DE1945221C3

DE1945221C3 - Self-leveling leveling instrument

Info

Publication number: DE1945221C3
Application number: DE19691945221
Authority: DE
Inventors: Andreas Dr. Rombach Dalcher (Schweiz)
Original assignee: Kern and Co AG
Current assignee: Leica Aarau AG
Priority date: 1968-10-24
Filing date: 1969-09-06
Publication date: 1974-12-19
Also published as: GB1287124A; CH498469A; DE1945221A1

Description

2525th

Die Erfindung bezieht sich auf ein selbsthorizontierendes Nivellierinstrument mit einem bewegbaren, im Strahlengang vor den Kompensator angeordneten Fokussierelement. The invention relates to a self-leveling instrument with a movable, im Beam path arranged in front of the compensator focusing element.

Fernrohre für geodätische Vermessungsinstrumente, insbesondere für Nivellierinstrumente, enthalten im allgemeinen zwischen einer feststehenden Frontlinse und einem Okular ein verschiebbares, optisches Glied, mit welchem die Fokussierung vorgenommen wird. Ohne besondere Maßnahmen bedingt diese Fokussierung eine Verschiebung des dem Fernrohr eigenen anallaktischen Punktes. Zur Behebung dieses unerwünschten Fehlers, welcher eine fehlerhafte Horizontierung und da-nit eine Fehlablesung des Gerätes bedingt, sind bereits Lösungen bekanntgeworden, denen jedoch immer noch wesentliche Mängel anhaften.Telescopes for geodetic surveying instruments, in particular for leveling instruments, included In general, a sliding, optical lens between a fixed front lens and an eyepiece Element with which the focusing is carried out. Without any special measures this focus shifts the analactic point inherent in the telescope. To fix it this undesirable error, which is incorrect leveling and thus incorrect reading due to the device, solutions have already become known, but they are still essential Adhere to defects.

In der französischen Patentschrift 393 920 ist ein Gerät mit einem Flüssigkeitskompensator beschrieben, bei dem jedoch mit zunehmender Vergrößerung eine rasche Abnahme der Bildgüte sowie eine unerwünschte Temperaturabhängigkeit festzustellen ist. Ferner ist der Aufwand für die Strahlenumlenkung für ein Nivelliergerät zu groß.In the French patent 393 920 a device with a liquid compensator is described, However, with increasing magnification, there is a rapid decrease in image quality and an undesirable one Temperature dependence is to be determined. Furthermore, the effort for deflecting the rays too big for a level.

In »Nachrichten aus dem Karten- und Vermessungswesen«, 1960, Heft 11, S. 13 bis 18 ist darauf hingewiesen, daß der anallaktische Punkt des Fernrohres zweckmäßigerweise in die Kippachse des Instrumentes verlegt wird. Die auf S. 14 an Hand der F i g. 4 in diesem Artikel beschriebene Fokussiereinrichtung besteht jedoch aus einer zweiseitig positiven, fokussierbaren (also beweglichen) Linse, welcher eine feststehende Negativlinse folgt. Auch diese Vorrichtung vermag jedoch den Fehler in der Horizontierung nicht in dem gewünschten Maß zu kompensieren. Außerdem wird der Abstand zwischen der festen Doppellinse und einer nachfolgenden Fadenkreuzebene derart vergrößert, daß es zur Beseitigung dieses Nachteiles erheblicher, konstruktiver Aufwendungen auf Seiten des Kompensators bedarf.In "News from Mapping and Surveying", 1960, No. 11, pp. 13 to 18 it is pointed out that the analactic point of the telescope is expediently relocated to the tilt axis of the instrument. The on p. 14 based on the F i g. 4, however, the focusing device described in this article consists of a bilateral positive, focusable (i.e. movable) lens, which is followed by a fixed negative lens. This device too however, is unable to compensate for the error in the leveling to the desired extent. It also determines the distance between the fixed double lens and a subsequent crosshair plane enlarged in such a way that it is necessary to eliminate this disadvantage of considerable constructional expenditures on the part of the compensator.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein selbsthorizontierendes Nivelliergerät zu schaffen, bei dem der anallaktische Punkt während des Fokussierens nicht oder nur unwesentlich verschoben wird, das Fehier in der Horizontierung möglichst weitgehend kompensiert und das einfach im Aufbau sowie leicht in der Bedienung ist, insbesondere während des Fokussiervorganges. The object of the invention is therefore to provide a self-leveling To create a leveling device in which the analactic point during focusing is not or is shifted only insignificantly, the Fehier in the leveling is compensated as far as possible and that is simple in structure and easy in the Operation, especially during the focusing process.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs zitierten selbsthorizontierenden Nivelliergerät erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Strahlengang nach dem Kompensator ein zusätzliches Fokussierelement angeordnet ist, das in vorgegebener Abhängigkeit von dem im Strahlengang vor dem Kompensator liegenden Fokussierelement so bewegbar ist, daß der anallaktische Punkt angenähert über der Kippachse liegt und dabei nicht oder nur wenig verändert wird.This object is achieved according to the invention in the case of the self-leveling leveling device cited at the beginning solved in that an additional focusing element is arranged in the beam path after the compensator is, that in a predetermined dependence on the one lying in the beam path in front of the compensator Focusing element is movable so that the anal-lactic point is approximately above the tilt axis and is not or only slightly changed in the process.

Der wesentliche Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß der Einfluß des anallaktischen Punktes auf dis Horizontiergenauigkeit praktisch beseitigt ist und daß eine beträchtliche Erhöhung der Meßgenauigkeit ohne nennenswerten Mehraufwand gegenüber bekannten Nivellierinstrumenten dieser Art erzielt wird. Schließlich ist trotz des Prinzips der Doppeltfokussierung nur eine einzige mechanische Bewegung zur Vornahme der Fokussierung erforderlich, wodurch die Bedienung des Gerätes wesentlich vereinfacht wird.The main advantage of this arrangement is that the influence of the analactic point is on dis leveling accuracy is practically eliminated and that a considerable increase in measuring accuracy is achieved without significant additional effort compared to known leveling instruments of this type. Finally, despite the principle of double focusing, there is only a single mechanical movement for the It is necessary to focus, which simplifies the operation of the device considerably will.

An Hand der Zeichnung Fig. 1 sei der anallaktische Punkt für das selbsthorizontierende Nivellier erläutert. Ist 1 das Objektiv des Instrumentes, 2 sein Kompensator und 9 die Instrumentenachse, so steht die Instrumentenachse im allgemeinen beim selbsthorizontierenden Nivellier schief im Raum. Das Ziel 5 liegt in der Ebene 3, die durch das Objektiv 1 und das hier nicht gezeichnete Fokussierglied in die Ebene der Strichplatte 4 abgebildet wird. Legt man durch 5 die Horizontalebene 8, so schneidet die Instrumentenachse diese im anallaktischen Punkt 7. Der Punkt 5 ist derjenige Punkt der Ebene 3, der auf das Fadenkreuz 6 der Strichplatte abgebildet wird. Wenn der Kompensator fehlerlos arbeitet, ist die Lage des anallaktischen Punktes nicht von der Neigung des Instrumentes abhängig. Er kann sich jedoch je nach Konstruktion mit der Fokussierdistanz verschieben. Der anallaktische Punkt sollte nun für alle Fokussierdistanzen möglichst genau in oder über der Kippachse des Instrumentes liegen, damit er beim Neigen des Instrumentes nicht gehoben oder gesenkt wird.The analactic point for the self-leveling level will be explained with reference to the drawing in FIG. If 1 is the lens of the instrument, 2 is its compensator and 9 is the instrument axis, then it stands the instrument axis generally crooked in space with the self-leveling level. The goal 5 lies in plane 3, through the lens 1 and the focusing element, not shown here, in the Level of the graticule 4 is mapped. If the horizontal plane 8 is passed through 5, the instrument axis intersects this in analactic point 7. Point 5 is the point of level 3 that leads to the crosshair 6 of the reticle is shown. If the compensator is working properly, the The position of the analactic point does not depend on the inclination of the instrument. He can, however Move with the focusing distance depending on the construction. The analactic point should now be for everyone Focusing distances are as exactly as possible in or above the tilt axis of the instrument so that it can Tilting the instrument is not raised or lowered.

Im folgenden wird an Hand der Zeichnungen (F i g. 2 und 3) ein Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Es zeigt F i g. 2 eine schematische Darstellung des optischen Aufbaus. Das Licht tritt vom Zielpunkt 5 der Zielebene 3 durch das Objektiv 10 in das Instrument ein und durchsetzt das erste Fokussierglied 11, den Kompensator 12 sowie das zweite Fokussierglied 13 und gelangt auf die Strichplatte 14. Der Punkt 7 liegt in oder über der Kippachse des Instrumentes. Das Fernrohr ist nun so zu konstruieren, daß der anallaktische Punkt für alle Fokussierdistanzen im Punkt 7 liegt. Dies ist dann der Fall, wenn der Punkt 5, welcher auf gleicher Höhe wie der Punkt 7 liegt, in der Mitte 6 des Fadenkreuzes 14 abgebildet wird. Verfolgt, man den Lichtstrahl, der zunächst in der Instrumentenachse 9 in umgekehrter Richtung vom Fadenkreuz 6 der Strichplatte 14 aus verläuft, so wird dieser vom Kompensator 12 in die mit 15 bezeichnete Lage abgelenkt. Je nach der Stellung der ersten Fokussierlinse 11 trifft der Strahl nach der Brechung durch die Linsen 11 und 10 an verschiede-An exemplary embodiment is described in more detail below with reference to the drawings (FIGS. 2 and 3). It shows F i g. 2 shows a schematic representation of the optical structure. The light comes from the target point 5 of the target plane 3 through the objective 10 into the instrument and penetrates the first focusing element 11, the compensator 12 and the second focusing member 13 and reaches the reticle 14. The Point 7 lies in or above the tilt axis of the instrument. The telescope is now to be constructed in such a way that the analactic point for all focusing distances is at point 7. This is the case when the Point 5, which is at the same height as point 7, is shown in the center 6 of the crosshair 14 will. If you follow the light beam, which is initially in the instrument axis 9 in the opposite direction runs from the crosshair 6 of the reticle 14, this is from the compensator 12 in the designated 15 Location distracted. Depending on the position of the first focusing lens 11, the beam hits after Refraction through the lenses 11 and 10 at different

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nen Orten auf die Ebene 3. Die Fokussierlinse 11 ist nun so zu plazieren, daß der Durchstoßpunkt mit der Zielebene 3 in den Punkt 5 fällt. Dadurch ist die Lage der eisten Fokussierlinse 11 festgelegt. Die zweite Fokussierlinse 13 wird nun so verschoben, daß das Bild der Ebene 3 auf die Strichplaae 14 fällt. Damit wurde gezeigt, daß mit diesem Aufbau der anallaktische Punkt exakt an die gewünschte Stelle gelegt werden kann. Diese Lösung bedingt im allgemeinen zwei nicht lineare Fokussierbewegungen tür die bewegiichen Linsen. Mechanisch ist diese Anordnung durchaus realisierbar, bedingt jedoch einen verhältnismäßig großen Aufwand.nen places on level 3. The focusing lens 11 is now to be placed in such a way that the point of penetration with the target plane 3 falls into point 5. This is the location the first focusing lens 11 is set. The second focusing lens 13 is now shifted so that the Level 3 image falls on Strichplaae 14. It was thus shown that with this structure the analactic Point can be placed exactly at the desired location. This solution generally requires two non-linear focusing movements for the movable lenses. This arrangement is mechanical feasible, but requires a relatively large amount of effort.

Eine Vereinfachung im Aufbau des Instrumentes würde es bedeuten, die Fokussierglieder proportional zueinander zu verschieben. Bei entsprechender Dimensionierung der Stärken der beiden Linsen kann eine proportionale Fokussierbewegung erreicht und eine genügend konstante Lage des anallaktischen Punktes erzielt werden.A simplification in the structure of the instrument would mean that the focusing members are proportional to move towards each other. With appropriate dimensioning of the strengths of the two lenses can a proportional focusing movement is achieved and a sufficiently constant position of the analactic Point can be achieved.

Es zeigt F i g. 3 eine weitere Ausführungsform des selbsthorizontierenden Nivelliers mit zwei bewegten Fokussierelementen, wobei beide Fokussierlinsen zu einer koaxialen Doppellinse mit einer gemeinsamen Fokussierbewegung zusammengefaßt wurden. Das Instrument besteht aus dem Objektiv 10, den beiden koaxialen Fokussierlinsen 11 und 13, dem als ebener pendelnder Planspiegel oder pendelndes spiegelndes Prisma ausgebildeten Kompensator 12, den beiden Umlenkprismen 16 und 17 sowie der Strichplatte 14. Durch die gemeinsame Bewegung der beiden Fokussierglieder 11 und 13 ergeben sich folgende Vorteile:It shows F i g. 3 another embodiment of the self-leveling level with two moving ones Focusing elements, whereby both focusing lenses form a coaxial double lens with a common one Focusing movement were summarized. The instrument consists of the objective 10, the two coaxial focusing lenses 11 and 13, as a flat pendulous plane mirror or pendulous mirror Compensator 12 designed as a prism, the two deflecting prisms 16 and 17 and the reticle 14. The joint movement of the two focusing members 11 and 13 results in the following advantages:

1. Es ist nur eine mechanische Bewegung erforderlich. 1. Only mechanical movement is required.

2. Eine Querverschiebung der Fokussierlinse in ihrer Führung, wie dies durch Spiel auftreten kann, hat auf die Lage des Zielpunktes nur einen kleinen Einfluß und verschwindet für eine Fokussierdistanz vollständig.2. A transverse displacement of the focusing lens in its guide, as can occur due to play can, has only a small influence on the position of the target point and disappears for a focusing distance Completely.

Durch den Aufbau des selbsthorizontierenden Nivelliers mit zwei Fokussierelementen, die vor und hinter dem Kompensator angeordnet sind, kann der Einfluß des anallaktischen Punktes auf die Horizoniiergenauigkeit beseitigt werden. Durch die Zusammenfassung der beiden Fokussierlinsen zu einem beweglichen Element wird die Erhöhung der Meßgenauigkeit ohne zusätzlichen Mehraufwand erzielt.Due to the construction of the self-leveling level with two focusing elements, which are in front and are arranged behind the compensator, the influence of the analactic point on the horizontal accuracy be eliminated. By combining the two focusing lenses into one movable lens Element, the increase in measurement accuracy is achieved without additional effort.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Self-leveling leveling instrument with a movable, in the beam path in front of the Compensator arranged focusing element, characterized in that in the beam path after the compensator (12) an additional focusing element (13) is arranged, which in predetermined dependence on the focusing element located in the beam path in front of the compensator (12) (11) can be moved in such a way that the analactic point lies approximately above the tilt axis and does not change, or only slightly, in the process will.

2 Self-leveling leveling instrument according to claim 1, characterized in that the movable focusing elements (11, 13) mechanically are rigidly connected to each other.