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Koordinaten-Aufnahmegerät Es sind Geräte bekannt zur häuslichen mechanischen
Auswertung von Richtung und Entfernung im Felde aufgenommener Punkte zu rechtwinkligen
Koordinaten. Diese Geräte bestehen aus einem rechteckigen Rahmen mit Längeneinteilung
an einer Längsseite, an der ein Schlitten verschoben werden kann, dessen Stellung
an der Teilung abzulesen ist. Der Schlitten trägt eine kreisrunde, am Rande mit
Winkelteilung versehen-- Platte, die in jeden beliebigen Winkel zur Längsachse eingestellt
werden kann. Fest verbunden mit der Kreisplatte sind zwei rechtwinklig zueinander
stehende, mit einer Zählvorrichtung versehene und auf dem Boden des Rahmens rollende
Adhäsionswalzen. Nach Einstellung der Kreisplatte in einem Winkel a zur Längsrichtung
des Rahmens und nach Verschiebung des Schlittens um eine Strecke s werden an den
Walzen die Werte s - sein a bzw. s - cos a abgewickelt und können an der Zählvorrichtung
abgelesen werden.
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Außer diesem Sinusgetriebe sind auch solche bekannt, bei denen die
Werte sin und cos dadurch erhalten werden, daß auf .einer Walze Rillen verschiedener
Länge so angebracht sind, daß in ein längs .der Walze verschiebbares Stirnrad je
nach seiner Stellung mehr oder weniger Rillen eingreifen und dadurch die Drehung
des Stirnrades den Werten sin und cos entspricht.
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Den Gegenstand vorliegender Erfindung bildet ein Theodolit für Katastervermessungen,
bei dem die Oberfläche des Limbus mit einem Koordinatensystem in Rillenform versehen
ist. In diesen Rillen bewegt sich ein aus einem Walzenpaar bestehendes Sinusgetriebe
zwangsläufig, und zwar in Kopplung mit der Basis eines Koinzidenzentfernungsmessers.
Der
Vorteil dieses Geräts gegenüber dem Bekannten besteht darin, daß bei Katasterverm.essungen
überhaupt keinerlei Zahlenwerte für Richtung und Entfernung eines aufgenommenen
Punktes in Erscheinung treten, vielmehr die rechtwinkligen Koordinaten der Punkte
sogleich im Felde ummittelbar ermittelt werden, was eine bedeutende Vereinfachung
des ganzen Messungsverfahrens bedingt.
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Das verwendete Sinusgetriebe unterscheidet sich von der eingangs erwähnten
Vorrichtung dadurch wesentlich, daß statt der 'Adhäsionswalzen, die mit ihrer Unterlage
jeden beliebigen Winkel bilden können, Zahnradwalzen verwendet werden, die stets
in demselben Winkel zu ihrer Unterlage bleiben und außerdem infolge ihrer Zahnung
sich zwangsläufig bewegen, da diese Zahnung in entsprechende Rillen der Unterlage
eingreift.
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Auch von dem vorerwähnten, durch verschiebbares Stirnrad gekennzeichneten
Sinusgetriebe ist das verwendete Walzenpaar wesentlich verschieden, und zwar dadurch,
daß statt der Walzen mit Rillen verschiedener Länge eine ebene Fläche verwendet
wird, die in ihrer ganzen Ausdehnung mit Längs-und Querrillen versehen ist und wobei
die Werte sin und cos dadurch erhalten werden, daß nicht mehr oder weniger Rillen
zum Eingreifen kommen, sondern daß die Walzen sich ,in -dem jeweiligen Richtungswinkel
des aufzunehmenden Punktes zu den Rillen bewegen, also durch eine zugleich rollende
und gleitende Bewegung die Werte sin und cos abgewickelt werden.
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Erfindungsgemäß wird das verwendete Sinusgetriebe gekoppelt mit einer
zur Fernrohrachse des Theodoliten senkrecht angeordneten Basisschiene. Legt diese
den Weg s zurück von der Fernrohrachse bis zur Koinzidenz der Bilder im Fernrohr,
so führt das Sinusgetriebe eine zur Basis parallele Bewegung aus, unter Abwicklung
der Werte s - sin a bzw. s * cos a.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand dargestellt, in Abb.
i in Vorderansicht bzw. als Schnitt nach Linie A-B der Abb. 2, in Abb. 2 im Grundriß,
in Abb. 3 in Seitenansicht.
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Wie bei den bekannten Theodoliten i,st in einer Buchse i eine zweite
Buchse 2 mit dem Limbus 3 drehbar gelagert, in der Buchse 2 wiederum die Alhidadenachse
4. Durch eine der bekannten (in der Zeichnung nicht dargestellten) Klemmvorrichtungen
kann sowohl der Limbus 3 gegen die Buchse i wie auch die Alhidadenachse 4 gegen
den Limbus 3 festgestellt und fein bewegt werden. Auf der Achse 4 ist die Tragplatte
5 befestigt. Sie hat beiderseits Fortsetzungen 6, an deren Ende sich ein Nonius
zur Ablesung der an dem Limbus 3 angebrachten Kreisteilung befindet. Auf der Platte
5 sind die Fernrohrträger 7 befestigt, die wiederum die Kippachse 8 mit dem Fernrohr
9 tragen. Da dieses nicht in seinem Schwerpunkt gelagert ist, wird es mit dem Gegengewicht
io versehen.
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Ferner sind auf der Platte 5 die beiden Führungsschienen i i befestigt,
zwischen denen sich die senkrecht zur Fernrohrachse angeordnete Basisschiene 12
bewegen kann. Diese wird so lang bemessen, als die Bauart des Geräts es zuläßt.
Mittels der Verbindungsstücke 13 ist die Schiene 12 verbunden mit der rechtwinklig
zu ihr angeordneten Gleitschiene 14, längs deren der Winkelspiegel (oder Prisma)
15 verschiebbar ist. Dieser ist so eingerichtet, daß die Ablenkung der vom Zielpunkt
kommenden Lichtstrahlen der gewünschten Multiplikationskonstanten entspricht, die
abhängt von der erforderlichen Reichweite des Geräts und der zu erreichenden Genauigkeit.
Die Schiene 12 kann nach rechts (Abb.2) so weit verschoben werden, daß der Winkelspiegel
15 vor der Mitte des Fernrohrobjektivs steht. Bei dieser Nullstellung stößt ein
am Ende von 12 befindlicher Anschlag gegen die Platte 5, so daß die Nullstellung
jederzeit leicht eingestellt werden kann. Bei ihrer Betnes@sung wird bereits die
Entfernung von der Mitte der Achse 4 bis zur Nullstellung von 15 (Additionskonstante)
berücksichtigt.
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Vor der rechten Fernrohrhälfte ist ein die von 15 kommenden Lichtstrahlen
um 9o° ablenkender zweiter Winkelspiegel 16 angebracht, Er ist längs der Schiene
17 verschiebbar, die mittels des Verbindungsstückes i8 mit dem Fernrohrträger 7
fest verbunden ist. Der senkrechte Spielraum von 15 und 16 ermöglicht die Anwendung
geneigter Sichten. Da 15 und 16 stets die S-enkrechtlage behalten, entspricht die
Entfernung zwischen 15 und der Fernrohrachse bereits der Entfernung 'des angezielten
Punktes, und zwar bei horizontalen wie bei geneigten Sichten, da es für den 'Messungsvorgang
einerlei ist, ob die bei 15 und 16 ein- und austretenden Strahlen horizontal oder
geneigt sind. Der Strahlengang ist in Abb. 2 angedeutet.
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Bei Steilsichten verläuft der vom Zielpunkt nach 15 mit einer gewissen
Neigung gegen die Horizontale verlaufende Lichtstrahl mit derselben Neigung auch
weiter nach 16. Er würde von da ebenso in der in Abb. 3 durch die Pfeile 40 bzw.
41 bezeichneten Richtung weiter verlaufen, also nicht in das Fernrohr gelangen.
Dies läßt sich vermeiden durch Anbringung der Planspiegel i9 und 2o am oberen bzw.
unteren Ende von 16 (Abb.3). Durch den Spiegel i9 wird der vorerwähnte, von einem
tief gelegenen Punkt kommende, in Richtung nach 40 verlaufende Lichtstrahl in die
Richtung 42 abgelenkt, so-daß er in das Fernrohr fallen kann, wenn dieses entsprechend
nach oben gerichtet wird. In ähnlicher Weise wird durch den Spiegel 2o der von einem
hoch gelegenen Punkt kommende, in Richtung nach 41 verlaufende Lichtstrahl in Richtung
43 abgelenkt, gelangt also in das Fernrohr, wenn es nach unten gerichtet wird. Auf
diese Weise wird der zu erreichende größte Höhenunterschied zwischen 15 und 16 voll
ausgenutzt. Bei Steilsichten wird also der Zielpunkt zunächst mit der linken Fernrohrhälfte
direkt angezielt zwecks genauer Einstellung der Richtung, dann wird das Fernrohr
bei einem von unten kommenden Strahl entsprechend der Richtung 42 nach oben, bei
von oben kommendem Strahle entsprechend der Richtung 43 nach unten gekippt, so daß
bei Verschiebung der Teile 12 bis 15 ebenso ein Bild des Zielpunktes auf dem
Wege
über die Teile 15 und 16 in der rechten Fernrohrhälfte erzeugt wird wie bei horizontalen
Sichten.
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Die Basisschiene 12 hat an der Innenseite eine Zahnung, in die ein
Zahnrad 21 eingreift, das mit dem Zahnrad 22 (Abb. 3) durch gemeinsame, in der Platte
5 sich drehende Achse fest verbunden ist. Map kann also durch Drehen des Zahnrades
21 die Schiene 12 und gleichzeitig das Zahnrad 22 bewegen, das wiederum die gezahnte,
in einem Ausschnitt der Platte 5 verschiebbare Schiene 23 bewegt, und zwar in entgegengesetzter
Richtung wie die Schiene 12. Die Größe der Bewegung der Schiene 23 gegenüber derjenigen
der Schiene 12 wird bedingt durch das Verhältnis der Durchmesser der Zahnräder 21
und 22. Diese Verkürzung der Bewegung von 23 gegenüber 12 ist notwendig in Rücksicht
auf da,s auf dem Limbus 3 sich bewegende bereits erwähnte Sinusgetriebe, das bei
unverkürzter Bewegung von 12 einen zu großen Limbus beanspruchen würde. Die zwangsläufige
Bewegung des Sinusgetriebe wird ermöglicht durch eine Art von rechtwinkligem Koordinatensystem
auf der Oberfläche des Limbus 3. Es besteht aus dicht nebeneinanderliegenden Längs-
und Querrillen, die parallel bzw. senkrecht zur Linie o bis 18o° der Kreisteilung
laufen und in die zwei zueinander rechtwinklig stehende gezahnte Walzen eingreifen
können.
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Diese Walzen sind in einer Art Meßwagen enthalten. Mit der Schiene
23 sind die Streben 24, mit diesen ist wiederum die Achse 25 fest verbunden. Um
diese drehbar ist der tragende Teil des Meßwagens, die Platte 26. Sie trägt die
Lager 27, 28, 29 zur Aufnahme der Achsen der Walzen 30, 31, 32. Mit diesen ruht
der Meßwagen beweglich auf dem Limbus 3, Die Walzen 30, 31, 32 greifen mittels Zahnung
in die Rillen des Limbus 3 ein"so daß der Meßwagen bei jeder Bewegung parallel zu
den Rillen des Limbus bleibt. Stehen diese Rillen also in einem `'Winkel a zur Schiene
z2 und legen die Teile 12 bis 15 einen Weg S zurück, so legt der Meßwagen mittels
der Übertragungsvorrichtung 21 bis 25 den zu S parallelen Weg s zurück, da die Schienen
12 und 23 parallel sind. Hierbei werden an den Walzen 30 und 32 die Werte
s - sin a bzw. s # cos a abgewickelt. Die Drehung der Walzen 30 und 32 überträgt
sich durch Zahnung oder Reibung auf die mit Einteilung versehenen Zählräder 36 und
37, deren ganze Umdrehungen an den Zählrädern 38 und 39 abzulesen sind. Zwischen
36 und 38 bzw. 37 Mild 39 bestellt die bekannte Übertragung der Drehung mittels
Schnecke und Zahnrad, während die Walze 31 nur als Laufrad dient.
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Zur Ermöglichung der Ein- und Ausschaltung des Zählwerks 36 bis 39
ist dieses nicht unmittelbar im Rahmen 26 gelagert, sondern in dem Baraufliegenden
Rahmen 33. Dieser greift mittels einer schräg verlaufenden Schiene 35 in eine entsprechende
Vertiefung des Rahmens 26 ein und wird mit einer (in der Zeichnung nicht dargestellten)
kleinen Feder an die in 26 steckende Achse 34 herangezogen, wodurch die Walzen 36,
37 an 30, 32 anliegen. Zur Ausschaltung des Zählwerks kann durch Drehen einer kleinen
auf der Achse 34 sitzenden Exzenterscheibe der Rahmen 33 mit den Zählrädern 36 bis
39 um ein geringes in Richtung der Schiene 35 bewegt werden, wodurch die Berührung
zwischen 36, 37 und 30, 32 aufgehoben ist. Das Zählwerk 36 bis 39 gestattet sowohl
die Ablesung von Koordinatenunterschieden wie auch der Koordinaten selbst, da nach
Einstellung des Zählwerks auf irgendwelche Anfangskoordinaten die Unterschiede sich
selbsttätig addieren. Die Abstimmung der Einheiten des Zählwerks auf das Meter kann
durch Regulierung des Durchmessers der Walzen 36 und 37 erreicht werden. Eine noch
verbleibende Abweichung in dieser Hinsicht wird zusammen mit den am Schlosse eines
Polygonzuges sich ergebenden Abschlußfehl,ern ausgeglichen. Der Meßwagen wird zum
Schutz gegen Regen und Staub zweckmäßig mit einer Schutzkappe aus Glas o. dgl. versehen.
Die durch Bewegen der Schiene 12 entstehende Verlagerung des Schwerpunkts des Geräts
wird ausgeglichen durch die im entgegengesetzten Sinne erfolgende Bewegung der Teile
23 bis 39. Auch können die Abmessungen der Schienen 12 und 23 so gehalten sein,
daß der Winddruck auf beide ungefähr gleich ist, also auch keine Drehbewegung des
Geräts zu befürchten ist.
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Anwendung: Das Messungsgebiet wird mit einem Polygonnetz so versehen,
daß die aufzunehmenden Punkte innerhalb der Reichweite des Geräts liegen. Dieses
wird auf dem ersten Punkt eines Polygonzuges so aufgestellt, daß der von der Verbindungslinie
der Noniennullstriche mit den Rillen des Limbus gebildete Winkel gleich ist dem
Anschlußwinkel des Polygonzuges. Wird hierauf die Alhidade samt dem Limbus so gedreht,
daß die Fernrohrachse in die Anschlußrichtung zeigt, so stehen die Rillen des Limbus
parallel zur Koordinatenachse des aufzunehmenden Gebiets. In dieser Stellung wird
der Limbus geklemmt, die Alhidade gelöst und das Fernrohr mittels seiner linken
Hälfte auf den ersten aufzunehmenden Punkt gerichtet. Nach Einstellung des Winkelspiegels
15 in die Nullstellung werden bei ausgeschaltetem Zählwerk an den Zählrädern 36
biss 39 die Koordinaten des Anfangspunktes eingestellt, hierauf wird das Zählwerk
eingeschaltet und die Schiene 12 mittels des Zahnrades 21 nach links verschoben,
bis die Doppelbilder des Zielpunkts im Fernrohr zusammenfallen. Am Zählwerk werden
die Zielpunktkoordinaten abgelesen, dann wird die Schiene 12 in die Nullstellung
zurückgeschoben, @so daß die Standpunktkoordinaten wieder im Zählwerk erscheinen.
Die folgenden Geländepunkte werden in desselben Weise aufgenommen, zuletzt der nächste
Polygonpunkt, auf den nach Klemmung der Alhidade gegen den Limbus das Gerät umgesetzt
wird, wobei, seine Koordinaten im Zählwerk stehen bleiben. Auf diesem zweiten Punkt
wird durch Drehen des Limbus samt der Alhidade der vorige Polygonpunkt angezielt
und der Limbus geklemmt, der dadurch wieder wie auf dem ersten Polygonpunkte orientiert
ist. Die weitere lvIessung vollzieht sich wie vorbeschrieben.
Nach
Beendigung der Polygonzugmessung werden die Abschlußfehler verteilt, womit die Aufnahme
des Polygonzuges und des zugehörigen Geländestreifens abgeschlossen und zum Auftragen
der rechtwinkligen Koordinaten fertig ist.