Waagrechte Messlatte für geodätische Messungen
Die Erfindung bezieht sich auf eine waagrechte Messlatte für geodätische Messungen von Entfernungen und Höhenunterschieden unter Verwendung eines optischen Doppelbildentfernungsmessers, der mit einem optischen Mikrometer mit rhombischem Prisma ausgerüstet ist, auf welcher eine Hauptskala und mehrere quer zur Längsrichtung der Hauptskala ver schobene Nebenskalen angeordnet sind.
Bei den sogenannten Doppelbildautoreduktions- tachimetern sind Messlatten bekannt, bei welchen die einfachen Skalen in verschiedenen Hälften der Messlatten angeordnet sind. Die Verschiebung des Bildes bei einer von diesen Skalen erfolgt in Abhängigkeit von dem Höhenwinkel unter Anwendung bekannter optischer Mittel. Bei dieser Anordnung ist aber ein direktes Ablesen der negativen Werte unmöglich.
Bei den andern bekannten Doppelbilddistanzmes- sern, die an die Objektivfassung des Fernrohres eines geodätischen Messgerätes aufgesteckt werden, sind die Skalen in verschiedenen Hälften der Messlatte ausgebildet, um beim Zusammensetzen der Bilder im Sehfelde ein übersichtliches Bild der Teilungen der Hauptskala und der Nebenskala (des Nonius) zu erhalten. Bei den bisher bekannten Ausführungen sind die mit der Hauptskala in Berührung stehenden Felder und die unmittelbar neben der Nebenskala (d'em Nonius) liegenden Felder mit derselben Farbe wie die Teilungsstriche gefärbt. Diese Messlatten haben den Nachteil, dass das Ablesen der Skala nur in sehr begrenztem Umfange erfolgen kann.
Die vorliegende Erfindung beseitigt die Nachteile der bekannten waagrechten Messlatten und ermöglicht ein direktes Ablesen der Teilung nicht nur im positi- ven, sondern auch im negativen Bereich der Skala.
Das Wesen der Erfindung besteht darin, dfass die mit Ablesemarken von Winkelform versehene Haupt- skala in ihrem Nullabschnitt aneinanderschliessende Teilungen mit positiven und negativen Werten trägt, und dass die Nebenskalen, deren Ablesemarken mit denen der Hauptskala gleichwinklig sind, im Nullabschnitt angebracht sind zur Ermittlung der gemessenen Einerstelle mit Hilfe der Werte der Haupt- skala.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegen- standes ist beispielsweise in den Zeichnungen dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine Gesamtansicht der waagrechten Messlatte 3, welche mit einer vertikalen Messlatte 2 zusammen an einem gemeinsamen Stativ 1 befestigt ist. Dabei sind die wesentlichen Details (welche durch Kreise angedeutet sind) in derselben Fig. 1 vergrössert veranschaulicht.
Fig. 2 zeigt schematisch die Details eines aufsteckbaren optischen Doppelbildentfernungsmessers für Messungen mit der erfindungsgemässen Messlatte.
Fig. 3 zeigt das Detail der an der Messlatte angebrachten Skalen in prinzipieller Ausführung.
Fig. 4 zeigt einen Abschnitt der Messlattenskalen, und die
Fig. 5 und 6 zeigen die Bilder im Sehfelde eines Femrohres, das mit einer Entfernungsmesseinrichtung versehen ist.
Gemäss der Erfindung ist an der waagrechten Messlatte 3 ein Paar Hauptskalen aufgezeichnet, welches einerseits eine Dezimeterteilung 4 und 5, ander- seits eine Zentimeterteilung 6 und 7 besitzen. An derselben waagrechten Messlatte 3 sind weiter zwei Ab lesemarken 8 und 9 mit einer Zentimeterteilung angeordnet, die durch gleichschenkelige Dreiecke gegeben ist. Die Ablesemarken 8 und 9 befinden sich im Nullbereich der Skalen 4 und 5 und sind in der Quer- richtung der Skalen um die Grösse X verschoben.
Bei der Messung muss eine Entfemungsmessein- richtung gemäss Fig. 2 auf das Objektiv 10 des Fern rohres aufgesteckt werden. Diese Einrichtung besteht im wesentlichen, aus folgenden Teilen : 1. An der unteren Hälfte des Objektivs 10 ist das Drehkeilpaar 11 befestigt, das aus zwei gegeneinander drehbaren optischen Keilen besteht. Diese Keile verursachen die Verschiebung der Bilder der Messlattenteilung n g im Sehfelde des Fernrohres. Aus dieser Verschiebung wird dann die unbekannte Ent- fernung bzw. der unbekannte Höhenunterschied fest- gestellt. Die ganze Einrichtung ist verstellbar, und zwar in Abhängigkeit i gk e i t vom Hohenwinkel.
2. Zur Verschiebung des Bildes der Ablesemarke um den Betrag X (Fig. 4) quer zur Messlatte 3, 5 kann eine optische Anordnung angewendet werden, welche in Form eines rhombischen Prismas 12 aus- gebildet ist, die gleichzeitig einen Teil des optischen Mikrometers darstellt.
3. Die optische Mikrometereinrichtung bzw. das optische Mikrometer dient zu einem begrenzten Verschieben des Nebenskalabildes 8 und 9 in der Longs- richtung der Messlatte. Diese Verschiebung ermöglicht das Ablesen von Bruchteilen der Hauptskala 4 und 5 dadurch, dass das Bild der Dreiecke der Nebenskala in die Mitte der Dezimalteilungsdreiecke der Haupt- skala geführt wird. Das optische Mikrometer ist dabei durch das rhombische Prisma 12 gebildet, welches mit einem von Hand betätigten Knopf 13 verschwenkt werden kann, der eine (nicht dargestellte) n i c h t d a r g e s t e l l t e ) Skala zum Ablesen der Bruchteile der Teilungen 6 und 7 trägt.
Die Haupt-und Nebenskala besteht, wie Fig. 3 zeigt, prinzipiell aus einer Skala 4 im weissen Mess- w e i ¯ e n M e ¯ felde und einer einfachen Nebenskala 6', die um den Betrag X in Querrichtung verschoben ist, der durch die Konstante der Entfernungsmesseinrichtung gege- ben ist.
In der Praxis benützt man besser Dezimalskalen, die gemäss Fig. F i g 1 die Form spitzer Dreiecke 6, 7, gemϯ Fig. 4 die Form abgestumpfter Dreiecke 6", 7" haben. Im Grenzfall, d. h. wenn der Dreieckswinkel null wird, gehen die abgestumpften Dreiecke in Rechtecke tuber. Die Ablesemarken 8, 9 bzw. 8', 9' der Nebenskalen sind gleichwinkelig mit den Ablesemarken der Skalen 6 bzw. 7.
Fig. 5 zeigt das Bild im Sehfelde eines Fernrohres und bei Messung der Entfernung bzw. des positiven Höhenunterschiedes u n t e r s c h i e d e s unter Anwendung der erfin- dungsgemässen Messlatte. Die Verschiebung des Bil- des der Hauptskala 4'und 5'hinsichtlich des Bildes der Nebenskala 8'und 9'erfolgt mittels des schon erwähnten Drehkeilpaares 11, das der unteren Hälfte des Objektivs 10 vorgeschaltet ist.
Diese Verschiebung hängt von der unbekannten Entfernung und vom Höhenwinkel ab. Am Anfang des Messvorganges bzw. vor dem Ablesen der Entfernung oder des Hö- henunterschiedes muss n t e r s c h i e d e s m u ¯ man das Bild der Nebenskala 8'und 9'mit 9 @ m i t Hilfe des optischen Mikrometers in die Mitte der dreieckförmigen Teilung des Bildes der Hauptskala 6'und 7'einstellen. Wenn die Multipli- kationskonstante des Drehkeilpaares gleich 100 ist, so gibt die Dezimeterhauptskala im Sehfelde ein Zehntel der Entfernung in Metern an.
Die Nummer 2 entspricht also der Distanz 20 Meter , wozu noch die Reste von 5 Metern aus dem Hauptskalenbild und von 3 Metern aus dem Nebenskalenbild addiert werden müssen. Die totale Entfernung bzw. der totale Höhenunterschied ist demnach durch die Summe + 20 + 5 + 3 = +28 Meter gegeben. Die noch übrigbleibenden Dezimeter und Zentimeter der Entfernung bzw. des Höhenunterschiedes können auf der Skala des Knopfes 13 des optischen Mikrometers (Fig. 2) festgestellt werden.
Ein Beispiel für das Ablesen eines negativen Hö- henunterschiedes zeigt Fig. 6. Die Nummer-3 im Sehfelde entspricht einem negativen Höhenunter schied von-30 Metern. Die vier Teilstriche der Nebenskala 8 und 9 geben eine negative Differenz von-4 Metern an. Die totale Höhendifferenz ist also -30 + (-4) =-34 Meter. Die Höhenmessung wird ausgeführt, indem das Drehkeilpaar des Distanzmessers um 90 gegenüber der Stellung für Entfernungsmessung verschwenkt wird, wie an anderer Stelle näher erläutert wird.
Horizontal yardstick for geodetic measurements
The invention relates to a horizontal ruler for geodetic measurements of distances and height differences using an optical double image rangefinder, which is equipped with an optical micrometer with a rhombic prism on which a main scale and several transversely to the longitudinal direction of the main scale ver shifted secondary scales are arranged.
With the so-called double-image auto-reduction tachometers, measuring rods are known in which the simple scales are arranged in different halves of the measuring rods. The shifting of the image on one of these scales is done as a function of the elevation angle using known optical means. With this arrangement, however, a direct reading of the negative values is impossible.
In the other known double-image distance meters, which are attached to the lens mount of the telescope of a geodetic measuring device, the scales are formed in different halves of the measuring rod in order to provide a clear picture of the divisions of the main scale and the secondary scale (the vernier scale) when the images are put together in the field of view ) to obtain. In the previously known designs, the fields in contact with the main scale and the fields immediately next to the secondary scale (d'em Nonius) are colored with the same color as the graduation lines. These staffs have the disadvantage that the scale can only be read to a very limited extent.
The present invention eliminates the disadvantages of the known horizontal measuring rods and enables a direct reading of the graduation not only in the positive, but also in the negative range of the scale.
The essence of the invention consists in the fact that the main scale provided with reading marks of angular form has graduations with positive and negative values that connect to one another in its zero section, and that the secondary scales, whose reading marks are equiangular with those of the main scale, are attached in the zero section to determine the measured units digit with the help of the values on the main scale.
An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is shown, for example, in the drawings.
1 shows an overall view of the horizontal measuring rod 3, which is fastened together with a vertical measuring rod 2 on a common stand 1. The essential details (which are indicated by circles) are shown enlarged in the same FIG.
2 shows schematically the details of an attachable optical double image rangefinder for measurements with the measuring rod according to the invention.
3 shows the detail of the scales attached to the measuring stick in a basic design.
Fig. 4 shows a portion of the measuring stick scales, and the
FIGS. 5 and 6 show the images in the field of view of a telescope tube which is provided with a distance measuring device.
According to the invention, a pair of main scales is recorded on the horizontal measuring stick 3, which on the one hand have a decimeter graduation 4 and 5 and on the other hand a centimeter graduation 6 and 7. On the same horizontal yardstick 3 are further two From reading marks 8 and 9 arranged with a centimeter division, which is given by isosceles triangles. The reading marks 8 and 9 are located in the zero area of the scales 4 and 5 and are shifted by the size X in the transverse direction of the scales.
During the measurement, a distance measuring device according to FIG. 2 must be attached to the objective 10 of the telescope. This device consists essentially of the following parts: 1. On the lower half of the objective 10, the pair of rotating wedges 11 is attached, which consists of two mutually rotatable optical wedges. These wedges cause the shifting of the images of the ruler graduation n g in the field of view of the telescope. The unknown distance or the unknown height difference is then determined from this shift. The whole device is adjustable, depending on the height angle.
2. To shift the image of the reading mark by the amount X (FIG. 4) transversely to the measuring rod 3, 5, an optical arrangement can be used which is designed in the form of a rhombic prism 12 which at the same time represents part of the optical micrometer .
3. The optical micrometer device or the optical micrometer is used for a limited displacement of the secondary scale image 8 and 9 in the longitudinal direction of the measuring stick. This shift enables fractions of the main scale 4 and 5 to be read by moving the image of the triangles on the sub-scale to the center of the decimal triangles on the main scale. The optical micrometer is formed by the rhombic prism 12, which can be pivoted with a manually operated button 13 which has a (not shown) scale (not shown) for reading the fractions of the divisions 6 and 7.
As FIG. 3 shows, the main and secondary scales consist in principle of a scale 4 in the white measuring white measurement field and a simple secondary scale 6 ', which is shifted in the transverse direction by the amount X, which is determined by the constant the distance measuring device is given.
In practice, it is better to use decimal scales which, according to FIG. F i g 1, have the shape of pointed triangles 6, 7, according to FIG. 4, the shape of truncated triangles 6 ", 7". In the borderline case, i. H. when the triangle angle becomes zero, the truncated triangles merge into rectangles. The reading marks 8, 9 and 8 ', 9' of the secondary scales are equiangular with the reading marks of the scales 6 and 7, respectively.
5 shows the image in the field of view of a telescope and when the distance or the positive height difference is measured using the measuring stick according to the invention. The shift of the image of the main scale 4 'and 5' with respect to the image of the secondary scale 8 'and 9' takes place by means of the already mentioned pair of rotating wedges 11, which are connected upstream of the lower half of the objective 10.
This shift depends on the unknown distance and the elevation angle. At the beginning of the measuring process or before reading the distance or the difference in height, one must differentiate the image of the secondary scale 8 'and 9' with 9 @ using the optical micrometer in the center of the triangular division of the image of the main scale 6 'and Set 7 '. If the multiplication constant of the pair of rotating wedges is equal to 100, then the decimeter main scale in the field of vision indicates a tenth of the distance in meters.
The number 2 corresponds to the distance of 20 meters, to which the remainder of 5 meters from the main scale image and 3 meters from the secondary scale image must be added. The total distance or the total height difference is therefore given by the sum + 20 + 5 + 3 = +28 meters. The remaining decimeters and centimeters of the distance or the difference in height can be determined on the scale of the button 13 of the optical micrometer (FIG. 2).
An example for reading off a negative height difference is shown in Fig. 6. The number -3 in the field of vision corresponds to a negative height difference of -30 meters. The four graduation marks on the secondary scale 8 and 9 indicate a negative difference of -4 meters. The total height difference is therefore -30 + (-4) = -34 meters. The height measurement is carried out by pivoting the pair of rotating wedges of the distance meter by 90 relative to the position for distance measurement, as will be explained in more detail elsewhere.