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.
Code-Theodol it
The present invention relates to a code theodolite with automatic registration of the measurement results with the aid of horizontal and elevation angle converters by projecting the sections of the code scale of the disks of these converters corresponding to the measured value through at least one slit diaphragm on the film of the photo recording device when measuring horizontal and elevation angles will.
Code theodolites with automatic registration of the measured values are known, in which the parts of the converter code disks corresponding to the measured value during the measurement of horizontal and vertical angles are projected through at least one slit diaphragm onto the film of the photo registration device (see the article by Zwicker Erwin " The Fennel Code Theodolite FLT "in the journal" Vermessungstechnische Rundschau ", 1964, No. 10, pp. 397-401).
In the known code theodolites, disks with code scales are used, which represent a combination of transparent and opaque strips of various widths, which are arranged on the disk in concentric circles. Special automatic dividing machines are necessary for the production of such panes. The manufacturing costs of such disks are so high that their use is justifiable only in theodolites of high and highest accuracy class.
The purpose of the present invention is to eliminate said disadvantage.
The present invention is based on the object of proposing a code theodolite which has disks that can be produced easily and with little effort, whereby the production of code theodolites of a high and technical accuracy class can be made possible.
This object is achieved by a code theodolite, which is characterized according to the invention in that the code scale of each disc is designed with two tracks, on which bars are recorded at equal angular intervals, of which the bars on the first track contain the information Via the position of the line of sight within the distances between adjacent lines and the lines on the other track, the information about the order number of the closest line of the first track is conveyed, the angular distance between the lines on the second track being the angular distance between the lines on the first Exceeds track by such a value that the first track has one more line than the other.
In order to convert the information about the measurement results, which is characterized by the mutual position of the bars on the tracks and the position of the bar of the first track in relation to the line of sight, into a numerical code, it is advisable to place a code with a code in the focal plane of the photo recorder. To set up a screen provided with a scale.
This scale can aufwei sen at least one, which consists of alternately arranged, transparent and opaque strips, the number of which is greater than or equal to the number of lines of the first track.
Three exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the accompanying drawings; it shows:
Fig. 1 shows the overall structure of the theodolite (axial section),
2 shows the optical system of a first embodiment of the theodolite,
3 shows a section of the code scale of the theodolite,
4 shows the optical system of a second exemplary embodiment of the theodolite,
Fig. 5 shows the optical system of a third embodiment of the theodolite.
As FIG. 1 shows, the code theodolite consists of a carrier 1, with the vertical axis 2 of which a horizontal circle 3 is rigidly connected. The standing axis 2, which is also the vertical axis of the theodolite, carries a movable part 4. The movable part 4 of the theodolite consists of a housing 5 and an axis 6, which is the horizontal axis of the theodolite and carries a swiveling telescope 7 and a vertical circle 8 . A converter 9 for horizontal angles and another converter 10 for vertical angles are accommodated in the housing 5 and convert the angle values into codes.
The transducers 9 and 10 have diaphragms 11 and 12 which are provided with gaps 13 and 14 (FIG. 2) and which are attached to prisms 15 and 16 (FIG. 1). The transducers 9 and 10 also include the horizontal circle 3 and the vertical circle 8, which serve as disks with code scales in these transducers. The converters 9 and 10 are followed by a photo recording device 17.
Each code scale 18 (FIG. 2) consists of two tracks 19 and 20, which tracks have lines 21 and 22 each arranged at equal angular intervals. The lines 21 convey the information regarding the position of the line of sight within the distances between the lines 21 of the first track 19, and the lines 22 of the second track 20 convey the information regarding the ordinal number of the closest line 21. The angular distance a (Fig. 3) of the lines 22 is greater than the angular distance ss of the lines 21. This difference between the angular distances (a - B) is chosen so that? - ss = ss / ni, ss 1 i.e. a = = (1 = n (1 is where ni here denotes the number of all lines 21 on track 19.
A second embodiment of the theodolite also has a screen 23 with a multi-order code scale 24 (FIG. 4) in the focal plane of the photo registration device 17, on which scale a binary code represented as a combination of transparent and opaque strips is applied. The binary code enables the position of the bars 21 and 22 projected on the code scale 24 to be converted unambiguously into code digits. The number of strips in a track 25 of the lower order of the scale 24 is greater than the total number of lines 21.
In the third embodiment of the theodolite, instead of the diaphragms 11 and 12 used in the two previously mentioned examples, only a diaphragm 26 (FIG. 5) with a slot 27 set up in the focal plane of the photo registration device 17 is used, which at the same time for both transducers 9 and 10 is determined. In the field of view of this diaphragm 26, the screen 23 is set up with only one track 28, the track 28 consisting of alternating transparent and opaque strips, the number of which is greater than the total number of lines 21.
Before a measurement, a picture counter of the photo registration device 17 is used to check whether an unexposed film 29 (FIG. 1) has been inserted so that the measurement can be carried out. By means of the adjusting screws of the support 1, the theodolite is brought into a strictly horizontal position according to dragonflies.
The telescope 7 is then aimed at the first target in the horizontal plane and a light source 30 is switched on, which illuminates part of the code scale 18 of the horizontal circle 3 via a condenser 31 and a prism 32. An image of a section of the code scale 18 is projected onto the film 29 of the photo registration device 17 via an optical system consisting of a prism 15, an objective 33 and prisms 34 and 35 through the slot 13 of the diaphragm 11. The image of a position of the lines 21 and 22 which are located in the field of view of the slit 13 at the moment of the measurement is fixed on the film 29. The measurement result is composed of a rough and a fine reading. The value of the fine reading results from the position of the line 21 in relation to the edge of the slot 13, which serves as the base line.
The value of the rough reading is derived from the distance between the adjacent lines 21 and 22 located in the field of view of the slit 13 and is recorded on the film 29. The telescope 7 is then aimed at the second target. As in the first case, the light source 30 is switched on and another measurement result is recorded on the film 29 again. In this first exemplary embodiment of the code theodolite, the measurement results as a digit code are obtained when the exposed film 29 is evaluated in the reader. The difference in the measurement results when sighting the first and the second target gives the angle between these two targets.
The measurements in the vertical plane are made in a similar manner with the aid of the light source 30, a condenser 36, a prism 37, the height circle 8, the diaphragm 12 with the slit 14, a prism 16, an objective 38, prisms 39 and 40 and the film 29 made.
The functional principle of the second exemplary embodiment of the theodolite is analogous to the first example. The difference is that the measurement results can be read directly from the code scale 24 in the form of values of the digit code, which can be calculated using the following formula: = = A2 ss + B + (ci-B) A1 A1 in which the following designations apply: oi - code digit value of the scale 24, which lies opposite the image of the line 22, A1- line value of the track 20, B-code digit value of the scale 24, which lies opposite the image of the line 21, A2- line value of the track 19.
The functional principle of the third exemplary embodiment of the theodolite is analogous to the first and second examples. The difference consists in the use of only a single aperture 26 common to the two transducers 9 and 10 with a slot 27. In the field of view of the slot 27 is the track 28, which is recorded on the film 29 next to the images of the lines 21 and 22 at the same time is. This track makes the evaluation of the results of the angle measurements much easier.
The angle measurement results of this exemplary embodiment of the theodolite, expressed in numerical code, can be calculated using the following formula: tf = A1 nl + A2n2 in which the following designations apply: nl number - number of strips of track 28 on the
Film 29, determined by the beginning of the
Trace and location of the figure of the
Dash 21,
A1 - bar value of track 28 for the fine reading determined by track 19, n2 - number of strips of track 28 on the
Film 29, determined by the distance between the images of lines 21 and 22,
A2 - Line value of trace 28 for the coarse reading determined by trace 20.
The proposed code theodolite is much lighter and requires much less effort than the known code theodolites. The disks of this theodolite are made on ordinary dividing machines that are used for making the circles for optical theodolites. The manufacturing costs of the disks for such a theodolite are not higher than for the circles for optical theodolites.