CH384224A - Device for automatic compensation of the influence of the vertical axis skew on surveying instruments, which causes errors in elevation angle measurements - Google Patents

Device for automatic compensation of the influence of the vertical axis skew on surveying instruments, which causes errors in elevation angle measurements

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Publication number
CH384224A
CH384224A CH573361A CH573361A CH384224A CH 384224 A CH384224 A CH 384224A CH 573361 A CH573361 A CH 573361A CH 573361 A CH573361 A CH 573361A CH 384224 A CH384224 A CH 384224A
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CH
Switzerland
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point
circular
circle
lens
reading
Prior art date
Application number
CH573361A
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German (de)
Inventor
Matthias Herbert Ing Dr
Haller Rudolf
Original Assignee
Kern & Co Ag
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C1/00Measuring angles
    • G01C1/02Theodolites

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Telescopes (AREA)

Description

  

  Einrichtung zur automatischen Kompensation des bei     Höhenwinkelmessungen    Fehler  verursachenden Einflusses der     Stehachsenschiefe    an Vermessungsinstrumenten    Bei Höhenwinkelmessungen mittels Vermessungs  instrumenten können die auf die     Stehachsenschiefe     zurückzuführenden     Messfehler    in der Weise behoben  werden, dass eine entweder mit der     Ableseoptik    oder  mit dem Index fest verbundene     Kollimationslibelle     von Hand entsprechend eingestellt wird.

   Um diese  heikle und zeitraubende Arbeit des     Einstellens    der       Ableseoptik    oder des Indexes mittels einer Kolli  mationslibelle zu vermeiden, sind bereits Einrichtun  gen vorgeschlagen worden, bei welchen der bei       Höhenwinkelmessungen        Messfehler    verursachende Ein  fluss der     Stehachsenschiefe    automatisch kompensiert  wird. Diese automatisch wirkenden Einrichtungen be  sitzen in der Regel ein Bauelement, welches sich  unter der Wirkung der Schwerkraft selbsttätig immer  in eine bestimmte Lage in bezug auf das Lot ein  stellt und damit den Strahlengang des     Ablesesystems     im gewünschten Sinn in Abhängigkeit von der Steh  achsenschiefe des Instrumentes beeinflusst.

   An solchen  selbsttätig sich einstellenden Bauelementen sind be  kannt: reibungsfrei oder doch nahezu reibungsfrei       gelagerte    oder aufgehängte Prismen oder Objektive,  brechend wirkende Flüssigkeitskeile, reflektierende  Flüssigkeitsoberflächen. Bei allen bekannten Einrich  tungen dieser Art erfolgt die Beeinflussung des Strah  lenganges erst im     Ablesemikroskop,    d. h. es wird der  Strahlengang im     Ablesemikroskop    so beeinflusst, dass  das Bild der einzigen Kreisstelle bei gleicher Fern  rohrneigung unabhängig von der     Stehachsenschiefe     immer in dieselbe Lage in bezug auf den Ablese  index fällt.

   Bei Instrumenten mit zwei oder mehr, bei  spielsweise mit zwei einander diametral gegenüber  liegenden     Kreisablesestellen    und festem     Ableseindex          erfolgt    bei diesen Einrichtungen zuerst die Abbildung  der einen     Kreisablesestelle    auf die andere     Kreisablese-          stelle    und erst hernach wird im     Ablesemikroskop    der    Strahlengang so beeinflusst,

   dass das Bild dieser bei  den     Kreisablesestellen    bei gleicher     Fernrohrneigung     unabhängig von der     Stehachsenschiefe    immer in die  selbe gegenseitige Lage zum     Ableseindex    fällt. Da bei  diesen bekannten Einrichtungen die Kompensation  der     Stehachsenschiefe    nach den     Kreisablesungen    er  folgt, können sie nur bei solchen     Instrumenten    ver  wendet werden, bei welchen die     Ablesung    nur an  einer Kreisstelle erfolgt oder bei welchen die abzu  lesenden Kreisstellen gleichlaufenden Teilungssinn  aufweisen.

   Die     Erfindung    ermöglicht dagegen die  Kompensation der     Stehachsenschiefe    bei allen Instru  menten, gleich ob bei diesen die abzulesenden Kreis  stellen gleichlaufenden oder gegenläufigen Teilungs  sinn aufweisen.  



  Gegenstand der Erfindung ist eine     Einrichtung     zur automatischen Kompensation des bei Höhenwin  kelmessungen Fehler verursachenden Einflusses der       Stehachsenschiefe    an     Vermessungsinstrumenten,    bei  denen für die     Kreisablesung    zur Ausschaltung von     _          Exzentrizitätsfehlern    sich diametral gegenüberliegende  Kreisstellen benützt werden, welche durch optische  Mittel     im    Gesichtsfeld des     Ablesemikroskopes    abge  bildet werden, welche dadurch gekennzeichnet ist,

    dass das die eine Kreisstelle auf die andere Kreisstelle  abbildende optische System ein unter der Wirkung  der Schwerkraft sich selbsttätig in eine     definierte    Lage  zum Lot einstellendes Kompensationsglied aufweist.  



  In den     Fig.    1 bis 4 der Zeichnung ist die Auf  gabe, welche die     erfindungsgemässe    Einrichtung zu  erfüllen hat, für zwei Fälle schematisch veranschau  licht, und in den     Fig.    5 bis 10 sind sechs Ausfüh  rungsbeispiele der Einrichtung zur automatischen  Kompensation des bei Höhenwinkelmessungen Fehler  verursachenden Einflusses der     Stehachsenschiefe    an  Vermessungsinstrumenten gemäss der Erfindung sehe-           matisch    dargestellt, wobei in allen Fällen nur der  jenige Teil des     Abbildungsstrahlenganges    dargestellt  ist, welcher die erste Kreisstelle auf die dieser dia  metral gegenüberliegende zweite Kreisstelle abbildet,

    und alle für die Erläuterung der Erfindung nicht er  forderlichen Teile nicht dargestellt sind.  



       In        Fig.    1 ist ein     Theodolit    gezeigt, bei welchem  die     Ablesung    an zwei einander     diametral    gegenüber  liegenden Kreisstellen des Höhenkreises vorgenom  men wird. Der Höhenkreis kann dabei entweder nur  eine einzige Teilung oder nach dem Doppelkreis  system zwei konzentrische Teilungen tragen. Der       Höhenkreis    1 ist     mit    dem Fernrohr 2 fest verbunden.  Die Zielachse 3 sei     horizontal    gerichtet.

   Die     Alhida-          denachse    bzw. die Stehachse 4 steht in     Fig.    1 senk  recht     zum        Horizont    5. Die nur schematisch darge  stellte     Zwischenabbildungsoptik    6 bildet den Teil  strich 7 auf die diametral gegenüberliegende Kreis  stelle<B>7</B> ab. Das Bild 7' liegt dann neben dem an der  zweiten Kreisstelle befindlichen Teilstrich B. Der Tei  lungssinn 12     (Pfeil    in     Fig.    1) der den Teilstrich 8  aufweisenden     Kreisablesesielle    und des Bildes 7'  der den Teilstrich 7 aufweisenden     Kreisablesestelle     ist gleichsinnig.

   Durch die nur schematisch dar  gestellte Optik 9 des     Ablesemikroskopes    erfolgt  die     Abbildung    des Bildes 7' und des Teilstriches 8  gemeinsam als Bilder 7" und 8' auf die Gesichts  feldblende 10 des nicht weiter     dargestellten,    fest  am     Theodoliten    angeordneten     Ablesemikroskopes,     in welcher sich der     stützenfeste        Ableseindex    11 be  findet     (Fig.    1a).  



  Es werde nun gemäss     Fig.    2 das     Instrument,    im  angenommenen Fall also der     Theodolit,    gekippt, so  dass die Stehachse 4 nicht mehr senkrecht zum Hori  zont 5 steht, und es werde das Fernrohr 2 um die  Kippachse gekippt, so dass die Zielachse 3 dennoch  horizontal bleibt. Besitzt das     Instrument    keine Kom  pensationseinrichtung, so ergibt sich in der Gesichts  feldblende 10 ein Bild gemäss     Fig.2a.    Die Kreis  ablesung entspricht nicht mehr derjenigen nach       Fig.    la, obwohl die Zielachse 3 den gleichen Höhen  winkel aufweist bzw.     horizontal    ist.

   Eine zwischen  der ersten und der zweiten     Kreisablesestelle    angeord  nete Einrichtung zur     Kompensation    des den Fehler  verursachenden Einflusses der     Stehachsenschiefe    v  muss bewirken, dass sich, wie aus     Fig.    2b ersichtlich  ist, das Bild 7" derart     verlagert,    dass die Bilder 8'  und 7" wieder symmetrisch zum     Ableseindex    11 lie  gen wie in     Fig.    la, d. h. dass sich wieder die gleiche       Ablesung    ergibt.

   Dies ist der Fall, wenn die Kom  pensationseinrichtung bewirkt, dass sich das Bild 7'  im Richtungssinn 13 (Pfeil in     Fig.    2), der vom     Rich-          tungssinn    der     Stehachsenschiefe    v abhängt, um den  Betrag von 2r     v,    v als Arkus eingesetzt, verlagert,  wenn r der Teilungsradius ist.  



  In     Fig.    3 ist ein ähnliches     Instrument    wie in     Fig.    1  dargestellt. Das     Kreisablesesystem    unterscheidet sich  dabei nur dadurch, dass der Teilstrich 14 so auf die  zweite     Kreisablesestelle    abgebildet wird, dass der Tei  lungssinn 16     (Pfeil        in        Fig.    3) des Bildes 14' gegen-    läufig zum Teilungssinn 17 (Pfeil in     Fig.    3) der den  an der zweiten     Kreisablesestelle    befindlichen     Teil-          strich    15 aufweisenden Teilung ist.

   Dies wird bei  spielsweise durch ein Dachprisma 18 bewirkt. Die  Funktion des     Ableseindexes        übernimmt    bei dieser  Anordnung die optische Achse der     Ableseoptik     zwischen der ersten und der zweiten     Kreisablesestelle.     In der     Gesichtsfeldblende    10 ergibt sich dabei das       Ablesebild    nach     Fig.    3a.  



  Es werde nun gemäss     Fig.4    dieses Instrument  gekippt, so dass die Stehachse nicht mehr senkrecht  zum     Horizont    steht, und es werde das     Fernrohr    um  die Kippachse gekippt, so dass die Zielachse dennoch       horizontal    bleibt.

   Besitzt dieses     Instrument    keine  Kompensationseinrichtung, so ergibt sich in der     Ge-          sichtsfeldblende    das     Ablesebild    nach     Fig.    4a, in wel  chem das Bild 14" des Teilstriches 14 der ersten       Kreisablesestelle    nicht mehr mit dem Bild 15' des  Teilstriches 15 der zweiten     Kreisablesestelle    zusam  menfällt.

   Eine zwischen der ersten     Kreisablesestelle     und der zweiten     Kreisablesestelle    angeordnete Ein  richtung zur Kompensation des den Fehler verur  sachenden Einflusses der     Stehachsenschiefe    v muss be  wirken, dass das Bild 14" des Teilstriches 14 der  ersten     Kreisablesestelle    - wie aus     Fig.    4b ersichtlich  ist - derart verlagert wird,

   dass die Bilder 15' des  Teilstriches 15 der zweiten     Kreisablesestelle    und 14"  des Teilstriches 14 der ersten     Kreisablesestelle    in der       Gesichtsfeldblende    wieder     zusammenfallen    wie     in          Fig.    3a,     damit    sich wieder die gleiche     Kreisablesung     ergibt.

   Dies wird erreicht, wenn die genannte Kom  pensationseinrichtung bewirkt, dass sich das Bild 14'  des Teilstriches 14 der ersten     Kreisablesestelle    im  Richtungssinn 19 (Pfeil in     Fig.4),    der vom Rich  tungssinn der     Stehachsenschiefe        ;-    abhängt, um den  Betrag von     2r)"    v als Arkus eingesetzt, verlagert,  wenn r der Teilungsradius ist.  



  Diese Aufgaben sind wie folgt gelöst:  In     Fig.    5 ist von dem in Frage stehenden Instru  ment nur der Höhenkreis 21 dargestellt, welcher eine  Kreisteilung 22 mit dem Teilungsradius r oder zwei  konzentrische Kreisteilungen trägt. Ein Ausschnitt der  ersten     Kreisablesestelle    A wird durch ein optisches  System, welches aus vier Prismen 23, 24, 28 und 29,  von welchen die Prismen 23 und 29 Dachprismen  sind, einem Spiegel 26 und einem Objektiv 25, das  zweigliedrig ausgebildet ist und zwischen dessen Glie  dern sich der Spiegel 26 befindet, besteht, auf die  zweite     Kreisablesestelle    B abgebildet, und zwar in der  Weise,

   dass sich beim Drehen des Höhenkreises 21  die Bilder der beiden     Kreisablesestellen   <I>A</I> und<I>B</I>  gegenläufig verschieben. Die beiden Glieder des  Objektivs 25 haben je eine Brennweite, die dem  Radius r der Kreisteilung 22 entspricht. Zwischen den  beiden     Gliedern    des Objektivs 25 ist der Strahlengang  parallel. Der Spiegel 26 ist praktisch reibungsfrei bei  30 aufgehängt, so dass seine Lage in bezug auf das  Lot von der     Stehachsenschiefe        j,    des     Instrumentes     unabhängig ist.

   Dieses optische System bewirkt, dass  das Bild der     Kreisablesestelle    A auf der Kreisablese-      stelle<I>B</I> um den gewünschten Betrag von<I>2r v</I> in der  gewünschten     Richtung    verlagert wird.  



  Das in     Fig.    6 dargestellte optische System zur  Abbildung der     Kreisablesestelle    A auf die Kreis  ablesestelle B besteht ebenfalls aus vier Prismen 33,  34, 38 und 39, von welchen die Prismen 33 und 39  Dachprismen sind, einem bei 40 praktisch reibungs  frei aufgehängten Spiegel 36 und einem Objektiv 35,  und es unterscheidet sich vom     Ablesesystem    nach       Fig.5    dadurch, dass der Spiegel im konvergenten  Strahlengang, also zwischen dem Objektiv 35 und der       Kreisablesestelle    B angeordnet ist.

   Damit hierbei die       Forderung,    dass das Bild der     Kreisablesestelle    A     in     der     Kreisablesestelle   <I>B</I> um den Betrag von     21-v    ver  lagert werde, erfüllt wird, muss der optische Weg vom  Spiegel 36 zur     Kreisablesestelle    B gleich dem Tei  lungsradius r sein.  



  Sollen die Kompensationseinrichtungen nach       Fig.    5 und nach     Fig.    6 an     Instrumenten    mit gleich  laufenden Teilungen verwendet werden, so muss an  Stelle des Dachprismas 29 bzw. 39 ein Prisma ohne  Dach verwendet werden.  



  Bei der Ausführung nach     Fig.    7 ist ein Instru  ment angenommen, dessen Höhenkreis 41 gegen  läufige Teilungen     trägt    und bei welchem die Abbil  dung der     Kreisablesestelle    A auf die     Kreisablesestelle     B mittels zweier Prismen 42 und 43 und eines zwi  schen diesen angeordneten Objektives 44 erfolgt.

   Um  die verlangte Kompensation, d. h. die     Verlagerung     des Bildes der     Kreisablesestelle    A in der     Kreisabiese-          stelle   <I>B</I> um den Betrag von 21-<I>v</I> in der von der Rich  tung der     Stehachsenschiefe    v abhängigen Richtung zu  erzielen, ist das Objektiv 44 bei 45 praktisch rei  bungsfrei pendelnd aufgehängt, wobei die wirksame  Pendellänge gleich dem Radius r der Kreisteilungen  sein muss.  



  In     Fig.8    ist ein dem Abbildungssystem nach       Fig.    7 ähnliches Abbildungssystem dargestellt, welches  sich von diesem dadurch unterscheidet, dass an Stelle  des einfachen Objektivs 44 ein aus zwei Gliedern  54a und 54b, zwischen welchen der Strahlengang par  allel ist, bestehendes Objektiv vorgesehen ist, welches  zwischen den Prismen 52 und 53 angeordnet ist.

   Zur  Kompensation des Fehler     verursachenden    Einflusses  der     Stehachsenschiefe    des     Instrumentes    ist hierbei nur  das Glied 54b bei 55 praktisch reibungsfrei     pendelnd     aufgehängt, wobei zur Erzielung der erforderlichen       Verlagerung    des Bildes der     Kreisablesestelle    A in der       Kreisablesestelle   <I>B</I> um den Betrag von<I>2r v</I> die wirk  same Pendellänge gleich dem Teilungsdurchmesser,  d. h. 2r sein muss.  



  Bei der Ausführung nach     Fig.    9 besteht das Ab  bildungssystem, welches die     Kreisablesestelle    A auf  die     Kreisablesestelle    B abbildet, aus zwei Prismen 62  und 63 und zwei Objektiven 65a und 65b. Im Unter  schied zu der     Ausführung    nach     Fig.    8 erzeugt dabei  das erste Objektiv 65a eine Zwischenabbildung der       Kreisablesestelle    A bei C, und diese Zwischenabbil  dung wird dann durch das zweite Objektiv 65b  auf die     Kreisablesestelle    B abgebildet.

   Zur Kompen-         sation    des Fehler verursachenden Einflusses der Steh  achsenschiefe<I>v</I> ist das zweite     Objektiv   <I>65b</I> praktisch  reibungsfrei pendelnd aufgehängt. Bei     Vergrösserung     1:1 für beide Objektive 65a und 65b muss, um die  erforderliche     Verlagerung    des Bildes der     Kreisablese-          stelle   <I>A</I> auf der     Kreisablesestelle   <I>B</I> um den Betrag  von 2r7, in der von der Richtung der Stehachsen  schiefe v abhängigen     Richtung    zu erhalten, die wirk  same Pendellänge des Objektivs<I>65b</I> gleich dem Tei  lungsradius r sein.

   Durch     Ändern    der     Vergrösserungs-          verhältnisse    zwischen der Zwischenabbildung und den       Kreisablesestellen   <I>A</I> und<I>B</I> kann die notwendige  Pendellänge geändert werden.  



  Soll das Abbildungssystem nach     Fig.    9 für In  strumente mit gleichlaufenden Teilungen verwendet  werden, so muss das Prisma 63 ein Dach besitzen.  



  Bei den     Ausführungen    nach     Fig.    5 und 6 kann  bei zweckentsprechender Ausbildung an Stelle eines  pendelnd aufgehängten Spiegels 26 bzw. 36 auch eine  Flüssigkeitsoberfläche oder ein Flüssigkeitsprisma als       Kompensator    verwendet sein. Eine solche Kompen  sationseinrichtung mit einem Flüssigkeitskeil 66 ist  beispielsweise in der     Fig.    10 schematisch dargestellt.



  Device for automatic compensation of the influence of the vertical axis inclination on surveying instruments, which causes errors in elevation angle measurements. When measuring elevation angle measurements by means of surveying instruments, the measurement errors attributable to the vertical axis inclination can be corrected in such a way that a collimation level connected either to the reading optics or to the index is set by hand .

   In order to avoid this delicate and time-consuming work of setting the reading optics or the index by means of a collimating vial, devices have already been proposed in which the vertical axis skewness that causes measurement errors during elevation angle measurements is automatically compensated. These automatically acting devices are usually a component which, under the action of gravity, always automatically sets itself in a certain position with respect to the plumb line and thus influences the beam path of the reading system in the desired sense depending on the vertical axis of the instrument .

   Such automatically adjusting components are known to be: friction-free or almost friction-free mounted or suspended prisms or lenses, liquid wedges with a refractive effect, reflective liquid surfaces. In all known devices of this type, the beam path is only influenced in the reading microscope; H. The beam path in the reading microscope is influenced in such a way that the image of the single point of the circle always falls in the same position in relation to the reading index regardless of the inclination of the vertical axis, regardless of the inclination of the telescope.

   In the case of instruments with two or more, for example with two diametrically opposite circular reading points and a fixed reading index, these devices first map one circular reading point to the other circular reading point and only then is the beam path influenced in the reading microscope in such a way that

   that the image of these at the circular reading points always falls in the same mutual position relative to the reading index with the same telescope inclination, regardless of the inclination of the vertical axis. Since in these known devices the compensation of the standing axis skew after the circular readings he follows, they can only be used ver with those instruments in which the reading takes place only at a circular point or in which the reading points in the circle have the same direction of division.

   The invention, however, enables the compensation of the standing axis skew in all instru ments, regardless of whether these make the circle to be read have the same or opposite division sense.



  The object of the invention is a device for the automatic compensation of the influence of the vertical axis skew, which causes errors in height angle measurements, on surveying instruments, in which diametrically opposite circular locations are used for the circular reading to eliminate eccentricity errors, which are mapped by optical means in the field of view of the reading microscope, which is characterized by

    that the optical system which images one circular point onto the other circular point has a compensation element which automatically adjusts itself to a defined position relative to the perpendicular under the action of gravity.



  In Figs. 1 to 4 of the drawing, the task that the device according to the invention has to meet is illustrated schematically for two cases, and in Figs. 5 to 10 are six Ausfüh approximately examples of the device for automatic compensation of the error in elevation angle measurements The causative influence of the vertical axis skewness on surveying instruments according to the invention is shown schematically, in all cases only that part of the imaging beam path is shown which images the first circular point on the second circular point diametrically opposite it,

    and all parts not required for explaining the invention are not shown.



       In Fig. 1, a theodolite is shown in which the reading is vorgenom men at two diametrically opposite circular points of the height circle. The height circle can either have a single division or two concentric divisions according to the double circle system. The height circle 1 is firmly connected to the telescope 2. The target axis 3 is directed horizontally.

   The Alhidden axis or the standing axis 4 is perpendicular to the horizon 5 in FIG. 1. The only schematically illustrated intermediate imaging optics 6 depicts the part line 7 on the diametrically opposite circular point <B> 7 </B>. The image 7 'then lies next to the division B located at the second circular point. The sense of division 12 (arrow in Fig. 1) of the circular reading position having the division 8 and the image 7' of the circular reading position having the division 7 is in the same direction.

   By the only schematically presented optics 9 of the reading microscope, the image 7 'and the graduation 8 are shown together as images 7 "and 8' on the face field diaphragm 10 of the reading microscope, not shown, fixed on the theodolite, in which the support is fixed Reading index 11 be found (Fig. 1a).



  According to FIG. 2, the instrument, i.e. the theodolite in the assumed case, is tilted so that the vertical axis 4 is no longer perpendicular to the hori zont 5, and the telescope 2 is tilted about the tilting axis so that the sighting axis 3 nevertheless remains horizontal. If the instrument does not have a compensation device, an image according to FIG. 2a results in the face field diaphragm 10. The circle reading no longer corresponds to that of Fig. La, although the target axis 3 has the same height angle or is horizontal.

   A device arranged between the first and the second circular reading point to compensate for the error-causing influence of the vertical axis skew v must cause, as can be seen from Fig. 2b, the image 7 "shifts in such a way that the images 8 'and 7" again symmetrically to the reading index 11 lie conditions as in Fig. la, d. H. that the reading is the same again.

   This is the case when the compensation device causes the image 7 'in the sense of direction 13 (arrow in Fig. 2), which depends on the sense of direction of the vertical axis skew v, to be inserted as an arc by the amount 2r v, v, displaced if r is the division radius.



  In Fig. 3 an instrument similar to that in Fig. 1 is shown. The circular reading system differs only in that the graduation 14 is mapped onto the second circular reading point in such a way that the division direction 16 (arrow in FIG. 3) of the image 14 ′ is opposite to the division direction 17 (arrow in FIG. 3) the division having the division 15 located at the second circular reading point.

   This is brought about by a roof prism 18, for example. In this arrangement, the function of the reading index is taken over by the optical axis of the reading optics between the first and the second circular reading point. The reading image according to FIG. 3a results in the field stop 10.



  This instrument is now tilted according to FIG. 4 so that the standing axis is no longer perpendicular to the horizon, and the telescope is tilted around the tilting axis so that the sighting axis nevertheless remains horizontal.

   If this instrument does not have a compensation device, the reading image according to FIG. 4a results in the field stop, in which the image 14 ″ of the division 14 of the first circular reading point no longer coincides with the image 15 ′ of the division 15 of the second circular reading point.

   A device arranged between the first circular reading point and the second circular reading point to compensate for the influence of the vertical axis obliquity v causing the error must be such that the image 14 "of the graduation 14 of the first circular reading point - as can be seen from Fig. 4b - is shifted in such a way ,

   that the images 15 'of the graduation 15 of the second circular reading point and 14 "of the graduation 14 of the first circular reading point in the field stop coincide again as in FIG. 3a, so that the same circular reading results again.

   This is achieved when the aforementioned compensation device causes the image 14 'of the graduation 14 of the first circular reading point in the direction 19 (arrow in Fig. 4), which depends on the direction of the vertical axis inclination; - by the amount of 2r) "v inserted as an arc, displaced if r is the division radius.



  These objects are achieved as follows: In Fig. 5 of the instrument in question only the height circle 21 is shown, which carries a circle division 22 with the division radius r or two concentric circle divisions. A section of the first circular reading point A is provided by an optical system which consists of four prisms 23, 24, 28 and 29, of which the prisms 23 and 29 are roof prisms, a mirror 26 and an objective 25, which is designed in two parts and between its ends where the mirror 26 is located, is mapped to the second circular reading point B, in the manner

   that when turning the height circle 21 the images of the two circle reading points <I> A </I> and <I> B </I> shift in opposite directions. The two members of the lens 25 each have a focal length which corresponds to the radius r of the circular division 22. The beam path is parallel between the two members of the objective 25. The mirror 26 is suspended at 30 practically without friction, so that its position with respect to the perpendicular is independent of the vertical axis inclination j of the instrument.

   This optical system causes the image of circular reading point A on circular reading point <I> B </I> to be displaced by the desired amount of <I> 2r v </I> in the desired direction.



  The optical system shown in FIG. 6 for mapping the circle reading point A onto the circle reading point B also consists of four prisms 33, 34, 38 and 39, of which the prisms 33 and 39 are roof prisms, a mirror 36 suspended at 40 with practically no friction and an objective 35, and it differs from the reading system according to FIG. 5 in that the mirror is arranged in the convergent beam path, that is between the objective 35 and the circular reading point B.

   So that the requirement that the image of circular reading point A in circular reading point <I> B </I> is displaced by the amount of 21-v is fulfilled, the optical path from mirror 36 to circular reading point B must equal the division radius r be.



  If the compensation devices according to FIG. 5 and according to FIG. 6 are to be used on instruments with uniformly running divisions, a prism without a roof must be used instead of the roof prism 29 or 39.



  In the embodiment according to FIG. 7, an instru ment is assumed whose height circle 41 carries counter-rotating divisions and in which the illustration of the circle reading point A on the circle reading point B by means of two prisms 42 and 43 and a lens 44 arranged between these takes place.

   To get the required compensation, i. H. To achieve the shift of the image of the circular reading point A in the circular defection point <I> B </I> by the amount of 21- <I> v </I> in the direction dependent on the direction of the vertical axis oblique v, that is Objective 44 suspended pendulum practically without friction at 45, whereby the effective pendulum length must be equal to the radius r of the circular divisions.



  In FIG. 8, an imaging system similar to the imaging system according to FIG. 7 is shown, which differs from this in that instead of the simple lens 44, an lens consisting of two members 54a and 54b, between which the beam path is parallel, is provided , which is arranged between the prisms 52 and 53.

   To compensate for the error-causing influence of the vertical axis inclination of the instrument, only the link 54b is suspended pendulum practically without friction at 55, whereby to achieve the necessary shifting of the image of the circular reading point A in the circular reading point <I> B </I> by the amount of < I> 2r v </I> the effective pendulum length equal to the pitch diameter, i.e. H. 2r must be.



  In the embodiment according to FIG. 9, the education system from which the circular reading point A maps onto the circular reading point B consists of two prisms 62 and 63 and two lenses 65a and 65b. In contrast to the embodiment according to FIG. 8, the first objective 65a generates an intermediate image of the circular reading point A at C, and this intermediate image is then imaged onto the circular reading point B through the second objective 65b.

   To compensate for the error-causing influence of the standing axis inclination <I> v </I>, the second objective <I> 65b </I> is suspended pendulum practically without friction. At 1: 1 magnification for both objectives 65a and 65b, the required shift of the image of the circular reading point <I> A </I> on the circular reading point <I> B </I> by the amount of 2r7 in the To obtain a direction that is oblique v dependent on the direction of the vertical axes, the effective pendulum length of the lens <I> 65b </I> must be equal to the pitch radius r.

   The necessary pendulum length can be changed by changing the enlargement ratio between the intermediate image and the circular reading points <I> A </I> and <I> B </I>.



  If the imaging system according to FIG. 9 is to be used for instruments with parallel pitches, the prism 63 must have a roof.



  In the embodiments according to FIGS. 5 and 6, a liquid surface or a liquid prism can also be used as a compensator instead of a mirror 26 or 36 suspended in a pendulous manner. Such a compensation device with a liquid wedge 66 is shown schematically in FIG. 10, for example.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Einrichtung zur automatischen Kompensation des bei Höhenwinkehnessungen Fehler verursachenden Einflusses der Stehachsenschiefe an Vermessungs instrumenten, bei denen für die Kreisablesung zur Ausschaltung von Exzentrizitätsfehlern sich diametral gegenüberliegende Kreisstellen benützt werden, wel che durch optische Mittel im Gesichtsfeld des Ablese mikroskopes abgebildet werden, dadurch gekenn zeichnet, dass das die eine Kreisstelle auf die andere Kreisstelle abbildende optische System ein unter der Wirkung der Schwerkraft sich selbsttätig in eine defi nierte Lage zum Lot einstellendes Kompensations glied aufweist. UNTERANSPRÜCHE 1. PATENT CLAIM Device for the automatic compensation of the influence of the vertical axis skew, which causes errors in height angle measurements, on measuring instruments in which diametrically opposed circular points are used for circular reading to eliminate eccentricity errors, which are mapped by optical means in the field of view of the reading microscope, characterized by: that the optical system that maps one point of the circle onto the other point of the circle has a compensation element that automatically adjusts itself to a defined position relative to the perpendicular under the action of gravity. SUBCLAIMS 1. Einrichtung nach "Patentanspruch, bei welcher die Abbildung der einen Kreisstelle auf die andere Kreisstelle mittels Prismen und eines zweigliedrigen Objektivs, zwischen dessen Gliedern paralleler Strah lengang besteht, erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompensationsglied (26; 66) im parallelen Strah lengang zwischen den beiden Gliedern des Objektivs (25) angeordnet ist, und dass die Brennweite der bei den Objektivglieder auf die Kompensationsfunktion abgestimmt ist (Fig. 5 und Fig. 10). Device according to "patent claim, in which the imaging of one circular point on the other circular point by means of prisms and a two-part lens, between the members of which there is a parallel beam path, characterized in that the compensation member (26; 66) in the parallel beam path between the two elements of the objective (25) is arranged, and that the focal length of the objective elements is matched to the compensation function (FIGS. 5 and 10). 2. Einrichtung nach Patentanspruch, bei welcher die Abbildung der einen Kreisstelle auf die andere Kreisstelle mittels Prismen und eines ein- oder mehr gliedrigen Objektivs erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompensationsglied (38) im konvergenten Strahlenverlauf des Objektivs (35) angeordnet ist, und dass der optische Weg vom Kompensationsglied (36) bis zur Kreisstelle (B), auf welcher die andere Kreis stelle (A) abgebildet wird, auf die Kompensations funktion abgestimmt ist (Fig. 6). 3. 2. Device according to claim, in which the imaging of the one circle point on the other circle point by means of prisms and a single or multi-element lens, characterized in that the compensation member (38) is arranged in the convergent beam path of the lens (35), and that the optical path from the compensation element (36) to the circle point (B), on which the other circle point (A) is mapped, is matched to the compensation function (Fig. 6). 3. Einrichtung nach Patentanspruch, bei welcher die Abbildung der einen Kreisstelle auf die andere Kreisstelle mittels Prismen und eines ein- oder mehr gliedrigen Objektivs erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass das Objektiv (45) als Kompensationsglied dient und zu diesem Zweck mindestens annähernd rei bungsfrei pendelnd aufgehängt ist, wobei die wirk same Pendellänge gleich dem Radius der Kreisteilung ist (Fig. 7). 4. Device according to patent claim, in which the imaging of one circular point on the other circular point is carried out by means of prisms and a single or multi-section lens, characterized in that the lens (45) serves as a compensation element and for this purpose is suspended pendulum at least approximately friction-free , the effective pendulum length being equal to the radius of the circle division (Fig. 7). 4th Einrichtung nach Patentanspruch, bei welcher die Abbildung der einen Kreisstelle auf die andere Kreisstelle mittels Prismen und eines zweigliedrigen Objektivs erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass als Kompensationsglied das eine Glied (55b) des zwei gliedrigen Objektivs<I>(55a,</I> 55b) dient, welches zu die sem Zwecke mindestens annähernd reibungsfrei pen- delnd aufgehängt ist, wobei die wirksame Pendellänge gleich dem Durchmesser der Kreisteilung ist (Fig. 8). 5. Device according to patent claim, in which the imaging of the one circle point on the other circle point takes place by means of prisms and a two-part lens, characterized in that the one member (55b) of the two-part lens <I> (55a, </I> 55b ), which for this purpose is suspended pendulum at least approximately without friction, the effective pendulum length being equal to the diameter of the circular division (Fig. 8). 5. Einrichtung nach Patentanspruch, bei welcher die Abbildung der einen Kreistelle auf die andere Kreisstelle mittels Prismen und zwei Objektiven er folgt, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Objektiv (65a) eine Zwischenabbildung der einen Kreisstelle (A) erzeugt, welche von dem als Kompensationsglied dienenden und zu diesem Zwecke mindestens an nähernd reibungsfrei pendelnd aufgehängten zweiten Objektiv (65b) auf die andere Kreisstelle (B) weiter abgebildet wird, wobei bei einem Abbildungsverhält nis von 1:1 für beide Objektive<I>(65a</I> und 65b) die wirksame Pendellänge des Objektivs (65b) gleich dem Radius der Kreisteilung ist (Fig. 9). Device according to patent claim, in which the imaging of the one circle point on the other circle point by means of prisms and two lenses he follows, characterized in that the first lens (65a) generates an intermediate image of the one circle point (A), which is used as a compensation element and for this purpose, at least on the second objective (65b), which is suspended almost without friction, is further imaged on the other circular point (B), with an imaging ratio of 1: 1 for both objectives <I> (65a </I> and 65b) effective pendulum length of the lens (65b) is equal to the radius of the circular division (Fig. 9).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0027100A1 (en) * 1979-10-01 1981-04-15 Jenoptik Jena G.m.b.H. Method of determining vertical axis errors in a surveying instrument

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