Устройство для задания вертикального направления
Изобретение относится к геодезическому приборостроению, в частности к устройствам для задания вертикального направления с помощью светового луча, и может быть использовано при проведении геодезических работ в шахтах, туннелях, монтаже технологического оборудования, а также как средство привязки геодезических приборов к местной вертикали. Целью изобретения является повышение точности за счет уменьшения влияния внешних возмущающих воздействий. Устройство содержит последовательно расположенные на оптической оси источник 1 излучения, коллимирующую систему 2, объектив 6, экран 7, два афокальных мениска 4 и 4<SP POS="POST">1</SP>, которые расположены на оптической оси, при этом центры кривизны их вогнутых поверхностей совмещены друг с другом, а также два дифракционных элемента, выполненных в виде шариков 5 и 5<SP POS="POST">1</SP>, каждый из которых размещен на вогнутой поверхности соответствующего афокального мениска. 3 ил.
союз советсних социАлистических
РЕСПУБЛИК
t (»)5 С 01 С 15 10
В: L",1. Я„ Ч,, 1
ПАтвт:;. "„;,,„ ;,Ч
Б1! БД . ;;у.. i .
ОПИСАНИЕ ИЗОБАТЕ 1ЕНИЯ к втюсном свидетельств
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
1 (21) 4413709/24-10
{22) 21. 04. 88 (46) 30.01.90., Бюл. У 4 (71) Московский институт инженеров геодезии аэрофотосъемки и картографии (72) А.А. Арефьев, 10.П. Здоркин, М.Д Кращин и Х.К. Ямбаев (53) 528.528(088.8) (56) Зацаринный . А.В. Автоматизация высокоточных инженерно-геодезических измерений. М.: Недра, 1976, с. 193-
194.
Авторское свидетельство СССР
Р 900112, «л. G 01 С 15/10, 02.04.80., SU Q5 A1
2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАДАНИЯ ВЕРТИКАЛЬНОГО НАПРАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к геодезическому приборостроению, в частности к устройствам для задания вертикального направления с помощью светового луча, и может быть использовано при проведении геодезических работ в шахтах, туннелях, монтаже технологическоГо оборудования, а также как средство привязки геодезических приборов к местной вертикали. Целью изобретения является повышение точности за счет уменьшения влияния внешних
1539533 и-1
re,4 <1
55 возмущающих воздействий. Устройство содержит последовательно расположенные на оптической оси источник 1 излучения, коллимирующую систему 2, объектив 6, экран 7, два афокальных мениска 4 и 4, которые расположены на оптической оси, при этом центры
Изобретение относится к геодезчческому приборостроению, в частности к устройствам для задания вертикаль- 15 ного направления с помощью светового луча, и может быть использовано при проведении геодезических работ в шахтах, туннелях, монтаже технологического оборудования, а также как средство привязки геодезических приборов к местной вертикали.
Целью изобретения является повышение точности 38. счет уменьшения влияния внешних возмущающих воздействий.
На фиг. 1 приведена схема устройства для задания вертикального наГ правления; на фиг. 2 — вид А на фиг. 1; на фиг. 3 — вид Б на фиг.1.
Устройство содержит источник света 1 (например, лазер), коллимирующу|о систему 2, тубус .3; два афокаль ных мениска 4 и 4, закрепленные последовательно и соосно в тубусе 3, ( причем центры кривизны вогнутых по, верхностей менисков совмещены в т.О,, два шарика 5 и 5, свободно разме- ., щенные на вогнутых поверхностях соответствующих афокальных менисков 4 и 40
4, анализатор, который состоит из объектива 6 и экрана 7 (в качестве экрана может быть использован координатно-чувствительный фотоариемник) и расположен вдоль контролируемого вертикального створа на расстоянии це менее чем переднее фокусное расстояние объектива 6 от последней преломляющей поверхности мениска 4.
Афокальные мениски выполняются из оптического стекла, радиусы кривизны менисков 4.и 4 рассчитываются по известной формуле телескопической линзы с учетом того, что центры кривизны вогнутых поверхностей менисков 4 кривизны их вогнутых поверхностей совмещены друг с другом, а также два дифракционных элемента, выполненных в виде шариков 5 и 5, каждый нз кото-! рых размещен на вогнутой поверхности соответствующего афокального мениска. 3 ил. и 4 совмещены, т. е. г = r < + гэ — радиусы кривизны вогнутых поверхностей менисков 4 и 4 ;
r, r< — радиусы кривизны выпуклых поверхностей менисков 4 и 4 ; и — показатель преломления стекла;
d,д — толщина менисков вдоль оптической оси;
1 — расстояние между вогнутыми поверхностями МВННс ков °
Герметичность конструкции оптического отвеса позволяет применять в качестве шариков 5 и 5 две капельки ртути или непрозрачной несмачивающей оптическую поверхность менисков жидкости, Для точного задания вертикального створа при работе устройства используется теневая или дифракционная картина от двух шариков 5 и 5, свободно перекатывающихся по вогнутым сферическим поверхностям менисков 4 и 4 при наклоне тубуса 3 (закрепленного на контролируемом объекте) относительно местной вертикали. Шарики 5 и 5 самоустанавливаются в низших точках вогнутых сферических поверхностей менисков 4 и 4 и материализуют собой две точки, задающие в пространстве прямую вертикальную линию.
Теневые или дифракционные картины от шариков 5 и 5 точно совпадают в плоскости регистратора 7 только в том случае, когда направление распространения светового пучка совпадает с вертикальной линией, заданной шариками 5 и 5 . В любом другом
I случае (т.е. при наличии угла рассог. ласования между направлениями распро странения света и вертикалью) в плоскости экрана 7 наблюдаются две дифФормула изобретения
ВиЮЮ
8идА
ФН8.3
Составитель В. Соловьев
Редактор Н. Горват Техред Л.Сердюкова Корректор М. Кучерявая.
Заказ 208 Тираж 383 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по иэобретекиям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская каб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101
5 15 ракционные картины фиг. 1а, (при использовании когерентного источника света 1 и расположении экрана 7 в задней фокальной плоскости объектива 6) или две теневые картины фиг, 1б (при использовании некогерентного источника света 1 и расположении экрана 7 в плоскости, оптически сопряженной с плоскостью, находящейся на середине расстояния между шариками
5 и 5 ). Теневая или дифракционная картина может наблюдаться визуально или регистрироваться при помощи фотоэлектрических датчиков.
Наиболее эффективным использованием оптического отвеса является анализ дифракциокной картины, формируемой световыми волнами, дифрагирующими на шариках 5 и 5, а так как они интерферируют между собой в плоскости экрана 7, (установленного в задней фокальной плоскости объектива 6), то, зная длину волны излучения, диаметры шариков и расстояние 1 между ними, можно по числу полос определить угол отклонения направления распространения света от вертикального створа (т.е. наклон тубуса).
Теневую картину от двух шариков можно получить, используя стандартные геодезические приборы (лот-àïïàраты, теодолиты, нивелиры), снабженные автоколлимационной насадкой с источником света и нерасстраиваемы39533 б ми зеркальными или призменными поворотными блоками. При этом взаимное расположение объектива 6 и экрана 7 I
5 индикатора положения шариков позволяет получить масштабную теневую картину с необходимым увеличением.
Таким образом, устройство позволя. ет по дифракционной или теневой картине осуществлять вертикальное проектирование, а также судить об угловом наклоне оптической оси относительно отвесной линии по двум координатам.
Устройство для задания вертикального направления, содержащее последовательно расположечные на оптической
20 оси источник излучения, коллимирующую систему, первый дифракционный элемент и экран, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности за счет уменьшения влияния
25 внешних возмущающих воздействий, в
„него введены второй дифракционный элемент, объектив, расположенный перед экраном, а также первый и второй афокальные мениски, которые расположены на оптической оси, при этом центры кривизны их вогнутых поверхностей совмещены друг с другом, а каждый из дифракционкых элементов выполнен в виде шарика, размещенного на вогнутой поверхности соответствующего афокального мениска.
