Способ снятия отсчета

 

Использование: при прямых и косвенных измерениях во всех случаях, когда необходимо снять отсчет или показание прибора. Сущность изобретения: способ снятия отсчета заключается в том, что смотрят на шкалу измерительного прибора, по которой снимают грубый отсчет, осуществляют относительное перемещение измерительного прибора, содержащего шкалу, и/или его элементов, имеющих оптическую силу, отличную от нуля, и головы оператора, смотрят на параллактическое и/или иное (например, аберрационное) смещение шкалы или ее действительного или мнимого изображения и/или на взаимное параллактическое и/или иное (например, аберрационное) перемещение шкал или различных действительных и/или мнимых изображений как минимум одной шкалы, снимают поправку к грубому отсчету или непосредственно точный отсчет. Благодаря этому повышается точность снятия отсчета и упрощается процедура его снятия, достигается скрытность его снятия без механического контакта прибора и объекта, облегчается режим работы оператора, упрощается конструкция и уменьшаются габариты и масса приборов при улучшении эксплуатационных характеристик приборов. 3 ил.

1. Область техники, к которой относится изобретение Изобретение относится к области прямых и косвенных измерений.

Способ снятия отсчета (ССО) в соответствии с предлагаемым изобретением может быть использован в метрологии, медицине, криминалистике, социологии, навигации, машиностроении, геодезии, картографии, военном деле и в ином, связанном со снятием отсчетов.

2. Уровень техники 2.1. Всем хорошо известны измерительная линейка, аналогичные ей приборы для снятия антропометрических данных, применяемые в психиатрии, а также в акушерстве и гинекологии и прочее с соответствующими этим измерительным приборам ССО.

Существенными признаками здесь является то, что смотрят на шкалу (которая предварительно либо непосредственно, либо посредством рычагов максимально приближается к измеряемому объекту), снимают грубый отсчет (с точностью до цены деления).

Причины, препятствующие получению обеспечиваемого заявляемым изобретением технического результата, сводятся здесь к следующему. Во-первых, оператор не в состоянии "на глаз" оценить поправку к грубому отсчету, достоверно уточняющую последний, с точностью, например, до десятых долей цены деления, то есть в данном случае ССО ограничивает достоверную точность отсчета ценой деления шкалы. Во-вторых (речь идет о испытаниях, например, в психиатрии), объект измерения (испытуемый) оповещен о проведении измерения, что создает психогенную обстановку, с одной стороны, препятствующую после данного измерения снятию дополнительных достоверных данных, а, с другой, усугубляющую состояние испытуемого, то есть в данном случае ССО предполагает психическое воздействие на объект измерения, в том числе препятствующее дальнейшим измерениям и испытаниям. В-третьих (например, в случае акушерства и гинекологии), объект измерения (пациент), наблюдая воздействие на него измерительного прибора и ощущая его, испытывает дискомфорт, в том числе и дискомфортные эстетические ощущения, в ряде случаев приводящие к материальным последствиям (тошноте, изжоге, головокружению и прочим), то есть в данном случае ССО оказывает травмирующее действие на объект измерения.

2.2. Всем хорошо известны штангенциркуль и микрометр с микрометрическим винтом с соответствующими им ССО.

Существенные признаки здесь совпадают с описанными в п. 2.1.

Важным здесь является то, что для определения поправки (смотри выше) к грубому отсчету снимают отсчет по нониусу или по дополнительной шкале.

Причины, препятствующие получению обеспечиваемого заявляемым изобретением технического результата, сводятся здесь к следующему. Во-первых, в случае штангенциркуля, оператор, определяя поправку к грубому отсчету, вынужден напрягать зрение, отыскивая совпадающие по признаку продолженности штрихи, либо в измерительном приборе должна использоваться сложная электронная система, то есть в данном случае ССО предполагает либо дополнительное напряжение оператора, либо усложнение конструкции прибора. Во-вторых, в случае микрометра, в измерительном приборе используется сложный в изготовлении микрометрический винт, то есть в данном случае ССО предполагает использование в конструкции измерительного прибора нетехнологичных элементов. В-третьих, и в случае штангенциркуля, и в случае микрометра при измерении предполагается осуществлять механический контакт между органами измерительного прибора и объектом измерения, что может привести к повреждению последнего, то есть в данном случае ССО не обеспечивает гарантированной сохранности объекта измерения.

2.3. Всем хорошо известны теодолит и измерительный микроскоп с соответствующими им ССО.

Существенные признаки здесь совпадают с описанными в п. 2.1.

Важным здесь является то, что оператор последовательно совмещает заранее выбранные штрихи основной шкалы с контрольными точками на местности или на объекте измерения, либо поворачивая сам прибор (теодолит), либо перемещая объект измерения или сетку, изображение которой совмещено с объектом измерения (измерительный микроскоп), и точный отсчет или поправку к грубому снимает по дополнительной шкале.

Причины, препятствующие получению обеспечиваемого заявляемым изобретением технического результата, сводятся здесь к следующему. Во-первых, в указанных приборах применены механизмы точных механических перемещений, то есть в данном случае ССО предполагает усложнение конструкции прибора. Во-вторых, оператор, снимая отсчет, предпринимает дополнительные действия, дважды наводясь на объект измерения, то есть в данном случае ССО предполагает дополнительные затраты времени на снятие отсчета.

2.4. Всем хорошо известны нивелир и измерительная лупа с соответствующими им ССО.

Существенные признаки здесь совпадают с описанными в п. 2.1.

Важным здесь является то, что изображение шкалы совмещают с изображением объекта измерения и фактическая цена деления шкалы зависит от оптического увеличения объекта измерения.

Причины, препятствующие получению обеспечиваемого заявляемым изобретением технического результата, сводятся здесь к следующему. Для повышения точности измерения в случае нивелира требуется увеличить фокусное расстояние объектива (увеличить оптическое увеличение визирной части измерительного прибора), то есть в данном случае ССО предполагает увеличение габаритов, а следовательно, и массы измерительного прибора. Для повышения точности измерения в случае лупы требуется уменьшить ее фокусное расстояние, что практически приводит и к уменьшению поля зрения, то есть в данном случае ССО предполагает ухудшение оптических характеристик измерительного прибора.

Заявитель не сумел выбрать наиболее близкий аналог к представляемому изобретению, на самом деле являющемуся развитием ранее сделанного им изобретения ("Способ прицеливания", патент N 2107878, патентообладатель А.Ю. Гаврилов, зарегистрирован в Государственном реестре изобретений 27 марта 1998 г. , приоритет изобретения 4 декабря 1996 г.).

3. Сущность изобретения 3.1. Изобретение направлено на решение задач - повышения точности снятия отсчета; - скрытого снятия отсчета; - облегчения режима напряжения зрительного анализатора во время снятия отсчета; - упрощения конструкции измерительных приборов; - снятия отсчета без механического контакта измерительного прибора и объекта измерений; - упрощения процедуры снятия отсчета (в том числе сокращение времени снятия отсчета);
- сокращения габаритов и массы измерительных приборов;
- улучшение эксплуатационных характеристик измерительного прибора.

3.2. Заявляемый технический результат по представляемому изобретению достигается следующим.

В способ снятия отсчета, заключающийся в том, что смотрят на шкалу измерительного прибора, снимают грубый отсчет, введены следующие отличительные признаки:
1) осуществляют относительное перемещение измерительного прибора и/или его элементов, имеющих оптическую силу, отличную от нуля, и головы оператора,
2) смотрят на параллактическое и/или иное (например, аберрационное) смещение шкалы или ее действительного или мнимого изображения и/или на взаимное параллактическое и/или иное (например, аберрационное) перемещение шкал (меток, маркеров) или различных действительных и/или мнимых изображений как минимум одной шкалы, снимают поправку к грубому отсчету или непосредственно точный отсчет.

В настоящее время в результате анализа всех сведений, общедоступных на территории Российской Федерации, заявителю не известны ССО, в которых есть признаки, являющиеся отличительными в заявляемом изобретении, то есть данное решение является новым. Заявляемый вариант ССО имеет изобретательский уровень, так как для специалиста данное техническое решение явным образом не следует из существующего уровня техники. Авторами инициативно были проведены теоретические и экспериментальные изыскания, позволившие выявить отличительные признаки, обеспечивающие достижение вышеуказанного технического результата.

4. Перечень фигур
На фиг. 1 приведена схема проведения антропометрических измерений, отсчет при которых снимается в соответствии с заявляемым ССО.

На фиг. 2 приведено поле зрения оператора при снятии грубого отсчета в соответствии с заявляемым ССО.

На фиг. 3 приведено поле зрения оператора при снятии поправки к грубому отсчету в соответствии с заявляемым ССО.

Фиг. 1 приведена для иллюстрации варианта геометрии измерительного прибора, в котором применен заявляемый ССО. Стена с основной шкалой 1 расположена за испытуемым 2 относительно оператора 3, сидящего напротив испытуемого за столом 4. Между испытуемым и оператором расположена лампа, подвешенная к потолку посредством шнура 3, являющегося штрихом дополнительной шкалы. Расстояние от глаза оператора до основной шкалы равно a, до контрольной точки КТ, определяющей снимаемый антропометрический отсчет, b, до штриха дополнительной шкалы c. Цена деления основной шкалы равна Δ. NΔ, где N - целое число - параллактическое смещение штриха дополнительной шкалы относительно основной шкалы при перемещении головы оператора относительно измерительного прибора, состоящего из стола, закрепляющего геометрию измерительного прибора, а также основной и дополнительной шкал, на расстояние р.

Фиг. 2 приведена для демонстрации варианта снятия грубого отсчета при реализации заявляемого ССО. Штрих дополнительной шкалы 1 совмещают с принадлежащим основной шкале 2 заранее выбранным (например, произвольно) штрихом 3. На испытуемого 4 смотрят под определенным углом так, чтобы одна из контрольных точек КТ1, определяющих снимаемый антропометрический отсчет l, совпала с таким делением основной шкалы, чтобы вторая контрольная точка КТ2 оказалась расположенной между делением основной шкалы 3 и следующим за ним слева.

Фиг. 3 приведена для демонстрации снятия поправки к грубому отсчету. Штрих 1 дополнительной шкалы отошел на несколько штрихов основной шкалы от ее ранее выбранного и прежде совмещенного (при снятии грубого отсчета) с штрихом дополнительной шкалы штриха 3. Это произошло при перемене оператором точки зрения на испытуемого 4, когда он (оператор) добился того, чтобы упомянутый ранее штрих основной шкалы 3 совпал с контрольной точкой КТ.

5. Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Авторами в 1997 году был инициативно разработан и в последствии апробирован ряд измерительных приборов, реализующих заявляемый ССО, в том числе предназначенных для снятия антропометрических данных (см. Н.А. Литвинцева Сборник Подбор и проверка персонала, приложение к журналу "Управление персоналом", Москва 1997 г., стр. 67 - 69) с учетом важности снятия достоверных данных с одной стороны и важности учета наличия психотравмирующей ситуации при снятии данных с другой (см. Н.Г. Шумский, Диагностические ошибки в судебно-психиатрической практике, Санкт-Петербург, Гуманитарное агентство, Академический проект, 1997, стр. 329, 336), а также с учетом этических проблем, возникающих при тестировании, (см. Десслер, Управление персоналом. Пер. с англ., Москва, "Издательство Бином", 1997, стр. 104).

Практическая работа подтвердила возможность осуществления представляемого изобретения. При этом были подтверждены ожидаемые от реализации изобретения результаты, связанные с повышением точности снятия отсчета; скрытностью снятия отсчета; облегчением режима напряжения зрительного анализатора оператора во время снятия отсчета; упрощением конструкции измерительных приборов; снятием отсчета без механического контакта измерительного прибора и объекта измерений; упрощением процедуры снятия отсчета (в том числе с сокращением времени снятия отсчета); сокращением габаритов и массы измерительных приборов; улучшением эксплуатационных характеристик измерительного прибора.

Из простых геометрических соображений (фиг. 1) видно, что
(1)
где b - расстояние от глаза оператора 5 до контрольной точки КТ на испытуемом 2, p - максимально требуемое перемещение головы оператора относительно измерительного прибора (стена со шкалой 1 + ограничительный стол 4 + висящая на шнуре 3 лампа), а - расстояние от глаза оператора до стены, Δ - -1 цена деления шкалы прибора,
а также, что
(2)
где с - расстояние от глаза оператора до шнура, на котором висит лампа, p, а - смотри выше, N - число делений основной шкалы, на которые смещается штрих дополнительной шкалы относительно основной шкалы при смещении основной шкалы относительно испытуемого на одно деление основной шкалы, происходящем вследствие перемещения головы оператора относительно измерительного прибора (см. выше) на расстояние p, Δ - смотри выше.

Из приведенных выше формул видно, что, варьируя параметры b и c, можно удовлетворить любой наперед заданной точности снимаемого отсчета, поскольку, как это ясно следует из приведенной выше схемы, точность измерения возрастает до
Δ/N, (3)
где Δ и N - смотри выше.

Очевидно, что оператор, используя данный ССО, может снять отсчет скрытно от испытуемого 4 (фиг. 2, 3), например, изменив позу так, чтобы поле зрения, изображенное на фиг. 2, поменялось на поле зрения, изображенное на фиг. 3, то есть чтобы произошло параллактическое смещение штрихов основной шкалы 2 и штриха 1 дополнительной шкалы, при таком параллактическом перемещении штриха 3 основной шкалы относительно испытуемого, чтобы он (штрих), первоначально совпадая со штрихом дополнительной шкалы (фиг. 2), когда другой ее штрих совпадал с контрольной точкой КТ1 испытуемого, в то время как контрольная точка КТ2 испытуемого находилась между штрихом 3 и следующим за ним слева, переместился к контрольной точке КТ (фиг. 3).

Вообще, описываемый в п. 5 вариант реализации заявляемого ССО сводится к следующему. Организовав свое положение относительно измерительного прибора и испытуемого таким образом, чтобы поле зрения соответствовало изображенному на фиг. 2, оператор по основной шкале снимает грубый отсчет (в представленном на фиг. 2 случае грубый отсчет равен 5). Затем, организовав свое положение относительно измерительного прибора и испытуемого таким образом, чтобы поле зрения соответствовало изображенному на фиг. 3, оператор по параллактическому смещению штриха дополнительной шкалы относительно основной шкалы снимает поправку к грубому отсчету, равную числу штрихов основной шкалы, на которое переместился штрих дополнительной шкалы, в то время как не доходящий до контрольной точки КТ2 (фиг. 2) штрих 3 основной шкалы за счет параллактического смещения переместился к этой точке (в представленном на фиг. 3 случае штрих 3 основной шкалы совпадает с контрольной точкой КТ, соответствующее такому перемещению основной шкалы относительно испытуемого перемещение штриха дополнительной шкалы равно приблизительно 5 штрихам основной шкалы, следовательно, поправка к грубому отсчету равна 5). Окончательно измеряемый параметр l (фиг. 2) в случае, если, например, p = 100, а = 5000, Δ = 20 и N = 10, можно снять, произведя простейшие умственные вычисления по формуле
l = 20 · y + 2 · z [мм], (4)
где l - измеряемый параметр, y - грубый отсчет, z - поправка к грубому отсчету,
то есть в нашем случае l = 110 ± 2 мм.

При этом (фиг. 3) при снятии поправки к грубому отсчету оператору не надо напрягать свой зрительный анализатор, отыскивая ее по малозаметным признакам, а достаточно лишь подсчитать число делений основной шкалы, на которое переместился штрих дополнительной шкалы.

Обеспечивая точность не хуже 2 мм, изображенный на фиг. 1 измерительный прибор не предполагает относительных угловых и/или поступательных перемещений элементов измерительного прибора или испытуемого (что очевидно), что существенно упрощает конструкцию измерительного прибора.

Из фиг. 1, 2, 3 видно, что, используя заявляемый ССО, отсчет с высокой точностью можно снимать без механического контакта измерительного прибора и испытуемого.

Простота перемещения головы оператора относительно измерительного прибора без необходимости дополнительной подстройки последнего предопределяет упрощение процедуры снятия отсчета, а также и сокращение времени на снятие отсчета.

Указанная точность снятия отсчета могла бы быть достигнута и в случае удаления стены с основной шкалой от оператора на такое расстояние, чтобы видимый размер деления шкалы стал равен 2 мм, но это предполагало бы увеличение габаритов измерительного прибора (а следовательно, и его массы, правда, в рассматриваемом здесь случае правильнее отметить увеличение требуемого объема помещения).

Удаление стены с основной шкалой (смотри выше) потребовало бы помещения увеличивающей телескопической системы перед оператором, поскольку иначе последнему было бы практически невозможно снять грубый отсчет ввиду малости визуально воспринимаемого деления основной шкалы, такой прибор пропорционально своему увеличению сузил бы поле зрения оператора, то есть привел бы к ухудшению качества эксплуатационных характеристик измерительного прибора.

Вышеуказанное поясняет возможность достижения при осуществлении изобретения вышеупомянутого технического результата.

Осуществление изобретения позволит получить технический результат, который можно выразить следующими характеристиками.

Используемый ССО позволит практически неограниченно повысить точность снятия отсчета.

Действительно, введя, например, дополнительную шкалу, которая при (вызванном перемещении головы оператора относительно измерительного прибора) параллактическом перемещении основной шкалы относительно объекта измерения на одно деление, перемещается относительно основной шкалы на двадцать делений, можно повысить точность измерения в двадцать раз, и практического ограничения здесь нет, можно, например, ввести еще одну шкалу, которая будет перемещаться на уже 200 делений (то есть в 200 раз "быстрее" основной шкалы) и так далее.

Очевидно, что производить измерения в соответствии с указанным ССО можно абсолютно скрытно.

Видно, что для снятия отсчета в соответствии с представляемым ССО не требуется острота зрения превышающая требуемую для работы с основной шкалой измерительного прибора.

Применение представляемого ССО в измерительной технике позволит, устранив из нее механизмы линейных и угловых перемещений, сохранить (а в ряде случаев повысить) точность снятия отсчета.

Снятие отсчета в соответствии с представляемым ССО предполагает абсолютное отсутствие механического контакта измерительного прибора и объекта измерений.

Снятие отсчета в соответствии с представляемым ССО предполагает отсутствие дополнительного наведения измерительного прибора на различные контрольные точки объекта внимания.

В связи с вышесказанным видно, что, сохранив точность, можно сократить габариты, а следовательно, и массу измерительных приборов (пропорционально возможному увеличению точности при реализации в тех же габаритах представляемого ССО).

Все вышеперечисленное явно указывает на то, что представляемый ССО позволяет в широких пределах оптимизировать эксплуатационные характеристики измерительных приборов.

Формула изобретения

Способ снятия отсчета, заключающийся в том, что смотрят на шкалу измерительного прибора, по которой снимают грубый отсчет, отличающийся тем, что осуществляют относительное перемещение измерительного прибора, содержащего шкалу, и/или его элементов, имеющих оптическую силу, отличную от нуля, и головы оператора, смотрят на параллактическое и/или иное (например аберрационное) смещение шкалы или ее действительного или мнимого изображения и/или на взаимное параллактическое и/или иное (например аберрационное) перемещение шкал или различных действительных и/или мнимых изображений как минимум одной шкалы, снимают поправку к грубому отсчету или непосредственно точный отсчет.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3