DE1798025B2 - Instrument zur Feststellung der Lage eines Punktes in Bezug auf eine Referenzebene - Google Patents

Description

sind. Dies kann unter Umständen nicht immer einfach sein, wenn man parallele Schirmgitter verwendet, da in diesen Fällen die Moire-Zonen in jeder Musterhälfte etwa gleich aussehen und daher nicht leicht identifiziert werden können.

Gemäß einer vorzugsweisen Ausführungsform des Geräts liegen daher die Gitterschirme in Eoenen, die sich längs einer Geraden schneiden, die außerhalb der brauchbaren Gitterebene liegt. Als Folge hiervon hängt die Breite und die Anzahl der in jeder Hälfte des Gittermusters vorliegenden Moire-Zonen von der Richtung ab, in der sich der Beobachter aus der Bezugsebene herausbewegt, und von dem Ausmaß dieser Bewegung. Demzufolge liefert jeder Unterschied der Zahl und Breite der Zonen, der von dem Beobachter in beiden Gittermustern festgestellt werden kann, eine Anzeige dafür, auf welcher Seite der Bezugsebene er sich befindet und sogar annähernd, wie weit er sich bewegen muß, um die Bezugsebene zu erreichen. Dieser Effekt wird noch dadurch unterstützt, daß die Moire-Zonen typisch gekrümmte Formen annehmen, die die Suche nach dem symmetrischen Muster, welches die Bezugsebene anzeigt, stark erleichtern. Ist einmal dieses Muster gefunden, dann kann der Beobachter zur letzten Einstellung den oben genannten Versuch durchführen, bei dem entsprechende Moire-Zonen längs der Schnittlinie zusammenfallen.

Eine schnelle und genaue Ablesung des Instruments insbesondere bei größeren Entfernungen wird dadurch erleichtert, daß man die Anzahl der Moire-Zonen innerhalb der Gitterfläche klein macht. Dies wird dadurch erreicht, daß man einen kleinen Wert für den Winkel wählt, um den die Gittermuster des einen Gitterschirms relativ zu denjenigen des anderen Gitterschirms gedreht werden. Gemäß einer vorzugsweisen Ausbildung entspricht dieser Winkel höchstens drei Linienperioden der Liniengitter, die über die gesamte Abmessung der Schirme in Richtung der Linien gesehen sind.

Eine besonders einfache Konstruktion des Instruments kann dann erreicht werden, wenn die Liniengittermuster mit Hilfe von undurchsichtigen Drähten gebildet werden, die zwischen Trägern ausgespannt sind, welche mit in gleichen Abständen voneinander befindlichen Zähnen versehen sind, während eine Mehrzahl von Drähten an den Stellen weggelassen ist, wo die Bezugsebene die Gitterschirme schneidet, um eine sichtbare Anzeige der Bezugsebene in dem beobachteten Muster zu schaffen.

In der nachstehenden Beschreibung einer Ausführungsform ist die Erfindung an Hand der Zeichnung erläutert.

F i g. 1 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Instruments mit einer vertikalen Bezugsebene;

F i g. 2 zeigt das Moire-Muster, wie es von einer Stelle der Bezugsebene aus gesehen wird;

F i g. 3 zeigt das Moire-Muster, wie es von einem links von der Bezugsebene gelegenen Punkt aus gesehen wird.

Das Instrument 1 weist einen vorderen Schirm 2 auf der Seite des Beobachters und einen hinteren Schirm 3 auf. Der vordere Schirm enthält ein Liniengittermuster, welches aus einer Anzahl undurchsichtiger paralleler Streifen 4 gleicher Breite gebildet ist, die durch Schlitze 5 der gleichen Breite voneinander getrennt sind. Obwohl die Streifen 4 hier in Form eines dünnen streifenförmigen Materials gezeigt sind, ist eine solche Ausführungsform jedoch nicht notwendig.

Der hintere Schirm 3 weist ebenfalls ein Gittermuster auf, welches dem von den Streifen 4 gebildeten Muster entspricht, jedoch mit dem Unterschied, daß die dunklen Streifen 6 der linken Hälfte die aufrecht verlaufende Mittellinie M-M des rückwärtigen Schirms unter einem kleinen Winkel α schneiden, während die Streifen 6' der rechten Hälfte des Schirms die genannte Linie M-M unter dem gleichen Winkel α, jedoch mit umgekehrtem Vorzeichen, schneiden. Die Streifen 6 und 6' können durch ähnliche undurchsichtige Streifen wie die des vorderen Gitterschirms gebildet sein und durch Schlitze 7 und T getrennt sein, deren Breite mit der der Streifen übereinstimmt. Sie können aber auch durch dunkel gefärbte Zonen gebildet sein, die auf eine feste Unterlage aufgebracht sind und Zonen 7 und T einer kontrastierenden Farbe zwischen sich aufweisen.

Um den Kontrast des sich ergebenden Moire-Musters zu verstärken, ist es wünschenswert, daß die Breiten der Linien und ihre Abstände in den beiden Gitterschirmen etwa einander gleich sind. Geringe Abweichungen von dieser Bedingung können jedoch zugelassen werden.

Der vordere und der hintere Schirm sind so angeordnet, daß sie unter einem Winkel zueinander verlaufen und sich längs der Geraden S schneiden, die außerhalb der brauchbaren Schirmfläche liegt. Die senkrechte Ebene durch den Mittelpunkt von S ist die Bezugsebene R, die von dem Instrument festgelegt wird. In jedem Gitterschirm sind die auf gegenüberliegenden Seiten der Bezugsebene liegenden Gittermuster symmetrisch zu der Geraden, in der die Ebene R den Gitterschirm schneidet.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel treffen die dunklen Linien 6,6' des hinteren Gitterschirms die Zwischenräume 5 zwischen den Streifen des vorderen Gitterschirms längs der Schnittlinie S. Oder, in anderen Worten, es liegt eine Phasenverschiebung von einer halben Periode zwischen den Gittermustern längs der Schnittlinie vor. In diesem Fall wird ein entfernter Beobachter, dessen Augen in der Bezugsebene R liegen und auf den vorderen Schirm schauen, ein symmetrisches Moire-Muster sehen, wie es zum Beispiel in F i g. 2 dargestellt isi. Hierbei finden sich eine gleiche Anzahl horizontaler dunkler Zonen 8, 9, 10 bzw. 8', 9', 10' in der linken bzw. in der rechten Hälfte des vorderen Schirms. Entsprechende Zonen gleicher Breite befinden sich genau in der Mitte des Schirms. Bewegt sich der Beobachter aus der Bezugsebene R nach links, dann verändert sich das Muster, wie in F i g. 3 gezeigt ist. Selbst eine geringe Verlagerung des Beobachters bewirkt vertikale Verschiebungen der Moire-Muster der entsprechenden Schirmhälften in einander entgegengesetzten Richtungen. So hat sich die Zone 9 der F i g. 3 nach unten bewegt, während die Zonen 9' und 10' nach oben gewandert sind. In F i g. 3 ist sogar die Zone 10 vollständig aus der linken Schirmhälfte verschwunden. Demzufolge findet sich an der Mittellinie M-M keine Übereinstimmung entsprechender Moire-Zonen beispielsweise von 9 und 9' mehr.

Es ist einleuchtend, daß die Phasenverschiebung einer halben Periode an der Schnittlinie 5 nicht durch

eine Verlagerung des Beobachters beeinflußt werden Kontrast und die Sichtbarkeit des Moire-Musters zu

kann; demzufolge bleiben die Zonen 8 und 8', wenn- verbessern und um zu ermöglichen, daß das Gerät

gleich ihre Breite sich verändert, immer an der glei- auch bei Nacht verwendbar ist. Ist der hintere Schirm

chen Stelle. Die sich an die Schnittlinie anschließen- aus einer starren Tafel gebildet, auf der Linien in

den Abschnitte der Gitterschirme können daher auch 5 kontrastierenden Farben angeordnet sind, so können

weggelassen werden, um die Abmessungen des In- die Lichtquellen in dem Gehäuse untergebracht sein,

struments zu verkleinern. um den rückwärtigen Schirm ausreichend zu beleuch-

Aus einem Vergleich der F i g. 1 und 2 kann man ten.

bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel entneh- Bei einer praktischen Ausführungsform können men, daß der Drehwinkel so gewählt wurde, um zu io die Schirme etwa 30 χ 30 cm groß sein und die erreichen, daß die sich ergebende Phasenverschie- Gittermuster Streifen einer Breite von 3 mm aufweibung zwischen dem vorderen und dem hinteren sen, deren Abstände voneinander ebenfalls 3 mm beGitter zwei ganze Linienperioden längs der gesamten tragen. Der Winkel zwischen den Schirmen kann 35° Schirmhöhe beträgt. Dies bedeutet, daß, im Fall die betragen und die Phasenverschiebung zwischen den Betrachtung aus einer Entfernung erfolgt, die sehr 15 vorderen und den hinteren Gittern längs der gesamgroß ist, verglichen mit dem mittleren Abstand zwi- ten Höhe des Schirms kann eine ganze Periode besehen den Schirmen, nur eine Zone, z. B. 9, 9', voll- tragen. Man kann zeigen, d,aß ein solches Gerät die ständig in dem symmetrischen Moire-Muster der Feststellung der Bezugsebene mit einer Genauigkeit F i g. 2 enthalten sein kann. Allgemein gesagt, wird ermöglicht, die größer ist als 1 cm bei einer Entferdie Ablesung des Geräts um so genauer sein, je 20 nung von 60 m. Verwendet man jedoch feinere Gitweniger Moire-Zonen vorliegen und desto größer termuster, dann können noch höhere Genauigkeiten diese Zonen sind. erreicht werden. Dies kann auf verschiedene Weise

Obwohl dies nicht ohne weiteres in einer Zeich- ermöglicht werden, beispielsweise indem man Linien

nung darzustellen ist, soll darauf hingewiesen werden, in Glasplatten ätzt oder indem man fotografische

daß die Moire-Zonen, die von einer praktisch ver- 35 Reproduktionsverfahren verwendet,

wendeten dachförmigen Konstruktion, wie sie in Viele Vorteile erhält man auch, wenn man die

F i g. 1 dargestellt ist, erzeugt werden, im allgemeinen Gittermuster aus undurchsichtigen Drähten bildet,

eine typische gekrümmte Form aufweisen, die eben- die zwischen Trägern aufgespannt sind, welche in

falls von der Betrachtungsrichtung stark abhängt. einem Abstand voneinander vorliegen und in ge-

Wie oben bereits festgestellt wurde, wird hierdurch 30 eigneten Abständen mit Zähnen versehen sind, die

dem Beobachter eine weitere wertvolle Hilfe gegeben, beispielsweise durch eine mit einem Gewinde ver-

wenn er die Bezugsebene sucht. Natürlich können sehene Schraube geschaffen sind. Auf beiden Seiten

die Gitterschirme 2, 3 in einem Gehäuse unterge- der Schnittlinie mit der Bezugsebene, wo die beiden

bracht sein (nicht dargestellt), welches zum Schutz Gittermuster jedes Gitterschirms einander treffen,

und zur Unterstützung dient. Das Gehäuse kann 35 können einige Drähte ausgelassen sein. Die schmale

mit den üblichen Betrachtungs- und Nivelliervor- freie Zone, die man auf diese Weise erhält, ist in dem

richtungen versehen sein, um die genaue Einstellung Moire-Muster als helle Zone sichtbar, die die beiden

des Geräts zu ermöglichen. Weiße Flächen oder ge- Hälften voneinander trennt und die Bezugsebene

eignete ebene künstliche Lichtquellen können hinter darstellt, was für den Beobachter j:ur Orientierung

dem rückwärtigen Schirm vorgesehen sein, um den 40 eine Verbesserung liefert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Phänomen, welches nachstehend als »MOIRE- Patentansprüche: Effekt« bezeichnet wird. Dieser Moire-Effekt kann dadurch erreicht werden, daß man zwei einander

1. Instrument zur Übermittlung einer sichtba- ähnliche Liniengitter in einer Entfernung voneinanren Anzeige von der Lage eines Punktes in bezug 5 der hintereinander anordnet, so daß das hintere auf eine von dem Instrument festgelegte Bezugs- Gitter durch das vordere Gitter erblickt werden kann, ebene an einen entfernten Beobachter mit zwei Die Gitter erzeugen dann im allgemeinen durch Über-Gitterschinnen, die in Abständen voneinander in lagerung Muster von sich abwechselnden, dunklen senkrecht zur Bezugsebene verlaufenden Ebenen und hellen Zonen mit einem gröberen Aufbau als liegen und je zwei Gittermuster aus etwa paralle- 10 dem, den die Gitter selbst aufweisen, so daß diese len Linien aufweisen, wobei sich auf jeder Seite Zonen auch aus großen Entfernungen klar voneinder Bezugsebene jeweils ein Gittermuster be- ander unterschieden werden können. Im allgemeinen findet und die beiden Gittermuster jedes Gitter- verändert sich das Erscheinungsbild dieser Moireschinns symmetrisch in bezug auf die Bezugs- Muster, wenn man &cn Beobachtungsort ändert, ebene verlaufen, dadurch gekennzeich- 15 Beispielsweise nimmt die Anzahl der in den Gittern net, daß die Gittermuster (6, 7, 6', 7^ eines sichtbaren Moire-Zonen normalerweise ab, wenn Gitterschirms (3) um einen kleinen Winkel (σ) sich der Beobachter von den Gittern entfernt. Es in der Ebene des Gitterschirms (3) relativ zu den wurde bereits vorgeschlagen, diese letztgenannte Erentsprechenden Gittermustern (4, S) des anderen scheinung zur Bestimmung von Entfernungen anzu-Gitterschirms (2) gedreht verlaufen. _ao wenden. Das Moire-Muster kann auch von der Rich-

2. Instrument nach Anspruch 1, dadurch ge- tung, aus der der Beobachter die Gitter betrachtet, kennzeichnet, daß alle Gitterlinien (4, 5) des abhängig sein. Insbesondere ist es von Bewegungen einen Gitterschirms (2) parallel zur Bezugsebene des Beobachters quer zu den Gitterlinien abhängig,
verlaufen, während die Gitterlinien (6, 7, 7', 6') Die Aufgabe der in Anspruch 1 angegebenen Erder Gittermuster des anderen Gitterschirms (3) 25 findung ist darin zu sehen, ein relativ einfaches, jegleiche, jedoch entgegengesetzte Winkel (α) in doch genaues Instrument zu schaffen, mit dessen bezug auf die Bezugsebene (R) aufweisen. Hilfe die Lage eines Punktes relativ zu einer Bezugs-

3. Instrument nach Anspruch 1 oder 2, da- ebene zu bestimmen ist unter Anwendung der obendurch gekennzeichnet, daß die Gitterschirme (2, genannten Erscheinung. Insbesondere ist ein Ziel 3) in Ebenen liegen, die sich längs einer Gera- 30 der Erfindung, ein Gerät zu schaffen, dessen Moireden (S) schneiden, die außerhalb der nutzbaren Muster einen leicht durchzuführenden Versuch er-Gitterebene verläuft. möglicht, um genau feststellen zu können, ob ein

4. Instrument nach Anspruch 1, 2 oder 3, da- Punkt in der Bezugsebene liegt.

durch gekennzeichnet, daß der Winkel (α), um Gemäß einer vorzugsweisen Weiterbildung der den die Gittermuster (6, 7, 6', T) des einen GiI- 35 Erfindung können alle Gitterlinien eines Schirms terschirms (3) gegenüber den entsprechenden Git- parallel zur Bezugsebene verlaufen, während die termustern (4, 5) des anderen Gitterschirms (2) Linien der beiden Gittermuster des anderen Gittergedreht sind, höchstens drei Perioden der Linien- schirms in entgegengesetzt gleichen Winkeln zur Begitter umfaßt, über die gesamte Abmessung der zugsebene verlaufen. Bei einem derart konstruierten Gitterschirme (2, 3) in Richtung der Gitterlinien 40 Instrument sieht ein Beobachter, dessen Augen sich gesehen. in der Bezugsebene befinden, ein Moire-Muster, wel-

5. Instrument nach Anspruch 2, dadurch ge- ches symmetrisch in bezug auf die Referenzebene kennzeichnet, daß die Gittermuster durch iin- verläuft und das besondere Merkmal aufweist, daß durchsichtige Drähte gebildet sind, die zwischen einander entsprechende Zonen in beiden Musterhälf-Trägern mit in gleichen Abständen voneinander 45 ten auf gegenüberliegenden Seiten der Schnittlinie vorgesehenen Zähnen ausgespannt sind, und eine mit der Bezugsebene sich genau an der Schnittebene Vielzahl von Drähten an den Stellen ausgelassen treffen. Dieses Zusammenfallen entsprechender ist, wo die Bezugsebene die Gitterschirme schnei- Zonen gibt dem Beobachter die Möglichkeit, leicht det, um die Bezugsebene in dem beobachteten und mit großer Genauigkeit festzustellen, ob er sich Muster sichtbar zu machen. 50 tatsächlich in der Bezugsebene befindet. Bewegt er

sich etwas aus der Ebene heraus, dann bewegen sich die Zonen auf jeder Seite der Bezugsebene in entgegengesetzten Richtungen, d. h. verläuft die Bezugs-

ebene vertikal, dann bewegen sich die Zonen in

55 der linken Hälfte des Moire-Musters nach oben und in der rechten Hälfte nach unten, so daß die Übereinstimmung entsprechender Zonen verlorengeht.

Apparate entsprechend der Bezeichnung finden Sind die beiden Gitterschirme mit den Gitterauf verschiedenen Arbeitsgebieten eine nützliche Ver- mustern parallel zueinander angeordnet, dann verwendung, beispielsweise beim Nivellieren von Ge- 60 laufen die Moire-Zonen etwa gerade, und der Winkel, landen, bei der Installierung von Rohrleitungen oder unter dem sie die Bezugsebene treffen, hängt natür-Kabeln, bei der Markierung von Fahrrinnen für Hch von der Winkellage der Gitterlinien ab. Ver-Schiffe, bei der Errichtung von Mauern etc., allge- laufen die Gitterlinien parallel zur Bezugsebene, mein in allen den Fällen, in denen die Lage von Ge- dann beträgt der erwähnte Winkel 90°. Um eine genständen relativ zu horizontalen, vertikalen oder 65 Mehrdeutigkeit bei der Bestimmung der· Bezugsgeneigten Ebenen auf einfache, doch genaue Art ebene zu vermeiden, ist es notwendig, sicherzustelüberwacht werden soll. len, daß die in Übereinstimmung gebrachten Moire-

Die Erfindung benützt ein bekanntes optisches Zonen tatsächlich einander entsprechende Zonen