DE2147469C3

DE2147469C3 - Device for optical distance measurement with automatic reduction of the measured values to the horizontal distance and for the simultaneous measurement of the width and height of a distant object (tree trunk)

Info

Publication number: DE2147469C3
Application number: DE19712147469
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Bitterlich, Walter, Dipl.-Ing. DDr.; Hesske, Benno, Dr.; Salzburg (Österreich)
Filing date: 1971-09-23
Publication date: 1977-01-27

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur optischen Distanzmessung mit automatischer Reduktion der Meßwerte auf die Horizontaldistanz und zur gleichzeitigen Messung der Breiten- und Höhcnausdehnung eines entfernten Gegenstandes (Baumstamm) mit einer Fernrohroptik und einer Pendehrommel, auf deren Mantelfläche eine im Gesichtsfeld der Fcrnrohroplik sichtbare Meßskala aufgezogen ist.The invention relates to a device for optical distance measurement with automatic reduction the measured values on the horizontal distance and for the simultaneous measurement of the width and height of a distant object (tree trunk) with a telescope lens and a pendulum drum on whose On the outer surface, a measuring scale that is visible in the field of view of the outer croup is drawn.

Vorrichtungen dieser Art beruhen im wesentlichen auf der Tatsache, daß die Entfernung eines Gegenstandes von einem Beobachter in einem bestimmten Verhältnis zur Breitenausdehnung dieses Gegenstandes steht, wenn der Beobachter die Breitenausdehnung unter einem bestimmen Sehwinkel wahrnimmt, weil das Verhältnis der halben Breilcnausdehnung zur Entfernung des Gegenstandes in einem solchen Fall dem Tangens des halben Schwinkels entspricht. Wird daher in das Gesichtsfeld einer Fernrohroptik eine horizontale Skala eingespiegelt, so bestimmen die Skaleneinheiten b-stimmte Sehwinkel. Alle anvisierten Gegenstände, die im Gesichtsfeld der Fernrohropt.k die gleiche Breite wie eine Skaleneinheit aufweisen, besitzen daher ein bestimmtes Verhältnis zwischen ihrer Breite und Entfernung Kann nun durch einen am Ort des zu vermessendenGegenstandes angebrachten Maßstab der Länae einer Skaleneinheit ein bestimmter Meßwert zugeordnet werden, so kann in einfacher Weise die Entfernung des Gegenstandes vom Beobachter angegeben werden, da hierfür lediglich das durch den sich aus der Skaleneinheit bestimmenden Sehwinkel gegebene Verhältnis zwischen der F.ntfernung und der Breite des Gegenstandes mit dem der Skaleneinheit zugeordneten Meßwert multipliziert zu werden braucht. Durch entsprechende Wahl dieses Verhältnisses, beispielsweise 100:1. läßt sich die Entfernung direkt an dem am Ort des zu messenden Gegenstandes aufgebauten Maßstab ablesen.Devices of this type are based essentially on the fact that the removal of an object by an observer in a certain proportion to the breadth of this object stands when the observer perceives the expansion of the width at a certain viewing angle, because that The ratio of half the width of the slab to the distance of the object in such a case is the tangent of half the angle. Therefore, it becomes a horizontal one in the field of view of telescope optics The scale is reflected in the scale units b-correct viewing angle. All sighted objects that are the same width in the field of view of the telescope like a scale unit, therefore have a certain ratio between their width and distance Can now by a measure of the length attached to the place of the object to be measured If a specific measured value is assigned to a scale unit, the distance can be easily assigned of the object must be specified by the observer, since for this purpose only that resulting from the The ratio between the distance and the width of the object, which determines the angle of vision, determines the scale unit needs to be multiplied by the measured value assigned to the scale unit. Through appropriate Choosing this ratio, for example 100: 1. can be the distance directly at the place Read the built-up scale of the object to be measured.

Auch d^;e Breitenausdehnung kann mit solch einer Vorrichtung ohne Schwierigkeiten bestimmt werden, weil nur die der Breitenausdehnung entsprechende Anzahl der Skaleneinheiten mit dem einer Einheit zugeordneten Meßwert multipliziert werden muß.Also d ^; The width extension can be determined without difficulty with such a device, because only the number of scale units corresponding to the width extension has to be multiplied by the measured value assigned to a unit.

Damit die im Gelände gemessene Entfernung bzw. Breite eines Baumstammes auf die Horizontalebene reduziert werden kann, ist die in das Gesichtsfeld der Fernrohroptik eingespiegelte Skala auf einer Pendeltrommel aufgezogen und besitzt vertikale Einheitsstreifen, die sich nach dem Cosinus des Neigungswinkels der optischen Achse des Fernrohres gegenüber einer Horizontalen verjüngen. Auf Grund der Gewichtsbelastung der Pendeltrommel bleibt diese beim Verschwenken der Vorrichtung um eine horizontale Achse gegenüber einer Horizontalen in Ruhe, dreht sich aber gegenüber der Vorrichtung, so daß der in das Gesichtsfeld des Fernrohres eingespiegelte Teil der Skaleneinheitsstreifen jeweils eine den Neigungswinkel des Gerätes berücksichtigende Breite aufweist, die die automatische Reduktion der tatsächlichen Entfernung auf die Horizontalebene gewährleistet. Da mit der Skala auf der Pendeltrommel ohne weiteres die Neigung der Vorrichtung abgelesen werden kann, kann auch die Höhenausdehnung eines Gegenstandes bestimmt werden. Zu diesem Zweck braucht lediglich die Differenz der in Prozent angegebenen Neigung der beiden die Höhe des Gegenstandes bestimmenden Visierpunkte gebildet und diese Differenz mit dem einer horizontalen Skaleneinhcit zugeordneten Meßwert multipliziert zu werden.So that the distance or width of a tree trunk measured in the field is reduced to the horizontal plane is the scale on a pendulum drum that is reflected in the field of view of the telescope optics drawn up and has vertical unit stripes, which are based on the cosine of the angle of inclination the optical axis of the telescope taper relative to a horizontal. Due to the weight load the pendulum drum remains opposite when the device is pivoted about a horizontal axis a horizontal at rest, but rotates with respect to the device, so that it is in the field of view The part of the scale unit strips reflected in the telescope each shows the angle of inclination of the device width that takes into account the automatic reduction of the actual distance ensures the horizontal plane. Since with the scale on the pendulum drum the inclination of the Device can be read, the height extent of an object can also be determined. For this purpose, the difference between the inclination of the two, given in percent, is all that is needed Height of the object-determining sighting points formed and this difference with that of a horizontal one To be multiplied measured value assigned to the scale unit.

Mit Hilfe der eingespiegelten Skaleneinheiten kann aber auch die relative Stammkreisfläche eines Waldbestandes bestimmt werden, die die Summe der Stammquerschnittsflächen eines Bestandes zur Fläche dieses Bestandes ins Verhältnis setzt. Die relative Stammkreisfläche wird dabei mit der sogenannten Winkelzählprobc ermittelt, die sich die Tatsache zunutze macht, daß nicht nur ein unter einem bestimmten Sehwinkel wahrnehmbarer Stammkreisdurchmesser ein bestimmtes Verhältnis zur Entfernung dieses Stammes besitzt, sondern daß auch ein bestimmtes Verhältnis zwischen der Kreisfläche dieses Stammes und der Fläche des durch die Entfernung des Stammes gegebenen Kreises besteht. Entspricht daher der Durchmesser eines Baumstammes der Länge einer eingespiegeltcn Skaleneinheit, so kann, da der der Skaleneinheit entsprechende Sehwinkel bekannt ist, das Verhältnis zwi-With the help of the reflected scale units, however, the relative trunk circle area of a forest stand can also be determined which is the sum of the trunk cross-sectional areas of a stand to the area of this Sets the stock in relation. The relative root circle area is determined with the so-called angle counting test determined, which makes use of the fact that not only one under a certain viewing angle perceptible trunk circle diameter a certain ratio to the distance of this trunk but that there is also a certain ratio between the circular area of this trunk and the area of the circle given by the removal of the trunk. Therefore corresponds to the diameter of a tree trunk the length of a mirrored scale unit, so that the one corresponding to the scale unit Angle of vision is known, the ratio between

sehen der Stammkreisfläche und der Flache jenes Kreises angegeben werden, dessen Radius der Entfernung des Baumstammes vom Beobachter gleich ist. Überragt jedoch ein Baumstamm diese Skalcneinheit. so muß er sich innerhalb dieses Grenzkreises befinden. Die Zahl 5 der Bäume, deren Durchmesser eine Skaleneinheit überragt, gibt demnach die Zahl der Bäume an, die innerhalb ihres Grenzkreises stehen und folglich auch das durch den Sehwinkel vorgegebene Flächenverhältnis zu ihrem Grenzkreis aufweisen, so daß eine Multiplikation dieser Bäumezahl mit dem vom Sehwinkel bestimmten Flächenverhältnis bereits die relative Stammkreisfläche ergibt.see the trunk circle area and the area of that circle whose radius is equal to the distance of the tree trunk from the observer. Towers but a tree trunk has this scale unit. so he must be within this boundary circle. The number 5 the trees, the diameter of which exceeds a scale unit, therefore indicates the number of trees that are within their boundary circle and consequently also the area ratio given by the viewing angle to their boundary circle, so that a multiplication of this number of trees with that determined by the angle of vision Area ratio already gives the relative root circle area.

Nachteilig bei bekannten Geräten dieser Art, wie sie beispielsweise in den OE-PS 1 72 305 und 1 74 480 beschrieben sind, ist, daß die für die genaue Skalenablcsung erforderliche scharfe Meßkante di-rch eine knapp vor der Skala liegende Abdeckung erreich! wird. Dadurch können Meßkante und Skalenbild nicht gleichermaßen völlig scharf eingestellt werden, weil sich unterschiedliche Abstände der Meßkante und des Skalenbildes von der Lupe ergeben. Außerdem wird die Skala auf der Pendeltrommel durch ein eigenes Fenster von außen beleuchtet, was besondere Rücksichtnahme auf Nichtverdeckung des Beleuchtungsfensters während der Meßarbeit erfordert.A disadvantage of known devices of this type, as described, for example, in OE-PS 1 72 305 and 1 74 480, is that the sharp measuring edge required for precise scaling reaches a cover just in front of the scale! will. As a result, the measuring edge and the scale image cannot be set completely in focus, because there are different distances between the measuring edge and the scale image from the magnifying glass. In addition, the scale on the pendulum drum is illuminated from the outside through its own window, which requires special consideration that the illumination window is not covered during the measurement work.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, diese Mangel zu vermeiden und eine Vorrichtung der eingangs geschilderten Art so zu verbessern, daß mit einfachen Mitteln Meßkantc und Skalenbild gleichermaßen völlig scharf eingestellt und die Vergrößerung des Skalenbildes zum Zweck der Feinjustierung geringfügig variiert werden kann.The invention is therefore based on the object to avoid this deficiency and a device of To improve the type described above so that with simple means measuring edge and scale image equally completely focused and the enlargement of the scale image slightly for the purpose of fine adjustment can be varied.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß in der Abbildungsebene der Fernrohroptik die horizontale Oberkante eines Prismas liegt, das den unterhalb seiner Oberkante auftreffenden, zur unteren Gesichtsfeldhälftc gehörigen Gang der Sehstrahlen über ein weiteres Prisma zu zwei gegeneinander verstellbaren Sammellinsen umlenkt, die das Bild des der jcweiligen Instrumentenneigung entsprechenden Abschnittes der Meßskala in der Abbildungsebene der Fernrohroptik unterhalb der Oberkante des Prismas entwerfen. Da die erforderliche scharfe Meßkante gemi^;ß der Erfindung nicht mehr durch eine knapp vor der Skala liegende Abdeckung, sondern durch eine in der Bildebene des Objektivs liegende scharf geschliffene Prismenkante erreicht wird, können Meßkantc und Skalenbild gleichermaßen völlig scharf eingestellt werden. Die Projektion der Skala erfolgt dabei durch die Kombination zweier Sammellinsen, die gegeneinander verstellt werden können, was eine Variation der Vergrößerung des Skalenbildes zum Zwecke der Feinjusticrung ermöglicht. The invention solves the problem in that the horizontal upper edge of a prism is located in the imaging plane of the telescope optics, which deflects the path of the visual rays incident below its upper edge, belonging to the lower half of the field of vision, via a further prism to two mutually adjustable converging lenses, which deflect the image of the Design the section of the measuring scale corresponding to the inclination of the instrument in the imaging plane of the telescope optics below the upper edge of the prism. Since the required sharp measuring edge gemi ^; ß the invention is no longer achieved by a cover lying just in front of the scale, but by a sharply ground prism edge lying in the image plane of the lens, the measuring edge and the scale image can be set completely sharp at the same time. The scale is projected by combining two converging lenses that can be adjusted against each other, which enables the magnification of the scale image to be varied for the purpose of fine adjustment.

Erhält die Meßskala in weiterer Ausbildung der Erfindung im Ablesebereich durch einen schwenkbar angeordneten Spiegel einen Teil des durch die Fernrohroptik eindringenden Lichtes als Oberflächcnbeleuchtung zugeführt, so kann ein gesondertes Bcleuchtungsfenster entfallen, auf dessen Abdeckung bei der Meßarbeit ebenfalls nicht mehr geachtet werden muß.Receives the measuring scale in a further development of the invention in the reading area through a pivoted mirror part of the through the telescope optics penetrating light supplied as surface lighting, a separate lighting window omitted, whose cover also no longer has to be taken into account during the measurement work.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigtIn the drawing, the subject matter of the invention is explained in more detail using an exemplary embodiment. It indicates

F i g. I einen schematischen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zur optischen Distanzmessung.F i g. I a schematic longitudinal section through a device for optical distance measurement.

F i g. 2 eine Vorderansicht der Vorrichtung undF i g. Figure 2 is a front view of the device and

F i g. 3 die beiden Gesichtsfeldhälften der Fernrohroptik für das Beispiel der Durchmessermessung eine·- hoch über dem Boden gelegenen Baumsuininiquerschnittes. F i g. 3 the two halves of the field of view of the telescope optics for the example of diameter measurement - Tree sinin cross-section high above the ground.

Wie aus F i g. 1 hervorgeht, entwirkt das Objektiv¹ 4 der aus einem Okular I. zwei Umkehrprismen 2 und 3 und dem verstellbaren Objektiv 4 bestehenden Fernrohroptik nach Umlenkung der Lichtstrahlen über die gekreuzten Prismen 3 und 2 ein Bild, das durch das verstellbare Okular 1 betrachtet wird. Dieses Bild liegt in einer zur Achse des Okulars 1 senkrechten Ebene, in der auch die obere Kante eines weiteren Prismas 5 liegt, so daß nicht nur das Bild der Fernrohroptik. sondern auch die Kante des Prismas 5 als scharfes l.upenbild zu sehen ist.As shown in FIG. 1, the objective ¹ 4 of the telescope optics consisting of an eyepiece I. two erecting prisms 2 and 3 and the adjustable objective 4, after deflecting the light beams via the crossed prisms 3 and 2, creates an image that is viewed through the adjustable eyepiece 1. This image lies in a plane perpendicular to the axis of the eyepiece 1, in which the upper edge of a further prism 5 also lies, so that not only the image of the telescope optics. but also the edge of the prism 5 can be seen as a sharp zoom image.

Knapp unterhalb dieser durch das Prisma 5 gebildeten Meß- oder Visierkante wird der Sehstrahl vom Prisma 5 zu einem Prisma 6 reflektiert und von dort über Sammellinsen 7 und 8 zur Mantelfläche einer Pendeltrommel IO weitergeleitet, die das für die Messung erforderliche Skalenbild trägt. Die in einem Rohr 9 gefaßten Sammellinsen 7 und 8 sind sowohl gegeneinander als auch gemeinsam verstellbar und entwerfen in der Abbildungsebcne der Fernrohroptik ein reelles Bild der Skala, das von unten an die Meßkantc des Prismas 5 heranreicht. Die Beleuchtung der Skala auf dem Mantel der Pcndeltrommcl 10 erfolgt über den im Drehpunkt 12 schwenkbaren Spiegel 11. der einen kleinen Teil des durch das Objektiv 4 in das Gehäuse 15 eintretenden Lichtes auf die Ablesestelle der Skala reflektiert. Just below this measuring or sighting edge formed by the prism 5, the line of sight is reflected by the prism 5 to a prism 6 and from there passed on via converging lenses 7 and 8 to the outer surface of a pendulum drum IO, which carries the scale image required for the measurement. The converging lenses 7 and 8 held in a tube 9 can be adjusted relative to one another as well as together and create a real image of the scale in the imaging plane of the telescope optics, which reaches the measuring edge of the prism 5 from below. The illumination of the scale on the jacket of the Pcndeltrommcl 10 takes place via the pivotable mirror 11 at the pivot point 12, which reflects a small part of the light entering the housing 15 through the lens 4 onto the reading point of the scale.

Die Pcndeltrommcl 10 besitzt ein justierbares Gewicht 1.3 und einen Druckknopf 14 zum Lösen. Abbremsen und Feststellen der sehr empfindlichen Pendelbewegung. Die genauere Form und Funktion von Gewicht 13 und Druckknopf 14 ist. da sie für die Erfindung von untergeordneter Bedeutung ist. nicht dargestellt. The Pcndeltrommcl 10 has an adjustable weight 1.3 and a push button 14 for loosening. Slow down and detecting the very sensitive pendulum movement. The more precise form and function of Weight 13 and push button 14 is. since it is of minor importance for the invention. not shown.

Das Objektiv 4 wird von einer Objektivfassung 16 mit durch Schraubung verstellbarem Tubus getragen. Eine Augenmuschel 17 dient der Halterung des Okulars und der Bildbetrachtung. Auf der Unterseite des Gehäuses 15 ist ein Normgewinde 18 für ein Fotostaliv vorgesehen.The objective 4 is carried by an objective mount 16 with a tube that can be adjusted by screwing. An eyecup 17 is used to hold the eyepiece and to view the image. On the bottom of the case 15 a standard thread 18 is provided for a photo postcard.

In der Vorderansicht (Fig. 2) der geschlossenen Vorrichtung ist der Riffelknopf 12 zum Verschwenken des Bcleuchtungsspiegels 11 und ein abschraubbarer Gehäusedeckel 19 sichtbar.In the front view (Fig. 2) of the closed device, the knurled knob 12 is for pivoting of the illumination mirror 11 and a screw-off housing cover 19 are visible.

In F i g. 3 ist das Gesichtsfeld der Fernrohroptik dargestellt. Das Bild ist, wie bereits erwähnt, durch die als Meßkante fungierende Oberkante des Prismas 5 in eine obere und eine untere Hälfte geteilt, wobei in der oberen beispielsweise das Schaftstück eines stehenden Baumes zu sehen ist. der durch die Meßkante geschnitten wird. In der unteren Gesichtsfeldhälfte ist die Meßskala sichtbar, deren sämtliche Werte nur an der Visierkante richtig abgelesen werden können. Mit Hilfe dieser Meßskala lassen sich folgende Messungen durchführen: In Fig. 3 shows the field of view of the telescope optics. The image is, as already mentioned, through the upper edge of the prism 5 acting as a measuring edge divided upper and a lower half, with the upper half, for example, of the shaft piece of a standing one Tree can be seen. which is cut by the measuring edge. In the lower half of the field of vision is the Measuring scale visible, all values of which can only be read correctly on the edge of the visor. With help The following measurements can be carried out on this measuring scale:

1. Messung des Neigungswinkels der Achse der Fernrohroptik in Prozenten und Graden.1. Measurement of the inclination angle of the axis of the telescope optics in percentages and degrees.

2. Optische Distanzmessung mittels verschiedener Streifenbreiten und horizontaler Einheiten verschiedener Länge, wobei die mit Hilfe eines am Ort des zu vermessenden Baumstammes aufgestellten Maßstabes ermittelten Meßwerte automatisch auf die Horizontaldistanz reduziert werden, weil sich die Streifenbreiten um den Cosinus des Neigungswinkels verjüngen.2. Optical distance measurement using different strip widths and horizontal units of different Length, with the help of a set up at the location of the tree trunk to be measured Measured values determined on the scale are automatically reduced to the horizontal distance, because the strip widths taper by the cosine of the angle of inclination.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Palent claims:

1. Device for optical distance measurement with automatic reduction of the measured values to the horizontal distance and for the simultaneous measurement of the width and height of a distant Object (tree trunk) with a telescope lens and a pendulum drum, on the outer surface a measuring scale visible in the field of view of the telescope optics is drawn, characterized in that, that in the imaging plane of the telescope optics the horizontal upper edge of a prism

(5) is located, which belongs to the lower half of the field of vision that hits below its upper edge Path of the visual rays via another prism (6) to two mutually adjustable converging lenses (7,8) deflects the image of the section corresponding to the respective instrument inclination (F i g. 3) of the measuring scale in the imaging plane of the telescope optics (4) below the upper edge design of the prism (5).

2. Device according to claim 1, characterized in that that the measuring scale in the reading area is supported by a pivotable mirror (hollow mirror) (11) a part of the light penetrating through the telescope optics is supplied as surface lighting receives.

3. Measure the width of the targeted tree by comparing the trunk diameter that can be seen in the field of view with the horizontal scale units and multiplication of the trunk diameter corresponding number of scale units with that of a scale unit on which on Location of the tree set up measuring laboratory can be identified Measured value.

4. Counting of angle counting samples with the round counting factors ¹ A, V. \ 1. 2, 3 and 4 ni ² / ha. These factors result from the viewing angles determined by the different lengths of the horizontal scale units, which, for all tree trunks to which they apply, indicate a certain ratio between the cross-sectional area of the trees assumed as a circular area and the area of the circle whose radius is the corresponding to the respective distance of these tree trunks.