Vermessungsinstrument mit Einrichtung zur Registrierung von Lattenablesungen
Lange Nivellementslinien und ausgedehnte Nivellementsnetze sowie Messungen mit Tachymetern lassen durch die grosse Anzahl von Stationen umfangreiches Zahlenmaterial anfallen, für dessen Verarbeitung programmgesteuerte Rechenanlagen geeignet sind. Um die Eingabe der Messergebnisse für die Rechenanlagen verständlich zu machen, ist es bisher notwendig, sie dem Feldbuch zu entnehmen und auf eines der bekannten Eingabemittel, wie Lochkarten, Lochstreifen, Magnetband usw. zu übertragen. Es ist einleuchtend, dass hier Fehlerquellen auftreten und dass damit ein erheblicher Zeitaufwand verbunden ist.
Die nachstehend beschriebene Erfindung betrifft ein Vermessungsinstrument mit einer Einrichtung zur Registrierung von Lattenablesungen und hat zum Ziel, registrierte Messergebnisse zu erhalten, die für die Eingabe in Rechenanlagen direkt, ohne Über- tragung aus einem Messprotokoll, verwendet werden können. Da die Lattenablesungen in der Bildebene des Objektivsystems erfolgen, da ferner unterschiedliche Zielweiten verschiedene Abmessungen des Lattenbildes ergeben, ist beim Vermessungsinstrument nach der Erfindung das Bild einer im Instrument eingebauten, verstellbaren, dezimal geteilten und bezifferten Skala durch optische Mittel in die Bildebene des Objektives abgebildet und neben dem Bild der Lattenteilung im Gesichtsfeld sichtbar.
Durch Betätigung eines Einstellelements ist die Skala in bezug auf einen besonderen Index oder einen Strich des Fadenkreuzes einstellbar, so dass die Anzeige der Skala dem durch das Fadenkreuz angezeigten Wert der Nivellierlattenteilung gleich ist, wobei gleich- zeitig eine vercodete Teilung so gegen einen Spalt verschoben wird, dass die vor dem Spalt befindlichen Code-Symbole dem visuell eingestellten Wert entsprechen und durch den Spalt hindurch lichttechnisch registrierbar sind.
Nachstehend sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt das Gesichtsfeld eines Nivellierinstrumentes gemäss einer ersten Ausführungsform;
Fig. 2 veranschaulicht ein zweites Ausführungsbeispiel des Instrumentes;
Fig. 3 stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel im vertikalen Längsschnitt dar;
Fig. 4 ist eine Endansicht des Instrumentes nach Fig. 3;
Fig. 5 zeigt einen Querschnitt nach der Linie B-B' in Fig. 3;
Fig. 6 ist ein teilweiser Querschnitt nach der Linie C-C' in Fig. 3.
Gemäss Fig. 1 befindet sich das Bild 1 einer Nivellierlattenteilung in der Mitte des Gesichtsfeldes eines Nivellierinstrumentes. Das Bild einer Skala 2 erscheint im Gesichtsfeld neben dem Bild 1 und ist auf die gleiche Anzeige eingestellt. Im Gesichtsfeld von Tachymetern, die zusammen mit einer horizontalen Latte verwendet werden, erscheint das Bild der Skala 2 sinngemäss parallel zum horizontalen Lattenbild. Der vorzugsweise transparente Teilungsträger der Skala 2 hat zusätzlich zur Skala 2 vercodete Teilungen, deren Wert den Dezimalziffern entsprechen. Diese vercodeten Teilungen bewegen sich bei Verschiebung des Skalen- und Teilungsträgers gegen einen Spalt, durch den die vercodete Anzeige für die Registrierung entnommen wird.
Als Registriermittel ist eine photographische Kamera geeignet; gleichermassen kann der im Spalt angezeigte Code durch lichtelektrische Wandler abgetastet und auf einem anderen geeigneten Registriermittel festgehalten werden.
Zur genaueren Einstellung der Lattenteilung ist bei Nivellierinstrumenten hoher Genauigkeit vor dem Objektiv eine Planplatte angeordnet, bei deren Kippung das Bild der Latte in vertikaler Richtung parallel verschoben wird, bis ein Teilstrich der Lattenteilung durch den Horizontalfaden des Strichkreuzes angezeigt wird. Dieses Bauelement ist als Planplat- tenmikrometer bekannt. Bei Doppelbildtachymetern, in denen zwei Bilder der horizontalen Dimess-Latte im Gesichtsfeld abgebildet werden, von denen eines einen Keil durchlaufen hat, wird das Planplattenmikrometer dazu verwendet, einen Teilstrich des direkten Bildes mit einem Strich des zweiten Bildes, das im allgemeinen einen entsprechend angeordneten Nonius am Ende der Lattenteilung abbildet, in Koinzidenz zu stellen. In diesem Fall wird das Bild parallel in horizontaler Richtung verschoben.
Mit dem Kippmechanismus des Planplattenmikrometers kann nun eine zweite Skala gekoppelt sein, die vorzugsweise neben der zuerst beschriebenen angeordnet ist und ebenfalls einen Code für den durch die Kippung der Planplatte bewirkten Betrag der Parallelversetzung trägt. Eine Skala mit dezimaler Bezifferung dient der visuellen Ablesung und Kontrolle; ihr Bild wird durch bekannte geeignete optische Mittel für den Beobachter sichtbar gemacht.
Diese mit dem Planplattenmikrometer gekoppelten Teilungen, die ebenfalls vorzugsweise auf einem transparenten Tei lungsträger aufgetragen sind, bewegen sich, in ähnlicher Weise durch ein geeignetes Einstellelement verschoben, so gegen einen Index für die visuelle Ablesung bzw. gegen einen Spalt für die Anzeige der vercodeten Einstellwerte, dass die Werte der beiden vercodeten Skalen nebeneinander registriert werden können.
Fig. 2 zeigt eine der möglichen Ausführungsformen eines Nivellierinstrumentes der zuletzt beschriebenen Art. Es ist wieder die Skala 2 dargestellt, von deren geteiltem und dezimal beziffertem Teil ein Bild im Gesichtsfeld erscheint, während der vercodete Teil sich gegen den Spalt 5 verschiebt. Die mit dem Planplattenmikrometer verbundene Skala ist mit 3 bezeichnet. Auch ihr vercodeter Teil läuft gegen den Spalt 5, während der geteilte und dezimal bezifferte Teil durch optische Mittel für den Beobachter ablesbar ist.
Gemäss Fig. 2 ist noch eine weitere Skala 4 vorhanden. Diese ist prinzipiell in ihrer Funktion und in der visuellen Kontrolle durch den Beobachter der Skala 3 gleich, hat jedoch eine Nullstellung, zweckmässig mit einer Raste. Die Skala 4 dient, zusammen mit den Skalen 2 und 3, der Eingabe von Festpunktnummern, Zugnummern und von Befehlen an den Rechner. Der für die Registrierung der Anzeige der Skala 4 vorgesehene Teil des Spaltes 5 und des photographischen Filmes bleibt abgedeckt, wenn die Skala 4 in der Nullstellung eingerastet ist. Das besagt für die Auswertung, dass Mess-Ergebnisse, als Lattenablesungen, zu verarbeiten sind. Werden die Skalen 2, 3 und 4 auf durch Dezimalziffern verschlüsselte Werte oder Befehle visuell eingestellt, so erscheinen die entsprechenden Code-Symbole vor allen Teilen des Spaltes 5 und werden auswertungsgemäss nicht als Messwerte verarbeitet.
In den Fig. 3 bis 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Nivellierinstrumentes eingehender dargestellt, wobei jedoch aus Gründen der Anschaulichkeit die Konstruktion stark vereinfacht und für die Ausführung nicht bindend veranschaulicht ist. Das Instrument weist wieder, wie bei dem vorangehenden Beispiel, die Skalen 2, 3 und 4 auf. Die Skala 3 wird durch einen Triebknopf 7 betätigt, wobei durch eine Zahnstange 8 und einen Hebel 9 die Planplatte 10 gekippt wird.
Die Skala 3 verschiebt sich dabei gegen den Spalt 5 und ein Prisma 19. Über das Prisma 19 und Objektive 17 und 18 wird das Bild des dezimal geteilten und bezifferten Teils der Skala 3 zu einem Prisma 16 übertragen und kann durch ein Okular 15 beobachtet werden, während der vercodete Teil der Skala 3 durch den Spalt 5 hindurch mittels des Kameraobjektives 26 auf dem in der Bildebene 27 angeordneten Film 28 registriert wird. Die gestrichelt dargestellten Teile liegen vor der Schnittebene der Fig. 3.
In gleicher Weise erfolgen die visuelle Einstellung und Kontrolle sowie die Registrierung der Skalen 2 und 4. Für die Übertragung des Bildes der Skala 2 in die Bildebene des Fernrohrobjektivsystems 11-12 dient neben den aus Anschaulichkeitsgründen weggelassenen Objektiven, nach Art der optischen Teile 17 und 18, ein Prisma 20. Die Ebene des Bildes der Skala 2 befindet sich auf der dem Okular 13 des Fernrohres zugewandten Fläche des Prismas 20, die gegen das Strichkreuz des Fernrohres liegt. Für die Einstellung der Skala 2 dient ein Triebknopf 6 (Fig. 6) mit einem Ritzel, das in eine mit der Skalenfassung verbundene Zahnstange eingreift. Das in Fig. 3-6 gezeigte Instrument weist zusätzlich eine Horizontalkreisskala 21 auf, welcher optische Ablesemittel, dargestellt durch Objektive 22 und 23 sowie Prismen 24 und 25, zugeordnet sind.
Die Ebene des übertragenen Bildes der Kreisskala mit vercodeten Anzeigen liegt innerhalb des Prismas 25, von wo über das Kameraobjektiv 26 die Registrierung auf dem Film 28 erfolgt.
Fig. 4 zeigt die Ansicht des Pfeiles A (Fig. 3) auf das Okularende des Instrumentes. Ausser dem Fernrohrokular 13 sind ein Okular 14 für die Einstellung der Skala 4 und das Okular 15 für die visuelle Einstellung und Ablesung der Skala 3 dargestellt. Auf beiden Seiten des Instrumentes befinden sich der Triebknopf 6 zum Einstellen der Skala 2 und der Triebknopf 7 zum Verstellen der Planplatte 10 und der Skala 3.
Fig. 5 zeigt im Schnitt nach der Linie B-B' in Fig. 3 das Übertragungsprisma 20 für das Bild der Skala 2 ins Fernrohrgesichtsfeld, ferner die Horizon talkreisskala 21 mit den Übertragungsobjektiven 22 und 23 und dem Prisma 24.
Fig. 2 zeigt im Schnitt nach der Linie C-C' in Fig. 3 die Skalen 2, 3 und 4 mit den Triebknöpfen 6 und 7. Das Ritzel des Triebknopfes 7 bewirkt, wie schon erwähnt, über die Zahnstange 8 und den Hebel 9 das Schwenken der Planplatte 10 (Fig. 3), die in der Darstellung durch das Objektiv 11 verdeckt ist.
Die mechanische und optische Ausführung der Elemente für die Einstellung und visuelle Kontrolle der Skala 4 entspricht im wesentlichen der für die Skala 2. Sie ist aus Anschaulichkeitsgründen nicht dargestellt.
Bei einer nicht dargestellten Ausführungsvariante könnte anstelle oder zusätzlich zu der Horizon ta]kreisskala 21 eine Vertikalkreisskala mit vercodeter Teilung vorhanden sein, die gleichzeitig photographisch oder auf andere Weise lichttechnisch registrierbar ist.
Surveying instrument with facility for registering staff readings
Long leveling lines and extensive leveling networks as well as measurements with total stations result in extensive numerical material due to the large number of stations, which program-controlled computers are suitable for processing. In order to make the input of the measurement results understandable for the computer systems, it was previously necessary to take them from the field book and to transfer them to one of the known input means, such as punch cards, punched tape, magnetic tape, etc. It is obvious that sources of error occur here and that a considerable amount of time is involved.
The invention described below relates to a measuring instrument with a device for registering staff readings and has the aim of obtaining registered measurement results that can be used for input into computer systems directly, without being transferred from a measurement protocol. Since the staff readings take place in the image plane of the lens system, since different target distances also result in different dimensions of the staff image, in the measuring instrument according to the invention the image of an adjustable, decimally divided and numbered scale built into the instrument is mapped into the image plane of the lens by optical means and visible next to the image of the slat division in the field of vision.
By operating an adjustment element, the scale can be adjusted with respect to a special index or a line on the crosshair, so that the display of the scale is the same as the value of the leveling staff graduation indicated by the crosshair, with a coded graduation being shifted against a gap at the same time that the code symbols in front of the gap correspond to the visually set value and can be registered through the gap by means of light technology.
Exemplary embodiments of the subject matter of the invention are explained in more detail below with reference to the drawing.
1 shows the field of view of a leveling instrument according to a first embodiment;
Figure 2 illustrates a second embodiment of the instrument;
Fig. 3 shows a further embodiment in vertical longitudinal section;
Figure 4 is an end view of the instrument of Figure 3;
Fig. 5 shows a cross section along the line B-B 'in Fig. 3;
FIG. 6 is a partial cross-section along line C-C 'in FIG. 3.
According to FIG. 1, image 1 of a leveling staff division is in the middle of the field of view of a leveling instrument. The image of a scale 2 appears in the field of view next to image 1 and is set to the same display. In the field of view of total stations that are used together with a horizontal staff, the image of scale 2 appears parallel to the horizontal staff image. The preferably transparent graduation carrier of the scale 2 has, in addition to the scale 2, coded graduations, the values of which correspond to the decimal digits. When the scale and graduation supports are moved, these coded graduations move against a gap through which the coded display is removed for registration.
A photographic camera is suitable as recording means; equally, the code displayed in the gap can be scanned by photoelectric converters and recorded on another suitable recording means.
For a more precise setting of the staff division, a plane plate is arranged in front of the lens in high-precision leveling instruments, and when it is tilted, the image of the staff is displaced in parallel in the vertical direction until a graduation of the staff division is indicated by the horizontal thread of the crosshair. This component is known as a flat plate micrometer. In the case of double image total stations, in which two images of the horizontal dimension rod are displayed in the field of view, one of which has passed through a wedge, the planar plate micrometer is used to match a division of the direct image with a line of the second image, which is generally a correspondingly arranged vernier at the end of the bar division, to be placed in coincidence. In this case, the image is shifted parallel in the horizontal direction.
A second scale can now be coupled to the tilting mechanism of the planar plate micrometer, which is preferably arranged next to the one described first and also carries a code for the amount of parallel offset caused by the tilting of the planar plate. A scale with decimal numbering is used for visual reading and control; their image is made visible to the observer by known suitable optical means.
These graduations, coupled with the flat plate micrometer, which are also preferably applied to a transparent graduation carrier, move, shifted in a similar manner by a suitable setting element, against an index for visual reading or against a gap for displaying the coded setting values, that the values of the two coded scales can be registered side by side.
2 shows one of the possible embodiments of a leveling instrument of the type just described. The scale 2 is shown again, of the divided and decimally numbered part of which an image appears in the field of view, while the coded part moves towards the gap 5. The scale connected to the flat-plate micrometer is labeled 3. Its coded part also runs against the gap 5, while the divided and decimally numbered part can be read by the observer by optical means.
According to FIG. 2, there is another scale 4. This is basically the same in its function and in the visual control by the observer of the scale 3, but has a zero position, suitably with a detent. Scale 4, together with scales 2 and 3, is used to enter fixed point numbers, train numbers and commands to the computer. The part of the gap 5 and the photographic film provided for registering the display of the scale 4 remains covered when the scale 4 is locked in the zero position. For the evaluation, this means that the measurement results are to be processed as staff readings. If the scales 2, 3 and 4 are visually set to values or commands encoded by decimal digits, the corresponding code symbols appear in front of all parts of the gap 5 and are not processed as measured values according to the evaluation.
A further embodiment of a leveling instrument is shown in more detail in FIGS. 3 to 6, but for the sake of clarity the construction is greatly simplified and is not illustrated in a binding manner for the execution. As in the previous example, the instrument again has scales 2, 3 and 4. The scale 3 is actuated by a drive button 7, the plane plate 10 being tilted by a rack 8 and a lever 9.
The scale 3 moves against the gap 5 and a prism 19. Via the prism 19 and objectives 17 and 18, the image of the decimally divided and numbered part of the scale 3 is transmitted to a prism 16 and can be observed through an eyepiece 15, while the coded part of the scale 3 is registered through the gap 5 by means of the camera lens 26 on the film 28 arranged in the image plane 27. The parts shown in broken lines lie in front of the sectional plane in FIG. 3.
The visual setting and control as well as the registration of the scales 2 and 4 take place in the same way. For the transfer of the image of the scale 2 into the image plane of the telescope lens system 11-12, in addition to the lenses omitted for reasons of clarity, the optical parts 17 and 18 are used in the manner of the optical parts , a prism 20. The plane of the image of the scale 2 is located on the surface of the prism 20 which faces the eyepiece 13 of the telescope and which lies against the line cross of the telescope. A drive knob 6 (FIG. 6) with a pinion which engages in a rack connected to the scale holder is used to set the scale 2. The instrument shown in FIG. 3-6 additionally has a horizontal circular scale 21, to which optical reading means, represented by objectives 22 and 23 and prisms 24 and 25, are assigned.
The plane of the transmitted image of the circular scale with coded displays lies within the prism 25, from where the registration on the film 28 takes place via the camera lens 26.
Fig. 4 shows the view of the arrow A (Fig. 3) on the eyepiece end of the instrument. In addition to the telescope eyepiece 13, an eyepiece 14 for setting the scale 4 and the eyepiece 15 for the visual setting and reading of the scale 3 are shown. The drive button 6 for setting the scale 2 and the drive button 7 for adjusting the plane plate 10 and the scale 3 are located on both sides of the instrument.
FIG. 5 shows, in section along the line B-B 'in FIG. 3, the transmission prism 20 for the image of the scale 2 into the telescope field of view, and also the horizontal circle scale 21 with the transmission lenses 22 and 23 and the prism 24.
Fig. 2 shows in section along the line CC 'in Fig. 3, the scales 2, 3 and 4 with the drive buttons 6 and 7. As already mentioned, the pinion of the drive button 7 causes the pivoting via the rack 8 and the lever 9 the plane plate 10 (FIG. 3), which is covered by the objective 11 in the illustration.
The mechanical and optical design of the elements for setting and visually checking the scale 4 corresponds essentially to that for the scale 2. It is not shown for reasons of clarity.
In an embodiment variant not shown, instead of or in addition to the horizontal circular scale 21, a vertical circular scale with coded graduation could be present, which can be recorded photographically or in some other way by means of light technology.