RU2181476C2 - Laser geodetic level - Google Patents
Laser geodetic level Download PDFInfo
- Publication number
- RU2181476C2 RU2181476C2 RU2000106349A RU2000106349A RU2181476C2 RU 2181476 C2 RU2181476 C2 RU 2181476C2 RU 2000106349 A RU2000106349 A RU 2000106349A RU 2000106349 A RU2000106349 A RU 2000106349A RU 2181476 C2 RU2181476 C2 RU 2181476C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- laser
- radiation
- optical axis
- level
- geodetic
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Telescopes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности может быть использовано при разработке и проектировании геодезических приборов, используемых при строительстве и монтаже инженерных сооружений для задания лазерным лучом вертикальных и горизонтальных линий. Лазерный нивелир предназначен для нивелирования уровней точек местности, элементов конструкций, частей сооружений, для проведения разметочных работ при монтаже, строительстве зданий и сооружений, укладке фундаментов, установке оборудования в цехах, при укладке магистралей трубопроводов, при разметке авто- и железнодорожных путей, при строительстве тоннелей и мостов, при решении вопросов точного базирования при сборочных работах в тяжелом машиностроении и станкостроении. Лазерный нивелир предназначен также для строительных работ внутри помещений при их отделке, ремонте, при раскрое материалов и многих других работах. The invention relates to optical instrumentation, in particular, can be used in the development and design of geodetic instruments used in the construction and installation of engineering structures to set the laser beam of vertical and horizontal lines. The laser level is designed to level the level of terrain points, structural elements, parts of structures, for marking operations during installation, construction of buildings and structures, laying foundations, installing equipment in workshops, laying pipelines, marking roads and railways, during construction tunnels and bridges, when solving issues of precise basing during assembly work in heavy machinery and machine tools. The laser level is also intended for indoor construction work during their decoration, repair, cutting materials and many other works.
В последнее время источники лазерного излучения все чаще используются в различных геодезических приборах (лазерных нивелирах, теодолитах, дальномерах и т.п.). Точность задания направления при помощи лазерного луча в большой степени зависит от размера пучка падающего излучения в точке визирования. Точность повышается при малом пятне фокусировки излучения. Recently, laser radiation sources are increasingly used in various geodetic instruments (laser levels, theodolites, rangefinders, etc.). The accuracy of setting the direction with a laser beam largely depends on the size of the incident radiation beam at the point of sight. Accuracy increases with a small spot of radiation focusing.
Известные устройства для формирования лазерного излучения, используемые совместно с оптическими нивелирами и теодолитами, такие как лазерные насадки для зрительных труб, обладают рядом недостатков, ограничивающих их применение. Конструктивная сложность таких устройств создает значительную трудность юстировки и совмещения лазерного луча с визирной осью трубы теодолита или нивелира и вызывает необходимость производить их в стационарных условиях в специально оборудованных лабораториях. Из-за наличия в оптических системах большого количества компонентов и светоделительных устройств происходит большая потеря мощности излучения лазерного источника (см. патент РФ 1714364, БИ 7, с.137, 1992 г. <Лазерная насадка для зрительной трубы геодезического прибора>). Известны лазерные насадки для нивелиров и теодолитов, устанавливаемые на выходе визирной трубы (см., например, патент РФ 2062447 (БИ 17, 1996 г., <Устройство для ввода лазерного излучения в визирную систему геодезического прибора>, 6 G 01 C 1/02). Такие системы имеют довольно простое устройство, малое количество компонентов. Однако они не позволяют получать малые пятна лазерного излучения, особенно на больших расстояниях. Такие устройства располагаются на выходе оптической системы геодезического прибора, поэтому оптическая система геодезического прибора не участвует в формировании лазерного излучения, а сами устройства для ввода лазерного излучения не снабжены устройствами фокусировки. Оптическая система, используемая в патенте РФ 1714364 <Лазерная насадка для зрительной трубы геодезического прибора> автономно решает задачи формирования и фокусирования лазерного излучения в рабочем диапазоне расстояний 2-200 м. Однако недостаточная коррекция аберрации не позволяет сфокусировать излучение в пятно малых размеров особенно на расстояниях, больших 50 м. Возникающее из-за остаточной сферической аберрации расплывание пятна фокусировки приводит к снижению точности снятия отсчетов при работе с таким устройством. Known devices for the formation of laser radiation, used in conjunction with optical levels and theodolites, such as laser nozzles for telescopes, have several disadvantages that limit their use. The structural complexity of such devices creates significant difficulty in aligning and aligning the laser beam with the sighting axis of the theodolite or level pipe and necessitates the production of them under stationary conditions in specially equipped laboratories. Due to the presence of a large number of components and beam splitting devices in optical systems, a large loss of the radiation power of the laser source occurs (see RF patent 1714364, BI 7, p. 137, 1992 <Laser nozzle for the telescope of a geodetic instrument>). Known laser nozzles for levels and theodolites installed at the exit of the sighting tube (see, for example, RF patent 2062447 (BI 17, 1996, <Device for inputting laser radiation into the sighting system of a geodetic instrument>, 6 G 01 C 1/02 ). Such systems have a fairly simple device, a small number of components. However, they do not allow to obtain small spots of laser radiation, especially at large distances. Such devices are located at the output of the optical system of the geodetic instrument, so the optical system of the geodetic Ora is not involved in the formation of laser radiation, and the devices for inputting laser radiation are not equipped with focusing devices.The optical system used in the patent of the Russian Federation 1714364 <Laser nozzle for the telescope of a geodetic instrument> autonomously solves the problems of formation and focusing of laser radiation in the working range of distances 2 -200 m. However, insufficient correction of aberration does not allow focusing radiation in a spot of small size, especially at distances greater than 50 m. Arising due to residual spherical In the case of aberration, blurring of the focusing spot leads to a decrease in the accuracy of taking readings when working with such a device.
Таким образом, существующие в настоящее время устройства для задания направления с помощью лазерного луча имеют ограниченные возможности применения: либо малую дальность действия, либо сложность настройки и юстировки, либо имеют большие потери излучения и т.п. Thus, currently existing devices for setting the direction using a laser beam have limited application possibilities: either a short range, or the difficulty of tuning and alignment, or have large radiation losses, etc.
Поэтому для оптического приборостроения и геодезии актуальным является создание новых устройств, использующих лазерные источники излучения, имеющие малые весогабаритные характеристики и высокую точность задания направления лазерного излучения. Therefore, for optical instrumentation and geodesy, the creation of new devices using laser radiation sources having small weight and size characteristics and high accuracy in setting the direction of laser radiation is relevant.
Наиболее близким по технической сущности является лазерный нивелир (патент РФ 2059202 БИ 12, 1996 г. <Лазерный нивелир>), в котором лазер и коллиматор размещены в корпусе, являющемся их общей базой, коллиматор закреплен в кассете с возможностью вращения вокруг продольной оси, лазер установлен в корпусе с возможностью углового и радиального перемещения. Прототип, как и аналоги, не позволяет получать высокую точность задания направления при больших расстояниях, т.к. в нем отсутствуют средства фокусировки излучения на различные расстояния. Выходящий коллимированный пучок лазерного излучения увеличивает свой размер за счет дифракционных и аберрационных эффектов по мере распространения, снижая точность задания направления при увеличении расстояния. The closest in technical essence is the laser level (RF patent 2059202 BI 12, 1996 <Laser level>), in which the laser and the collimator are placed in the housing, which is their common base, the collimator is mounted in the cartridge with the possibility of rotation around the longitudinal axis, the laser installed in the housing with the possibility of angular and radial movement. The prototype, like analogs, does not allow to obtain high accuracy in setting directions at large distances, because it lacks means of focusing radiation at various distances. The outgoing collimated laser beam increases its size due to diffraction and aberration effects as it propagates, reducing the accuracy of the direction with increasing distance.
Технической задачей изобретения является повышение точности задания направления с помощью лазерного луча, расширение рабочей дистанции и функциональных возможностей лазерного нивелира. An object of the invention is to increase the accuracy of setting the direction using a laser beam, expanding the working distance and functionality of the laser level.
Это достигается тем, что в лазерном нивелире, содержащем корпус, в котором последовательно размещены на одной оптической оси лазерный источник излучения и коллимирующее устройство, коллимирующее устройство выполнено в виде телескопической системы, которая имеет большое увеличение и снабжена устройством фокусировки и в объектив которой введен коррекционный элемент из двух стекол с внутренней асферической границей соединения, в качестве источника излучения использован лазерный диодный модуль, снабженный системой регулировки интенсивности излучения, при этом в лазерный нивелир введены оптические насадки, которые расположены за коллимирующим устройством на его оптической оси, и дополнительная оптическая система - визирная труба, оптическая ось которой параллельна оптической оси коллимирующего устройства. При выполнении системы регулировки интенсивности излучения лазера в виде электронной системы, размещенной в отдельном корпусе вместе с энергонезависимой системой питания лазера, которая снабжена электронным устройством отключения источника питания при понижении напряжения питания ниже допустимого уровня, достигается возможность экономного расходования энергии питания, что увеличивает время непрерывной работы нивелира и ресурс работы источника питания. При введении в лазерный нивелир оптических насадок, выполняющих роль цилиндрических линз, изображение формируется в виде линии, при выполнении оптических насадок в виде аксиконов формируются концентрические окружности, при использовании светоделительной насадки пучок делится в двух взаимно перпендикулярных направлениях, причем наличие возможности вращения насадки вокруг оптической оси коллимирующей системы и шкалы отсчета углов поворота позволяет повернуть луч на заданный угол. This is achieved by the fact that in a laser level containing a housing in which a laser radiation source and a collimating device are sequentially placed on the same optical axis, the collimating device is made in the form of a telescopic system that has a large magnification and is equipped with a focusing device and a correction element is inserted into the lens of two glasses with an internal aspherical boundary of the compound, a laser diode module equipped with an intensity control system is used as a radiation source NOSTA radiation, while in the introduced optical laser level nozzles, which are located behind the collimator on its optical axis, and additional optical system - sighting tube, the optical axis of which is parallel to the optical axis of the collimating device. When a laser radiation intensity control system is implemented in the form of an electronic system located in a separate housing together with a non-volatile laser power supply system, which is equipped with an electronic device to turn off the power source when the supply voltage drops below an acceptable level, it is possible to save power supply energy, which increases the time of continuous operation level and resource of work of the power source. When optical nozzles acting as cylindrical lenses are introduced into the laser level, the image is formed in the form of a line, when optical nozzles are made in the form of axicons, concentric circles are formed, when using a beam splitter, the beam is divided in two mutually perpendicular directions, and the nozzle can rotate around the optical axis the collimating system and the reference scale of rotation angles allows you to rotate the beam at a given angle.
На фиг. 1 представлена схема нивелира, где 1 - корпус; 2 - подставка с устройством горизонтирования 3 и уровнем 4; 5 - лазерный источник; 6 - окуляр, 7 - объектив коллимирующей системы с коррекционным элементом 8, 9 - подвижный компонент для фокусировки излучения, 10 - корпус с системой питания и регулирования выходной интенсивности излучения лазера, 11 - визирная труба, 12 - оптические насадки. In FIG. 1 shows a level diagram, where 1 is a housing; 2 - stand with leveling device 3 and
На фиг. 2 приведены графики размеров пятен фокусировки в зависимости от расстояния: а - аберрационное пятно рассеяния, б - дифракционный размер сфокусированного пучка, в - аберрационное пятно рассеяния при использовании в качестве фокусирующего элемента плоского элемента с внутренней асферической поверхностью. In FIG. Figure 2 shows the graphs of the sizes of the focusing spots depending on the distance: a - the aberration spot of scattering, b - the diffraction size of the focused beam, c - the aberration spot of scattering when using a plane element with an internal aspherical surface as a focusing element.
Лазерные диодные модули имеют выходную апертуру малого размера, а дифракционный предел размера пятна фокусировки излучения обратно пропорционален размеру выходной апертуры формирующей оптической системы Получение малого дифракционного размера пятна фокусировки можно достичь за счет использования телескопической системы с большим увеличением. При выполнения требования к компактности системы и малым весогабаритным характеристикам возникает необходимость создания телескопической системы с объективом и окуляром, имеющими большое относительное отверстие. В этом случае в оптической системе возникает большая сферическая аберрация, которая эффективно компенсируется при использовании корректоров с асферическими поверхностями. Laser diode modules have an output aperture of a small size, and the diffraction limit of the size of the focus spot of radiation is inversely proportional to the size of the output aperture of the forming optical system. A small diffraction size of the focus spot can be achieved by using a telescopic system with a large increase. When fulfilling the requirements for the compactness of the system and small weight and size characteristics, it becomes necessary to create a telescopic system with a lens and an eyepiece having a large relative aperture. In this case, a large spherical aberration occurs in the optical system, which is effectively compensated by using correctors with aspherical surfaces.
Расчетные исследований показали, что использование коррекционного элемента с внутренней асферической поверхностью позволяет достигать фокусировку излучения в пятна, близкие к дифракционным, на расстояниях от полуметра до 350 м. Использование фокусирующей системы позволяет получать пятна излучения малого размера на расстояниях от 0,5 м до 250 м (причем на расстояния выше 50 м размер пятна фокусировки полностью определяется дифракционным размером пятна, который в свою очередь зависит от выходной апертуры коллимирующей системы). Прототип не позволяет этого делать. Computational studies have shown that the use of a correction element with an internal aspherical surface makes it possible to focus radiation into spots close to diffraction ones at distances from half a meter to 350 m. Using a focusing system allows one to obtain small radiation spots at distances from 0.5 m to 250 m (moreover, at distances above 50 m, the size of the focusing spot is completely determined by the diffraction size of the spot, which in turn depends on the output aperture of the collimating system). The prototype does not allow this.
Использование устройства регулировки интенсивности излучения лазера позволяет выбирать яркость пятна в зависимости от условий внешней освещенности, повышая тем самым точность снятия отсчетов. Использование электронной системы регулировки интенсивности излучения лазера, кроме того, позволяет более экономно расходовать энергию источника питания, а применение устройства отключения питания при понижении напряжения на источнике ниже допустимого позволяет увеличить ресурс работы источника питания. Использование анаморфотных (для формирования линии и концентрических окружностей) и светоделительной насадок расширяет функциональные возможности нивелира, а применение визирной трубки позволяет точно фокусировать излучение на объекте и делает работу с прибором более комфортной, а снятие отсчетов более точными. Ни прототип, ни известные аналоги не позволяют этого делать. Using a device for adjusting the intensity of laser radiation allows you to select the brightness of the spot depending on the conditions of ambient light, thereby increasing the accuracy of the readout. The use of an electronic system for adjusting the intensity of laser radiation, in addition, allows more economical use of the energy of the power source, and the use of a power-off device when the voltage at the source is lower than the allowable one allows to increase the life of the power source. The use of anamorphic (for forming a line and concentric circles) and beam splitting nozzles expands the level’s functionality, and the use of a sighting tube allows you to accurately focus radiation on the object and makes working with the device more comfortable, and taking readings more accurate. Neither the prototype nor the known analogues allow this to be done.
Принцип действия лазерного нивелира основан на использовании пучка лазерного излучения видимого диапазона, ориентированного по жидкостному уровню в горизонтальный плоскости и сфокусированного на объекте измерения, в качестве которого могут быть рейки нивелирные, плоскости разметки, реперные знаки, марки, триангуляционные знаки и т.п.. The principle of operation of a laser level is based on the use of a visible laser beam focused on the liquid level in the horizontal plane and focused on the measurement object, which can be level rails, marking planes, reference marks, marks, triangulation marks, etc.
На фиг.1 схематично показан лазерный нивелир. Лазерный нивелир работает следующим образом. Световой пучок от лазерного источника 5, размещенного в корпусе 1, формируется коллимирующей системой, выполненной в виде телескопической системы с фокусировкой, состоящей из последовательно расположенных на одной оптической оси за лазерным источником окуляра 6, подвижного компонента 9, обеспечивающего фокусировку излучения на нужное расстояние, объектива 7, размещенных в этом же корпусе 1. При этом в объектив введен коррекционный элемент 8, который обеспечивает коррекцию сферической аберрации коллимирующей системы. Питание лазерного источника осуществляется от размещенной в отдельном корпусе 11 энергонезависимой системы (батарей или аккумуляторов). При понижении напряжения на источнике питания электронное устройство отключает его, тем самым позволяет увеличить ресурс работы источника питания, что особенно важно для аккумуляторов, разрядка которых ниже допустимого уровня приводит к выходу их из стоя. Система регулировки интенсивности лазерного излучения обеспечивает возможность изменять яркость пятна фокусировки излучения в зависимости от условий работы: при ярком солнечном свете необходимо увеличивать мощность выходного излучения, чтобы повысить видимость пятна фокусировки, при сумеречном освещении интенсивность выходного излучения может быть снижена. В качестве системы регулировки могут быть использованы различные устройства, например поглощающие фильтры, поляроиды. Наибольшую эффективность имеет электронная система регулировки интенсивности излучения, осуществляющая изменение средней мощности выходного излучения лазера изменением скважности импульсного режима питания по току. Система значительно экономит расход электроэнергии источников питания. Система регулировки интенсивности излучения располагается в корпусе 10 вместе с системой питания лазера и электронным устройством отключения источника питания. Корпус 1 устанавливается на подставку 2, снабженную механизмом горизонтирования 3 и сферическим жидкостным уровнем 4. Уровень 4 и механизм горизонтирования 3 обеспечивают ориентирование корпуса относительно горизонтальной плоскости. Figure 1 schematically shows a laser level. The laser level works as follows. The light beam from the laser source 5, placed in the housing 1, is formed by a collimating system made in the form of a telescopic system with focusing, consisting of a movable component 9, which ensures radiation focusing to the desired distance, sequentially located on the same optical axis behind the laser source of the eyepiece 6; 7 placed in the same housing 1. At the same time, a
С помощью светоделительной оптической насадки 12 излучение может поворачиваться вокруг горизонтальной оси на 360o и фиксироваться при установке на заданный угол, в том числе осуществлять оптический отвес и зенит. Использование других типов оптических насадок позволяет формировать лазерное излучение в виде линий различной длины или окружностей, поворачивать изображение линии вокруг горизонтальной оси на заданный угол.Using a beam splitting optical nozzle 12, the radiation can be rotated around the horizontal axis by 360 o and fixed when installed at a given angle, including optical plummet and zenith. Using other types of optical nozzles allows you to generate laser radiation in the form of lines of various lengths or circles, to rotate the image of the line around the horizontal axis at a given angle.
Наблюдение за точностью фокусировки лазерного луча и считывание показаний с измерительной рейки осуществляется при помощи визирной трубки 11. Monitoring the accuracy of focusing the laser beam and reading from the measuring rod is carried out using the sighting tube 11.
Введение в известную совокупность таких отличительных свойств, как использование в лазерном нивелире телескопической системы с большим увеличением и возможностью фокусировки лазерного излучения, введение в объектив коррекционного элемента из двух стекол с внутренней асферической поверхностью соединения для коррекции сферической аберрации, использование регулировки выходной интенсивности излучения изменением скважности импульсного режима питания по току лазерного источника для повышения точности снятия отсчетов в широком диапазоне освещенности, экономного расходования энергии питания и удобства работы при различном уровне освещенности, использование в устройстве дополнительного оптического устройства - визирной трубы для повышения точности наведения и удобства работы при повышенной дальности действия - авторами не обнаружено. На основании вышеизложенного можно говорить о высоком изобретательском уровне. Introduction to a well-known combination of such distinctive properties as the use of a telescopic system with a large magnification and the possibility of focusing laser radiation in a laser level, the introduction of a correction element of two glasses with an internal aspherical surface of the compound into the lens to correct spherical aberration, and the use of adjusting the output radiation intensity by changing the pulse duty cycle the power supply current of the laser source to increase the accuracy of taking readings in a wide range ONET illumination, economical expenditure of energy supply and comfort under different light levels, the use of an additional device of the optical device - the sighting tube pointing to enhance accuracy and ease of operation at elevated operating range - authors found. Based on the foregoing, we can talk about a high inventive step.
Предложенное устройство было реализовано при создании лазерного нивелира, в котором в качестве источника излучения использовался полупроводниковый лазерный модуль с длиной волны 0,65 мкм, который располагался в одном корпусе с телескопической системой. Выходная апертура лазерного диодного модуля была 1,6 мм х 4 мм. Энергонезависимая система питания лазера (батарея аккумуляторов) с электронной системой регулировки выходной мощности излучения изменением скважности импульсов тока питания размещалась в отдельном корпусе, который размещался в торце корпуса телескопической системы. На наружную панель были выведены тумблеры включения лазера, включения подсветки шкалы и уровня, а также соответствующие сигнальные лампы, в качестве которых использовались двухцветные светодиоды. В блоке питания было предусмотрено автоматическое отключение лазера при снижении напряжения на аккумуляторах ниже допустимого, при этом цвет от сигнального светодиода изменялся с зеленого на красный. Это позволяло не допускать глубокую разрядку аккумуляторов, которая снижает срок их службы. The proposed device was implemented when creating a laser level, in which a semiconductor laser module with a wavelength of 0.65 μm was used as a radiation source, which was located in one housing with a telescopic system. The output aperture of the laser diode module was 1.6 mm x 4 mm. A non-volatile laser power supply system (battery) with an electronic system for adjusting the output radiation power by changing the duty cycle of the power supply pulses was located in a separate housing, which was located at the end of the telescopic system housing. The switches for turning on the laser, turning on the backlight for the scale and level, as well as the corresponding signal lamps, for which two-color LEDs were used, were displayed on the external panel. The power supply was provided with an automatic shutdown of the laser when the voltage on the batteries was lower than acceptable, while the color of the signal LED changed from green to red. This made it possible to prevent deep discharge of the batteries, which reduces their service life.
Прибор устанавливался на подставку, по функциональному назначению и основным конструктивным решениям аналогичную теодолитной. Подставка имела трехточечную юстировку для выставления луча по горизонту. Определителем горизонтального положения прибора являлся жидкостной уровень. Уровень находился внутри верхнего корпуса и через окно на боковой поверхности подсвечивался светодиодом. В нижнем корпусе подставки укреплялся лимб углового отсчета показаний с рисками 0...360o, расположенными через 1o. На корпусе подставки также располагались зеркала для проецирования изображения пузырька уровня и шкалы отсчета углов с нониусом в горизонтальное, удобное для работы положение. Линза, увеличивающая изображение шкалы и нониуса лимба, одновременно являлась защитным стеклом. Верхний корпус подставки имел возможность вращения относительно нижнего корпуса при опускании стопора для грубой установки углового отсчета. После фиксации стопором верхнего корпуса имелась возможность тонкой юстировки в пределах ±5o.The device was installed on a stand, for the functional purpose and basic design solutions similar to theodolite. The stand had a three-point alignment to align the beam horizontally. The determinant of the horizontal position of the device was the liquid level. The level was inside the upper case and through a window on the side surface was illuminated by an LED. In the lower case of the stand, the limb of the angle reading of the readings was strengthened with
Были изготовлены нивелиры с телескопическими системами с увеличением 20х и 50х, длина устройств по оси была около 95 мм, выходной диаметр телескопической системы 35 мм, фокусное расстояние объектива ~95 мм при дальнем положении фокусировки. В случае телескопической системы с увеличением 20х в качестве окуляра использовалась одиночная плосковогнутая линза из высокопреломляющего стекла ТФ10 толщиной 0,8 мм, при увеличении 50х окуляром служила симметричная двояковогнутая линза из того же стекла и той же толщины, фокусное расстояние окуляров было 3,86 мм и 1,8 мм соответственно. Объектив был изготовлен двух видов: в виде плосковыпуклой линзы с асферическим корректором из двух стекол с монотонной асферической внутренней поверхностью соединения и в виде склеенного двухлинзового компонента с асферическим корректором с волнообразной внутренней границей соединения. Корректоры при помощи склейки соединялись с плоскими поверхностями объективов. В качестве фокусирующей линзы использовался склеенный двухлинзовый компонент с плоскими наружными поверхностями и сферической поверхностью склейки. Оптическими насадками служили анаморфотные насадки, которые были выполнены в виде плоскопараллельных пластин из пар стекол ЛК5 и ЛК7 и К8 и ТБФ4 с внутренней цилиндрической и конической поверхностями соединения.Levels were made with telescopic systems with magnifications of 20 x and 50 x , the length of the devices along the axis was about 95 mm, the output diameter of the telescopic system was 35 mm, and the focal length of the lens was ~ 95 mm at the distant focusing position. In the case of a telescopic system with a magnification of 20 x , a single flat-concave lens made of TF10 high-refracting glass 0.8 mm thick was used as an eyepiece; at a magnification of 50 x, a symmetrical biconcave lens made of the same glass and the same thickness was used as an eyepiece; the focal length of the eyepieces was 3.86 mm and 1.8 mm, respectively. The lens was manufactured in two types: in the form of a plano-convex lens with an aspherical corrector from two glasses with a monotonous aspherical inner surface of the connection and in the form of a glued two-lens component with an aspherical corrector with a wavy internal boundary of the connection. Corrector using gluing connected to the flat surfaces of the lenses. A glued two-lens component with flat outer surfaces and a spherical gluing surface was used as a focusing lens. Anamorphic nozzles, which were made in the form of plane-parallel plates from pairs of LK5 and LK7 and K8 and TBF4 glasses with an inner cylindrical and conical connection surfaces, served as optical nozzles.
Визирная труба имела увеличение 13,3х и состояла из двухлинзовых склеенных объектива и окуляра. Она имела диоптрийную подстройку.The sighting tube had a magnification of 13.3 x and consisted of a two-lens glued lens and an eyepiece. She had a diopter adjustment.
Линзы изготавливались по традиционной технологии. Корректоры и анаморфотные элементы изготавливались методом спекания и горячего формообразования по технологии, разработанной в НИИКИ ОЭП. Lenses were made using traditional technology. Proofreaders and anamorphic elements were made by sintering and hot shaping using the technology developed at the Scientific Research Institute of Optical Instrumentation and Optics.
Габариты устройства составляли 150 х 190 х 210 мм без насадок и 150 х 190 х 264 мм с насадками, вес был около 2,8 кг. The dimensions of the device were 150 x 190 x 210 mm without nozzles and 150 x 190 x 264 mm with nozzles, the weight was about 2.8 kg.
Результаты проведенных исследований изготовленных устройств показали их хорошее качество. В эксперименте излучение фокусировалось от 1 м до 150 м. При этом пятно фокусировки имело выраженную дифракционную структуру со слабым ореолом малого диаметра на больших расстояниях, который устранялся при уменьшении напряжения питания. Пятно фокусировки при малых расстояниях имело размер около 1 мм. Использование светоделительной насадки позволяло получать два взаимно перпендикулярных лазерных луча. Использование анаморфотных цилиндрических насадок позволяло получать фокусировку в виде линии 1-5 м, а использование аксиконов позволяло формировать кольцевую структуру в пятне фокусировки, причем изображение формировалось в виде концентрических окружностей с ярким центральным керном, не изменяющим свое положение на оси на значительном расстоянии (от 20 до 80 м) без перефокусировки. The results of studies of manufactured devices showed their good quality. In the experiment, the radiation was focused from 1 m to 150 m. In this case, the focusing spot had a pronounced diffraction structure with a weak halo of small diameter at large distances, which was eliminated with a decrease in the supply voltage. The focusing spot at small distances was about 1 mm in size. The use of a beam splitter made it possible to obtain two mutually perpendicular laser beams. The use of anamorphic cylindrical nozzles made it possible to obtain focusing in the form of a 1-5 m line, and the use of axicons made it possible to form a ring structure in the focusing spot, and the image was formed in the form of concentric circles with a bright central core that did not change its position on the axis at a considerable distance (from 20 up to 80 m) without refocusing.
Питание лазерных диодов осуществлялось от аккумуляторов, был также сделан батарейный вариант нивелира. Электронная система регулировки интенсивности выходного излучения лазерного диода позволяла изменять яркость пятна фокусировки для получения наибольшего контраста для точного снятия отсчетов. Laser diodes were powered by batteries, and a battery version of the level was also made. An electronic system for adjusting the intensity of the output radiation of the laser diode made it possible to change the brightness of the focusing spot to obtain the greatest contrast for accurate readout.
Прототип не позволяет достичь такого результата. The prototype does not allow to achieve such a result.
Из вышесказанного следует, что изобретение имеет преимущества перед прототипом. Предложенное устройство в отличие от прототипа позволяет задавать направление лазерного луча с большой точностью на больших расстояниях, имеет возможность работы в широком диапазоне освещенности, имеет расширенные функциональные возможности, позволяет формировать излучение в виде линий и концентрических окружностей, а также позволяет формировать два взаимно перпендикулярных луча, снабжено системой регулировки интенсивности лазерного излучения, при этом оно компактно, имеет малый вес и габариты, автономное питание. From the above it follows that the invention has advantages over the prototype. The proposed device, unlike the prototype, allows you to set the direction of the laser beam with great accuracy at large distances, has the ability to work in a wide range of illumination, has expanded functionality, allows you to generate radiation in the form of lines and concentric circles, and also allows you to generate two mutually perpendicular rays, equipped with a system for adjusting the intensity of laser radiation, while it is compact, has a low weight and dimensions, autonomous power.
Заявляемое устройство имеет широкие возможности для организации серийного производства, не требует особых материалов, особого оборудования, легко позволяет перейти на автоматизированные линии изготовления. The inventive device has ample opportunities for organizing mass production, does not require special materials, special equipment, easily allows you to switch to automated manufacturing lines.
Таким образом, из вышеизложенного следует, что применение такого устройства в народном хозяйстве перспективно в экономическом и научном плане. Thus, from the foregoing, it follows that the use of such a device in the national economy is promising in economic and scientific terms.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000106349A RU2181476C2 (en) | 2000-03-14 | 2000-03-14 | Laser geodetic level |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000106349A RU2181476C2 (en) | 2000-03-14 | 2000-03-14 | Laser geodetic level |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2000106349A RU2000106349A (en) | 2002-04-20 |
| RU2181476C2 true RU2181476C2 (en) | 2002-04-20 |
Family
ID=20231856
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000106349A RU2181476C2 (en) | 2000-03-14 | 2000-03-14 | Laser geodetic level |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2181476C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2442960C1 (en) * | 2010-12-03 | 2012-02-20 | Алексей Владимирович Гулунов | Laser beam levelling instrument |
| WO2016182525A1 (en) * | 2015-05-12 | 2016-11-17 | Андрей КАПАЦИЙ | Device for coloring light marking lines |
-
2000
- 2000-03-14 RU RU2000106349A patent/RU2181476C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ЯМБАЕВ Х.К. Специальные приборы для инженерно-геодезических работ. - М.: Недра, 1990, с.179, 216, 199, 196. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2442960C1 (en) * | 2010-12-03 | 2012-02-20 | Алексей Владимирович Гулунов | Laser beam levelling instrument |
| WO2016182525A1 (en) * | 2015-05-12 | 2016-11-17 | Андрей КАПАЦИЙ | Device for coloring light marking lines |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3627429A (en) | Laser optical surveying instrument and method | |
| US2784641A (en) | Alignment telescope | |
| CN109884777B (en) | High-magnification compact telescopic sighting telescope optical system | |
| CN107702644A (en) | A kind of multi-degree of freedom measurement device based on double PSD | |
| CN2927090Y (en) | Light-split optical path system of electronic laser transit | |
| RU2181476C2 (en) | Laser geodetic level | |
| CN100521413C (en) | Laser coaxial regulating assistant and method thereof | |
| RU2381445C1 (en) | Laser binocular range finder | |
| CN106248105B (en) | Double-collimation tolerance calibration system of auto-collimation theodolite | |
| CN108168514A (en) | Novel spirit level with i angles detection function | |
| Van Heel | VIII Modern Alignment Devices | |
| CN103528561A (en) | Laser emission device of laser electronic theodolite | |
| CN106595703B (en) | A kind of altitude azimuth form theodolite sights the adjusting process of difference | |
| CN206670613U (en) | A wordline laser theodolite | |
| US4932778A (en) | Autokinesis free optical instrument | |
| CN2456134Y (en) | Laser three dimension reference instrument | |
| CN201083882Y (en) | Multifunctional leading mark device | |
| RU208629U1 (en) | Autocollimation telescope | |
| SU1670415A1 (en) | Laser theodolite | |
| CN103529546A (en) | Collimating sighting device | |
| RU2273825C1 (en) | Laser leveling instrument | |
| SU1242897A1 (en) | Autocolliamtion telescope | |
| US4796040A (en) | Boundary setting device | |
| US1063761A (en) | Level and the like. | |
| RU24573U1 (en) | OPTICAL AUTOCollimation module |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100315 |