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Automatisches Nivellier Die Erfindung betrifft ein Nivellierinstrument
mit einem Fernrohr, bestehend aus einem Objektiv, einer in einer Bildebene des Fernrohrs
angeordneten Zielmarke und aus einem Okular, bei dem im Abbildungsstrahlengang des
Fernrohrs zwischen Okular und Objektiv ein in einer Aufhängung unter dem Einfluß
der Schwerkraft pendelndes, vom Abbildungsstrahlengang entweder durchsetztes oder
ihn reflektierendes optisches Stabilisierungselement zur selbsttätigen Stabilisierung
der Zielachsenrichtung des Fernrohrs angeordnet ist.
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Nivelliere dieses Aufbaus sind bekannt. Ihre Stabilisierungselemente
- pendelnd gelagerte Strichplatten, Linsen oder Spiegel - sind im Abbildungsstrahlengang
des Fernrohrobjektivs an Metallfäden oder -bändern pendelnd gelagert, und sie beeinflussen
entweder die Richtung des abbildenden Büschels, oder aber sie steuern die Lage der
Zielmarke derart, daß der Beobachter unabhängig von Neigungen des Nivelliers gegen
die Horizontalebene stets in eine horizontale Richtung blickt.
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Zur Aufrechterhaltung der Funktion des Nivelliers ist es erforderlich,
daß zwischen dem Neigungswinkel des Instruments und jenem Winkel, den das optische
Stabilisierungselement mit der Richtung des Lots einschließt, ein durch die jeweilige
Konstruktion vorgegebenes festes Verhältnis für alle Neigungswinkel beibehalten
wird. Dieses Verhältnis wird unter anderem durch das eigenelastische Verhalten der
das Element tragenden Fäden oder Bänder bestimmt, und es wird deshalb erforderlich,
die Funktion des Nivelliers von Zeit zu Zeit zu überprüfen.
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Die Überprüfung ist entweder auf besonderen Prüfständen beim Hersteller
des Instruments oder aber durch den Benutzer selbst möglich. Im Fall der Überprüfung
durch den Benutzer bedarf es dazu besonders ausgewählter Prüfstrecken im Gelände
und der Anwendung besonderer Prüfverfahren, die durch wiederholte Messungen mit
dem Instrument nach Rechnung einen etwaigen Horizontalfehler erkennbar machen. Die
Durchführung solcher Prüfungen ist deshalb umständlich und zeitraubend, weshalb
sie vom Benutzer solcher Instrumente nur in größeren zeitlichen Abständen durchgeführt
wird.
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Die Erfindung befaßt sich deshalb mit der Aufgabe, Nivelliere der
bekannten Ausbildung derart zu verbessern, daß ihre Funktionstüchtigkeit jederzeit
durch den Benutzer des Instruments ohne besonderen zeitlichen Aufwand auch wiederholt
überprüft werden kann. Die Verwendung besonderer zusätzlicher äußerer Hilfsmittel
sollte dabei entbehrlich sein, und die Prüfung sollte sofort ohne Rechnung etwaige
Funktionsfehler zeigen.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß das
optische Stabilisierungselement in an sich bekannter Weise zusammen mit seiner Aufhängung
um eine im wesentlichen vertikale Geräteachse um wenigstens 1800 drehbar gelagert
ist, und darin, daß es bezüglich seiner optischen Eigenschaften symmetrisch ausgebildet
ist.
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Es sei in diesem Zusammenhang bemerkt, daß bereits Vorrichtungen
zur Herstellung einer horizontalen Fluchtlinie mit einem pendelnd gelagerten Spiegel
als Richtungsnormal bekanntgeworden sind, bei denen die Spiegel zur Kontrolle ihrer
vertikalen Lage um eine vertikale Achse um 1800 drehbar gelagert und auf ihrer Rückseite
verspiegelt sind.
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Solche Vorrichtungen geben keinen Hinweis auf die erfindungsgemäße
Anordnung, weil in den bekannten Vorrichtungen zur Herstellung der Fluchtlinie Autokollimationsbeobachtungen
- durchgeführt werden müssen. Das ist bei dem Nivellier nach der
vorliegenden
Erfindung nicht der Fall. Vielmehr läßt sich die Funktion des Nivelliers durch einfaches
Anvisieren eines beliebigen entfernten Ziels und Umschlagen des Stabilisierungselements
in seine zweite Arbeitslage prüfen. Durch die optisch symmetrische Ausbildung des
Stabilisierungselements wird dabei erreicht, daß sich Funktionsfehler durch Beobachtung
des Zielbildes in der Bildebene des Fernrohrs selbst zeigen, da in beiden Arbeitslag-
des optischen Elements die optischen Abbildungsverhältnisse im Fernrohr die gleichen
sind.
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Die Erfindung läßt sich bei Verwendung beliebiger Stabilisierungselemente,
z. B. also bei Verwendung pendelnd gelagerter Linsen, Spiegel, Prismen oder Strichplatten,
anwenden, sofern dafür Sorge getragen wird, daß die Stabilisierungselemente bei
Drehung die Abbildungsverhältnisse im Fernrohr nicht ändern.
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So muß die Bildebene des Fernrohrs für beide Stellungen des Stabilisierungselements
an demselben Ort liegen.
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Die Zeichnungen erläutern die Erfindung.
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Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht des Nivelliers, teilweise im Schnitt,
Fig.2 eine Draufsicht auf die Stabilisierungseinrichtung, einem Schnitt entlang
der Linie 11-11 entsprechend.
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In einem Gehäuse 1 ist ein Objektiv 2, dessen hinterer Hauptpunkt
hinter der letzten Linsenfläche liegt, gelagert. In dem hinteren Hauptpunkt befindet
sich der Kreuzungspunkt einer auf einem Markenträger 3 angeordneten Marke 4. Der
Markenträger 3 ist mit der letzten Linse verkittet. Hinter dem Objektiv 2 befindet
sich ein in Richtung der optischen Achse des Objektivs 2 verschiebbares Fokussierprisma
5. Die Verschiebung des Prismas 5 erfolgt über einen Stellknopf 6, einen Winkelhebel7
und eine Stellstange 8. Mit 9 ist eine Feder und mit 10 eine Führung bezeichnet.
An die Genauigkeit der Führung des Fokussierprismas 5 wird keine große Anforderung
gestellt, da die Verkippung dieses Prismas, wie bekannt, zu keinen Zielfehlern führt.
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11 bezeichnet einen pendelnd aufgehängten Spiegel, der auf seiner
Vorder- und Rückseite verspiegelt ist und der die Lichtstrahlen über das Fokussierprisma
5 in die in der hinteren Hauptebene gelegene Bildebene zurückwirft. Der Spiegel
11 ist in dem Bauteil 12 gelagert, welches mittels des Rändellinopfes 13 um 1800
um eine vertikale, den Abstand der beiden spiegeinden Flächen voneinander halbierende
Drehachse drehbar ist. Die Verdrehung wird durch nicht dargestellte Anschläge begrenzt.
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Das den Spiegel 11 tragende Pendel ist, wie aus der F i g. 1 entnommen
werden kann, streng symmetrisch aufgebaut. Die Bewegungen des Pendels sind mittels
der aus einem mit dem Bauteil 12 in Verbindung stehenden Kolben 13' bzw. 13" und
einem an dem Pendel befestigten Zylinder 14 bzw. 14' bestehenden Dämpfungseinrichtung
gedämpft. 15, 15' bezeichnen Schrauben zur Ausschlagsbegrenzung. Der Schwerpunkt
des Pendels kann durch die verstellbaren Gewichte 16, 16' und 17 einjustiert werden.
Das Pendel ist an einer Kreuzfederaufhängung befestigt. Die Federbändchen sind mit
18, 19 und 18', 19' bezeichnet. Der Spiegel 11 ist in der Fassung 20 in einer Dreipunktlagerung
mit einem federnd ausgebildeten Lagerpunkt gelagert. Er kann in seiner Fassung gedreht
werden, so daß die obengenannte Bedingung für die Ausrichtung der beiden spiegelnden
Flächen
auch dann erfüllt werden kann, wenn diese Flächen nicht parallel zueinander
sind. An dem mit dem Bauteil 12 in Verbindung stehenden Teil 21 sind Ansätze 22,
22' befestigt, in die die Zapfen 24, 24' eingeschraubt sind, die in Bohrungen in
den am Pendel befestigten Teilen 23, 23' eingreifen und die die Bändchen 18, 19,
18', 19' vor zu großer Beanspruchung, etwa bei Stößen, schützen.
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Das in der hinteren Hauptebene befindliche Bild wird über das Okular
32 und Umlenkprismen, von denen lediglich das eine Prisma 25 sichtbar ist, betrachtet.
26 bezeichnet die Planplatte eines Mikrometers, die über einen nicht sichtbaren
Mikrometertrieb verstellt werden kann. Eine aus Glas bestehende Abschlußplatte 27
schützt das Geräteinnere vor Verschmutzungen. Die Abschlußplatte ist als Keilplatte
ausgebildet und kann zu Justierzwecken herangezogen werden, indem sie in ihrer Fassung
verdreht wird.
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Die für die Grobhorizontierung notwendige Dosenlibelle28 ist im Inneren
des Gehäuses angeordnet.
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Sie wird durch ein Fenster 29 beleuchtet und kann durch den Einblick
30 über das Prisma 31 beobachtet werden.
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Die vertikale Drehachse des Gerätes fällt mit der Drehachse der Stabilisierungseinrichtung
zusammen, was konstruktive Vorteile mit sich bringt. Sie geht ferner durch den vorderen
Hauptpunkt, wodurch die durch eine schiefstehende Drehachse verursachten Zielfehler
unterdrückt werden. Mit 33 ist der Drehknopf für die Feinverdrehung des Gerätes
um die vertikale Achse bezeichnet.
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Die Wirkungsweise des dargestellten Gerätes sowie die Durchführung
der Kontrolle der Stabilisierungseinrichtung ergeben sich von selbst aus der Fig.
1 in Verbindung mit dem in derBeschreibungseinleitung Gesagten, so daß es sich erübrigt,
näher hierauf einzugehen.
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Zweckmäßig bildet man Geräte nach der Erfindung derart aus, daß die
Justiermittel, die zur Justierung der Lagerung des Kompensators bzw. der Funktion
des Kompensators dienen, im Gehäuse des Gerätes zugänglich angeordnet sind. In diesem
Fall gestattet es die Erfindung, daß Geräte dieser Ausbildung durch den Benutzer
der Geräte selbst neu justiert werden, sofern ein Funktionsfehler am Kompensationselement
auftritt.