RU2018084C1

RU2018084C1 - Self-levelling level

Info

Publication number: RU2018084C1
Application number: RU93000531A
Authority: RU
Inventors: Леонид Сергеевич Костриков; Виктор Георгиевич Охотниченко; Владимир Степанович Михеечев
Original assignee: Леонид Сергеевич Костриков; Виктор Георгиевич Охотниченко; Владимир Степанович Михеечев
Priority date: 1993-01-06
Filing date: 1993-01-06
Publication date: 1994-08-15

Abstract

FIELD: geodetic instrument engineering. SUBSTANCE: lens 1, the first prism 2 and suspended second prism 3 of 1-kind Porro erecting system, set of hairs 4 and eye-piece 5 are mounted in series in case 6, which has vertical axis of revolution. The second prism works as focusing element. Geometric length of ray path in Porro system is equal to no less 1.5 diameters of lens 1 in the direction being parallel to optical axis of the lens and no less 2,0 diameters of lens I in the direction being perpendicular to optical axis of the lens. Principal point of lens 1 is disposed onto vertical axis of revolution of case 6. EFFECT: improved precision. 2 dwg

Description

Изобретение относится к геодезическим приборам, а более конкретно к нивелирам с самоустанавливающейся линией визирования и подвешенным фокусирующим элементом. The invention relates to geodetic instruments, and more particularly to levels with a self-aligning line of sight and a suspended focusing element.

Известны различные конструкции нивелиров с фокусирующим элементом в виде зеркала (или призмы), подвешенным между объективом и сеткой на середине фокусного расстояния от объектива. Это нивелиры AL-2, N1002, НТС, ТоКо и др. There are various designs of levels with a focusing element in the form of a mirror (or prism) suspended between the lens and the grid in the middle of the focal length from the lens. These are the levels of AL-2, N1002, NTS, ToKo, etc.

Наиболее точным из этих нивелиров является нивелир N1002, высокая точность является следствием минимизации в нем ряда инструментальных погрешностей, в том числе погрешности, обусловленной наклоном зрительной трубы [1]. Исключение этой погрешности обеспечивается применением специальной системы, вводящей в отсчет по микрометру соответствующей поправки, что усложняет конструкцию прибора. The most accurate of these levels is the N1002 level, high accuracy is a consequence of minimizing a number of instrumental errors in it, including the error due to the slope of the telescope [1]. The exception to this error is provided by the use of a special system that introduces an appropriate amendment to the micrometer reading, which complicates the design of the device.

Недостатком известной конструкции нивелира является наличие большего количества отражающих поверхностей и, вследствие этого низкое светопропускание. A disadvantage of the known design of the level is the presence of a greater number of reflective surfaces and, consequently, low light transmission.

Другой метод уменьшения погрешности, обусловленной наклоном зрительной трубы, использован в нивелире НС2. Особенностью этого нивелира является сближение главных плоскостей объектива с осью вращения прибора, что позволяет практически полностью исключить указанную погрешность. Another method of reducing the error due to the slope of the telescope was used in the HC2 level. A feature of this level is the convergence of the main planes of the lens with the axis of rotation of the device, which allows you to almost completely eliminate the specified error.

Однако и этой схеме присуще низкое светопропускание из-за наличия большого количества отражающих поверхностей и центрального виньетирования световых лучей отверстием в зеркале. По этой причине она не была реализована в серийном производстве. However, low light transmission is also inherent in this scheme due to the presence of a large number of reflective surfaces and central vignetting of light rays with an aperture in the mirror. For this reason, it was not implemented in mass production.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является нивелир ТоКо [2]. В этом нивелире в качестве оборачивающей системы использована призменная система Порро 1 рода, первая призма которой подвешена на тонких параллельных ленточках и служит для компенсации углов наклона прибора и фокусировки при изменении расстояния до рейки. Этот нивелир имеет простую оптическую схему, минимальное количество оптических деталей и за счет применения призм БР-180^о, использующих принцип полного внутреннего отражения, имеет высокое светопропускание.The closest technical solution to the proposed invention is the level of ToKo [2]. In this level, the Porro prism system of the first kind was used as a wrapping system, the first prism of which is suspended on thin parallel ribbons and serves to compensate the tilt angles of the device and focus when changing the distance to the rail. This level has a simple optical scheme, the minimum number of optical parts, and due to the use of BR-180 ^о prisms using the principle of total internal reflection, has high light transmission.

Недостатком нивелира ТоКо является большая длина зрительной трубы и значительная величина погрешности, обусловленной наклоном зрительной трубы, так как расстояние от главной точки объектива до оси вращения прибора, расположенной в районе призменной системы, равно половине фокусного расстояния объектива. The disadvantage of the ToKo level is the large length of the telescope and a significant error due to the slope of the telescope, since the distance from the main point of the lens to the axis of rotation of the device located in the vicinity of the prism system is equal to half the focal length of the lens.

Техническим результатом от использования изобретения является повышение точности нивелирования за счет исключения инструментальной погрешности, обусловленной наклоном зрительной трубы, и обеспечение большей стабильности визирной оси при температурных и механических воздействиях за счет сокращения зрительной трубы. The technical result from the use of the invention is to increase the leveling accuracy by eliminating the instrumental error due to the slope of the telescope, and ensuring greater stability of the sight axis during thermal and mechanical stresses by reducing the telescope.

Технический результат достигается путем установки первой призмы системы Порро вертикально и неподвижно относительно объектива, причем длина хода в ней составляет не менее 1,5 диаметра объектива; увеличения длины хода лучей в призменной системе до величины, превышающей два диаметра объектива, в направлениях, перпендикулярных оси объектива (веpтикальный отрезок в первой призме и горизонтальный во второй призме, перпендикулярные вершине призм). The technical result is achieved by installing the first prism of the Porro system vertically and stationary relative to the lens, and the stroke length in it is at least 1.5 of the diameter of the lens; increasing the length of the ray path in the prism system to a value exceeding two lens diameters in directions perpendicular to the axis of the lens (vertical segment in the first prism and horizontal in the second prism, perpendicular to the top of the prisms).

Это позволяет вдвое уменьшить длину зрительной трубы, разместить объектив над центром масс корпуса и обеспечить совмещение его главной точки с вертикальной осью прибора и тем самым исключить погрешность, обусловленную наклоном зрительной трубы. This allows you to halve the length of the telescope, place the lens above the center of mass of the body and ensure that its main point is aligned with the vertical axis of the device and thereby eliminate the error due to the slope of the telescope.

На фиг.1 изображена оптическая схема нивелира; на фиг.2 - нивелир, общий вид. Figure 1 shows the optical scheme of the level; figure 2 - level, General view.

Оптическая схема нивелира содержит объектив 1, отклоняющую систему 2 в виде призмы БР-180^о, фокусирующий элемент 3, роль которого выполняет горизонтально подвешенная призма БР-180^о, сетку 4 и окуляр 5. Призма 2 установлена вертикально, преломляющей гранью к объективу, и жестко связана с корпусом прибора. Призма 3 подвешена на горизонтальной оси, перпендикулярной оси объектива, на расстоянии от отклоняющей системы большем, чем расстояние от объектива до призмы 2, с возможностью перемещения вдоль оптической оси для фокусировки.The optical scheme of the level contains a lens 1 deflecting the system 2 in the form of a prism BR-180 ^о , a focusing element 3, the role of which is played by a horizontally suspended prism BR-180 ^о , a grid 4 and an eyepiece 5. Prism 2 is mounted vertically, refracting the face to the lens, and rigidly connected to the body of the device. Prism 3 is suspended on a horizontal axis perpendicular to the axis of the lens, at a distance from the deflecting system greater than the distance from the lens to the prism 2, with the possibility of movement along the optical axis for focusing.

Горизонтальный визирный луч, пройдя через объектив и призменные системы попадает на сетку 4, где строится прямое изображение рейки, которое рассматривают через окуляр 5. При продольном наклоне корпуса прибора вместе с ним на этот же угол наклоняются объектив 1, система 2, сетка 4, окуляр 5, а центр сетки получает вертикальное смещение относительно объектива. Компенсация этого смещения осуществляется поворотом визирного луча элементом 3, подвешенным на половине фокусного расстояния объектива от сетки. A horizontal sighting beam, passing through the lens and prism systems, enters the grid 4, where a direct image of the rod is constructed, which is viewed through the eyepiece 5. With a longitudinal inclination of the device’s body, lens 1, system 2, grid 4, and the eyepiece tilt to the same angle 5, and the center of the grid receives a vertical offset relative to the lens. Compensation for this displacement is carried out by rotating the sighting beam with an element 3 suspended at half the focal length of the lens from the grid.

Корпус 6 нивелира установлен на основании 7, на вертикальной оси 8. Вертикальное расположение первой призмы оборачивающей системы и превышение геометрической длины хода в ней более чем в 1,5 раза диаметра объектива обеспечивает возможность компоновки прибора с размещением объектива 1 над центром масс корпуса. Это позволяет одновременно с сокращением длины зрительной трубы совместить главную точку объектива 1 с вертикальной осью 8 и тем самым исключить погрешность, обусловленную наклоном зрительной трубы нивелира. The body 6 of the level is mounted on the base 7, on the vertical axis 8. The vertical location of the first prism of the wrapping system and the geometric path length exceeding 1.5 times the diameter of the lens in it allows the device to be arranged with the lens 1 placed above the center of mass of the body. This allows you to simultaneously reduce the length of the telescope to combine the main point of the lens 1 with the vertical axis 8 and thereby eliminate the error due to the slope of the telescope level.

Одновременно с достижением поставленной цели размещение объектива внутри корпуса прибора обеспечивает возможность установки перед объективом оптического микрометра без увеличения габаритов нивелира. Simultaneously with the achievement of the goal, placing the lens inside the housing of the device provides the possibility of installing an optical micrometer in front of the lens without increasing the size of the level.

Claims

LEVEL WITH A SELF-INSTALLING VISION LINE, containing a lens with a diameter D with a main point sequentially mounted in a housing with a vertical axis of rotation, the first and second prisms of the Porro system of the first kind, of which the second is made with a suspension perpendicular to the optical axis of the lens, a grid of threads and an eyepiece, different the fact that the first prism faces the lens with a hypotenous face, the suspension of the second prism is rigid, the main point of the lens is located on the vertical axis of rotation of the housing, and the geometric length the beam path in the Porro system of the first kind is at least 1.5 D in the direction parallel to and at least 2.0 D in the direction perpendicular to the optical axis of the lens.