DE1448620C - Fernrohr fur geodätische und feinmeß technische Zwecke - Google Patents

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)

Patentansprüche:

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.