Лазерный угломер

Лазерный угломер

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: в геодезических приборах для угловых измерений. Сущность изобретения: устройство содержит лазер 1, оптически сопряженный через отражательный элемент с формирователем излучений, выполненный с размещенными на одной оптической оси отрицательным компонентом 7 и объективом 8, горизонтальный круг 3 и визирную марку, светоделитель 9, дополнительный отражательный элемент 13 в виде призмы с котировочными винтами и дополнительный объектив в виде аксикона с юстировочными винтами. Визирная марка выполнена в виде белого круга с матовой поверхностью на темном фоне. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 6 01 С 1/06

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4884728/20 (22) 22.11,90 (46) 23.02.93. Бюл, М 7 (71) Комсомольский-на-Амуре политехнический институт (72) Ю.И.Беспалов, В.И.Зайков, M.Н.Голованов, Б.B.Полянский и Т.Ю,Терещенко (56) Патент Японии N 577363, . кл. G 01 С 3/32. 1982. (54) ЛАЗЕРНЫЙ ЧГЛОМЕР (57) Использование: в геодезических приборах для угловых измерений, Сущность изо„„. Ц „„1796902 А1 бретения: устройство содержит лазер 1, оптически сопряженный через отражательный элемент с формирователем излучения, выполненный с размещенными на одной оптической оси отрицательным компонентом 7 и объективом 8, горизонтальный круг 3 и визирйую марку, светоделитель 9, дополнительный отражательный элемент 13 в виде призмы с юстировочными винтами и дополнительный объектив в виде аксикона с юстировочными винтами. Визирная марка выполнена в виде белого круга с матовой поверхностью на темном фоне. 4 ил.

1796902

3 4.

Изобретение относится к оптическому Целью устройства является. повышение приборостроейию, а именно к геодезиче- производительности. ским приборам для угловых измерений, Для достижения указанной цели в телеИзвестны маркшейдерские угломеры скопической системе формирователя излуоптического типа, имеющие визирную теле- б чения посредством дополнительной скопическуютрубу,атакжегоризонтальный отражательной призмы; установленной в и вертикальный лимбы, Зрительная труба сходящемся пучке лучей и содержащей юстаких приборов может.снабжаться дально- тировочные винты, образован второй оптимером геометрического типа. Съемка под- ческий канал, объектив которого выполнен робностей при йоМЬщи таких приборов .10 в виде аксйконас юстировочными винтами, выполняется ординатным методом, при причем в геометрическом центре марки на

: этом удаление основания перпендикулярно . темном фонеукреплен белый круг с матовой от прибора определяется flO шнуру с метро- поверхностью. Параллактический угол об- . выми отметками. Шнур натягивается по разуется эа счет поворота прямоугольной створу между тачками угломерного хода, 15 призмы 13 вокруг оси, проецируемой на . расстояние от шнура до снимаемого конту- фиг.1 в точку Э, осуществляемого юстирора измеряется тесьмяной рулеткой. Необхо- вочными вийтами 14, Расстояние определядимость использования шнура с отметками ют по формуле в процессе съемки создает трудности при: ..S = К n+ С, организации работ иснижает безопасность, 20 где и —. величина интервала по рулетке (см.: поскольку очистное пространство (лава) за- . фиг.4) между осевыми точками интерференнятодобычнымиитранспортнымимеханиз.- . ционныхструктурлазерногоизлученияпермами, к тому >ке слабо освещено.. вого и второго оптического каналов;

Имеющиеся предложения по . ycoBep- . К вЂ” коэффициент дальномера; шенатвованию конструкции оптических yr- 25 С вЂ” постоянная. слагаемая дальномера. ломеров не позволяют существенно Наличие юстировочнйх винтов у приз- .. усовершенствовать методику съемки очист- мы 13 позволяет изменятв коэффициент .

" ных работ, В этих приборах визуального ти- дальномера К до значения, удобного при па используется нитяной дальномер, эксплуатации прибора в конкретных горнопоэтому при съемке подробностей также не-. 30 геологических условиях, а также при испольобходимо прибегать к использованию шну- зовании неметричеСкой системы мер. ра с метровыми отметками.:. ....- Выполнение объектива второго оптичеБолее прогрессивным является исполу- ского канала в.виде аксикона, ось симмет-: зование в угломерах лазерного излучения,: рии которого . перпендикулярна образующего в пространстве два луча, рас- 35 вертикальной оси вращения угломера А-А, ходящихся под заданным углом; Это позво- позволяет сформировать интерференционляет измерять удаление любой точки от ную структуру этого канала в виде прямых прибора лазерно-дальномерным способом, линий, ймеющих точки пересечения, Линия, не прибегая к использованию механических. соединяющая эти точки пересечений ййтер.мерных приборов, : . ":: 40 ференционных полос, фиксирует в праОднако применяемое при этом устрой- странстве положения оси лазерного

" стао не позволяет использовать наиболее излучения во втором канале. Юстировочные удобное формировайие лазерного излуче- винты 12 аксикона необходимы для точной ния в виде кольцевой интерференционной выверки коэффицйента дальномера К, Раэ структуры, а потому оно не может приме- 45 личие формы интерфереиционных структур нятьсявмаркшейдерскихугломерах. первого и второго каналов способствует

Известен также выбранный в качестве уверенному выделению основного оптичепрототипа .угломерный прибор, включаю- ского канала. в процессе маркшейдерских щий лазер, отклоняющую призменную сис- измерений исключает появление грубых тему, формирователь излучения со 50 ошибок,свяэанныхсослучайным наведенисветоделительной призмой и горизонталь- ем на марку лазерного луча второго(вспомоной круг..:: гательного) оптического канала. Известные

Недостатком известного угломерного . технические решения не позволяют четко прибора является невозможность формиро- различать лазерные луЧи первого и второго вания Второго пучка световых лучей, нахо- 55 каналов, что может быть источником грубых дящихся под заданным углом, для ошибок.. лазерно-дальномерного определения уда- . Кроме mro, предлагаемое конструктивления от прибора. Это снижает производи- ное решение является оптимальным для истельность труда и уменьшает удобство в пользования интерференционной работе.. структуры лазерного излучения. наиболее

1796902 6

15

20 мера А — А состоящую из темного рефлектирующего

25 покрытия 16 и белого круга с матовой повер30 установлены в корпусе 2 неподвижно, От35 наклоняется относительно горизонтальной

40 мы 8, 5 и 9 в корпусе формирователя 6.

Второй оптический канал образуется в фор45 тельной куб-призмы 9, а также аксикона 11

50 удобной при работе в подземных горных выработках, В известном техническом решении, основанном на использовании оптических клиньев для образования второго канала, кольцевая структура излучения делится на две части, которые невозможно использовать для измерительных целей.

Размещение в геометрическом центре марки, имеющей светоотражающее покрытие темного цвета, белого круга с матовой поверхностью рассеивающей лучи, позволяет осуществить точную наводку лазерного излучения основного или оптического кана- . ла на смежную точку хода, Диаметр d белого круга (см. фиг.3) выбирается из условия б<Фо, где d

Проведенные лабораторные исследования позволили установить, что наиболее оптимально для формирователя излучения с фокусным расстоянием 100 мм использовать марки, имеющие d =. 30 мм. Тогда при расстоянии до марки менее 10 м наведение кольцевой интерференционной структуры лазерного луча первого оптического канала на марку осуществляется непосредственно на белый круг, контрастно выделяемый на темном фоне рефлектирующего покрытия, При расстоянии более 10 м наведение интерференционной структуры, диаметр которой будет больше диаметра круга d, осуществляется по концентрической окружности, образуемой на рефлектирующем покрытии кольцевой структуры, центрируемой относительно белого матового круга. Поскольку лазерный угломер, как и другие и риборы такого, типа снабжается оптическим визиром — телескопической системой с увеличением 1,5 — 2,0, то предлагаемый способ наведения лазерного сформированного из-. лучения на марку удобен для наблюдателя и обеспечивает необходимую точность порядка 1. Ошибочное наведение на марку лазерного луча второго оптического канала исключается линейно-угловой структурой интерференционной картины в этом канале.

Известная марка-отражатель обеспечивает требуемую точность наведения лазерного излучения, сформированного в . кольцевую интерференционную структуру, только при наблюдении в зрительную трубу большого увеличения. отсутствующую в за- 5 являемом угломере, К тому же известная марка не приспособлена для работы в сложных условиях очистного забоя, т.к. требует предварительно точного наведения на объектив угломерного прибора. Поэтому марка предлагаемой конструкции для заявляемого лазерного угломера является оптимальной.

На фиг.1 изображена принципиальная схема заявляемого лазерного угломера; на фиг.2 — сечение А — А на фиг.1; на фиг,3— схема предлагаемой. марки; на фиг.4 — принцип лазерного дальномерного измерения расстояний.

Лазерный маркшейдерский угломер состоит иэ лазера 1, корпуса 2, лимба горизонтального круга 3, ромб-призмы 4, прямоугольной призмы 8, светоделительной призмы — куба 9, объектива первого оптического канала 10, аксикона 11, юстировочных винтов 12, прямоугольной призмы

13, юстировочных винтов 14 и прямоугольной призмы 15, Аксикон 11 служит обьективом второго канала и установлен таким образом, что его ось симметрии перпендикулярна вертикальной оси вращения углоНаведение лазерного луча второго оптического канала осуществляется на марку, хностью 17.

Лазер 1 расположен вдоль вертикальной ос«прибора, соосно с лимбам горизонтального круга 3. Лазер 1 и лимб 3 клоняющая призменная система, включающая призмы 4, 15, 8 и 5, направляет лазерное излучение в отрицательную линзу формирователя 7. Корпус формирователя 6 оси 1-1, при атом призмы 4 и 15 укреплены независимо от корпуса 6. они вращаются только относительно вертикальной оси прибора А-А вместе с формирователем. Призмирователе посредством отражательной прямоугольной призмы 13. установленной в сходящемся пучке лучей, после светоделиОтклонение оси лазерного излучения во втором оптическом канале под углом относительно оси луча первого канала достигается

n0BopoTGM прямоугorlbHOA npM3t4bl 13 относительно оси, проходящей через точку О, астировочными винтами 14, Лазерное излучение во втором канале формируется в виде пересекающихся прямых линий, причем вершины образующихся углов фиксируют положение оптической оси второго канала коллиматора, Величина хода лучей во втором канале на отрезок CD (см. фиг,1) больше, чем в первом. канале, поэтому размеры интерференционной структуры второго канала меньше.

1796902

7 8

Первый (верхний оптический канал уг- емых в угломерных приборах, включают так. ломера наводится на марку, установленную. же поверку положения. лазерных пучков, на другой точке хода вращением верхней сформированных в двух оптических каначасти прибора вокруг вертикальной оси А-А лах, Верхний пучок лучей должен находитьи наклоном корпуса формирователя 6 ОТНо- 5 сА в коллимациойной плоскости, эта сительно горизонтальной оси 1-1, наблю- . поверка выполняется наведением лучей на

* дая положение кольцевой нить отвеса, Также поверяют величинуугла, интерференционной структуры лазерного для юстировки используют линзы 12 и 14. излучения в плоскости марки через оптиче- Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я ский визир (на чертеже не показан). При 10 Лазерный угломер, содержащий лазер. этом добиваются симметрично положения оптически сопряженный через отражатель- . интерференционной структуры излучения ный элемент с формирователем излучения, относительно геометрического центра мар- выполненным с размещенными на одной ки по белому кругу. После наведения лазер- оптической оси отрицательным компоненного луча на марку снимают отсчеты по 16 том и объективом, горизонтальный круг и горизонтальному кругу 3 и вертикальному визирнуюмарку, отличаю.щийся тем, кругу(на чертеже не показан), Отстояния 8>, что, с целью повь аения производительно$ и т.д, от прибора до любой точки вдоль сти,онснабжен оптически сопряженнымии стороны угломерного хода определяют со- расположенными в одной вертикальной гласно схеме, представленной на фиг.4, сни- 20 плоскости светоделителем, размещенным маяотсчетып, п2ит,д. непосредственно по. на оптической оси между отрицательным полотну рулетки между центральной зоной компонентом и объектом, дополнительным кольцевой лазерной стр ктурой и осью ли- отражательным элементом в виде призмы с нейчатай структуры, Таким же образом сни- юстировочными винтами и дополнительным мают отсчет дальности и на марке, 25 объективомввидеаксиконасюстировочными установленной на точке угломерного хода. винтами, а визирная марка выполнена в виПоверки предлагаемого лазерного угло- де белого круга с матовой поверхностью на мера, помимо основных поверок, выполня- темном фоне, 30

1796902

Составитель M Терещенко

Редактор М. Кузнецова. Техред М.Моргентая Корректор С. Лисина

Заказ 643 Тираж . -: Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН Г СССР

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

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