Электроннооптический фазовый светодальномер

Электроннооптический фазовый светодальномер

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к геодезическому приборостроению и позволяет повысить производител : ность измерений путем сокращения времени наведения светодальномерв на отражатель. Устройство состоит из блока 1 измерения и индикации, прямоугольной призмы 2 в подвеске 3, отражателя 4, блока 5 выработки сигнала запоминания, блока 6 наведения луча по вертикали, блока 7 наведения луча по горизонтали , блока 8 синхронизации, Г оляризованных силовых электромагнитов 9 и 12, карданных сочленений 10 и 13 и механических осей 11 и 14 поворота призмы . Введение новых элементов и образо- BaHiie новых связей между элементами устройства дает возмож ;ость, не меняя установки светода.1ьномера, делать серию измерений . Перемещаясь один раз по вертикали , луч вычерчивает в пространстве прямоугольную пирамиду с исходящей вершиной из объектива светодальномера и основанием в плоскости отражателя 4. Основание пирамиды есть квадратный растр, состоящий из Р «строк по горизонтали. Луч, пробегая по одной из «строк, касается плоскости отражателя, отраженный сигнал поступает в блок 1 .измерения и индикации светодальномера. вырабатывается сигнал, который останавливает подвижные катушки поляризованных силовых электромагнитов 9 и 12, a также призму 2 в поло.жении наведения луча светодальномера на отражатель 4. 9 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК!

511 4 С! 01 С д,г00

g! griIIIIyiI!

:> ., тая и г

r ггг

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3871859/24-10 (22) 25.03,85 (46) 07.09.88. Бюл..х!о 33 (71) Институт горного дела СО АН СССР (72) Ю. E. Качугин, Э. Г. Чайковский и Ю. Г. Горбачев (53) 528.3.021.7 (088.8) (56) Камеи Х. Электронные способы измерений в геодезии. -- М.: Недра, 1982, с. 162, 163.

Геодезия и картография, 1977, _#_ 8, с. 53 — 90. (54) ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ФАЗОВЫЙ СВЕТОДАЛЬНОМЕР (57) Изобретение относится к геодезическому приборостроению и позволяет повысить производительность измерений путем сокращения времени наведения светодальномера на Отражател1.. Устройство состоит из блока 1 измерения и индикации, прямоугольной призмь: 2 в подвеске 3, отражателя 4, блока 5 выработки сигнала запоминания, блока 6 наведения луча по вертикали, блока 7 наведения луча по гоÄÄSUÄÄ 1422006 А 1 ризонтали, блока 8 синхронизаци11, по lnpHBQBанных силовы; элекгромdãíèòîâ 9 и 12, карданных сочленений 0 и 13:! механических осей 11 и 14 поворот» призВведение новых э,lc .ментoB H 00p»30ванне новых связей между элемента 1и устройства дает Возможность, не меняя уcтанОВки сВетода;1 ьномера, дел»ть серию измерений. Перемещаясь один раз 110 вертикали, луч вычерчивает в пространстве прямоугольную пирамиду с исходягцей вершиной из об>ьекгиьа свстодальномера и основание. и В плоскости Отраж »те!Iя 4. Основание пирамидb! есть квадратный растр, состоящий из Р «строк» по горизонтали.

Луч, пробегая по- одной из «строк», каС3ЕТСЯ ПЛОСКОСТИ 0; p»ж»ТЕЛя, Отражс ННЫИ сигнал поступает B бл»к 1 .измерения и индикации светодальномера, вырабатывается сигнал, который Ос »II 1в,lиB»OT подВ1!жные катушки полярHBOBdнны. : силовыx электр!и!агнитов 9 и 12, и также !!ризму 2

B положении наведения луча светодальномера на отражатель 4. 9 ил.

1422006

5 lG

Изобретение относится к геодезическому приборостроению, в частности к приборам для измерения расстояний.

Целью изобретения является повышение производительности измерений путем сокращения времени наведения светодальномера на отражатель.

:г1 а фиг. 1 изображен а блок-схема электронно-оптического фазового светодальномера; на фиг. 2 — принципиальная схема электрического выхода с блока измерения и индикации; на фиг. 3 — эпюра сигнала, получаемого на выходе этого блока; на фиг. 4 — блок-схема блока выработки сигнала запоминания; на фиг. 5— эпюры напряжений, получаемые на выходе блока выработки сигнала запоминания; на фиг. 6 — блок-схема блока наведения луча по вертикали; на фиг. 7 — эпюры напряжений, получаемые на выходе блока наведения луча по вертикали; на фиг. 8— блок-схема блока синхронизации; на фиг. 9 — эпюры напряжений, получаемые на выходе блока синхронизации.

Светодальномер состоит из блока 1 измерения и индикации, прямоугольной призмы 2 в карданной подвеске 3, уголкового отражателя 4, блока 5 выработки сигнала запоминания, блока 6 наведения луча по вертикали, блока 7 наведения луча по горизонтали, блока 8 синхронизации, поляризованного силового электромагнита 9, карданного сочленения 10, механической оси 11 поворота призмы поляризованного силового электромагнита 12, карданного сочленения 13 и механической оси 14 поворота призмы.

Блок 1 измерения и индикации своим оптическим выходом 15 (объективом) направлен на входную грань 16 прямоугольной призмы 2, установленной перед объективом и закрепленной в карданной подвеске 3. Выходная грань 17 прямоугольной призмы оптическим путем соединена с плоскостью 18 уголкового отражателя 4, установленного на измеряемом расстоянии от светодальномера. Блок 1 своим электрическим выходом 19 подсоединен к входу 20 блока 5 выработки сигнала запоминания, выход 21 соединен с цифровым входом 22 блока 6 наведения луча по вертикали и одновременно подсоединен к цифровому входу 23 блока 7 наведения луча по вертикали. При этом блок 8 синхронизации своим первым выходом 24 подсоединен к аналоговому входу 25 блока 6. Выход 26 блока 6 подсоединен к обмотке 27 подвижной катушки поляризованного силового электромагнита 9, которая путем карданного сочленения 10 подсоединена к механической оси 11 призмы 2.

Второй выход 28 блока синхронизации подсоединен к аналоговому входу 29 блока 7.

Выход 30 блока 7 подсоединен к обмотке 31 подвижной катушки поляризованного силового электромагнита 12, которая путем карданного сочленения 13 подсоединена к механической оси 14 призмы 2.

На фиг. 1 дано графическое изображение плоского горизонтального угла 32, в котором перемещается луч светодальномера при наведении его на уголковый отражатель. Также изображен угол 33, в котором перемешается луч светодальномера при наведении его на уголковый отражатель по вертикали.

На фиг. 2 изображена электрическая схема выхода электрического сигнала с блока 1

i5 измерения и индикации, на ней изображены анод фотоэлектронного умножителя 34, сопротивление анодной нагрузки 35 и емкость

36. На фиг. 3 изображена эпюра напряжения, получаемого на выходе блока 1. На

20 фиг. 4 изображена блок-схема блока 5 выработки сигнала запоминания, состоящий из схемы выделения модуля величины сигнала 37 и порогового устройства 38.

Вход 20 блока 5 является входом схемы 37, а выход схемы соединен с вхо2 дом схемы порогового устройства 38, а ее выход является выходом 21 блока 5. На фиг. 5 изображены эпюры напряжений, поясняющие работу блока 5. ha фиг. 6 изображена блок-схема блока 6, наведения луча по вертикали, состоящая из усилиЗ0 теля 39, схемы 40 слежения и запоминания аналоговой величины и схемы усилителя 41. Вход усилителя 39 является аналоговым входом 25 блока 6, а выход усилителя подсоединен к аналоговому входу (/ ) схемы 40, она имеет второй цифровой вход (ф, который является цифровым входом 22 блока 6. Выход схемы 40 подсоединен к входу усилителя 41, выход которого является выходом 26 блока 6. На фиг. 7 изображены эпюры напряжений, 40 поясняющие работу. блока 6. Блок 7 аналогичен по выполнению блоку 6. На фиг. 8 изображена блок-схема блока 8, состоящая из схемы генератора 42 прямоугольных импульсов и интегрирующего усилителя 43.

Генератор 42 прямоугольных импульсов

" блока 8 своим выходом подсоединен к входу интегрирующего усилителя 44, а его выход является выходом 24 блока 8, Также выход генератора 42 подслоединен к входу схемы делителя 45 частоты, выход которого подсоединен к входу схемы интегрирующего усилителя 43, а ее выход является выходом 28 блока 8. На фиг. 9 изображены эпюры напряжения, поясняющие работу блока 8.

Светодальномер работает следующим образом.

Излучаемый луч блоком 1 измерения и индикации из объектива 15 (фиг. 1) поступает на грань 16 прямоугольной призмы 2.

1422006

Эта призма установлена на карданной подвеске и имеет две степени свободы, может поворачиваться вокруг механических осей одновременно на угол а. Луч, поступающий на вход 16, преломляется на 90 и с выходной грани 17, пройдя измеряемое расстояние, поступает на плоскость

18 уголкового отражателя 4. Отразившись от отражателя, луч обратно тем же путем приходит в объектив 15 и далее — на фотоумножитель 34 (фиг. 2) . Там происходит преобразование оптического сигнала в электрический. С анодной нагрузки 35 фотоумножителя 34 через емкость 36 (фиг. 2) сигнал А (фиг. 3) с выхода 19 блока 1 (фиг. 1) поступает на вход 20 блока 5 выработки сигнала запоминания. Блок 5 работает следующим образом.

Схема 37 представляет собой активный двухполупериодный выпрямитель, собранный на операционных усилителях, на вход которой приходит сигнал А (фиг. 5), а на выходе получается сигнал В (фиг. 5), т. е. схема выделяет модуль сигнала ((хI).

Схема 38 (0 ) представляет собой пороговое устройство, которое выдает сигнал от нулевого уровня до напряжения отсечки, с приходом на нее сигнала В, она выдает сигнал С (фиг. 5), и на выходе 21 блока 5 появляется сигнал С (фиг. 5). Далее сигнал С поступает на цифровые входы блока 6 наведения луча по горизонтали и блока 7 наведения луча по вертикали. С выхода схемы генератора 42 прямоугольных импульсов (GQ) (фиг. 8) поступает сигнал А (фиг. 9), далее этот сигнал поступает на вход интегрирующего усилителя 44 (Я)). На выходе этого усилителя получается сигнал В (фиг. 9) -- напряжение треугольной формы. Одновременно сигнал А (фиг. 8) с генератора 42 поступает на схему делителя 45 частоты (:FR), на вь!ходе которого имеется сигнал А с частотой в R раз ниже, этот сигнал .поступает на вход интегрирующего усилителя 43 (S)), а на выходе его появляется сигнал С (фиг. 9) . Сигнал с выхода 24 блока 8 поступает на аналоговый вход 25 блока наведения луча по вертикали 6, а именно — на вход схемы 39 ()1) усилителя с коэффициентом усиления единица.

Если на цифровой вход 22 (ф) не приходит сигнал с блока 5 (фиг. 1), то сигнал А (фиг. 7) через усилитель 39 поступает на схему 40 слежения и запоминания аналоговой величины (МЛ), она же отслеживает сигнал А и выдает его на вход усилителя 41 ()1) с коэффициентом усиления — единица, и на выходе появляется сигнал С (фиг. 7), дальше. сигнал С— напряжение треугольной формы — поступает на обмотку подвижной катушки 27 поляризованного силового электромагнита 9, 5

55 которая начинает возвратно-поступательно перемещаться в магнитном иоле ио закону напряжений треугольной формы, а так как она подсоединена путем карданиого соединения к механической оси 11, она начнет поворачивать призму 2 вокруг механической оси 11 иа угол а. При этом луч, вышедший с грани 17 призмы 2, начинает перемещаться в вертикальной плоскости на угол 33. Одновременно сигнал С с выхода 28 блока 8 поступает на аналоговый вход 29 блока 7 наведения луча ио горизонтали. Если на цифровой вход не приходит сигнал с блока 5 (фиг. 1), то напряжение треугольной формы поступает на обмотку подвижной катушки 31 поляризованного силового электромагнита 12, которая начинает возвратно-поступательно перемещаться в магнитном поле по закону напряжения треугольной формы, а так как она подсоединена путем карданного сочленения к механической оси 14, она начнет поворачивать призм 3 вокруг механической оси 11 на угол а, при этом луч, вышедший с грани 17 призмы 2, начинает перемещаться в горизонтальной плоскости на угол 34. Так как напряжения треугольной формы, поступающие на поляризованные силовые электромагниты 9 и 12, засинхронизированы по начальному моменту времени и кратны по частоте на величину деления R, то луч одновременно за одно перемещение по вертикали совершает R перемещений по горизонтали, т. е. вычерчивает перед собой в плоскости, в которой установлен уголковый отражатель, квадратный растр из R строк. При попадании луча на уголковый отражатель он отражается от него н на выходе 21 блока 5 появляется сигнал С (фиг. 5) . При появлении этого сигнала на входе 22 блока 6 схемы 40 запоминается амплитудное значение напряжения треугольной формы в момент прихода переднего фронта сигнала и на выходе 40 и на входе 41 появляется сигнал С (фиг. 7), а следовательно, и на выходе 41 и иа обмотке подвижной катушки 27 поляризованного силового электромагнита 9.

Ввиду этого подвижная катушка 27 останавливается в определенном положении и останавливает поворачивающую призму, а следовательно, и луч, который перемещается в вертикальной плоскости в секторе угла 33, в положении наведения луча на уголковый отражатель в вертикальной плоскости.

В это время аналогично подвижная катушка

3I останавливается в определенном положении и останавливает поворачивающуюся призму 2 (фиг. 1), а следовательно, н луч, который перемещается в горизонтальной плоскости в секторе угла 32, в положении наведения луча на уголковый отражатель в горизонтальной плоскости. Если по какой-либо причине уголковый отража1422Г!06 тель смещается в направлении, перпендикулярном направлению луча, и луч выходит из плоскости 18 отражателя 4, цикл поиска и автонаведения луча на уголковый отражатель повторяется.

Способность электронно-оптического фа: зового светодальномера автоматически на, водиться на уголковый отражатель, освобож дает оператора от наведения стетодальномера по визиру вручную при помоши наводящих винтов, тем самым экономится время на измерение линии. Есть возможность, не меняя установки светодальномера, делать серию измерений, перемещая только отражатель вдоль линии, есть возможность устанавливать дальномер или отражатель на подвижный механизм и, двигаясь по неровной поверхности, осуществлять измерения перемегцения этого механизма.

Формула изобретения

Электронно-оптический фазовый светодальномер, содержащий блок измерения и индикации, уголковый отражатель, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности измерений путем сокра цения времени наведения светодальномера на уголковый отражатель, в него введена прямоугольная призма, закрепленная в карданной подвеске, блок выработки сигнала запоминания, блок наведения луча по горизонтали, блок наведения луча по вертикали, два поляризованных силовых электромагни та и блок синхронизации, причем оптический выход блока измерения и индикации связан через гипотенузную грань прямоугольной призмы с уголковым отражателем, а электрический выход блока измерения и индикации соединен с входом блока выра1| ботки сигнала запоминания, выход которого соединен с цифровыми выходами блоков наведения луча ио горизонтали и вертикали, блок синхронизации своим первым выходом соединен с аналоговым входом блока наведения луча по горизонтали, выход которого соединен с обмоткой подвижной катушки пол яризованного силового электромагнита наведения луча по горизонтали, подключенной через введенное первое карданное сочленение к вертикальной оси карданной под2О вески прямоугольной призмы, при этом второй выход блока синхронизации соединен с аналоговым входом блока наведения луча по вертикали, который своим выходом соединен с обмоткой подвижной катушки поляризованного силового электромагнита наведения луча по вертикали, соединенной через введенное второе карданное сочленение с горизонтальной осью карданной подвески прямоугольной призмы.

1422006

1422006

Составитель А. Хлобыстов

Редактор В. 5у грен ко в а Тех реп И. Be pec Корректор С. Черни

Заказ 4415!37 Тираж 680 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1! 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раугпская наб., д. 4!5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4