Kode-Theodol it
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kode-Theodolit mit automatischer Registrierung der Messergebnisse mit Hilfe von Horizontalund Höhenwinkelwandlern, indem bei Messung von Horizontal- und Höhenwinkeln die dem gemessenen Wert entsprechenden Abschnitte der Kode Skala der Scheiben dieser Wandler durch mindestens eine Schlitzblende auf dem Film des Photoregistriergerätes projiziert werden.
Bekannt sind Kode-Theodolite mit automatischer Registrierung der gemessenen Werte, bei denen die während der Messung von Horizontal- und Vertikalwinkeln dem Messwert entsprechenden Teile der Wandler-Kodescheiben durch mindestens eine Schlitzblende auf den Film des Photoregistriergerätes projiziert werden (s. z.B. den Artikel von Zwicker Erwin "Der Fennel-Code-Theodolit FLT" in der Zeitschrift "Vermessungstechnische Rundschau", 1964, Nr. 10, S. 397-401).
Bei den bekannten Kode-Theodoliten verwendet man Scheiben mit Kode-Skalen, die eine Kombination von durchsichtigen und undurchsichtigen Streifen verschiedener Breite darstellen, welche auf der Scheibe in konzentrischen Kreisen angeordnet sind. Für die Herstellung solcher Scheiben sind besondere Teilungsautomaten notwendig. Die Herstellungskosten solcher Scheiben liegen so hoch, dass ihre Verwendung nur in den Theodoliten hoher und höchster Genauigkeitsklasse vertretbar ist.
Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Beseitigung des genannten Nachteils.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kode-Theodolit vorzuschlagen, der einfach und mit geringem Aufwand herstellbare Scheiben aufweist, wodurch die Herstellung von Kode-Theodoliten hoher und technischer Genauigkeitsklasse möglich gemacht werden kann.
Diese Aufgabe wird durch einen Kode-Theodolit gelöst, welcher erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet ist, dass die Kode-Skala jeder Scheibe mit zwei Spuren ausgeführt ist, auf denen in jeweils gleichen Winkelabständen Striche aufgezeichnet sind, von denen die auf der ersten Spur liegenden Striche die Information über die Lage der Visierlinie innerhalb der Abstände zwischen benachbarten Strichen und die auf der anderen Spur liegenden Striche die Information über die Ordnungsnummer des nächstliegenden Strichs der ersten Spur vermittelt, wobei der Winkelabstand zwischen den Strichen auf der zweiten Spur den Winkelabstand zwischen den Strichen auf der ersten Spur um einen solchen Wert übertrifft, dass die erste Spur einen Strich mehr als die andere aufweist.
Um die sich durch die gegenseitige Lage der Striche auf den Spuren sowie durch die Lage des Striches der ersten Spur in bezug auf die Visierlinie kennzeichnende Information über die Messergebnisse in einen Ziffernkode umzuwandeln, ist es zweckmässig, in der Brennebene des Photoregistriergerätes einen mit einer Kode-Skala versehenen Schirm aufzustellen.
Diese Skala kann mindestens eine Spur aufwei sen, die aus abwechslungsweise angeordneten, durchsichtigen und undurchsichtigen Streifen besteht, deren Zahl grösser oder gleich ist der Zahl der Striche der ersten Spur.
Nachstehend werden drei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand beiliegender Zeichnungen näher erläutert; es zeigt:
Fig. 1 den Gesamtaufbau des Theodolits (Axialschnitt),
Fig. 2 das optische System eines ersten Ausführungsbeispiels des Theodolits,
Fig. 3 einen Abschnitt der Kode-Skala des Theodolits,
Fig. 4 das optische System eines zweiten Ausführungsbeispiels des Theodolits,
Fig. 5 das optische System eines dritten Ausführungsbeispiels des Theodolits.
Wie Fig. 1 zeigt, besteht der Kode-Theodolit aus einem Träger 1, mit dessen Stehachse 2 ein Horizontalkreis 3 starr verbunden ist. Die Stehachse 2, die zugleich die Vertikalachse des Theodolits ist, trägt einen beweglichen Teil 4. Der bewegliche Teil 4 des Theodolits besteht aus einem Gehäuse 5 und einer Achse 6, welche die Horizontalachse des Theodolits ist und ein schwenkbares Fernrohr 7 sowie einen Vertikalkreis 8 trägt. Im Gehäuse 5 sind ein Wandler 9 für Horizontalwinkel und ein anderer Wandler 10 für Vertikalwinkel untergebracht, die die Winkelwerte in Kode umwandeln.
Die Wandler 9 und 10 weisen mit Spalten 13 bzw. 14 (Fig. 2) versehene Blenden 11 bzw. 12 auf, die an Prismen 15 bzw. 16 (Fig. 1) befestigt sind. Zu den Wandlern 9 und 10 gehören auch der Horizontalkreis 3 sowie der Vertikalkreis 8, welche in diesen Wandlern als Scheiben mit Kode-Skalen dienen. Den Wandlern 9 und 10 ist ein Photoregistriergerät 17 nachgeschaltet.
Jede Kode-Skala 18 (Fig. 2) besteht aus zwei Spuren 19 und 20, welche Spuren in jeweils gleichen Winkelabständen angeordnete Striche 21 und 22 aufweisen. Die Striche 21 vermitteln die Information betreffend die Lage der Visierlinie innerhalb der Abstände zwischen den Strichen 21 der ersten Spur 19, und die Striche 22 der zweiten Spur 20 vermitteln die Information betreffend die Ordnungszahl des nächstliegenden Strichs 21. Der Winkelabstand a (Fig. 3) der Striche 22 ist grösser als der Winkelabstand ss der Striche 21. Diese Differenz zwischen den Winkelabständen (a - B) ist so gewählt, dass α - ss = ss/ni, ss 1 d.h. a = = (1 = n (1 ist wobei mit ni hier die Zahl aller Striche 21 auf der Spur 19 bezeichnet ist.
Ein zweites Ausführungsbeispiel des Theodolits weist in der Brennebene des Photoregistriergeräts 17 zusätzlich noch einen Schirm 23 mit einer Mehr-Ordnungs-Kode-Skala 24 (Fig. 4) auf, auf welcher Skala ein als eine Kombination von durchsichtigen und undurchsichtigen Streifen dargestellter Binär-Kode aufgetragen ist. Der Binär-Kode ermöglicht eine Umwandlung der Lage der auf die Kode Skala 24 projizierten Striche 21 und 22 eindeutig in Kodeziffern. Die Zahl der Streifen in einer Spur 25 der unteren Ordnung der Skala 24 ist grösser als die Gesamtzahl der Striche 21.
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel des Theodolits ist anstatt der bei den zwei zuvor erwähnten Beispielen verwendeten Blenden 11 und 12 lediglich eine in der Brennebene des Photoregistriergeräts 17 aufgestellte Blende 26 (Fig. 5) mit einem Schlitz 27 verwendet, die zugleich für beide Wandler 9 und 10 bestimmt ist. Im Gesichtsfeld dieser Blende 26 ist der Schirm 23 nur mit einer Spur 28 aufgestellt, wobei die Spur 28 aus abwechselnd durchsichtigen und undurchsichtigen Streifen besteht, deren Zahl grösser ist als die Gesamtzahl der Striche 21.
Vor einer Vermessung wird an einem Bildzählwerk des Photoregistriergeräts 17 nachgeprüft, ob ein unbelichteter Film 29 (Fig. 1) eingelegt ist, um die Messung vornehmen zu können. Mittels der Einstellschrauben des Trägers 1 wird der Theodolit nach Libellen in eine streng horizontale Lage gebracht.
Danach wird das Fernrohr 7 in der Horizontalebene auf das erste Ziel gerichtet und eine Lichtquelle 30 eingeschaltet, die über einen Kondensor 31 und ein Prisma 32 einen Teil der Kode-Skala 18 des Horizontalkreises 3 beleuchtet. Durch den Schlitz 13 der Blende 11 wird eine Abbildung eines Abschnitts der Kode-Skala 18 über ein optisches System, bestehend aus einem Prisma 15, einem Objektiv 33 und Prismen 34 und 35, auf den Film 29 des Photoregistriergeräts 17 projiziert. Auf dem Film 29 wird die Abbildung einer Lage der Striche 21 und 22 fixiert, die sich im Moment der Messung im Gesichtsfeld des Schlitzes 13 befinden. Das Messergebnis setzt sich aus einer Grob- und einer Feinablesung zusammen. Der Wert der Feinablesung ergibt sich aus der Lage des Strichs 21 in bezug auf den Rand des Schlitzes 13, der als Basislinie dient.
Der Wert der Grobablesung wird aus dem Abstand zwischen den sich im Gesichtsfeld des Schlitzes 13 befindenden benachbarten Strichen 21 und 22 abgeleitet und auf dem Film 29 festgehalten. Danach wird das Fernrohr 7 auf das zweite Ziel gerichtet. Wie im ersten Falle wird die Lichtquelle 30 eingeschaltet und ein anderes Messergebnis auf dem Film 29 wieder festgehalten. Die Messergebnisse als Ziffernkode erhält man bei diesem ersten Ausführungsbeispiel des Kode-Theodolits bei der Auswertung des belichteten Films 29 im Ablesegerät. Die Differenz der Messergebnisse bei dem Anvisieren des ersten und des zweiten Ziels ergibt den Winkel zwi schen diesen beiden Zielen.
Die Messungen in der Vertikalebene werden auf ähnliche Weise mit Hilfe der Lichtquelle 30, eines Kondensors 36, eines Prismas 37, des Höhenkreises 8, der Blende 12 mit dem Schlitz 14, eines Prismas 16, eines Objektivs 38, Prismen 39 und 40 und des Films 29 vorgenommen.
Das Funktionsprinzip des zweiten Ausführungsbeispiels des Theodolits ist dem ersten Beispiel analog. Der Unterschied besteht darin, dass von der Kode-Skala 24 die Messergebnisse unmittelbar in Werten des Ziffernkodes abgelesen werden können, die sich nach folgender Formel errechnen lassen: = = A2 ss + B+(ci-B) A1 A1 in der folgende Bezeichnungen gelten: oi - Kodeziffernwert der Skala 24, der gegen über der Abbildung des Striches 22 liegt, A1- Strichwert der Spur 20, B-Kodeziffernwert der Skala 24, der gegen über der Abbildung des Striches 21 liegt, A2- Strichwert der Spur 19.
Das Funktionsprinzip des dritten Ausführungsbeispiels des Theodolits ist dem ersten sowie dem zweiten Beispiel analog. Der Unterschied besteht in der Verwendung nur einer einzigen für die beiden Wandler 9 und 10 gemeinsamen Blende 26 mit einem Schlitz 27. Im Gesichtsfeld des Schlitzes 27 befindet sich die Spur 28, die auf dem Film 29 neben den Abbildungen der Striche 21 und 22 zugleich festgehalten ist. Diese Spur erleichtert die Auswertung der Ergebnisse der Winkelmessungen sehr wesentlich.
Die in Ziffernkode ausgedrückten Winkelmessergebnisse dieses Ausführungsbeispiels des Theodolits lassen sich nach folgender Formel errechnen: tf = A1 nl+ A2n2 in der folgende Bezeichnungen gelten: nl-Anzahl - Anzahl der Streifen der Spur 28 auf dem
Film 29, bestimmt durch den Anfang der
Spur und die Lage der Abbildung des
Striches 21,
A1 - Strichwert der Spur 28 für die durch die Spur 19 bestimmte Feinablesung, n2 - Anzahl der Streifen der Spur 28 auf dem
Film 29, bestimmt durch den Abstand zwischen den Abbildungen der Striche 21 und 22,
A2 - Strichwert der Spur 28 für die durch die Spur 20 bestimmte Grobablesung.
Der vorgeschlagene Kode-Theodolit hat ein wesentlich geringeres Gewicht und verlangt einen wesentlich geringeren Aufwand als die bekannten Kode-Theodolite. Die Scheiben dieses Theodolits werden auf gewöhnlichen Teilungsmaschinen hergestellt, die für die Herstellung der Kreise für optische Theodolite verwendet werden. Die Herstellungskosten der Scheiben für einen solchen Theodolit liegen nicht höher als bei den Kreisen für optische Theodoliten.