Устройство для измерения угла наклона

Устройство для измерения угла наклона

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к геодезическому приборостроению и может быть использовано для измерения углов наклона и эталонирования вертикальных кругов теодолитов . Целью изобретения является повышение точности за счет уменьшения влияния ошибок гнутия зрительной трубы. Устройство содержит подставку, колонку, установленную с возможностью поворота вокруг вертикальной оси, зрительную трубу 2 с объективом 1, установленную в колонке с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси 3, которая ортогональна визирной оси зрительной трубы 2 и пересечена с ней в главной точке 8, горизонтальный лимб с отсчетной системой, оптически сопряженный с объективом 1, оптический блок с двумя каналами, оптические оси которых пересечены в главной точке 8 и расположены в одной плоскости с горизонтальной осью 3 симметрично относительно визирной оси.3 ил. Ё vj О СО ю о ю

союз соеетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)з G 01 С 1/00

ГОСУДАРСТЕЕН ЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Л 1

1

t !

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4773808/10 (22) 26.12.89 (46) 07.01,92, Бюл. % 1 (71) Московский инженерно-строительный институт им. В.В.Куйбышева (72) Д.А. Найденов (53) 528.541(088.8) (56) Спиридонов А.И. Теодолиты. М.; Недра, 1985. с. 52, рис. 24. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА

НАКЛОНА (57) Изобретение относится к геодезическому приборостроению и может быть использовано для измерения углов наклона и эталонирования вертикальных кругов теодолитов. Целью изобретения является по.. Ж 1703969 А1 вышение точности за счет уменьшения влияния ошибок гнутия зрительной трубы. Устройство содержит подставку, колонку. установленную с воэможностью поворота вокруг вертикальной оси, зрительную трубу

2 с обьективом 1. установленную в колонке с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси 3, которая ортогональна визирной оси зрительной трубы 2 и пересечена с ней в главной точке 8, горизонтальный лимб с отсчетной системой, оптически сопряженный с обьективом 1, оптический блок с двумя каналами, оптические оси которых пересечены в главной точке 8 и расположены в одной плоскости с горизонтальной осью 3 симметрично относительно визирной оси. 3 иЛ.

1703969

25

40

S-ptgp /2, 50

Изобретение относится к геодезическому приборостроению и может быть использовано для измерения углов наклона и эталонирования вертикальных кругов теодолитов.

Цель изобретения — повышение стойкости за счет уменьшения влияния ошибок гнутия зрительной трубы, На фиг. 1 изображен вариант выполнения устройства с использованием зеркал; на фиг. 2 — то же, с использованием призм (фигуры изображены в проекции на плоскость, проходящую через ось вращения зрительной трубы и визирную ось); на фиг, 3— геометрическая интерпретация работы устройства.

На оправу обьектива 1 эрительнбй трубы 2, вращающейся вокруг горизонтальной оси 3, надета и закреплена полая цапфа 4 с прикрепленным к ней корпусом 5, в котором установлены оптические элементы. Непосредственно перед объективом 1, в его центре, установлена разделительная призма 6, закрывающая по высоте (перпендикуляр к плоскости рисунка) от половины до двух третей свободного отверстия объектива. Часть выходящего из объектива параллельного пучка лучей разделяется призмой 6 на два симметричных, каждый из которых попадает на плоские зеркала 7 и отразившись от них направляется в пространство предметов. Плоскости отражающих поверхностей зеркал 7 устанавливаются таким образом, чтобы нормали к ним образовывали угол равный 180 — rp, а расстояния между центрами разделительной призмами 6, установленной в центре объектива 1, и зеркал 7 подбираются равнйми с условием, чтобы продолжения направляющих в пространство предметов симметричных лучей пересекались в точке 8 пересечения осей вращения теодолита и трубы. Расстояние S между центрами разделительной призмы 6 и зеркал 7 рассчитывается по формуле где р — расстояние от главной точки 8 до осевой линии разделенных призмой 6 пучков лучей.

Аналогичное устройство изображено на фиг. 2, где разделительный блок и зеркала заменены двумя одинаковыми призмами, На оправу объектива 1 зрительной трубы 2, вращающейся вокруг оси 3, надета и закреплена полая цапфа 4 с прикрепленным к ней корпусом 5, к которому крепятся одинаковые оптические элементы 6. Каждый из оптических элементов 6 представляет собой две склеенные призмы. Габариты элементов 6 рассчитываются как и для плоских зеркал. Оптические элементы 6 могут быть установлены симметрично центра объектива 1 с образованием вертикальной щели на нем, которая по величине равна половине или одной трети свободного отверстия обьектива, Конструктивное выполнение устройства может быть различным, однако у всех из них должны выполняться требования пересечения симметричных лучей в точке пересечения осей вращения и зрительной трубы и симметричного, относительно визирной оси, расположения оптических элементов с перекрытием ими от половины до двух третей свободного отверстия объектива. Последнее требование необходимо для контроля правильности закрепления устройства на оправе объектива зрительной трубы, Процесс определения угла наклона состоит в следующем.

Устанавливают на исходной точке 10 устройство и приводят его вертикальную ось вращения в отвесное положение. Разделяют в точке 10 визирный луч 10-11 на два с имметричн ых ви зи рн ы х луча 10 — 12 и 10-13 и устанавливают их в горизонтальную плоскость 11-12-13, проходящую через горизонтальную ось 3. Поворачивая зрительную трубу вокруг горизонтальной оси 3, а также вокруг вертикальной оси 10-14 совмещают перекрестие сетки нитей одного из симметричных лучей с визирной целью 15 и берут отсчет 01 по лимбу горизонтального круга.

Поворачивая теодолит вокруг вертикальной оси 10-14 совмещают перекрестие сетки нитей другого симметричного визирного луча с визирной целью 15 и берут отсчет Oz no лимбу горизонтального круга. Вращением вокруг оси 10-14 смещают визирный луч цели 15, вновь совмещают перекрестие сетки с визирной целью 15 и юерут отсчет Оз по лимбу, Разворотом вокруг оси 10-14, совмещают перекрестие сетки визирного луча с целью 15 и берут отсчет 04 по лимбу, Вычисляют значение измеренного одним приемом угла P:

p— O> — Ог} + 0 — 0 }

Разворачивают горизонтальный лимб на угол 180 /n, где п — количество приемов измерений и выполняя все вышеперечисленные действия определяют следующее значение углаР, Выполнив в такой последо1703969

50 тельно визирной оси. ва ельности и приемов измерений вычисляют среднее значение угла p,: р пользуясь которым определяют угол наклона v no формуле

sin /2 у -. агссо$

sIn ср 2 где p — постоянный угол между дополнительными виэирными лучами;

/Зср — значение измеренного угла, Для полной аналогии с измерением горизонтальных углов все операции, предшествующие взятию отсчетов Оз и 0 целесообразно производить после перевода зрительной трубы через зенит.

Анализ показывает, что величина средней квадратической ошибки определения угла наклона уменьшается с увеличением угла р и приближается к минимальной при соблюдении условия

v =90 - $ — (1 -7О).

Точность определения углов наклона, лежащих в пределах -5 < p < + 5 падает, так как выполнить это условие практически невозможно из-за необходимости разделения визирного луча не симметричные, образующие близкий к 180 угол, реализовать который устройством невозможно пото лу, что величина S становится неоправданно большой.

Для определения углов наклона в пределах от — 5 < < + 5 необходимо наклонить вертикальную ось вращения 10-14 в отвесной плоскости, проходящей через визирную цель 15 на некоторый угол а, измеряют величину наклона к оси 10-14 в этой плоскости, а затем угол Р на визирную цель, после чего вычисляют угол наклона w no формуле

v = — arccos

sIn /2

sin 2

Т где к — наклон вертикальной оси 10-14 (верхние знаки справедливы для наклона

40 верхнего конца оси QT визирной цели, а ни кние — к визирной цели).

При атом необходимо учитывать. ч о угол наклона д определяется от плоскости условного горизонта, наклоненного к плоскости истинного горизонта на угол v в направлении визирной цели 15, Наклон вертикальной оси может быть определен с помощью известных средств, например при помощи экзаменатора с ориентировкой его оси наклона перпендикулярно направлению на визирную цель, с помощью двух дополнительных уровней, прикрепленных параллельно визирной оси зрительной трубы, причем их оси;!должны быть установлены под известными одинаковыми углами симметрично горизонта. Так, для р = 120 величины этих углов должны быть порядка 20 — 23; с помощью эталонированной многогранной призмы, установленной вертикально в плоскости, параллельной визирной оси и жестко скрепленной с корпусом, и дополнительного автоколлимационного нивелира или теодолита.

Таким образом, устройство позволяет измерять углы наклона с использованием горизонтального лимба, что исключает ошибки, связанные с непосредственным считыванием вертикальной отсчетной системы.

Формула изобретения

Устройство для измерения угла наклона, содержащее подставку, колонку, установленную с возможностью поворота вокруг вертикальной оси, зрительную трубу с объективом, установленную в колонке с воэможностью поворота вокруг горизонтальной оси, ортогональной визирной оси зрительной трубы и пересекающейся с ней в главной точке, а также горизонтальный лимб с отсчетной системой, о т л и ч а ю щ ее с я тем. что, с целью повышения точности за счет уменьшения влияния ошибок гнутия зрительной трубы, в него введен оптически сопряженный с объективом оптический блок с двумя каналами, оптические оси которых пересекаются в главной точке и расположены в одной плоскости с горизонтальной осью симметрично относи1703969

5" Ь р

go Составитель В.Соловьев

Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова

Редактор Н.Химчук

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 54 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям приГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5