DD145208A1 - Optische anordnung zur neigungsbestimmung - Google Patents

Description

Optische Anordnung zur Neigungsbestimmung

Die Erfindung betrifft eine optische Anordnung zur Neigungsbestimmung, durch die eine Marke in die Ebene einer zweiten Marke abgebildet wird und die zwei auf Pendeln angeordnete optische Elemente aufweist* Sie ist zuT neigungsmessung in zwei Koordinaten vorzugsweise in geodätischen Geräten bestimmt.

Zur neigungsbestimmung werden Libellen, Flüssigkeitshorizonte oder Pendel in Verbindung mit mechanischen oder optischen Bau- bzw. Anzeigeelementen verwendet. Bei der Verwendung von Libellen zur Neigungsbestimmung wirken sich deren Temperaturabhängigkeit, die Trägheit

1.5 in der Bewegung, der Libellenblase und die Schwierigkeiten bei der Automatisierung der Meßwerterfassung ungünstig aus, Flüssigkeitshorizonte ermöglichen in einfacher Weise die Erfassung der Neigung in zwei Komponenten· Da die Flüssigkeit jedoch in Küvetteη sngeordnet und gut abgedichtet sein müssen, in ihrer Wirkung von der Temperatur abhängig sind und bei ihrer Benutzung im durchfallenden Licht- einen eingeschränkten Transssissionsgrad aufweisen, zeigen Flüssigkeitshorizonte erhebliche Nachteile. Störend wirken sich insbesondere bei kleinen. Küvettenabmessungen Oberflächeneffekte zwischen Glas und Flüssigkeit aus» Quecksilberhorisonte benötigen besondere Sicherheitsmaßnahmen bei ihrer Herstellung und zeigen .Reflexionsverluste infolge

von relativ schnell einsetzenden Oxidationen. Die Anwendung von Pendeln bzw. pendelnden" optischen Bauelementen zur Kompensation oder Messung kleiner Neigungen ist ebenfalls bekannt. Dabei findet eine Pendelbewegung in einer oder in zwei Komponenten statt. Das Pendel ist kardanisch oder um zwei Achsen schwenkbar gelagert oder es sind zwei Pendel um zwei zueinander senkrechte Achsen jeweils in einer Komponente schwenkbar angeordnet« Die Verwendung eines kardanisch oder um zwei Achsen schwenkbaren Pendels hat einige deutlich sichtbare Mangel« Es sind bei Verwendung Kreuzband- oder Blattfedergelenken komplizierte und aufwendige Sicherungsmechanlsraen beim Transport notwendig. Die Dämpfungsmittel gegen unerwünschte Schwingungen können wegen der großen Luftabstände zwischen dem bewegten und dem feststehenden Teil nicht wirkungsvoll arbeiten oder es treten unerwünschte Querschwingungen und zusätzliche Erregungen auf, wenn ein Dämpfungsmittel an einem schwingenden Teil befestigt ist. Schließlich gestaltet sich die Abstimmung des Vergrößerungsfaktors des Edi optischen Bauelementen versehenen räumlich schwingenden · Pendels sehr schwierig. Schließlich sind bei der Verwendung von zwei getrennten Pendeln zu Neigungsbestimmungen Rechenmittel und Rechenvorgänge erforderlich, um aus den getrennt ermittelten, lieigungskomponenten die Resultierende der Neigungen ermitteln zu können.

Ziel der Erfindung:

•Durch die Erfindung sollen die Mangel der bekannten Neigungsmesser vermieden und ihre Vorteile zusammengefaßt werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung:

Aufgabe der Erfindung ist es, eine optische Anordnung zur Neigungsbestimmung zu schaffan, die trotz der Verwendung zweier Pendel die Neigungsanzeige oder Neigungsbestimmung unmittelbar in der Resultierenden aus zwei Komponenten mit

•35 hoher Genauigkeit ermöglicht»

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Die soll eine einfache und leicht justierbare Anordnung gewährleisten·

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Pendel uta Achsen schwingen, die rechtwinklig zueinander und zur optischen Achse der Anordnung in unterschiedlichen Ebenen angeordnet sind und daß die optischen Elemente dem Abbildungsstrahlengang eine in Abhängigkeit von der· Auslenkung der Pendel alternierende Neigung gegenüber der optischen Achse erteilen.

Die an den Pendeln befestigten optischen Elemente können zwei Linsen bzw. Linsenkombinationen, eine Linse und eine Strichplatte oder eine Linse bzw» ein Kollimator und ein Spiegel sein« Der Spiegel ist vorteilhafter~ .weise eben»

Die Erfindung hat den Vorteil der Verwendung zweier voneinander unabhängiger und deshalb getrennt abstitnra» barer Pendel, deren Montage einfach und reproduzierbar erfolgen kann« Auch die verwendeten Dämpfungsmittel wirken getrennt und sind deshalb sicher beherrschbar« Die Messung der Neigungsänderungen erfolgt vorteilhaft mittels einer optischen Planplatte, deren Schwenkachse rechtwinklig zur optischen Achse und unter 45 geneigt zu den Schwenkachsen der Pendel angeordnet sind.

Ausführun^sbeispieIe;

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der schematischen Zeichnung naher erläutert. Es zeigen: Pig, 1 ein Ausführungsbeispiel, bei dem eine Linse und

eine Strichplatte, pendeln und Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel, bei dsm eine Linse und ein Planspiegel pendeln.

In Pig« 1 sind an einem Gehäuse 1 eine Basis 2 für ein Pendel 3 und eine Basis 4 'für ein vom Pendel 3 unabhängiges Pendel 5 befestigte Das Pendel 3 ist mit Kreuzfedergelenken 5 an der Basis 2 um eine zur Zeichenebene rechtwinklige Achse X * X pendelnd aufgehängt und trägt 's Xs optisches Element eine Strichplatte 7 mit einer

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Marke 8· Außerdem sind am zur Hälfte sichtbaren Pendel 3 Dampfungszylinder 9; 10 einer Luftdämpfung vorgesehen, die mit am Gehäuse 1 befestigten'Dämpfungskolben 11; korrespondieren. Das Pendel 5 ist über Kreuzfedergelenke 13 an der Basis 4 um eine zur Zeichenebene parallele Achse Y -Y schwenkbar gelagert und trägt ein aus zwei Linsen bestehendes, bezüglich eines noch genauer zu beschreibenden Abbildungsstrahlenganges winkelablenkend wirkendes optisches Element 14· In der Basis 2 befinden sich Ausnehmungen 21, durch die das Pendel 5 zu dem unterhalb der Basis 2 befindlichen optischen Element 14 hindurchragt· Im Gehäuse 1 sind ferner eine Lichtquelle 15 und ein Kondensator 16 zur Beleuchtung der Marke 8 fest angeordnet, die durch das optische Bauelement 6 und ein auf der Basis 2 befindliches fest angeordnetes Objektiv 17 in eine Bildebene 18 abgebildet wird.

Hierzu sind in den Basen 2 und 4 koaxial zum Abbildungsstrahlengang, und zur gemeinsamen optischen Achse Ο..- Ο., von Strichplatte 7, optischem Element 14 und Objektiv 17 Ausnehmungen 19; 20 vorgesehen, die den Abbildungsstrahlengang ungehindert passieren lassen. In der Bildebene 18 befinden sich Blendenspalte 22; 23, hinter denen lichtelektrische Empfänger 24; 25.

angeordnet sind« Zwischen dem Objektiv 17 und den Blendenspalten 22; 23 ist eine Mxkrometerplatte 26 so angeordnet, daß ihre Schwenkachse Z-Z zur optischen Achse Oj-O^ rechtwinklig und zu den Achsen X-X und Y - Y unter 45° geneigt ist. Die Brennweiten des optischen Elements 14 und des Objektivs sowie die Längen der Pendel 3 und 5 sind frei wählbar. Die von der Lichtquelle 15 durch den Kondensator 16 beleuchtete pendelnde Marke 8 wird durch das pendelnde optische Element 14 und das feste Objektiv 17 auf die lichtelektrischen .Empfänger 24; 25 abgebildet., die der Einfachheit halber in derselben Ebene nebeneinander liegend dargestellt sind. Bei .Neigung des ·.

Gehäuses 1 pendelt die Strichplatte 7 und/oder das optische Element 14 in eine neue Gleichgewichtslage ein und das Bild der Marke. S erfährt gegenüber der optischen Achse 0-0 eine Verschiebung, die der Neigung des Gehäuses 1 proportional ist« Mit Hilfe der Mikrometerplatte 26 kann diese Verschiebung manuell oder mittels eines nicht dargestellten Steuer- und Regelsystems kompensiert und gemessen werden* In Pig. 2 sind in einem Gehäuse 27 zwei Basen 28; 29 vorgesehen« An der Basis 28 ist mit Federgelenken 30 ein zur Hälfte dargestelltes Pendel 31 für einen Spiegel 32 aufgehängt« Am um eine Achse U-U schwingendes Pendel 31 befestigte Dätnpfungszylinder 33; 34 sorgen im Zusammenwirken mit am Gehäuse 27 befestigten Dämpfungakolben 35; 36 für ein schnelles Abklingen der Schwingungen des Pendels 31· An der Basis 29 ißt mit Pedergelenken 37 ein Pendel 38 um eine Achse V-V schwenkbar: gelagert, das ein Ko llirna tor objektiv 39 trägt und dessen Dämpfungsmittel der Übersichtlichkeit der Darstellung wegen weggelassen sind» Die optische Achse des Kollimatorobjektivs 39 ist Op - Op. Im Gehäuse 27 ist hinter einer Blende 40 ein Sender 41 für ein Lichtstrahlenbündel vorgesehen, das' durch Ausnehmungen 43; 44 in den Basen 28; 29 geführt wird. Das Kollimatorobjektiv 39 erzeugt einen telezentrisch^ Strahlengang zum Spiegel 32 hin und bildet eine als Marke dienende Blendenöffnung

45 vor dem Sender 41 auf das Zentrum eines Skalenfeldes

46 bei nicht geneigtem Gehäuse 27 ab. Verändert das Gehäuse 27 seine Heigung, so schwingt das Pendel 31 mit der Strichplatte 32 und/oder das Pendel 38 mit dem Kollimatorobjektiv 39 in eine neue Gleichgewichtslage gegenüber dem Gehäuse 27 ein, es kommt zu einer Auslenkung) des Bildes der Blendenöffnung 45 aus dem Zentrum des rechtwinklig zur optischen Achse Op - O₀ zweidimensionalen Skalenfeldes 46, die an dem Skalenfeld ablesbar ist» Die Strichplatte 7 und das Linsensystem 14

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der Pig. 1 bzw. der Spiegel 32 und das Kollimatorobjektiv 39 der Pig. 2 sind diejenigen optischen Elemente, die pendelnd aufgehängt dem Abbildungsstrahlengang eine in Abhängigkeit von der Pendelauslenkung wechselnde.neigung gegenüber der optischen Achse 0- - CL bzw· O₂ - CU erteilen.

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Claims (2)

1. Erf indungsa.nsj?ruc_h_j_

   1. Optische Anordnung zur Neigungsbestimmung, durch die eine Marke in die Ebene einer zweiten Marke abgebildet wird und die zwei auf Pendeln angeordnete, um unterschiedliche Achsen pendelnde optische Elemente aufweist, gekennzeichnet dadurch, daß die Pendel um Achsen schwingen, die rechtwinklig zueinander und zur optischen Achse der Anordnung in unterschiedlichen Ebenen angeordnet sind und daß die optischen Elemente dem Abbildungsstrahlengang eine in Abhängigkeit von der Auslenkung der Pendel alternierende Neigung gegenüber der optischen Achse erteilen«

   2« Optische Anordnung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die optischen Elemente eine Linse und eine Strichplatte sind.

   3« Gotische Anordnung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die optischen Elemente eine Linae und ein Planspiegel sind*
2. 23. 7. 1979

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