Датчик горизонта

 

О П И С А Н И Е (ii)744229

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 14.03.78 (21) 2590242/18-!0 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл 2

G 01 С 9/28

Государственный комитет

СССР

Опубликовано 30.06.80. Бюллетень № 24

Дата опубликования описания 05.07.80 (53) УДК 528.541 (088.8) ао делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

Ю. В. Елисеев и Ю. П. Контиевский (71) Заявитель (54) ДАТЧИК ГОРИЗОНТА

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для определения горизонтального положения приборов и станков, и может быть использовано в приборостроении и машиностроении.

Известны датчики горизонта, содержащие цилиндрическую ампулу с жидкостью и пузырьком и укрепленные над ней призменный блок, перекрывающий половину продольной части пузырька, и лупу, фокальная плоскость которой совмешена с концами пузырька. Две отражающие грани призменного блока наклонены над концами пузырька под углом 45 к ампуле, а расположенный между ними отражающий прямоугольный двугранник имеет общую с углом между указанными гранями вертикальную биссектриальную плоскость (11 и (2) .

При наблюдении в лупу пучки света от противоположных концов пузырька после отражения от наклонных граней и дву— гранника объединяются и поступают в глаз оператора.

Обычно в таких устройствах стремятся обеспечить нониальное наблюдение изображений противоположных концов пузырька, используя повышенную остроту зрения при визировании подобного рода.

Однако этот датчик не обеспечивает истинно нониального визирования и вследствие этого имеет пониженную точность определения положения пузырька. Это обусловлено тем, что в поле зрения лупы нет четкой линии раздела между совмещаемыми четвертями изображения пузырька. Концы пузырька и линия раздела, образуемая ребром двугранника, не могут быть видны одновременно резко, поскольку находятся в разных плоскостях по глубине. Кроме того, призменный блок сложен в изготовлении и юстировке. Прямой угол двугранника должен быть отъюстирован с высокой точностью, чтобы избежать переналожения совмещаемых концов пузырька через линию раздела.

Известен уровенный датчик горизонта, который содержит цилиндрическую ампулу с жидкостью и пузырьком, зеркало для подсветки и укрепленные над ампулой три зер20 кала и лупу. Зеркала выставлены перпендикулярно продольной плоскости симметрии пузырька. Два из них, по ширине равные диаметру ампулы, расположены наклонно над концами пузырька, отражающими гра744229

1S

zo нями друг к другу. Третье разделительное зеркало установлено между ними по одну сторону от продольной плоскости симметрии пузырька. Среднее и одно из крайних зеркал расположены по отношению друг к другу как отражающие грани пентапризмы. Выходной пучок света этой пары зеркал вместе с пучком света, отраженным от второго крайнего зеркала, которое наклонено под углом

45 к ампуле, проходит лупу и поступает в глаз наблюдателя (3).

В этом устройстве линия раздела, образуемая краем разделительного зеркала, и концы пузырька также не видны в поле зрения лупы одновременно резко. Линия раздела размыта, а изображения совмещаемых четвертей пузырька накладываются друг на друга через эту линию раздела, снижая точность их взаимного совмещения.

Наиболее близок по технической сущности к предлагаемому уровенный датчик горизонта, содержащий цилиндрическую ампулу с жидкостью и пузырьком, устройство для подсветки и укрепленные над ампулой разделительное зеркало, расположенное в поперечной плоскости симметрии ампулы и по одну сторону от продольной плоскости симметрии пузырька, и лупу с фокальной плоскостью, совмещенной с концами пузырька. Разделительное зеркало служит для разделения изображения пузырька на две нониально совмещаемые половины. Для излома оптимальной оси лупы в датчике установлено второе зеркало. В датчике имеется устройство для выверки и указатели направления выверки (4).

Наиболее существенным недостатком датчика является пониженная точность определения положения пузырька, что обусловлено отсутствием в поле зрения лупы четкой границы раздела между совмещаемыми четвертями изображения пузырька. Концы пузырька и линия раздела, образуемая краем разделительного зеркала, не могут быть видны одновременно резко, поскольку находятся в разных плоскостях по глубине. Линия раздела размыта, а изображения совмещаемых четвертей пузырька накладываются друг на друга через эту линию раздела, снижая точность их взаимного совмещения.

Цель изобретения — повышение точности определения положения пузырька.

Указанная цель достигается тем, что в известном уровенном датчике горизонта, содержащем цилиндрическую ампулу с жидкостью и пузырьком, устройство для подсветки и укрепленные над ампулой разделительное зеркало, расположенное в поперечной плоскости симметрии ампулы и по одну сторону от продольной плоскости симметрии пузырька, а также лупу с фокальной плоскостью, совмещенной с концами пузырька, лупа выполнена бифокальной в меридиональном и сагиттальном сечениях, фокальная плоскость сагиттального сечения лупы пересекает поверхность разделительного зеркала на оптической оси лупы, а с концами пузырька совмещена фокальная плоскость меридионального сечения лупы, расположенного в продольной плоскости симметрии пузырька.

На фиг. 1 изображен датчик, общий вид: на фиг. 2 — то же. вид сбоку; на фиг. 3 поле зрения лупы.

Устройство содержит цилиндрическую ампулу I с жидкостью 2 и пузырьком 3. разделительное зеркало 4, которое расположено над ампулой 1 в ее поперечной плоскости симметрии и по одну сторону от продольной плоскости симметрии пузырька 3 так, что край 5 зеркала 4 лежит в этой плоскости, лупу 6 и зеркало 7 для подсветки, установленное под ампулой 1. Лупа 6 выполнена бифокальной 8 меридиональном и сагиттальном сечениях (на чертеже соответственно обозначены М. С. и С. C). Меридиональное сечение лупы 6 совпадает с продольной плоскостью симметрии пузырька 3, и фокальная плоскость этого сечения лупь. совмещена с концами пузырька 3.

Сагиттальное сечение лупы 6 перпендикулярно продольной плоскости симметрии пузырька 3. Фокальная плоскость сагиттального сечения пересекает отражающую поверхность разделительного зеркала 4 на оптической оси лупы 6. Поскольку концы пузырька 3 удалены дальше от лупы 6, чем разделительное зеркало 4, то фокусное расстояние меридионального сечения лупы больше, чем фокусное расстояние сагиттального сечения лупы. Для повышения точности нониального совмещения концов пузырька необходимо увеличивающее действие лупы ориентировать в направлении перемещения пузырька, поэтому меридиональное сечение лупы 6 расположено в продольной плоскости симметрии пузырька 3.

В датчике лупа 6 выполнена в виде сферо-цилиндрической линзы. Меридиональное сечение лупы представляет собой положительный мениск, а сагиттальное сечение лупы — плоско-выпуклмю линз;.

Устройство работает следущим образом.

Свет падает на зеркало 7 и, отражаясь от него, освегцает ампулу 1. Часть пучка света от правой продольной половины правого конца пузырька 3 (фиг. 1, 2) отражается от разделительного зеркала 4 в лупу 6.

В поле зрения лупы 6 (фиг. 3) эта четверть пузырька 3 наблюдается в виде изображения 3 . Левая продольная половина правого конца пузырька 3 не отражается от зеркала 4 и потому ее не видно в поле зрения лупы. Другая часть пучка света от правой продольной половины левого конца пузырька 3 перекрыта зеркалом 4 и не поступает в лупу 6. Эту четверть пузырька 3 в поле зрения лупы не видно. Свет же от левой

744229

5 продольной половины левого конца пузырька 3 беспрепятственно проходит в лупу 6.

Эта четверть пузырька 3 наблюдается в поле зрения лупы в виде изображения 3 .

Край 5 зеркала 4 виден в поле зрения лупы 6 как линия 5 раздела изображений

3 и 3 частей пузырька 3. В отгоризонтированном датчике изображения 3 и 3 пузырька совмещены по контуру вдоль линии раздела 5 . При нарушении горизонтального положения датчика изображения 3 и 3 пузырька не совпадают по контуру вдоль линии раздела 5 (на фиг. 3 штриховые линии).

Бифокальная лупа может быть реализована самым различным образом. Она, например, может быть выполнена из двух цилиндрических плоско-выпуклых линз, образующие которых взаимно перпендикулярны, а направляющие имеют разный радиус. Однако, как бы ни была выполнена бифокальная лупа, действие ее реализуется только тогда, когда фокальная плоскость меридионального сечения лупы совмещена с концами пузырька ампулы и само сечение расположено в продольной плоскости симметрии пузырька, а фокальная плоскость сагиттального сечения лупы пересекает поверхность разделительного зеркала на оптической оси лупы и расположена перпендикулярно продольной плоскости симметрии пузырька.

Такое выполнение устройства датчика позволяет повысить точность определения положения пузырька, поскольку и концы пузырька и линия раздела, образуемая краем зеркала, видны в поле зрения лупы одновременно резко, хотя и находятся в разных плоскостях по глубине. Перекрытие изображений совмешаемых четвертей пузырька через линию раздела здесь сведено к минимуму, поскольку совмешаемые четверти пузырька совпряжены с фока".ьнпй плоскостью ориентированного сечения лупы. увеличиваюшее действие которого ориентировано в направлении перемещения пузырька, т. е. вдоль линии раздела.

Формула изобретения

Датчик горизонта, содержащий цилиндрическую ампулу с жидкостью и пузырьком, устройство для подсветки и укрепленные над ампулой разделительное зеркало, расположенное в поперечной плоскости симметрии ампулы и по одну сторону от продольной плоскости симметрии пузырька, и лупу с фокальной плоскостью, совмещенной с концами пузырька, отлпчающийся тем, что, с целью повышения точности определения положения пузырька. лупа выполнена бифокальной в меридиональном и сагиттальном О сечениях, фокальная плоскость сагиттального сечения лупы пересекает поверхность разделительного зеркала на оптической оси лупы, а с концами пузырька совмещена фокальная плоскость меридионального сечения лупы, которое расположено в продоль2$ ной плоскости симметрии пузырька.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Деймлих Ф. Геодезическое инструменToBeäåíHå. М., «Недра», 1970, с. 93 — 94.

2. Патент СШЛ М 3694090, кл, 356—

148, опублик. 1972.

3. Патент США No 2486954, кл. 88 — 74, опублик. 1949.

4. Патент Японии Ае 39 — 1090, кл. 107 Л 2, опублик. 1964 (прототип).

744229

Составитель Л. Колюбакина

Редактор Л. Веселовская Техред К. Шуфрич Корректор М. Демчик

Заказ 378! /8 Тираж 801 Г!однисное

LlHHHHH Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4