Цифровой теодолит

Цифровой теодолит

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (и) 5l5939

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 09.01.74 (21) 1986909/10 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.05.76. Бюллетень № 20

Дата опубликования описания 06.08.76 (51) М. Кл.з- С 01С 1/04

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 528.521(088.8) ло делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

В. Г. Шульц и Г. В. Верещагин (71) Заявитель

Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (54) ЦИФРОВОЙ ТЕОДОЛИТ

Изобретение относится к области геодезического приборостроения и предназначено для использования при угловых измерениях.

В известном цифровом углоизмерительном приборе угломерный блок состоит из грубого и точного каналов отсчета. Грубый канал отсчета содержит две шестерни — опорную и контактную, изготовленные с высокой точностью. С контактной шестерней жестко связан отсчетный кодовый диск с кодовой маской на 400 дискретных значений. Канал точного отсчета содержит микрометрическую систему точного наведения прибора на цель и устройство отсчета с линейным кодовым элементом.

Недостаток известного прибор а состоит з большой трудоемкости изготовления дорогостоящей высокоточной шестерни угломерного устройства.

К роме того, процесс измерений состоит из двух этапов. При наведении прибора на цель поворотом ручки прижимаются обе шестерни.

Подвижная часть прибора поворачивается на угол — дополнение до целого дискретного значения грубого отсчета. Затем при помощи микрометрического механизма производится повтор|ное более точное наведение на цель и с помощью системы снятия точного отсчета определяется его цифровое значение.

Цель изобретения — упрощение конструкции теодолита.

Это достигается тем, что в предлагаемом теодолите опорная плата канала грубого отсчета снабжена концентрическим пазом, в котором размещены калиброванные по диаметру шарики. Контактная плата зыполнена в виде жесткой пластины с эластичной, прокладкой с одной стороны и концентрически расположенными лунками. Контактная плата может свободно поворачиваться вокруг оси

10 на угол, .равный дискретности канала грубого отсчета и перемещения вдоль оси таким образом, что в одном из крайних положений она плотно прижимается эластичной прокладкой к опорной плате, а в другом положе15 нии между обеими платами устанавливается зазор.

Объектив съема показаний располагается на жестком основании контактной платы против кодового диска, с другой стороны ко20 торого помещен неподвижный оптический мост.

На фиг. 1 показан предлагаемый цифровой теодолит в разрезе; на фиг. 2 изображена опорная плата; на фиг. 3 — контактная

25 плата. На фигурах приняты следующие обозначения: 1 — триггер; 2 — зертикальная ось;

3 — опорная плата угломерного устройства;

4 — кодовый диск горизонтального отсчета;

5 — эластичная прокладка контактной платы

30 угломерного устройства; 6 — жесткая подложка контактной платы; 7 — механизм

515939

3О

65 включения угломерного устройства и системы точного наведения; 8 — пружина; 9— блок осветителя канала горизонтального отсчета; 10 — оптический мост; 11 — объектив съема показаний; 12 — призма переключателя «горизонтальный — вертикальный отсчет»;

13 — горизонтальная ось; 14 — зрительная труба; 15 — опорная плата угломерного устройства канала вертикального отсчета; 16— кодовый диск вертикального отсчета; 17— эластичная прокладка контактной платы угломерного устройства; 18 жесткая подложка контактной платы; 19 — блок осветителя канала вертикального отсчета; 20 — оптический мост; 21 — объектив съема показаний;

22 — механизм включения угломерного устройства и системы точного наведения; 23— уровень при алидаде вертикального круга;

24 — алидада при вертикальном круге — кодовом диске; 25 — ручка установки уровня при алидаде вертикального круга; 26 — механизм точного наведения прибора в вертикальной плоскости; 27 — оптическая:призма; 28— фотоэлектричес|кое сканирующее устройство;

29 — электронный блок; 30 — цифровое табло;

31 —; 32 — клеющее вещество; 33 — лунки в эластичной прокладке контактной пластины угломерного устройства; 34 — штрихи дорожки точного отсчета на кодовом диске; 35 — штрихи дорожники грубого отсчета на кодовом диске.

Цифровой теодолит состоит из двух частей: неподвижной — трегера 1 и подвижной колонки-корпуса теодолита, в котором размещены все остальные узлы прибора. Вертикальная ось теодолита крепится в трегере.

С вертикальной осью жестко скреплены опорная плата 3, имеющая на одной из плоскостей концентрический паз, например, треугольного, сечения, в котором без зазоров размещены 360 калиброванных по диаметру. шариков 31. Шарики утоплены в пазу на глубину, не превышающую половины их диаметра, и закреплены в пазу, например, с помощью эпоксидного, клея. Для градовой системы отсчета количество шариков увеличивается до 400. В общем слу.чае количество шариков определяется требуемой дискретностью отсчетов.

Против опорной платы со стороны калиброванных шариков 31 на оси 2 установлена контактная плата, состоящая из твердой (например, металлической) подложки 6 и эластичной прокладки 5, на которой размещены концентрически лунки 33, по числу и диаметрам соответствующие калиброванным шарикам 31, установленным на опорной плате.

Эластичная прокладка 5, жестко скрепленная с подложкой 6, выполнена свобод|но поворачивающейся зокруг оси 2 на угол, равный 0,5 для рассмотренного, случая. Кроме того, с помощью механизма 7 контактная пластина перемещается вдоль оси 2 таким образом, что в одном из крайних фиксируемых положений («Взятие отсчета») она плотно прижимается к опорной плате 3, и калиб рованные шарики 31 при этом плотно входят в предназначенные для них лунки 33. Так как пластина 5 выполнена из эластичного материала, то .в положении «Взятие отсчета» между опорной платой 3 и прокладкой 6 контактной платы люфт отсутствует.

Точность каждого из дискретных фиксиро ванных положений контактной пластины от носительно штрихов кодового, диска 4 определяется средней квадратической ошибкой н положении всех 360 калиброванных шариков

31, т. е. оказывается очень высокой. B другом крайнем положении контактная пластина с помощью механизма 7 устанавливается с зазором относительно опорной платы 3, что позволяет ей свободно, поворачиваться относительно последней. Для этой цели в механизме 7 используется пружина 8. На подложке 6 контактной пластины установлен объектив 11, с помощью которого снимаемые с кодового диска 4 показания через переключатель 12 и оптическую призму 27 проецируются на фотоэлектронное сканирующее устройство 28. В фотоэлектронном сканирующем устройстве 28 показания, снимаемые с кодового диска в виде штрихов, преобразуются в электрические импульсы, которые поступают з электронный блок 29, обрабатываются в нем и результаты обработки поступают на цифровое табло 30.

Контактная плата эластичной прокладкой 5 плотно прижимается к опорной плате. Кодовый диск устанавливается таким образом, чтобы в каждом из дискретных положений контактной платы соответствующий штрих дорожки точного отсчета, проецируемый в плоскости фотоэлектрического сканирующего устройства, совпадал с линией считывания (начальной линией сканирования),,расположенной в плоскости сканирования. Дискретный грубый отсчет производится путем сканирования и измерения расстояния между дзумя соседними, штрихами дорожек точного и грубого отсчетов в плоскости сканирования.

Канал точного отсчета содержит оптический мост 10, с помощью которого освещенная часть кодового диска проецируется на диаметрально противоположный участок диска.

Путем последующего сканирования и измерения расстояния между двумя соседними диаметрально противололож ными штрихами дорожки точного отсчета в сканирующей плоскости определяется его числовое значение.

В качестве осветителя горизонтального круга используется блок осветителя 9, содержащий лампу накаливания и конденсор.

Аналогично измеряются углы в вертикальной плоскости (взятие отсчета). На горизонтальной оси 13 закреплены зрительная труба

14, жесткая опорная плата 15 с кодовым диском 16, контактная плата, состоящая из твердой подложки 18 и эластичной прокладки 17. В концентрическом пазу на одной из сторон опорной платы 15 размещены без за515939 зора калиброванные шарики 31 (360 штук для дискретности отсчета через 1 ). На эластичной прокладке 17 размещены концентрически лунки 33, по числу и диаметрам соответствующие калиброванным шарикам, установленным на опорной плате 15. Эластичная прокладка 17 жестко связана с жесткой подложкой 18.

Контактная плата (эластичная прокладка

17 и жесткая подложка 18) выполнена свободно поворачивающейся вокруг оси 13 на угол, равный +0,5 . Кроме того, с помощью механизма 22,контактная плата перемещается вдоль оси 13 таким образом, что в одном из крайних положений «Взятие отсчета» она плотно п рижимается к опорной плате 15 и калиброванные шарики при этом плотно зходят в пред назначенные для них лунки 33 на эластичной прокладке 17. В другом край нем положении контактная плата отводится от опорной платы 15 на расстояние, позволяющее ей свободно подворачиваться относительно последней.

На подложке контактной платы установлен объектив 21, с помощью которого снимаемые с кодового диска 16 показания через переключатель 12 и оптическую призму 27 проецируются на фотоэлектрическое сканирующее устройство 28. Почсветка вертикального кодового диска 16 осуществляется с помощью блока осветителя 19, содержащего лампу накаливания и конденсор. Оптический мостик 20 укреплен на алидаде 24 при зертикальном кругекодовом диске 16. Алидада

24 устанавливается в рабочее положение по уровню 23 с помощью ручки 25. Точное на5 ведение прибора на цель осуществляется меха низмом 26.

Работа системы взятия отсчетов в вертикальной плоскости аналогична работе системы взятия отсчетов при измерении в горизон10 тальной плоскости.

Предлагаемый цифровой теодолит может быть изготовлен различной точности и использоваться при инженерных:работах, геодезических и маркшейдерских измерениях.

Форм ла изобретения

Цифрозой теодолит, содержащий угчомерный узел дискретного грубого отсчета, включающий опорную и контактную платы. узел аналогового точного отсчета, кодовые диски и канал съема показаний, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения конструкции, 25 в нем опорная плата канала грубого отсчета снабжена концентрическим пазом. в котором размещены калиброванные по диаметру шарики, а контактная плата, установленная соосно с опорной с возможностью вращения

30 и пепемещения вдоль оси плат. содержит на своей поверхности, обращенной к опорной плате, концентрически расположенные лунки.

515939 зг

Составитель Ю, Ступко

Техред Е. йодурушнна Корректор Л, Денискина

Редактор Т. Рыбалова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1591/4 Изд. М 1481 Тираж 864 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5