DE1448620C - Fernrohr fur geodätische und feinmeß technische Zwecke - Google Patents
Fernrohr fur geodätische und feinmeß technische ZweckeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Fernrohr für geodätische und feinmeßtechnische Zwecke mit einem Zielmarkenträger
und einem selbsttätigen Ziellinienregler.
Für die Genauigkeit und Zuverlässigkeit eines Meßergebnisses ist die Justiergenauigkeit und die
Justierhaltigkeit der die Ziellinie beeinflussenden Mittel, vornehmlich des Objektivs, des Zielmarkenträgers
und nicht zuletzt des Ziellinienreglers von entscheidender Bedeutung. Zwar kann durch geeignete Prüfmethoden
und -mittel die Lage der Ziellinie überprüft und eine festgestellte Abweichung bei entsprechender
Justiermöglichkeit und Justiergenauigkeit korrigiert, durch einen Benutzer jedoch im allgemeinen nur bis
auf einen gewissen Restfehler beseitigt werden. Es ist bei den bisher bekannten Meß- und Prüffernrohren
aber unvermeidlich und deshalb von erheblichem Nachteil, daß durch thermische und mechanische
Einwirkungen Dejustierungen-der die Ziellinie beeinflussenden Mittel hervorgerufen werden. Trotz der
von Zeit zu Zeit wiederholten Prüfungen und Nachjustierungen sind deshalb für Präzisionsmessungen
zur wenigstens teilweisen Berücksichtigung der genannten Fehlereinflüsse umfangreiche meßmethodische
Einzelheiten zu beachten. Beim Präzisionsnivellemcnt
ist es z. B. erförderlich, die nach einem bestimmten Schema in bestimmter Reihenfolge durchgeführten
einzelnen Zielungen unter Einhaltung gleicher Zielweiten für Rück- und Vorblick vorzunehmen.
Die genannten meßmethodischen Vorkehrungen belasten die Wirtschaftlichkeit wie auch die Genauigkeit
des Meßvorganges erheblich.
Die Erfindung geht aus von dem bekannten Prinzip der Messung in zwei diametralen Lagen und der
Mittelung der Meßergebnisse. Es ist bereits eine Vorrichtung zum Fluchten nach Höhe und Seite bekannt,
die aus einem Zielmittel und einem pendelnden Wendespiegel besteht, der bezüglich der Lotlinie
justierbar und getrennt vom Zielmittel angeordnet ist. Zur Durchführung insbesondere geodätischer Nivellements
ist diese Vorrichtung völlig ungeeignet, weil bei jedem Wechsel der Richtung der Höhenübertragung
eine Veränderung des Standortes des Zielmittels oder des Wendespiegels und damit eine neue
ίο Justierung beider zueinander erforderlich ist.
. Ferner sind Nivellierinstrumente bekannt, bei denen zur Berücksichtigung der Nichtparallelität von Ziel-
und Libellenachse das Fernrohr um die Zielachse wälzbar angeordnet ist. Abgesehen davon, daß dabei
hohe Anforderungen an die Qualität der Lagerung gestellt sind, ist die Wälzlagerung des gesamten Fernrohrs
um die Zielachse nicht möglich, wenn das Fernrohr mit einem Ziellinienregler ausgestattet ist.
Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe die Ausbildung eines Meß- oder Zielfernrohrs mit hoher
Justierhaltigkeit und Justiergenauigkeit der Ziellinie derart, daß die meßmethodischen Vorkehrungen zur
Durchführung und Gewährleistung von Präzisionsmessungen und damit hohe wirtschaftliche Auf-
Wendungen ebenso beseitigt wie die Zeitdauer aller zur Durchführung der Messung erforderlichen Arbeiten
im Sinn der Steigerung der Meßgenauigkeit erheblich verkürzt werden.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe "als Kombination
der einzelnen Merkmale dadurch gelöst, daß der Zielmarkenträger und das Fernrohrobjektiv relativ
zum Instrumentengehäuse um mindestens 180° um die optische Achse des Fernrohrs wälzbar und der
Ziellinienregler um eine zumindest annähernd mit der Lotlinie zusammenfallende Achse relativ zum Instrumentengehäuse
um mindestens 180° drehbar ist. Ein derart ausgebildetes Fernrohr gestattet, in extremen
Lagen zwei voneinander unabhängige mit entgegengesetzten Fehlern behaftete Meßwerte und durch
deren Mittelung einen fehlerfreien Meßwert- ähnlich der »Messung in zwei Fernrohrlagen« zu erhalten.
Insbesondere sind bei Präzisionsnivellements keine sogenannten Vorstationierungen und genau gleichen
Zielweiten mehr erforderlich, wodurch der wirtschaftliehe Aufwand beträchtlich verringert und durch die
Verkürzung der zu einem Präzisionsnivellement erforderlichen Arbeitszeit die Meßgenauigkeit und
-sicherheit gesteigert wird.
Ein sich durch einen einfachen Aufbau auszeichnendes Fernrohr besitzt eine Zielmarke am Objektiv
und einen Ziellinienregler in der halben Bildweite. Bei einem als Pendelspiegel ausgebildeten Ziellinienregler
besitzt der Pendelspiegel zwei parallele Spiegel-,flächen.
Ist die Zielmarke in der bildseitigen Objektivhauptebene fest mit dem Objektiv verbunden und
sind zwischen Objektiv und Ziellinienregler keine den optischen Strahlengang beeinflussenden Mittel vor1
gesehen, so ist das Fernrohr für Messungen höchster
Genauigkeit besonders geeignet.
Ein leicht zu bedienendes Fernrohr ergibt sich, wenn Triebmittel vorgesehen sind, die ein gleichzeitiges
Walzen des Objektivs und der Zielmarke und Drehen des Ziellinienreglers ermöglichen.
Präzisionszielfernrohre besitzen im allgemeinen ein optisches Mikrometer, das Planparallelplatten" oder
Schiebekeile enthält. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ergibt sich ein Ziel- oder Meßfernrohr
mit einem einfachen Mikrometer, wenn das Objektiv
mit dem Zielmarkenträger rechtwinklig zu seiner optischen Achse verschiebbar angeordnet ist.
Der Gegenstand der Erfindung ist in den F i g. 1 bis 3 der Zeichnung in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen
dargestellt, und zwar zeigt
Fig. 1 den Längsschnitt eines Ausführungsbeispiels,
Fig. 2 und 3 Längs- und Querschnitt eines zweiten
Ausführungsbeispiels.
In F i g. 1 enthält ein Gehäuse 1 ein optisches System,
bestehend aus einem Objektiv 2, einer Fokussierlinse 3, einem Pendelspiegel 4, zwei rechtwinkligen
Prismen 5 und 6, zwei abbildenden optischen Gliedern 7 und 8 sowie einem Okular 9. Die Achse X1-X1
des optischen Systems ist gebrochen. Das Gehäuse 1 ist mit einem als Justierkeil ausgebildeten Fenster 10
als Lichteintrittsöffnung versehen.
Im Gehäuse 1 ist in Lagern 11,12,13,14 ein Tubus
15 um eine Achse drehbar gelagert, die mit dem Teil der optischen Achse X1-X1 zumindest annähernd zusammenfällt,
der ungefähr rechtwinklig zum Pendelspiegel 4 gerichtet ist. An einem Ende ist im Tubus 15
das Objektiv 2 mit einer an der Objektivrückseite befindlichen, möglichst genau in der optischen Achse
liegenden Zielmarke 16 befestigt. Außerdem ist im Tubus 15 die Fokussierlinse 3 in Richtung der optischen
Achse X1-X1 verschiebbar gelagert. An dem
dem Objektiv 2 abgewandten Ende ist an dem Tubus 15 ein Kegelrad 17 befestigt, in das ein am Gehäuse 1
um eine Achse L1-L1 mit Hilfe eines Drehknopfes 18
drehbares Kegelrad 19 eingreift. Die AChSeL1-L1 fällt
in der Nullage des Ziellinienreglers mit der Lotlinie des Beobachtungsortes annähernd zusammen. Der
Drehknopf 18 ist am Unterteil seiner Mantelfläche mit Einstellmarken 20 versehen, die mit Hilfe eines
am Gehäuse 1 befestigten Zeigers 21 ablesbar sind. An der Unterseite des Kegelrades 19 ist ein den
Pendelspiegel 4 tragendes Pendel 22 mit Hilfe von Bändern 23 aufgehängt, dessen Schwingungen mittels
der Einfachheit halber nicht dargestellter Mittel gedämpft werden. Der Spiegel 4 ist eben und besitzt zu
beiden Seiten Spiegelflächen 25 und 26.
Das Prisma 5 ist mit Hilfe von Haltearmen 27 ebenso wie das Prisma 6, die beiden eine Zwischenabbildung
bewirkenden optischen Glieder 7 und 8 sowie das Okular 9 am Gehäuse befestigt.
Ein von einem entfernten Ziel herkommendes Lichtbündel durchsetzt das Fenster 10 und bildet mit
Hilfe des Objektivs 2 und der Fokussierlinse 3 nach Reflexion am Pendelspiegel 4 das Zielobjekt in der
Ebene der Zielmarke 16 ab. Dieses Bild wird über die rechtwinkligen Umlenkprismen 6 sowie die optischen
Glieder 7 und 8 in die Bildebene des Okulars 9 abgebildet.
Beim Gebrauch des Fernrohrs wird jedes Ziel zweimal angezielt. Zwischen beiden Zielungen wird
durch Drehen des Drehknopfes 18 um 180° der Spiegel 4 so gedreht, daß für die zweite Zielung die
Spiegelfläche 26 wirksam ist, wenn für die erste Zielung die Spiegelfläche 25 die Reflexionsfläche war.
Auf diese Weise wird eine fehlerhafte Justierung des Pendelspiegeis, deren Größe während des zweimaligen
Anvisierens eines Zielens konstant ist, unschädlich gemacht. Durch Drehen des Drehknopfes 18 um
180° wird über die Kegelräder 19 und 17 auch der Tubus Γ15 mit dem Objektiv 2 um 180° gedreht. Damit
können die Einflüsse geringer Exzentrizitäten der Zielmarke 16 zur optischen Achse X1-X1 ebenfalls
wie die Fehlereinflüsse des Ziellinienreglers auf die Messung durch Mittelung der Ergebnisse beider Zielungen
ausgeschaltet werden.
Ein in F i g. 2 und 3 dargestelltes, mit einem Fenster 30 versehenes Gehäuse 31 enthält ein optisches System
mit der optischen Achse X2-X2, das ähnlich dem
in F i g. 1 dargestellten aus einem Objektiv 32 mit einer Zielmarke 33, einem Pendelspiegel 34, zwei
rechtwinkligen Prismen 35 und 36, zwei eine Zwischenabbildung bewirkenden optischen Gliedern 37
und 38 sowie einem Okular 39 besteht. Das rechtwinklige Prisma 35 ist auf das als planparallele durchsichtige
Platte ausgebildete Fenster 30 gekittet, so daß seine Hypotenusenfläche von der die Zielmarke 33
enthaltenden optischen Achse X2-X2 im Mittelpunkt
durchstoßen wird.
Das Objektiv 32 ist in einem Tubus 40 fest angeordnet,
in dem in Nuten 41 und 42 ein zweiter, mit einem Kegelrad 43 versehener Tubus 44 entgegen
dem Druck zweier sich gegen am Tubus 40 befindliche Anschläge 45 und 46 abstützender Federn 47
und 48 verschiebbar gelagert ist. Mit dem Kegelrad 43 steht ein am Gehäuse 31 drehbar gelagertes Kegelrad
49 in Eingriff, dessen Drehung über einen Drehknopf 50 erfolgt und an dem ein mit zwei planparallelen
Spiegelflächen 51 und 52 versehener Spiegel 34 mit Hilfe von Fäden 53 aufgehängt ist. Der Pendelspiegel
34 besitzt eine aus einem Kolben 54 und einem Zylinder 55 bestehende Dämpfungseinrichtung, die vmit
Hilfe von Seitenwänden 56 und 57 mit dem Kegelrad 49 starr verbunden ist. Die Seitenwände sind an ihren
unteren Enden mittels einer runden Platte 64 miteinander verbunden, die in eine aus zwei Führungsschienen
65 und 66 bestehende Führung am Gehäuse 31 gebettet ist.
An den Seitenwänden 56 und 57 sind außen zwei Zahnstangen 58 und 59 in Richtung der optischen
Achse X.,-X., befestigt. Ein im Gehäuse 31 gelagertes Ritzel 60 ist mit Hilfe eines Handrades 61 über eine
Welle 62 drehbar und steht unter der Wirkung einer Feder 63 im Eingriff mit einer der beiden Zahnstangen, in F i g. 2 und 3 mit Zahnstange 58.
Ähnlich wie in F i g. 1 wird das durch das Objektiv 32 eintretende und am Spiegel 34 reflektierte, parallelstrahlige
Lichtbündel in der die Zielmarke enthaltenden bildseitigen Hauptebene des Objektivs vereinigt
und über die rechtwinkligen Prismen 35 und 36 durch die optischen. Glieder 37 und 38 in die Bildebene des
Okulars 39 abgebildet.
Beim Gebrauch des Fernrohrs wird zunächst durch Drehen des Handrades 61 fokussiert. Dabei erfährt
das Kegelrad 49 mit dem Pendelspiegel 34 und den Pendeldämpfungsmitteln 54 und 55 in den Führungsschienen
65 und 66 und der Tubus 40 in den Nuten 41 und 42 eine Verschiebung. Damit der mit dem
Kegelrad 49 fest verbundene Drehknopf 50 diese Verschiebung nicht hindert, ist im Gehäuse 31 ein
Langloch 67 vorgesehen. Zur Ausschaltung der Fehlereinflüsse auf die Messung, die in einer Abweichung
der Zielmarke 33 von der optischen Achse Χ.,-Χ., und einer Dejustierung des Pendclspiegels ihre
Ursachen haben, werden ,,Fernrohrobjektiv .32 und
Pendelspiegel 34 nach einer ersten Zielung unter Benutzung der Verspiegelung 51 um 180° gedreht und
derselbe Punkt unter Benutzung der Verspiegelung nochmals angezielt. Zu dem Zweck ist das Ritzel
mit Hilfe des Handrades 61 entgegen der Wirkung der Feder 63 außer Eingriff zu setzen und das Kegel-
rad 49 mitsamt dem Pendelspicgcl 34 und der Dämpfungseinrichtung
54, 55 zu drehen, so daß das Ritzel 60 in die Zahnstange 59 eingreift.
Anstatt mit dem Pendelspiegel 34 ist die Fokussierung auch mit dem Objektiv 32 möglich.
Das in den Fi g. 2 und 3 dargestellte Ausführungsbeispiel ist besonders günstig, weil es zwischen Objektiv
und Ziellinienregler einerseits und Ziellinienregler und Zielmarke andererseits keinerlei den Strahlengang
beeinflussende Mittel enthält.
Es sind auch Vorrichtungen denkbar, die von den dargestellten Ausführungsbeispielen abweichen. So
kann das Pendel stehend oder hängend ausgebildet sein. Der optische Aufbau kann einfache oder mehrfache
Reflexion an den pendelnden und festen optischen Gliedern zulassen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Fernrohr für geodätische und ■feinmeßtechnische Zwecke mit einem Zielmarkenträger
und einem selbsttätigen Ziellinienregler, dadurch gekennzeichnet, daß der Zielmarkenträger
(2 bzw. 32) und das Fernrohrobjektiv (2 bzw. 32) relativ zum Instrumentengehäuse
(1 bzw. 31) um mindestens 180° um die optische Achse (X1-X1 bzw. X2-X.,) des Fernrohrs wälzbar
und der Ziellinienregler (4 bzw. 34) um eine zumindest annähernd mit der Lotlinie zusammenfallende
Achse (L1-L1) relativ zum Instrumentengehäuse
um mindestens 180° drehbar ist. .
2. Fernrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zielmarke (16 bzw. 33) am Objektiv (2 bzw. 32) und der Ziellinienregler (4
bzw. 34) in der halben Brennweite angebracht und beidseitig verspiegelt ist.
3. Fernrohr nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Triebmittel (18 bzw. 50), die ein gleichzeitiges
Wälzen des Objektivs (2 bzw. 32) und Drehen des Pendelspiegels (4 bzw. 34) ermöglichen.
4. Fernröhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß Objektiv und Zielmarkenträger (2 bzw. 32) senkrecht zur optischen Achse (X1-X1
bzw. X2-X2) verschiebbar angeordnet sind.
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