RU2039932C1

RU2039932C1 - Optical protractor

Info

Publication number: RU2039932C1
Authority: RU
Inventors: Петр Тимофеевич Добрынин; Тимофей Петрович Старцев
Original assignee: Петр Тимофеевич Добрынин; Тимофей Петрович Старцев
Priority date: 1992-03-25
Filing date: 1992-03-25
Publication date: 1995-07-20

Abstract

FIELD: instrument engineering. SUBSTANCE: radiation from object under test is collected by objective of telescope at conjugated point of focal plane and created image of observed object. Image of scale is formed at the same plane of the objective by means of pancratic microscope. Image of indication line is built at the same place by means of image transmission lens system. All these images are observed through eye-piece of the telescope. EFFECT: improved precision. 2 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к оптическому геодезическому приборостроению и может быть использовано в угломерных приборах типа теодолитов и тахеометров. The invention relates to optical geodetic instrumentation and can be used in goniometer devices such as theodolites and total stations.

Известно, что при измерении горизонтальных углов отсчет по окулярному микрометру зрительной трубы или по шкале сетки нитей необходимо изменять с учетом величины косинуса угла наклона. Обычно это производится в виде отдельного математического действия после снятия отсчетов со шкалы микрометра или сетки нитей и отсчета вертикального круга. Вычисленный таким образом угол прибавляется к отсчету горизонтального круга. It is known that when measuring horizontal angles, the reading on the eyepiece micrometer of the telescope or on the scale of the filament grid must be changed taking into account the cosine of the angle of inclination. Usually this is done in the form of a separate mathematical action after taking readings from the scale of the micrometer or grid of threads and reading the vertical circle. The angle calculated in this way is added to the horizontal circle reading.

Известны угломерные приборы, в которых зрительная труба и размещенный на горизонтальной оси вращения вертикальный круг оптически сопряжены с помощью призменной системы, позволяющей в поле зрения окуляра зрительной трубы наблюдать предметы местности одновременно с делениями шкалы вертикального круга [1] Однако определить поправку в горизонтальный угол такая система не позволяет. Known goniometers in which the telescope and the vertical circle placed on the horizontal axis of rotation are optically coupled using a prism system that allows objects to be observed in the field of view of the eyepiece of the telescope along with divisions of the vertical circle scale [1] However, such a system can be determined for the horizontal angle correction does not allow.

Целью изобретения является полуавтоматическое определение величины поправки в горизонтальное направление при наблюдении предметов местности вне коллимационной плоскости зрительной трубы угломерного прибора. The aim of the invention is the semi-automatic determination of the magnitude of the correction in the horizontal direction when observing objects outside the collimation plane of the telescope of the goniometer.

Цель достигается тем, что в угломерный прибор, содержащий зрительную трубу с фокусным расстоянием f, горизонтальный круг на вертикальной оси вращения и вертикальный круг на горизонтальной оси вращения, введена скрепленная со зрительной трубой неподвижная равномерная шкала с интервалами l между делениями и панкратическая система микроскопа, оптически сопрягающая изображение шкалы с полем зрения окуляра зрительной трубы, при этом шкала изображается вдоль горизонтальной нити зрительной трубы, а увеличение микроскопа V связано с углом β между горизонтальным и наклонным положениями зрительной трубы выражением
V=(f/l) ˙ tg α ˙ cos β где α- угловая величина интервала между делениями шкалы.The goal is achieved by the fact that in a goniometer containing a telescope with a focal length f, a horizontal circle on the vertical axis of rotation and a vertical circle on the horizontal axis of rotation, a fixed uniform scale fastened with the telescope is introduced with intervals l between divisions and the microscopic system of the microscope, optically the conjugate image of the scale with the field of view of the eyepiece of the telescope, while the scale is displayed along the horizontal filament of the telescope, and the magnification of the microscope V is associated with an angle of β m forward horizontal and inclined positions of the telescope expression
V = (f / l) ˙ tg α ˙ cos β where α is the angular value of the interval between divisions of the scale.

Зрительная труба может быть выполнена с окулярным микроскопом, в котором величина перемещения подвижного элемента окулярного микрометра L связана с величиной перемещения отсчетного индекса по шкале М коэффициентом редукции R=L/M, а величина интервала шкалы выполнена с учетом коэффициента редукции. The telescope can be performed with an ocular microscope in which the magnitude of the displacement of the movable element of the ocular micrometer L is related to the magnitude of the displacement of the reading index on the M scale by a reduction coefficient R = L / M, and the scale interval is made taking into account the reduction coefficient.

На фиг. 1 показана оптическая схема прибора, на фиг. 2 и 3 показаны поля зрения окуляра зрительной трубы для этого варианта исполнения; на фиг. 4 показана оптическая схема по п. 2 формулы изобретения; на фиг. 5 и 6 соответствующие поля зрения окуляра для этого варианта исполнения. In FIG. 1 shows an optical diagram of the device, FIG. 2 and 3 show the field of view of the eyepiece of the telescope for this embodiment; in FIG. 4 shows an optical scheme according to claim 2; in FIG. 5 and 6, the corresponding field of view of the eyepiece for this embodiment.

Оптический прибор содержит объектив 1 зрительной трубы, окуляр 2 зрительной трубы, панкратический микроскоп 3, равномерную шкалу 4, подвижный элемент 5 окулярного микрометра, линзовую систему 6 передачи изображения отсчетного индекса, изображение 7 наблюдаемого предмета, изображение 8 шкалы, изображение 9 индекса окулярного микрометра. The optical device contains a telescope objective 1, an eyepiece 2, a microscope 3, a uniform scale 4, an ocular micrometer movable element 5, a reference index image transmission system 6, an observed object image 7, a scale image 8, an ocular micrometer index image 9.

Излучение от наблюдаемого предмета собирается объектом 1 зрительной трубы в сопряженной точке фокальной плоскости и создает изображение 7 наблюдаемого предмета. Изображение 8 шкалы 4 с помощью панкратического микроскопа 3 образуется в той же фокальной плоскости объектив 1 зрительной трубы. Там же строится изображение 9 отсчетного индекса с помощью линзовой системы 6 передачи изображения. Все эти изображения рассматриваются наблюдателем через окуляр 2 зрительной трубы. The radiation from the observed object is collected by the object 1 of the telescope at the conjugate point of the focal plane and creates an image 7 of the observed object. Image 8 of scale 4 with the help of a pancratic microscope 3 is formed in the same focal plane of the objective 1 of the telescope. There, an image 9 of a reference index is constructed using a lens image transmission system 6. All these images are viewed by the observer through the eyepiece 2 of the telescope.

Оптический угломерный прибор работает следующим образом. Optical goniometer device operates as follows.

Наблюдатель наводит поле зрения зрительной трубы на предмет, направление на который необходимо определить. Перемещая зрительную трубу по вертикали наводящим винтом, добиваются совмещения изображения 7 наблюдаемого предмета с горизонтальной нитью (фиг. 2). Расстояние между изображением 7 наблюдаемого предмета и вертикальной нитью является линейной мерой угла, который необходимо прибавить к отсчету по горизонтальному кругу для получения направления на наблюдаемый предмет. Угловая мера этого угла получается по отсчету числа целых и дробных частей интервала шкалы между вертикальной сеткой и изображением 7 наблюдаемого предмета. Например, если цена деления интервала шкалы равна 10 угловым секундам, а число целых и дробных частей интервала между вертикальной сеткой и изображением 7 наблюдаемого предмета составляет 2 интервала, то угловая мера поправки составляет 20 угловых секунд. При этом, что видно из сопоставления фиг. 2 и 3, из-за изменения расстояния между соседними штрихами пропорционально косинусу угла наклона происходит учет изменения угловой меры поправки, возникающей за счет изменения V, т.е. при том же отстоянии наблюдаемого предмета величина поправки становится равной 40 с. The observer directs the field of view of the telescope at the object, the direction of which must be determined. Moving the telescope vertically with a guide screw, they achieve alignment of the image 7 of the observed object with a horizontal thread (Fig. 2). The distance between the image 7 of the observed object and the vertical thread is a linear measure of the angle, which must be added to the reading in a horizontal circle to get directions to the observed object. The angular measure of this angle is obtained by counting the number of integer and fractional parts of the scale interval between the vertical grid and the image 7 of the observed object. For example, if the price of dividing the interval of the scale is 10 angular seconds, and the number of integer and fractional parts of the interval between the vertical grid and the image 7 of the observed object is 2 intervals, then the angular measure of correction is 20 angular seconds. Moreover, as can be seen from the comparison of FIG. 2 and 3, due to a change in the distance between adjacent strokes in proportion to the cosine of the angle of inclination, the change in the angular measure of the correction arising from the change in V is taken into account, i.e. with the same distance of the observed object, the correction value becomes equal to 40 s.

При выполнении оптического угломерного прибора по п. 2 формулы с использованием окулярного микрометра после приведения изображения 7 на горизонтальную нить наблюдатель вращения маховичка (не показано) окулярного микрометра добиваются попадания изображения 7 в биссектор сетки нитей. Отсчет положения подвижного окулярного микрометра 9 относительно изображения шкалы 8 дает поправку к отсчету по горизонтальному кругу (15'' на фиг. 5 и 30'' на фиг. 6). When performing an optical goniometer according to claim 2 of the formula using an ocular micrometer after bringing image 7 onto a horizontal thread, an observer of rotation of the handwheel (not shown) of the ocular micrometer ensures that image 7 enters the bisector of the filament grid. The reference position of the moving ocular micrometer 9 relative to the image of the scale 8 gives an amendment to the reference in a horizontal circle (15 '' in Fig. 5 and 30 '' in Fig. 6).

Таким образом достигается цель полуавтоматическое получение величины поправки. Thus, the goal is achieved semi-automatic correction value.

Технико-экономическое преимущество изобретения заключается в повышении производительности труда при измерении горизонтальных направлений на наблюдаемые предметы за счет полуавтоматического определения величины поправки в отсчеты горизонтального круга. The technical and economic advantage of the invention is to increase labor productivity when measuring horizontal directions for observed objects by semi-automatically determining the magnitude of the correction to the horizontal circle readings.

Claims

1. OPTICAL ANGLOMER INSTRUMENT, comprising a telescope with an eyepiece and an objective with its focal length f, as well as a horizontal circle located on the vertical axis of rotation, and a vertical circle located on the horizontal axis of rotation, characterized in that it is connected to the visual the tube has a fixed uniform scale with intervals l between divisions and a microscopic pan-optical system that optically matches the image of the scale with the field of view of the eyepiece of the telescope, and the image of the landmark scale but along a horizontal thread telescope and microscope magnification V associated with the angle β between the horizontal and inclined positions of the telescope expression
V = (f / l) tgα cosβ,
where α is the angular value of the interval between the divisions of the scale.

2. The device according to claim 1, characterized in that an ocular micrometer installed in the telescope is inserted into it, the displacement L of the moving element of which is related to the displacement M of the reading index on the scale with a reduction coefficient RL / M, and the scale interval is made taking into account reduction ratio.