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Optische Entfernungsmessvorricl1tung.
Das Messen von Entfernungen mittels optischer Messvorrichtungen beruht auf der bekannten Distanzgleiehung
D = K. L + k für waagreehte Visuren und
EMI1.1
wobei D die zu messende Entfernung. L der im Fernrohr erscheinende Lattenabsehnitt zwischen den beiden parallelen distanzmessenden Fäden, K die Multiplikationskonstante und keine additionelle Konstante bedeutet. I, die Multiplikationskonstante z. B. 100, so ist der Lattenabschnitt L, wenn von der additionellen Konstanten k abgesehen wird, der hundertste Teil der zu messenden Distanz.
Der beim Ablesen des Lattenabschnittes begangene Fehler wird für die wirkliche Entfernung selbstverständlich hundertmal grösser. Wird nun der Lattenabschnitt mit der ablesbaren Genauigkeit von Zentimeter und schätzungsweise von Millimeter angegeben, so erhält man die waagrechte Entfernung, ausgedrückt in Meter und schätzungsweise in Dezimeter.
Abschnitte, die kleiner sind als die kleinste Massstabteilung, lassen sich nun bekanntlich durch einen Nonius genauer bestimmen. Da aber die im Fernrohr wahrzunehmende Lattenteilung mit der Entfernung sich ändert, so könnte ein im Okular des Fernrohres angebrachter gewöhnlicher Nonius seinen Zweck nicht erfüllen, weil er ja nur bei einer ganz bestimmten Grösse der Lattenteilung die ihm eigentümliche Ablesung ermöglichen würde.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist aber eine Noniuseinrichtung, die die Ablesung bei jeder beliebigen Entfernung zulässt. Dieser Nonius besteht nämlich aus einem System von zehn in einer Querebene liegenden, gegen einen Punkt konvergierenden Fäden oder Strahlen, deren relativer Winkelabstand voneinander so bemessen ist, dass sie auf jeder beliebigen, senkrecht zu den distanzmessenden Fäden stehenden Geraden gleiche Abschnitte erzeugen. Dieses System von zehn gegen einen Punkt konvergierenden Strahlen ist sowohl in lotrechter als auch in waagrechter Richtung an dem Fernrohr beweglich, und es ist klar, dass man durch die waagrechte Verschiebung in dem einen oder andern Sinn an einem feststehenden, zu den distanzmessenden Fäden senkrechten Faden Nonien von verschieden grosser Teilung erhalten kann.
Die waagrechte Einstellung dieses Strahlensystems muss dabei der jeweils zu messenden Entfernung entsprechen, die durch das Bild der Lattenteilung im Fernrohr wahrnehmbar wird, und man kann daher dieses Strahlensystem auch kurz als Perspektivnonius bezeichnen.
Die Fig. 1 zeigt schematisch den Perspektivnonius in Verbindung mit dem Fadenkreuz des Fernrohres.
Dieses Fadenkreuz besteht in bekannter Weise aus dem unteren, dem oberen und dem mittleren distanzmessenden Faden a, b, c und einem lotrechten Faden d. Der Perspektivnonius besteht aus einem
System von zehn gegen den Punkt e konvergierenden Strahlen, deren unterster im vorliegenden Fall waagrecht ist, weil hiedureh die Einstellung erleichtert wird. Die zehn Strahlen liegen in einer Ebene, die senkrecht auf der optischen Achse des Fernrohres steht, und sind so ausgeteilt, dass sie auf jeder Geraden, die senkrecht zu den distanzmessenden Fäden a, b, c steht, untereinander gleich grosse Stücke abschneiden.
Die Strahlen des Perspektivnonius können durch Fäden, die in einem Rahmen gespannt werden, oder auch durch in eine Glasplatte eingeritzte Linien gebildet werden. Sie sind von unten nach oben oder auch von oben nach unten oder nach beiden Richtungen mit den Zahlen 0 bis 10 bezeichnet.
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Die Fig. 2 und 3 zeigen die Art und Weise des Arbeitens mit dem Perspektivnonius. Die distanz- messenden Fäden a, b begrenzen ein Stück des Bildes t der Distanzlatte und die Distanz wird so gemessen, dass das Lattenstück zwischen den beiden Fäden a, b an der Lattenskala abgelesen und das gefundene
Mass in die Distanzgleichung eingesetzt wird. Beim Ablesen der Stellen der Lattenskala, an welcher diese von den distanzmessenden Fäden geschnitten werden, ergeben sich selbstverständlich nicht immer ganze
Teilungseinheiten, wie sie auf der Latte angebracht sind, weil ja die distanzmessenden Fäden nicht immer gerade durch einen Teilstrich hindurchgehen. Man kann also nur die ganzen Teilungseinheiten direkt ablesen und die vorhandenen Bruchteile schätzen.
Kann man also auf der Latte Meter, Dezimeter und
Zentimeter direkt ablesen, so müsste man Millimeter bereits schätzen, so dass, wenn die Multiplikations- konstante 100 ist, für die wirkliche Entfernung Dezimeter geschätzt werden müssen. Mit Hilfe einer
Noniusablesung kann man aber die Millimeter des Lattenbildes direkt ablesen und Zehntelmillimeter schätzen, was für die wirkliche Entfernung eine genaue Messung bis auf Dezimeter und eine Schätzung auf Zentimeter bedeutet.
Der Perspektivnonius'wird nun folgendermassen gehandhabt : Nach genauer Einstellung des
Messinstrumentes liegen sowohl die distanzmessenden Fäden a, b, c als auch der untere Randstrahl des Perspektivnonius vollkommen waagrecht. Nun kann man in der üblichen Weise an dem oberen und unteren und auch an dem mittleren distanzmessenden Faden das Skalenbild der Latte ablesen und erhält auf diese Weise drei Werte. Dann wird durch lotrechtes Verschieben des Perspektivnonius sein unterer Randstrahl mit einem beliebigen Teilungsstrich der Messlatte, vorteilhaft mit einem Dezimeterstrich, zum Zusammenfallen gebracht.
Dann zählt man auf dem Skalenbild der Latte von dem unteren Randstrahl des Perspektivnonius aufwärts 9 cm und fasst den Schnittpunkt t des am Ende dieses 9 cm liegenden Teilstriches mit dem lotrechten Faden d des Fadenkreuzes ins Auge, der mit der lotrechten Linie g auf der Latte A zum Zusammenfallen gebracht worden ist (vgl. Fig. 2). Hierauf wird der Perspektivnonius, der in der Fig. 2 nur durch seinen unteren und oberen Randstrahl dargestellt ist, in waagrechter Richtung so weit verschoben, bis der obere schräge Randstrahl durch den Punkt t hindurchgeht, der 9 cm vom unteren Randstrahl entfernt liegt.
Die beiden Randstrahlen schneiden also auf der lotrechten Linie g der Latte 11, je eine Strecke von 9 cm ab und diese Strecke wird durch die Zwischenstrahlen des Perspektivnonius in zehn gleiche Teile geteilt, so dass man nun in der Lage ist, an dem Bild der Lattenskala eine Noniusablesung vorzunehmen.
Nach der eben geschilderten Einstellung des Perspektivnonius in waagrechter Richtung kann der untere waagrechte Randstrahl des Nonius nunmehr aufeinanderfolgend mit jedem Distanzfaden zum Zusammenfallen gebracht werden und man kann an den drei Stellen unter Benutzung des Nonius auf der Linie g die Zehntel der Skalenteilung direkt ablesen und die Hundertstel schätzen, so dass man den bereits früher gefundenen, direkt ablesbaren zwei Dezimalstellen noch zwei weitere Dezimalstellen hinzufügen kann.
Es ist klar, dass die waagrechte Einstellung des Perspektivnonius sich mit der zu messenden Entfernung ändert, weil das Bild einer Strecke von 9 cm der Latte bei grösseren Entfernungen kleiner und bei kleineren Entfernungen grösser ist. Der Winkel zwischen den beiden Randstrahlen des Perspektivnonius soll so angenommen werden, dass die nötigen waagrechten Verschiebungen einerseits eine möglichst empfindliche Einstellung gestatten, anderseits soll aber die Handhabung des Perspektivnonius nicht allzu umständlich werden.
Bei grösseren Entfernungen, wo der Perspektivnonius in waagreehter Richtung so weit verstellt werden müsste, dass der Konvergierungspunkt sich der Linie g auf der Latte allzusehr nähert und dass infolgedessen die Noniusteilung zu klein wird, empfiehlt es sich, anstatt einer Strecke von 9 cm auf der Lattenteilung grössere Strecken zu wählen, die von den beiden Randstrahlen auf der Linie g abgeschnitten werden, also etwa 19, 29, 39 cm usw. und schliesslich 99 cm. In letzterem Falle würde also z. B. eine Strecke von 99 cm durch den Nonius in zehn gleiche Teile geteilt werden. So weit wird man natürlich erst gehen, wenn die zu messende Entfernung so gross geworden ist, dass die Strecke von 99 cm im Lattenbild etwa so gross geworden ist wie die Strecke von 9 cm im Sinne der Fig. 3 bei einer kleineren Entfernung.
In diesem Falle wird dann mit dem Nonius gleichermassen genau gearbeitet werden können.
In konstruktiver Beziehung kann die geschilderte Einrichtung in mannigfacher Weise ausgeführt werden.
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