Устройство для передачи горизонтального направления с одного горизонта на другой

 

Изобретение относится к геодезическому приборостроению и может быть использовано для геодезических и маркшейдерских измерений при передаче горизонтального направления с одного горизонта на другой или внутрь объекта. Устройство содержит визирные трубы и датчик опорного направления 9. Визирные трубы соосно установлены на разных горизонтах и механически связаны с телекамерами. Телекамеры содержат ПЗС-матрицы и объективы. Датчик опорного направления выполнен в виде двусторонней матрицы источников света и установлен между горизонтами. Оптические оси телекамер совмещены с вертикальными осями вращения визирных труб и направлены в противоположные стороны двусторонней матрицы источников света. Технический результат состоит в упрощении конструкции, повышении точности и надежности устройства. 1 ил.

Изобретение относится к технической физике, в частности к геодезическому приборостроению.

Известны устройства для передачи горизонтального направления (азимута) с одного горизонта на другой, содержащие углоизмерительные приборы и датчик-индикатор опорного направления /1-2/. Эти устройства обладают общим недостатком, связанным с наличием в них большого числа сложных, юстируемых и настраиваемых узлов: полупроводникового лазера, поляризационного фильтра, коллиматора, поляризатора, зеркал, оптического модулятора (ячейки Фарадея), анализатора, интерференционного фильтра, фазочувствительного фотоприемника, нуль-индикатора и высокочастотного генератора, ввиду чего они недостаточно надежны.

Наиболее близким к заявленному изобретению по совокупности признаков (прототипом) является устройство, содержащее углоизмерительные приборы, соосно установленные на горизонтах, на которые передается горизонтальное направление, и датчик опорного направления, установленный между этими горизонтами /3/.

Прототип, помимо упомянутых недостатков, обладает также дополнительным недостатком, связанным с наличием в измерительной части схемы подвижных узлов (полуволновые фазовые пластины с механизмами микрометрического поворота и фазовые пластины с механизмами смещения), ухудшающих его точность и надежность.

Задача, решаемая настоящим изобретением, состоит в упрощении конструкции и повышении точности и надежности устройства.

Для решения этой задачи в предлагаемом устройстве, содержащем передатчик и приемник направления с визирными трубами, соосно установленными на горизонтах, и датчик опорного направления, установленный между горизонтами, согласно изобретению и в отличие от прототипа с визирными трубами механически связаны телекамеры с ПЗС-матрицами (матрицами приборов с зарядовой связью), а датчик опорного направления выполнен в виде двусторонней матрицы источников света.

Изобретение поясняется чертежом, на котором схематично представлено предлагаемое устройство. Оно содержит визирные трубы 1 и 2, соосно установленные на заданных горизонтах, с которыми механически связаны телекамеры 3 и 4 с ПЗС-матрицами 5 и 6 и объективами 7 и 8. Между горизонтами установлена двусторонняя матрица источников света 9. При этом оси вращения визирных труб 1 и 2 и оптические оси телекамер 3 и 4 (объективов 7 и 8) совмещены друг с другом и приведены в вертикальное положение Н-Н. Кроме того, оптические оси телекамер 3 и 4 направлены на противоположные стороны двусторонней матрицы источников света 9, приведенной в горизонтальное положение.

Устройство работает следующим образом. Визирная труба 1 разворачивается в направлении азимута А1, а визирная труба 2 - в направлении азимута А2. В выходных телевизионных сигналах телекамер 3 и 4 формируются изображения соответствующих сторон двусторонней матрицы источников света 9. Эти сигналы вводятся в отсчетное устройство (компьютер), не показанное на чертеже, обрабатываются в нем и, в конечном итоге, вычисляется горизонтальный угол между направлениями А1 и А2.

Этот угол вычисляется по следующему алгоритму: - вычисляется горизонтальный угол между ПЗС-матрицей телекамеры 3 и двусторонней матрицей источников света 9, - вычисляется горизонтальный угол между ПЗС-матрицей телекамеры 4 и двусторонней матрицей источников света 9, - вычисляется искомый горизонтальный угол между направлениями А1 и А2, как алгебраическая сумма углов, вычисленных по предыдущим двум пунктам.

При этом результаты вычислений не зависят от начального углового положения матрицы источников света, что способствует повышению точности устройства.

В качестве двусторонней матрицы источников света может использоваться двусторонняя светодиодная матрица.

Предлагаемое устройство может применяться для решения маркшейдерских задач, а также задач, связанных с передачей азимута внутрь объекта.

Предлагаемое устройство в сравнении с аналогами и прототипом более простое, в измерительной части не содержит перемещаемых узлов и характеризуется высокой надежностью (наработка на отказ ПЗС и светодиодной матриц превышает 100000 час).

По результатам экспериментальных исследований средняя квадратическая погрешность вычисления искомого горизонтального угла составляет около 1 угл. сек.

Источники информации 1. Авторское свидетельство СССР N 1448825, Поляриметрическое устройство для передачи горизонтального направления с одного горизонта на другой, кл. G 01 С 15/00, 1991 г.

2. Фельдман Г.А., Аппаратура для вертикальной передачи ориентирных направлений, Геодезия и картография, N 5, 1991 г.

3. Авторское свидетельство СССР N 1514027, Устройство передачи азимута с одного горизонта на другой, кл. G 01 С 15/00, 1991 г. (прототип).

Формула изобретения

Устройство для передачи горизонтального направления с одного горизонта на другой, содержащее визирные трубы, соосно установленные на горизонтах, и датчик опорного направления, установленный между горизонтами, отличающееся тем, что введены телекамеры с ПЗС-матрицами, механически связанные с визирными трубами, а датчик опорного направления выполнен в виде двусторонней матрицы источников света, причем оптические оси телекамер совмещены с вертикальными осями вращения визирных труб и направлены на противоположные стороны двусторонней матрицы источников света, приведенной в горизонтальное положение.

РИСУНКИ

Рисунок 1