от слоя б, также направляются в лупу 7 (поле зрения для наклонного положения уровня показано на фиг.22, а для горизонтального - на фиг. 23). В устройстве (фиг. 24 и 25) элементо№ отклонения светового пучка является куб-призма, склеенная из .2-х прямоугольных призм 19 и 20 гипотенузннми гранями. На одной из гипотенузных граней нанесено свето.делитёльное покрытие 6, которое расположено в поперечной плоскости симметрии ампулы 1. Лучи света от концов пузырька, преломляясь и отражаясь в призмах 19 и 20, проходят: слой 6 f отражаются .от него и BwieoT b направляются в лупу 7. Вид поля эрения.для наклонного положения уровня показан на фиг. 26, а для горизонтального положения уровня - на фиг. 27.

Таким образом, как бы ни была выполнена система отклонения светового пучка (в виде отражающих или преломляющих элементов, или в виде их совокупности), действие ее эффективно только тогда, когда зеркало для соединения полей зрения концов пузырька расположено нал пузырьком по всей его ширине и выполнено с полуотражающим слоем, а над концами пузырька по разные стороны от его продольной плоскости симметрии размещены непрозрачные маски,прямолинейные границы которых совмещены с продольной плоскостью симметрии пузырька.

Такое выполнение уровня с оптической системой нониального визирования позволяет повысить точность определения положения пузырька, поскольку и концы пузырька и линия раздела, образуемая прямолинейными границами непрозрачных масок, расположены практически в одной плоскости по глубине и видны потому в обычную лупу одновременно резко. Перекрытие же изображений совмещаемых частей пузырька через линию раздела, нарушающее условия нониального Наблюдения, в устройстве отсутствует.

Формула изобретения

Уровень с оптической системой нониального визирования, содержащий цилиндрическую ампулу с жидкостью и пузырьком, устройство для подсветки и укрепленные над ампулой зерксШо для соединения полей зрения выставленное перпендикулярно продольной плоскости симметрии пузырька, элементы отклонения светового пучка и лупу, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения положения пузырька, зеркало для соединения полей зрения расположено над пузырьком по всей ег ширине и выполнено с полуотражающим слоем, а над концами пузырька по разные стороны от его продольной плоскости симметрии размещены непрозрачные маски, прямолинейные границы которых совмещены с продольной плоскостью симметрии пузырька.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент Великобритании № 212823, кп. 97(2) , 1924.

2.Патент Японии № 39-1090, кл. 107 А 2, 1964 (прототип) .

1 2 9

Ю

фиг. г

V4t,3

fput.4

;/

i H 3

-.

Vf-rflff

Щ

1К2Й::

I

S

5 Фиг. 12 tput. ii m. ICkVCW Физ.13 tpue.14 5 J 11 llXWir iWiy -B Vui.lf