Светопроекционный дальномер

Светопроекционный дальномер

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СВЕТОЛРОЕКЦИОННЫЙ ДАЛЬНОМЕР с постоянным внутренним базисом и переменным параллактическим углом, содержащий симметрично расположенные проекционную и приемную оптические ветви с элементами зеркального компенсатора в каждой из них, подвижные зеркала которого размещены на общей каретке, установленной с возможностью перемещения параллельно оси симметрии дальномера, а также устройство для измерения перемещения каретки, отличающийся тем, что, с целью линеаризации показаний дальномера, устройство для измерения перемещения каретки построено как проекционное устройство прямого отсчета, щелевой осветитель которого размещен на каретке, а проекционный объектив и равномерная отсчетная шкала закреплены неподвижно, при этом угол о(. между плоскостью размещения шкалы и главной плоскостью проекционного объектива связан с углом сА между этой главной плоскостью, перпендикулярной оси щелевого осветителя , и осью симметрии дальномера соотношением oL (ё (li(f}, где V - линейное увеличение объектива. 2. Дальномер по п. 1, отлича (О ющийся тем, что в ходе лучей между проекционным объективом и с: шкалой проекционного устройства установлено зеркали, а шкала размещена в плоскости, оптически сопряженной с помощью зеркала с плоскостью первоначальной установки шкалы.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Юи 01 С 312

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

П0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ю

4Р Риис (21)3534461/18-10 (22)03.01.83 (46)15.03. 84.Бюп. Р 10 (72 ) И.A. Грейм, Е.M. Махов и И.А. Прошин (71)Северо-Западный заочный политехнический институт (53)528.514(088.8) (56)1. Грейм И.A. Оптические дальномеры и высотомеры геометрического типа. M., 1971, с. 39-61.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 191152, кл. G 01 С 3/10, 1963. (54)(57) 1. СВЕТОПРОЕКЦИОННЫЙ ДАЛЬНОМЕР с постоянным внутренним базисом и переменным параллактическим углом, содержащий симметрично расположенные проекционную и приемную оптические ветви с элементами зеркального компенсатора в каждой из них, подвижные зеркала которого размещены на общей каретке, установленной с возможностью перемещения параллельно оси симметрии дальномера, а также устройство для измерения перемещения

ÄÄSUÄÄ1080013 A каретки, отличающийся тем, что, с целью линеаризации показаний дальномера, устройство для измерения перемещения каретки построено как проекционное устройство прямого отсчета, щелевой осветитель которого размещен на каретке, а проекционный объектив и равномерная отсчетная шкала закреплены неподвижно, при этом угол о(между плоскостью размещения шкалы и главной плоскостью проекционного объектива связан с углом с между этой главной плоскостью, перпендикулярной оси щелевого осветителя, и осью симметрии дальномера соотношением с(.= . rctg (Ч д ), где

V — линейное увеличение объектива. 9

2. Дальномер по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что в ходе лучей между проекционным объективом и шкалой проекционного устройства ус- С тановлено зеркал, а шкала размещена в плоскости, оптически сопряженной ф с помощью зеркала с плоскостью перво-,, начальной установки шкалы.

1080013

Изобретение относится к оптикомеханическим устройствам для измерения расстояний, используемым при геодезических измерениях и преимущественно при маркшейдерских работах.

При измерении расстояний до труднодоступных объектов испольэук1тся светопроекционные дальномеры геометрического типа с постоянным базисом и переменным параллактическим углом, формируемым при йзменениях положения подвижных элементов компенсатора Г1)Такие дальномеры с разнообразными оптическими схемами достаточно сложны, поскольку требуют для 15 фокусировки перемещения других элементов оптической схемы.

Наиболее близким к изобретению является светопроекционный дальномер с симметрично расположенными проек- 2О ционной и оптической ветвями, в которых наряду с элементами построения изображения, светового пятна и его переноса размещены симметрично зеркала компенсатора (23. 25

В этом устройстве используют подвижные зеркала компенсатора в качестве фокусирующих элементов и размещают их на каретке, перемещающейся e направлении оси симметрии дально- 30 мера, а измеряемая величина перемещения каретки характеризует меняющийся параллактический угол и тем самым определяемое расстояние.

Недостаток такого светопроекцион- 35 ного дальномера как и дальномеров геометрического типа связан с гиперболической зависимостью между измеряемым перемещением зеркал компенсатора и определяемым расстоянием.4

Устранение этого недостатка, основанное на механическом преобразовании величины перемещения, усложняет конструкцию дальномера и препятствует повышению точности измерений.

Пель изобретения — обеспечение линеаризации показаний дальномера, осуцествляемой без вмешательства в механизм перемещения каретки., Цель достигается тем, что в светопроекционном дальномере с постоянным внутренним базисом и переменным параллактическим углом, содержащем симметрично расположенные проекционную и приемную оптическую ветви с элементами зеркального ком- 55 пенсатора в каждой из них, подвижные зеркала которого размещены на общей каретке, установленной с возможностью перемещения параллельно оси симметрии..дальномера, а также устрой-6О ство для измерения перемещения каретки, последнее построено как проекционное устройство прямого отсчета, целевой осветитель которого размещен на каретке, а проекционный объек 65 тив и равномерная шкала закреплены неподвижно, при этом угол <К между плоскостью размещения шкалы и главной плоскостью проекционного объектива связан с углом с " между этой главной плоскостью, перпендикулярной оси щелевого осветителя, и осью симметрии дальномера соотношением

Ф. = arñt р{Й Ягде V — линейное уве" личение объектива.

В оптимальном варианте построения дальномера в ходе лучей между объективом и шкалой проекционного устройства может быть установлено зеркало, а шкала должна быть размещена в плоскости, оптически сопряженной с помощью зеркала с плоскостью первоначальной установки шкалы.

На фиг. 1 показан оптимальный вариант построения дальномера, на фиг. 2 — схема, иллюстрирующая принцип действия проекционного устройства прямого отсчета.

В корпусе 1 симметрично относительно продольной оси расположены две оптические ветви — проекционная и приемная, в каждбй иэ которых установлены объектив 2 (2 j,неподвижн е зеркало 3(3 jи подвижное зеркало 4(4 оптического компенсатора. В проекционной ветви установлены источник света 5 и щель 6. B приемной ветви установлены сетка 7 и окуляр 8. Подвижные зеркала 4 и 4 установлены на кронштейне 9, жестко закрепленном на каретке 10, которая перемещается в прямолинейных направляющих 11 вдоль продольной оси исмметрично дальномера. На каретке ус» тановлены дополнительные осветитель 12 со щелью 13. В корпусе 1 установлены неподвижно проекционный объектив 14, зеркало 15 и стеклянная шкала 1 б с равномерными делениями, образующие вместе со целевым осветителем проекционное устройство прямого отсчета.

Световой поток от источника света 5 через цель б, последовательно отразившись зеркалами 3 и 4, направляется в объектив 2, который формирует изображения щели на пересечении плоскости объекта 8 и оси симмет. рии дальномера (точка А). Отраженный световой поток попадает в объектив

2 и, последовательно отразившись на зеркалах 4 и 3, формируется в центре сетки 7..

При измерении расстояния дообъекта (положение плоскости 81 изображение щели 6 смещается в плоскости сетки от центра и размывается, что фиксируется глазом посредством окуляра 8. Для измерения расстояния перемещают каретку с зеркалами 4(4 до совмещения изображения щели б с цент. ром сетки. Одновременно иэображение

1080013

Z. отсчет по шкале равен

2 (1

Уп« о

Z1 щели 13 проектируется объективом 14 после отражения зеркалом 15 в плоскость стеклянной шкалы 16 ° Расстояние до объекта определяют по положенйю иэображения щели 13 на шкале 1б.

Измеряемое расстояние 3 связано с перемещением зеркал оптического

-компенсатора зависимостью

6 В где В - величина базиса дальномера (расстояние между узловыми точками О„ и С объективов 2 и 2, у — величина параллактического угла дальномера, г= кмис

Clef — перемещение компенсатора зер кал или каретки;

Ф вЂ” коэффициент пропорциональности между у и cia . 20

Принцип преобразования гиперболической зависимости величин D и о, между 9 и отсчетом по стеклянной шкале в линейную, а также расчет основных параметров преобразователя поясняется на фиг. 2 . Отрезок А В „, по которому перемещается каретка 10 под произвольным углом d, к главной плоскости объектива 14 так, чтобы точка

С лежала в его фокальной плоскости.

Для построения линии A„В„, на которой должна быть расположена стеклянная равномерная шкала 16 (отрезки

А<В< и А<В, сопряженные относительно объектива 14), точка С соединяется с узловой точкой F объектива и далее проводится линия EA Â, параллельная линии CF. При построейии предполагается, что FE — след главной плоскости объектива 14. Угол d между

FE и ЕВ„ равен

40 о =Мгсtg (V t g ), (2) где V — линейное увеличение объектива.

Исходя иэ приведенного построения определяется зависимость перемещения изображения щели по линии ЕВ от пе1 ремещения щели по линии CA

2, -1 — (3)

5 indi 50

По формуле Ньютона

Подставляя (5), (4), (3) в (1), получим с учетом, 2

В/k"= 2

2

3 = 2 з и Ы и (. о где Е - фокусное расстояние объективов 2,2. .дальномера;

1О- фокусное расстояние объектива 14, или

D =)с(, (б) где fc — коэффициент пропорциональности, равный

f 2

К= у 5>>ds n «", (7) о о

Так как Х, К, M и 0 являются постоянными, то зависимость между измеряемым расстоянием 3 и отсчетом по шкале Ь линейная.

Для удобства снятия отсчета по шкале изображение А„В„ приводится в положение А„В„ зеркалом 15, установленным под углом к оси симметрии дальномера, равным

@=Jl

С(+ o Pc 4 g И Я- д +f где Š— угол между плоскостью шкалы и осью симметрии дальномера.

Отсчет по шкале снимается невооруженным глазом либо при помощи окуляра, перемещающегося вдоль шкалы.

Осуществленное преобразование гиперболической зависимости выходного сигнала дальномера в линейную не требует изменения механической цепи дальномера.

В передаче выходного сигнала исключактся механические преобразующие системы, погрешности изготовления и сборки которых в значительной степени снижают точность работы дальномера. Появляется возможность определения расстояний по равномерной шкале, отградуированной в единицах измерения расстояний без построения тарировочных кривых, которые также в значительной степени снижают точность измерения.

Испытания предложенного дальномера показали, что точность измерения, повысилась по сравнению с прототипом в 1,б раза, а введение указанного преобразования дает линейную зависимость измеряемого расстояния и его отсчета.

<рие,2 r.ÓæãoÐoä, ул. Прое