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Einrichtung für meßbildkammern, die zweckmäßig mit einer Registriervorrichtung
für die Teilkreisstellungen versehen sind, insbesondere für Kino-Theodolite Die
Erfindung bezieht sich auf zweckmäßig mit einer Registriervorrichtung für die Teilkreisstellungen
versehene Meßbildkammern, beispielsweise Kino-Theodolite, und betrifft insbesondere
eine Einrichtung zum unmittelbaren Bestimmen der Richtungskoordinaten für außerhalb
der Bildmitte liegende Bildpunkte. Bei den bekannten Kino-Theodoliten und ähnlichen
Meßbildkammern entsprechen die sich aus den Teilkreisablesungen ergebenden Werte
nur dann den tatsächlichen Richtungskoordinaten des beobachteten Gegenstandes, wenn
der Zielpunkt desselben bei der Aufnahme genau in dem Nullpunkt des Gesichtsfeldes,
d. h. in dem Schnittpunkt des gewöhnlich mitphotographierten Fadenkreuzes, liegt.
Deckt sich dagegen der Zielpunkt des aufgenommenen Gegenstandes nicht genau mit
diesem Nullpunkt, so müssen an die Teilkreisablesungen Verbesserungen angebracht
werden, die aus der Abweichung des Zielpunktbildes vom Gesichtsfeldnullpunkt, d.
h. aus den Koordinaten des Zielpunktbildes und (einen Theodoliten üblicher Bauart
vorausgesetzt) aus dem registrierten Höhenwinkel, zu berechnen sind. In Fällen,
bei denen es sich um die Auswertung größerer Beobachtungsreihen handelt, erfordern
diese Berechnungen der Verbesserungen einen erheblichen Aufwand an Zeit. Der Zweck
der Erfindung ist daher, die umständliche Berechnung der Verbesserungen zu ersparen,
und zwar wird dies in der Hauptsache durch Anordnung eines oder mehrerer veränderlicher
Meßglieder erreicht, welche, dem Nebenachsenwinkel (Höhenwinkel) der optischen Achse
entsprechend, selbsttätig oder von Hand eingestellt, für jeden außerhalb der Bildmitte
liegenden Bildpunkt diejenigen dem jeweiligen Nebenachsenwinkel (Höhenwinkel) entsprechenden
Verbesserungen unmittelbar abzulesen gestatten, welche, zu den an den Teilkreisen
abzulesenden Richtungskoordinaten des Bildmittelpunktes hinzugefügt, die Richtungskoordinaten
des betreffenden Bildpunktes ergeben.
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Es ist zwar bei Tachymetern bereits bekannt, durch Anordnung von sich
selbst einstellenden nomogrammartigen Vorrichtungen eine Umwandlung der Tachymeterablesungen
in die gesuchten Höhenunterschiede und Zielentfernungen ohne Rechnung zu ermöglichen.
Es ist ferner auch nicht mehr neu, bei Aufnahmen unter einem bestimmten Höhenwinkel,
beispielsweise bei horizontaler Richtung der optischen Achse der Aufnahmekamera,
mit einem unveränderlichen Kurvennetz versehene Meßplatten zu verwenden, aus denen
für den betreffenden Höhenwinkel die Richtungskoordinaten abgelesen werden können.
Diese bekannten Mittel sind jedoch z. B. für die Bestimmung von Flugzeugbewegungen
mittels kinematographisch eingerichteter Photo-Theodolite nicht geeignet, da es
hier
darauf ankommt, für jeden beliebigen Wert des Höhenwinkels
oder Nebenachsenwinkels eine unmittelbare Ablesung der entsprechenden Verbesserungen,
welche ja von dem Höhenwinkel abhängig sind, zu ermöglichen.
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Die Zeichnungen zeigen einige beispielsweise Ausführungsformen des
Erfindungsgedankens, und zwar: Abb. i das Gesichtsfeld eines bekannten Theodoliten,
Abb. a eine Ansicht einer mit sich rechtwinklig kreuzenden Linien versehenen Glasplatte,
Abb. 3 die Anordnung der in Abb. a dargestellten Glasplatte vor dem Filmband eines
Kino-Theodoliten, Abb, q. eine weitere Darstellung des Gesichtsfeldes eines Theodoliten
zur Erläuterung einer anderen Ausführungsform der Erfindung, Abb. 5 ein bei der
aus Abb. q. hervorgehenden Ausführungsform verwendetes Raster mit Parallellinien,
Abb. 6 das in Abb. 5 dargestellte Raster in Verbindung .mit einem schräg dazu angeordneten
rechtwinkligen Liniennetz, Abb.7 eine Vorderansicht eines das veränderliche Meßglied
enthaltenden besonderen Auswertgerätes, Abb. 8 eine Seitenansicht des in Abb. 7
dargestellten Gerätes, Abb. 9 eine schaubildliche Ansicht einer anderen Ausführungsform
des Auswertg erätes, Abb. io und ii das in dem Gesichtsfeld des in Abb.9 dargestellten
Auswertgerätes erscheinende Filmbild in vergrößertem Maßstabe.
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In Abb. i stellt der Kreis das Gesichtsfeld eines Theodoliten dar.
Die mit x und y bezeichneten waagerechten und senkrechten Achsen stellen ein mitphotographiertes
Fadenkreuz dar. Die Anordnung des Fadenkreuzes ist derart, daß sich das Gegenstandsbild
auf der y-Achse bewegt, wenn das Aufnahmefernrohr des Theodoliten um die Horizontalachse
allein gedreht wird. Die Ablesung der photographischen Aufnahme der Teilkreisstellungen
würde nur dann die wahren Richtungskoordinaten des Zielpunktbildes geben, wenn das
Bild genau in dem Schnittpunkt der x- und y-Achse, also im Nullpunkt, liegt, abgesehen
natürlich vonkonstanten Indexfehlern, die der Einfachheit der Ausdrucksweise halber
im folgenden durchweg gleich Null vorausgesetzt werden sollen. Nimmt man dagegen
an, daß das aufgenommene Bild beispielsweise in denn Punkt F der Abb. z liegt, so
müssen an die aufgenommenen Teilkreisablesungen Verbesserungen angebracht werden.
x1 und y1 seien die rechtwinkligen Koordinaten des aufgenommenen Bildpunktes in
bezug auf die beiden in Abb. i dargestellten Gesichtsfeldachsen als Koordinatenachsen.
Diese Werte x1 und y1 sollen in einem Maßstab gemessen sein, der entsprechend der
Brennweite des Aufnahmeobjektivs, für x1 und y1 unmittelbar Winkelwerte entsprechend
der Teilung der Kreise, also etwa Bogenminuten, ergibt. Ferner seien mit a" und
ha die photographisch registrierten Teilkreisablesungen bezeichnet, also (einen
Theodoliten mit üblichem Achsensystem vorausgesetzt) Seitenrichtung (A"zimut) und
Höhenwinkel der optischen Achse des Aufnahmefernrohres oder, was dasselbe ist, des
Schnittpunktes der beiden Gesichtsfeldachsen, des Nullpunktes des Gesichtsfeldkoordinatensystems.
Bei diesen Voraussetzungen sind die an die registrierten Winkel a" und ho anzubringenden
Verbesserungen für die Seitenrichtung (Azimut) gegeben durch: da =x#sech"+xysech"tgh"
Glieder höherer Ordnung, und für den Höhenwinkel gegeben durch:
Glieder höherer Ordnung. Erfindungsgemäß wird nun für das Gesichtsfeldbild ein veränderliches
Meßglied vorgesehen, welches sich nach dem Höhenwinkel bzw. dem Nebenachsenwinkel
derart einstellt oder derart eingestellt werden kann, daß damit bereits die Verbesserungen
da, dh unmittelbar, also ohne Rechnung, entnommen werden können.
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Das veränderliche Meßglied kann entweder im Theodoliten selbst angeordnet
sein, so daß sein Bild auf dem Film mitabgebildet wird, oder es kann in das zur
Entnahme der registrierten Werte dienende Auswertgerät eingebaut werden. Im ersteren
Falle wird man es durch zweckentsprechend gestaltete Getriebe mit der Horizontalachse
(Nebenachse) des Theodoliten verbinden und dadurch sich selbsteinstellend einrichten,
im anderen Falle wird man es von Hand einstellbar einrichten.
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Je nach der anzustrebenden Genauigkeit wird das veränderliche Meßglied
verschieden ausgebildet werden müssen. Im allgemeinen wird es genügen, in den Formeln
für da, dh nur die Glieder erster Ordnung zu berücksichtigen, also:
da = x # sec h", dl-a - y
anzunehmen. Die Erfindung läßt sich dann
besonders einfach ausführen.
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Als veränderliches Meßglied gemäß der Erfindung kann beispielsweise
im Theodoliten
eine versilberte ebene Glasplatte eingeordnet werden,
auf welcher ein aus durchsichtigen Linien bestehendes normales rechtwinkliges Gitter
eingraviert ist, welches sich bei Drehung des Fernrohres um die Nebenachse (Horizontalachse)
so um die y-Achse dreht, daß die Platte gegen die Filmebene unter dem am Höhenkreis
eingestellten Winkel ho geneigt ist. Das auf der Platte eingravierte durchsichtige
Gitter wird dabei durch paralleles, zur Filmebene senkrechtes Licht auf den Film
projiziert und mit dem Bild des anvisierten Gegenstandes gleichzeitig abgebildet.
Die Anordnung könnte im wesentlichen so getroffen sein, daß die Glasplatte i (Abb.
a) in einem ringförmigen Rahmen 2 gefaßt ist, welcher mit dem Zapfen 3 um eine mit
der y-Achse zusammenfallende Achse drehbar gelagert und mit der Horizontalachse
des Theodoliten durch Getriebe beliebiger Art so verbunden ist, daß die Glasplatte
i zur Filmebene 4 (Abb. 3) stets unter einem dem eingestellten Höhenwinkel gleichen
Winkel 1a" geneigt ist. Dadurch wird erreicht, daß sich auf dem Film ein Liniennetz
abbildet, in welchem die zur x-Achse parallelen Linien stets untereinander den gleichen
Einheitsabstand haben, während der Abstand der zur y-Achse parallelen Linien mit
dem Höhenwinkel veränderlich gleich cos ho wird. Man kann demnach aus dem projizierten
Liniennetz die Werte x # sec ho und y entnehmen, erhält also in der Tat unmittelbar
die gesuchten Verbesserungen.
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In Abb. 3 ist eine Linse 7 vorgesehen, die die von der Lichtquelle
6 ausgehenden Lichtstrahlen parallel richtet.
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Eine andere Ausführungsform der Erfindung bei Beschränkung auf Glieder
erster Ordnung besteht darin, das veränderliche Meßglied derart auszubilden, daß
durch das Zielpunktbild eine gerade Linie g (Abb. 4) gelegt wird, welche zu der
x-Achse unter dem Winkel h" geneigt ist. Wie aus Abb.4 zu entnehmen ist, ist in
diesem Falle der auf der Geraden g im Gesichtsfeldmaßstab gemessene Abschnitt vom
Zielpunktbild bis zu der y-Achse FF" - -i-1 # sec h, gleich der gesuchten
Verbesserung da für den Seitenrichtungs- (Azimut-) Winkel. Die Anordnung
im Theodoliten kann in diesem Falle so getroffen werden, daß auf den Film außer
dem rechtwinkligen Achsenkreuz, welches zur Entnahme der Verbesserungen dh - y1
eine Schar von Parallelen zur x-Achse enthalten kann (Abb. 5), noch ein rechtwinkliges
Liniennetz projiziert wird, dessen Richtungen gegen die Koordinatenachsen um den
jeweiligen Höhenwinkel ho geneigt sind: Dadurch erscheint das Gesichtsfeldbild gemäß
Abb.6 mit Linienscharen überdeckt, aus denen die gesuchten Verbesserungen
da - x1 # sec dao, dla-yl direkt ohne Rechnung entnommen werden können. Die
Anordnung im Theodoliten kann z. B. so getroffen sein, daß der Film, in Richtung
des einfallenden Lichtes gesehen, hinter einer durchsichtigen, mit dunklen Linien
gemäß Abb. 5 versehenen Platte geführt wird und daß in einem Rahmen eine dem Film
parallele versilberte Glasplatte mit durchsichtigem rechtwinkligem Liniennetz vorgesehen
ist. Dieses Liniennetz wird durch paralleles Licht auf den Film projiziert, während
der die Platte tragende Rahmen parallel zur Filmebene um eine zu ihr senkrechte
Achse drehbar gelagert und mit der Horizontalachse des Theodoliten durch Getriebe
beliebiger Art so verbunden ist, daß die Linien des Netzes gegen die Koordinatenachsen
der erstgenannten feststehenden Platte um den jeweiligen Höhenwinkel geneigt sind.
Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß dadurch auf dem Film ein Bild gemäß Abb. 6
entsteht.
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Anstatt das veränderliche Meßglied in dem Theodoliten selbst anzuordnen,
kann es auch in dem zum Ablesen des entwickelten Films dienenden besonderen Gerät
vorgesehen sein (vgl. Abb. 7 bis i i).
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In diesem Falle braucht mit dem Zielbild nur das Achsenkreuz des Gesichtsfeldbildes
selbst (die beiden Koordinatenachsen, das richtig orientierte Fadenkreuz) mitphotographiert
zu werden. Die zu den Koordinatenachsen parallelen Linien können auf der mitzuphotographierenden
Strichplatte der besseren Übersichtlichkeit wegen fehlen. Doch wird es zweckmäßig
sein, wenigstens auf einer Koordinatenachse zwei Punkte zu kennzeichnen, deren gegenseitige
Entfernung entsprechend dem Maßstab der Objektivbrennweite einem bestimmten Winkelwert
entspricht.
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Bei der in Abb. 7 und 8 dargestellten ersten Ausführungsform eines
Auswertgerätes ist eine Projektionslampe ia vorgesehen, deren Licht durch den Kondenser
2a auf den aufgenommenen Film 3a, der ausgewertet werden soll, geworfen wird. Das
Filmbild wird mittels des Objektivs 4a und eines Prismas 5a auf eine Mattscheibe
6a geworfen, so daß es in der aus Abb. 7 ersichtlichen Weise auf der Mattscheibe
erscheint. Man sieht in der oberen Hälfte des Bildes das Fadenkreuz bzw. die x-
und y-Achse. An einer bestimmten Stelle dieses Bildteils erscheint der Punkt F des
aufgenommenen Gegenstandes, dessen Lage gemessen werden soll. Unterhalb des mit
g bezeichneten Gesichtsfeldes sind die photographischen Aufnahmen der Teilkreisbilder
a, und laa zu sehen. In der dargestellten
Aufnahme liest man für
den Seitenwinkel ao den Wert 21° 2o' und für den Höhenwinkelho den Wert 69° 3o'
ab.
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Neben der Mattscheibe 6a (Abb. 7) ist eine Schiebe 7a angeordnet,
an welcher eine Querschiene 8 mit Hilfe des Führungsstücks 8a parallel zu sich selbst
geführt wird. Auf der Schiene 8 ist wiederum eine Führung 9a verschiebbar angeordnet,
welche eine Gelenkachse 9b trägt. Mit Hilfe dieser Achse ist an die Führung ga ein
Doppelhebel angelenkt, welcher aus einem Lineal 9 und einem Einstellhandgriff 9c
besteht. Ferner ist an der Führung 9a ein in Grade eingeteilter Bogen io vorgesehen,
und an dem Handgriffteil9c ist ein Zeiger i i vorgesehen, so daß man mit Hilfe des
Handgriffes 9c das Lineal 9 mittels des Gradbogens io in jede beliebige Winkelstellung
gegenüber der x-Achse einstellen kann. Das Lineal 9 ist mit einer Einteilung versehen,
welche entsprechend der Objektiv-Brennweite des Theodoliten nach Winkelwerten, etwa
in Bogenminuten, geteilt ist.
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Die Arbeitsweise dieser Einrichtung ist demnach folgende: Das auszuwertende
Bild wird mit Hilfe der in Abb.8 dargestellten Projektionseinrichtung ia, 2a auf
die Mattscheibe 6a, an deren Stelle natürlich auch ein anderer geeigneter Schirm
o. dgl. treten kann, geworfen. Alsdann wird durch Verschiebung der Führungen 8a
und 9a das Lineal 9 so eingestellt, daß sein Nullpunkt sich mit dem Punkt F deckt
und gleichzeitig der Index i i an dem Gradbogen io denjenigen Winkel anzeigt, der
der Höhenwinkelablesung ho des betreffenden Bildes entspricht. Der Maßstab 9 ist
dann um diesen Winkel k. gegen die x-Achse geneigt, entspricht also der Linie FF"
in Abb. 4. Nun kann man an dem Maßstab an der Stelle, wo er die y-Achse schneidet,
unmittelbar die an dem abgelesenen Seitenwinkel anzubringende Verbesserung /\ a
ablesen; bei dem dargestellten Beispiel sind dies 25'.
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Jetzt stellt man an dem Gradbogen io den Winkel 9o° ein. Der Maßstab
9 liegt dann parallel zur y-Achse, und man kann unmittelbar den Wert y, also die
an den Höhenwinkel anzubringende Verbesserung Ah, ablesen, die bei dem dargestellten
Beispiel 42' beträgt.
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Die Vorrichtung sieht noch eine Möglichkeit vor, den Projektionsmaßstab
zu ändern. Zu diesem Zweck ist das Prisma 5a (Abb. 8) mit Hilfe einer Stellschraube
12 einstellbar gemacht. Durch Nähern oder Entfernen des Prismas 5a von dem Projektionsobjektiv
2a und durch Verschieben des Objektivs in Richtung der optischen Achse kann demnach
der Projektionsmaßstab geändert werden, so daß der Maßstab des auf die Mattscheibe
6a projizierten Bildes mit der Teilung des Maß-Stabes 9 in hinreichende Übereinstimmung
gebracht werden kann.
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Die bauliche Ausgestaltung der Vorrichtung kann in verschiedener Weise
geändert werden. So könnte man beispielsweise den Maßstab auch unmittelbar an das
von dem Kino-Theodoliten aufgenommene Bild anlegen oder auch ihn so mit dem Projektionsapparat
verbinden, daß er unmittelbar auf dem Bilde aufliegt und gemeinsam mit dem Bild
auf die Mattscheibe projiziert wird, oder man kann umgekehrt den Maßstab fest mit
der Mattscheibe verbinden oder auf die Mattscheibe projizieren und das auszuwertende
Bild dem Maßstab gegenüber einstellbar anordnen u. dgl. mehr.
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Bei der in den Abb. 7 und 8 dargestellten Ausführungsform ist es erforderlich,
nachdem eine Ablesung erfolgt ist, den Maßstab zu verstellen, um die andere Ablesung
vornehmen zu können. Dies kann vermieden werden, wenn .man das Auswertgerät in der
aus den Abb. 9 bis i i ersichtlichen Weise ausführt.
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In Abb. 9 ist 13 ein auf einer Grundplatte 13a befestigtes Gehäuse,
an dessen Seiten zwei Filmbandtrommeln 14 und 15 angeordnet sind, die bei Drehung
einer Kurbel 16 mittels eines beliebigen Getriebes so bewegt werden, daß sich das
aufgenommene Filmband von der einen Trommel abwickelt und mach dem Durchgang durch
das Gehäuse 13 auf die andere Trommel aufwickelt. Oberhalb der Bahn des Filmbandes
ist in dem Gehäuse 13 ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Objektiv beliebiger
bekannter Bauart :angeordnet, durch welches die mittels einer geeigneten Lichtquelle
belichteten Filmbilder vergrößert nach oben geworfen werden, so daß sie in dem Gesichtsfeld
eines an der Oberseite des Gehäuses 13 befestigten Okulars 17 erscheinen. Unterhalb
des Okulars 17 sind an der Oberseite des Gehäuses 13 in einem auf zwei Achsen i8
und i9 verschiebbar gelagerten Rahmen 2o zwei Glasplatten übereinander angeordnet.
Die Verschiebung des Rahmens 2o, die in Richtung der x-Achse des auf dem Filmbild
aufgenommenen Fadenkreuzes erfolgt, wird durch ein an dem Gehäuse 13 drehbar gelagertes
und mit einem Handgriff 21 versehenes Zahnsegment 22 bewirkt, welches in eine an
dem Rahmen 2o vorgesehene Verzahnung 23 eingreift. Die obere der beiden in dem Rahmen
2o angeordneten Glasplatten trägt einen in Richtung der y-Achse des Fadenkreuzes
liegenden Maßstab 24 (Abb. io und ii), der bei Drehung des Handgriffes@2i in Richtung
der x-Achse verschoben wird. Die untere Glasplatte ist in dem Rahmen 20 um eine
durch
den Nullpunkt des Maßstabes 24 gehende Achse drehbar gelagert
und kann durch ein an dem Rahmen 2o gelagertes Zahnrad 25, «-elches mit einem Handgriff
26 verbunden ist, der oberen Platte gegenüber gedreht werden. Die Drehung der Platte
kann mittels eines Okulars 27 an einer Kreisteilung 28 abgelesen werden. Die drehbare
Glasplatte trägt einen Maßstab 29 (Abb. I I ), dessen Nullstrich mit dem
Nullstrich des Maßstabes 24 der oberen, nicht drehbaren Glasplatte zusammenfällt.
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In den Abb. io und ii ist das in dem Gesichtsfeld des Okulars 17 erscheinende
Filmbild dargestellt. In Abb. io sind die beiden übereinanderliegenden Glasplatten
so eingestellt, daß ihre Maßstäbe sich decken. Zum Auswerten des Filmbildes wird
das Filmband zunächst durch Drehung der Kurbel. 16 (Abb. 9) so eingestellt, daß
der Punkt F (Abb. io) des aufgenommenen Gegenstandes, dessen Lage gemessen werden
soll, in der x-Richtung auf der gleichen Geraden liegt wie der Nullstrich der Maßstäbe
24 und 29. Hierauf werden durch Drehung des Handgriffs 21 die beiden Glasplatten
in der --v-Richtung so weit verschoben, daß der Nullstrich der Maßstäbe mit dem
Punkt F des aufgenommenen Gegenstandes zusammenfällt. Dann wird mittels des Handgriffes
26 die den Maßstab 29 tragende Glasplatte um einen Winkel gedreht, der der Höhenwinkelablesung
lt.
des betreffenden Bildes entspricht und dem auf dem Filmband befindlichen
Teilkreisbild entnommen wird (Abb. i i). Der Abstand des Punktes F von dem Schnittpunkt
F" des Maßstabes 29 mit der y-Achse des Fadenkreuzes entspricht dann unmittelbar
der an dem abgelesenen Seitenwinkel a" anzubringenden Verbesserung und kann an dem
Maßstab 29 ohne weiteres abgelesen werden, da ja der Nullstrich des Maßstabes mit
dem Punkt F zusammenfällt. In entsprechender Weise kann eine bequeme Ablesung des
Wertes y an dem Maßstab 24 vorgenommen werden, wodurch man die an dem Höhenwinkel
anzubringende Verbesserung unmittelbar erhält.