RU2187786C1

RU2187786C1 - Theodolite setting inclined planes

Info

Publication number: RU2187786C1
Application number: RU2001109044/28A
Authority: RU
Inventors: И.А. Григорашенко; Г.И. Кузьмин
Original assignee: Самарская государственная архитектурно-строительная академия
Priority date: 2001-04-04
Filing date: 2001-04-04
Publication date: 2002-08-20

Abstract

FIELD: geodetic instrumentation. SUBSTANCE: given theodolite is intended for survey and layout operations carried out in process of erection of building structures on inclined planes and for planning operations. Theodolite includes horizontal circle, telescope with cylindrical level, horizontal axis, additional axis for rotation of telescope, sector of worm wheel, worm wheel. Additional axis for rotation of telescope is perpendicular to horizontal axis. Telescope is bent in center part and has two rhombic prisms. Unit for attachment and inclination of additional axis of rotation of telescope has body in the form of cylindrical bushing made fast to horizontal axis. Axis of rotation of cylindrical bushing and additional axis coincide. Worm wheel is located on horizontal circle, interacts with sector of worm wheel and maintains kinematic coupling with counter. Plane of sector of worm wheel is perpendicular to horizontal axis. EFFECT: increased labor productivity thanks to expansion of area of site covered by planning operation from single station. 3 dwg

Description

Изобретение относится к области геодезического приборостроения и предназначено для производства разбивочных и съемных работ, выполняемых при монтаже сборных строительных конструкций, расположенных в наклонной плоскости, и при планировочных работах значительных площадей. The invention relates to the field of geodetic instrumentation and is intended for the production of alignment and demolition work performed during installation of prefabricated building structures located in an inclined plane, and during planning works of significant areas.

Известен прибор, работа которого основана на принципе развертки падающего на отражающий элемент светового пучка, содержащий устройство генерирующее лазерный пучок, оптическую систему для проецирования этого пучка и опорное основание (Описание изобретения к патенту СССР 280363, кл. G 01 С 9/06, 1970). A device is known whose operation is based on the principle of scanning a light beam incident on a reflecting element, containing a device generating a laser beam, an optical system for projecting this beam and a support base (Description of the invention to USSR patent 280363, class G 01 C 9/06, 1970) .

Генерирующее устройство содержит лазер и коллиматор, помещенные в цилиндрическую обойму, в верхней части которой расположен электродвигатель, имеющий полый вал, через который проходит лазерный пучок. Оптическая система для проецирования включает отражательный элемент, выполненный в виде пентапризмы, укрепленной на торце вала, причем входная грань пентапризмы перпендикулярна лазерному пучку. Опорное основание представлено штативом, а также подставкой с подъемными винтами и укрепленными на ней сферическими поверхностями основания. Опорный элемент, имеющий в своей нижней части форму сферы, помещен в сферические поверхности на подставке с возможностью совершать наклон, вместе с цилиндрической обоймой, при помощи подъемных винтов. The generating device comprises a laser and a collimator placed in a cylindrical cage, in the upper part of which is an electric motor having a hollow shaft through which the laser beam passes. The optical system for projection includes a reflective element made in the form of a pentaprism mounted on the shaft end, and the input face of the pentaprism is perpendicular to the laser beam. The support base is represented by a tripod, as well as a stand with lifting screws and spherical surfaces of the base mounted on it. The supporting element, having a sphere shape in its lower part, is placed on spherical surfaces on a stand with the ability to tilt, together with a cylindrical cage, using lifting screws.

Для работы инструмент размещают над опорной точкой, замеряют его высоту, после, поворотом корпуса по азимуту, направляют визирный луч вдоль линии максимального уклона, выносимой в натуру плоскости. На контрольной точке, взятой на линии общего наибольшего уклона, выставляют рейку, на которой сделана метка точки, в которой рейка должна пересекаться лучом лазера. Далее подъемными винтами придают цилиндрической обойме вместе с лазером требуемый наклон, а после включают электроток, и луч лазера попадает на рейку. По характеру совпадения луча с меткой на рейке делается заключение о точности проецирования. To work, the tool is placed above the reference point, its height is measured, then, by turning the housing in azimuth, the target beam is directed along the maximum slope line carried out in-plane. At the control point taken on the line of the greatest overall slope, set the staff on which the mark is made of the point at which the staff should be crossed by a laser beam. Then, with the lifting screws, they give the cylindrical cage together with the laser the required tilt, and then turn on the electric current, and the laser beam hits the rail. By the nature of the coincidence of the beam with the mark on the rail, a conclusion is made about the accuracy of projection.

Недостатком известного устройства является то, что в нем при наклоне прибора меняются пространственные координаты "оптического центра" пентапризмы, то есть точки, с которой берет начало исходящий луч. Это делает невозможным достижение высокой точности результатов выполняемых разбивочных работ, так как для каждого случая требуются предвычисления, а после еще и внесение поправок в результаты работ. Кроме того, пользование подъемными винтами, для придания лучу - лазера нужного уклона к горизонту, требует добавочных затрат времени, притом без достижения точности, а еще диапазон задаваемых углов наклона, в силу реальных размеров подъемных винтов, невелик. Отсутствие зрительной трубы сковывает и усложняет действия наблюдателя, особенно в операциях по монтажу строительных конструкций. A disadvantage of the known device is that when the device is tilted, the spatial coordinates of the "optical center" of the pentaprism, that is, the point from which the outgoing beam originates, change. This makes it impossible to achieve high accuracy of the results of the performed alignment works, since for each case precomputations are required, and after that, amendments to the results of the work are also required. In addition, the use of lifting screws to give the laser beam the desired slope to the horizon requires additional time, moreover, without achieving accuracy, and the range of set tilt angles, due to the real dimensions of the lifting screws, is small. The lack of a telescope fetters and complicates the actions of the observer, especially in operations for the installation of building structures.

Наиболее близким к изобретению является теодолит для вынесения в натуру плоскостей, для которых заданы проектом два уклона, то есть отдельно по оси икс и отдельно по оси игрек (Патент Российской Федерации 2160429 С2, 7 G 01 С 1/02, 2000). Closest to the invention is a theodolite for laying out planes for which two slopes are specified by the project, that is, separately along the x-axis and separately along the igra axis (Russian Federation Patent 2160429 C2, 7 G 01 C 1/02, 2000).

Известный теодолит включает горизонтальную и вертикальную оси, зрительную трубу, изогнутую в своей средней части и содержащую внутри себя две ромбические призмы, а также узел крепления и наклона дополнительной оси вращения зрительной трубы, содержащий корпус, жестко скрепленный с горизонтальной осью, цилиндрический элемент, размещенный на корпусе с возможностью вращения вокруг оси перпендикулярной горизонтальной оси теодолита, дополнительную ось вращения зрительной трубы, установленную на цилиндрическом элементе перпендикулярно осям горизонтальной и вращения цилиндрического элемента, сектор червячного колеса, скрепленный с цилиндрическим элементом, червяк, укрепленный на корпусе с возможностью взаимодействовать с червячным колесом. Known theodolite includes a horizontal and vertical axis, a telescope bent in its middle part and containing two rhombic prisms inside, as well as a mounting and tilt unit for the additional axis of rotation of the telescope, comprising a housing rigidly attached to the horizontal axis, a cylindrical element placed on case with the possibility of rotation around the axis perpendicular to the horizontal axis of the theodolite, an additional axis of rotation of the telescope mounted on a cylindrical element perpendicular to the axis horizontal and rotation holes of the cylindrical element, the sector of the worm wheel fastened to the cylindrical element, the worm mounted on the housing with the ability to interact with the worm wheel.

Для выполнения работ этим инструментом поступают так. To do the work, this tool does so.

Сперва инструмент размещают над опорной точкой, далее с помощью вертикального круга придают дополнительной оси вращения зрительной трубы один - продольный уклон, а после с помощью узла крепления и наклона дополнительной оси вращения зрительной трубы, посредством червячной передачи, придают дополнительной оси вращения - второй - поперечный уклон. Затем делается поворот по азимуту горизонтального круга теодолита и визирный луч зрительной трубы направляется на контрольную точку, взятую, например, на оси иксов. Отсчеты, читаемые на рейке, установленной на контрольной точке, позволяют судить о достигаемой точности результатов по этой оси. Установленный таким путем инструмент готов к работе, его визирный луч при повороте теодолита по азимуту будет описывать заданную проектом наклонную плоскость, которая будет параллельна и выше создаваемой поверхности на величину, равную высоте инструмента. First, the instrument is placed above the reference point, then using the vertical circle one additional axis of rotation of the telescope is attached - a longitudinal slope, and then, using the attachment point and the tilt of the additional axis of rotation of the telescope, by means of a worm gear, the additional axis of rotation is attached - the second is the transverse slope . Then the azimuth is rotated in the horizontal circle of the theodolite and the sighting beam of the telescope is directed to a control point taken, for example, on the x-axis. The readings read on a rail mounted on a control point allow us to judge the achieved accuracy of the results on this axis. The instrument installed in this way is ready for work, its target beam when the theodolite is rotated in azimuth will describe the inclined plane specified by the project, which will be parallel to and above the surface to be created by an amount equal to the height of the instrument.

Это устройство и принято за прототип. This device is taken as a prototype.

Недостатком известного устройства является то, что визирный луч в нем может работать только в пределах сектора, без возможности совершать перемещения по кругу и описывать в пространстве наклонную плоскость на значительных площадях, притом с одной станции, что особенно важно, например, при планировочных работах. A disadvantage of the known device is that the target beam in it can work only within the sector, without the ability to make movements in a circle and describe in space an inclined plane in significant areas, moreover, from one station, which is especially important, for example, during planning works.

Цель изобретения - повышение производительности труда за счет расширения площади участка, охватываемого планировочными работами с одной стоянки инструмента, путем обеспечения возможности визирному лучу совершать круговые перемещения и описывать наклонную плоскость на всей прилегающей вокруг территории. The purpose of the invention is to increase labor productivity by expanding the area of the site covered by the planning work from one tool stand, by making it possible for the target beam to make circular movements and describe the inclined plane throughout the surrounding area.

Указанный технический результат достигается тем, что в теодолите, содержащем горизонтальный круг, зрительную трубу, изогнутую в своей средней части и содержащую внутри себя две ромбические призмы, горизонтальную ось, а также узел крепления и наклона дополнительной оси вращения зрительной трубы, включающий корпус, жестко скрепленный с горизонтальной осью, дополнительную ось вращения зрительной трубы, перпендикулярную горизонтальной оси; сектор червячного колеса, вершина которого размещается на горизонтальной оси, червяк, размещенный с возможностью взаимодействовать с червячным колесом и содержащий на одном своем конце рукоятку, а на противоположном - шестерню, посредством которой поддерживается кинематическая связь со счетным устройством, в нем узел крепления и наклона дополнительной оси выполнен содержащим корпус в виде цилиндрической втулки, жестко скрепленный с горизонтальной осью, дополнительную ось вращения зрительной трубы, установленную на втулке так, что ее ось совпадает с осью цилиндрической втулки, сектор червячного колеса, жестко скрепленный с цилиндрической втулкой и содержащий плоскость, перпендикулярную горизонтальной оси, а также червяк, закрепленный на горизонтальном круге так, что его ось перпендикулярна горизонтальной оси. The specified technical result is achieved by the fact that in a theodolite containing a horizontal circle, a telescope bent in its middle part and containing two rhombic prisms, a horizontal axis, as well as a mounting and tilt unit for the additional axis of rotation of the telescope, including a body rigidly fastened with a horizontal axis, an additional axis of rotation of the telescope perpendicular to the horizontal axis; a sector of the worm wheel, the apex of which is placed on the horizontal axis, a worm placed with the ability to interact with the worm wheel and containing a handle on one end, and a gear on the opposite side, by means of which kinematic communication with the counting device is supported, there is an attachment and tilt unit for it the axis is made comprising a body in the form of a cylindrical sleeve, rigidly fastened to the horizontal axis, an additional axis of rotation of the telescope mounted on the sleeve so that it Referring coincides with the axis of the cylindrical sleeve, worm wheel sector rigidly bonded to the cylindrical sleeve and having a plane perpendicular to the horizontal axis, and a worm fixed to a horizontal circle so that its axis is perpendicular to the horizontal axis.

Выполнение корпуса дополнительной оси вращения зрительной трубы в виде цилиндрической втулки, скрепленной с сектором червячного колеса, который может взаимодействовать с червяком, позволяет обойтись без вертикального круга при задании дополнительной оси вращения зрительной трубы проектного уклона, а самой зрительной трубе беспрепятственно совершать азимутальные перемещения по всему кругу и описывать визирным лучом в пространстве заданную проектом наклонную плоскость. The execution of the housing of the additional axis of rotation of the telescope in the form of a cylindrical sleeve fastened to the sector of the worm wheel, which can interact with the worm, allows you to do without a vertical circle when setting the additional axis of rotation of the telescope of the design slope, and the telescope itself can freely perform azimuthal movements around the circle and describe with a target beam in space the inclined plane defined by the project.

Размещением сектора червячного колеса плоскостью перпендикулярно горизонтальной оси, а червяка своей осью перпендикулярно горизонтальной оси достигается уменьшение габаритов прибора, что позволяет зрительной трубе совершать круговое вращение, сохранив небольшие размеры своей изогнутой части. By placing the sector of the worm wheel with a plane perpendicular to the horizontal axis, and the worm with its axis perpendicular to the horizontal axis, a reduction in the dimensions of the device is achieved, which allows the telescope to perform circular rotation, while maintaining the small size of its curved part.

В отличие от известных решений, предложенное устройство позволяет с одной станции вести разбивочные работы, притом с большей точностью, на больших площадях, обеспечивая сокращение потребного количества стоянок инструмента в несколько раз. In contrast to the known solutions, the proposed device allows one station to carry out alignment work, moreover, with greater accuracy, over large areas, reducing the required number of tool stands by several times.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг.2 - показан поперечный разрез; на фиг.3 - разрез А-А на фиг.1. Figure 1 shows the proposed device, a longitudinal section; figure 2 - shows a cross section; figure 3 is a section aa in figure 1.

Теодолит содержит горизонтальный круг 1, размещенные на нем подставки 2, горизонтальную ось 3, несущую цилиндрическую втулку 4, ось которой перпендикулярна горизонтальной оси, размещенную на цилиндрической втулке с возможностью вращения дополнительную ось вращения зрительной трубы 5, причем оси вращения цилиндрической втулки и дополнительной оси - совпадают. Сектор червячного колеса 6 жестко скреплен с цилиндрической втулкой 4 так, что его вершина находится на горизонтальной оси, а плоскость перпендикулярна этой оси. Червяк 7, установленный на горизонтальном круге 1 с возможностью взаимодействовать с шестерней сектора червячного колеса 6, содержит на одном конце рукоятку 8, а на противоположном - шестерню счетного устройства 9. Зрительная труба 10, жестко скрепленная с дополнительной осью вращения зрительной трубы, в своей средней части выполнена изогнутой, а внутри нее установлены две ромбические призмы 11 и 12, обеспечивающие поднятие луча над преградой - подвесом Гука. Оптические характеристики системы подобраны таким образом, что качество изображения не ухудшается. Цилиндрический уровень зрительной трубы 13. Theodolite contains a horizontal circle 1, placed on it stands 2, a horizontal axis 3, a bearing cylindrical sleeve 4, the axis of which is perpendicular to the horizontal axis, placed on the cylindrical sleeve with the possibility of rotation of the additional axis of rotation of the telescope 5, and the axis of rotation of the cylindrical sleeve and additional axis - match. The sector of the worm wheel 6 is rigidly fastened to the cylindrical sleeve 4 so that its apex is on the horizontal axis and the plane is perpendicular to this axis. The worm 7, mounted on a horizontal circle 1 with the ability to interact with the gear of the sector of the worm wheel 6, contains a handle 8 at one end, and the gear of the counting device 9 at the other end. The telescope 10, rigidly attached to the additional axis of rotation of the telescope, is in its middle the part is made curved, and inside it two rhombic prisms 11 and 12 are installed, which ensure the beam is lifted above the obstacle - Hooke's suspension. The optical characteristics of the system are selected in such a way that the image quality does not deteriorate. Cylindrical telescope level 13.

Работает устройство следующим образом. The device operates as follows.

Инструмент размещают над выбранной опорной точкой, далее подъемными винтами приводят вертикальную ось в отвесное положение, после, прокручиванием червяка 7, выводят пузырек цилиндрического уровня зрительной трубы 13 в нуль пункт. На счетном устройстве 9 в это время должны обозначаться нули. The tool is placed above the selected reference point, then the vertical axis is brought into a vertical position by lifting screws, then, by scrolling the worm 7, the bubble of the cylindrical level of the telescope 13 is brought to zero point. On the counting device 9 at this time should be indicated by zeros.

После замеряют высоту инструмента и помечают ее на рейке. Далее визирный луч направляют вдоль азимутального направления общего наибольшего уклона на этом участке. На линии такого направления выбирают контрольную точку, где традиционными методами устанавливают проектную отметку с помощью, например, штыря, а затем на штырь устанавливают рейку. Далее, прокручиванием рукоятки 8, руководствуясь показаниями счетчика 9, визирному лучу зрительной трубы 10 придают проектный уклон. Точка действительного пересечения визирного луча с рейкой должна совпадать с нанесенной ранее на рейке меткой. После горизонтальный круг закрепляют, а зрительную трубу переводят на очередную контрольную точку. Второе совпадение визирного луча с меткой на рейке подтверждает надежность решения. Для обозначения на местности всем наклонной площадки поступают так. Поочередно визирный луч направляют на каждую предварительно намеченную на абрисе точку. Там в землю вбивается штырь, а на штырь устанавливается рейка. Погружение штыря в землю продолжается до тех пор, пока горизонтальная нить трубы не сольется с меткой "высота инструмента" на рейке. After measure the height of the tool and mark it on the rail. Next, the target beam is directed along the azimuthal direction of the total largest slope in this area. On the line of this direction, a control point is chosen, where the design mark is established by traditional methods using, for example, a pin, and then a rail is installed on the pin. Further, by scrolling the handle 8, guided by the readings of the counter 9, the design beam is attached to the sighting beam of the telescope 10. The point of actual intersection of the sighting beam with the staff should match the mark previously applied to the staff. After the horizontal circle is fixed, and the telescope is transferred to the next control point. The second coincidence of the target beam with the mark on the rail confirms the reliability of the solution. To indicate the terrain to all inclined areas do so. Alternately, the target beam is directed to each point previously outlined on the outline. There, a pin is driven into the ground, and a rail is mounted on the pin. The immersion of the pin in the ground continues until the horizontal pipe thread merges with the mark “tool height” on the rail.

По завершении работ можно зрительно представить очертания наклонной площадки. Такая плоскость пройдет через верхние срезы выставленных штырей. На момент подачи заявки имелись лишь эскизные чертежи на предлагаемое устройство. В качестве примера конкретного выполнения узла крепления и наклона дополнительной оси вращения зрительной трубы можно, например, принять сектор червячного колеса радиусом в 54 мм. При модуле 0,3 шестерня всего червячного колеса будет иметь 360 зубьев. Это означает, что один оборот червяка обеспечит наклон дополнительной оси вращения зрительной трубы на 1^o. Для учета минут на окружности первого цифрового ролика счетчика 9 нанесено 60 делений, то есть в одном делении - одна минута.At the end of the work, you can visually imagine the shape of the inclined platform. Such a plane will pass through the upper sections of the exposed pins. At the time of application, there were only outline drawings for the proposed device. As an example of a specific implementation of the mount and tilt the additional axis of rotation of the telescope, for example, you can take the sector of the worm wheel with a radius of 54 mm. With a module of 0.3, the gear of the entire worm wheel will have 360 teeth. This means that one revolution of the worm will provide an inclination of the additional axis of rotation of the telescope by 1 ^o . To account for minutes, 60 divisions are plotted on the circumference of the first digital roller of counter 9, that is, one minute in one division.

Использование предложенного устройства в сравнении с прототипом обеспечивает повышение производительности труда за счет увеличения (в несколько раз) площади, вовлекаемой в планировочные работы с одной стоянки инструмента. На фоне аналогов, в которых совершается развертка визирного луча по кругу, предложенное решение обеспечивает получение той точности, которая необходима при монтаже строительных конструкций на наклонной плоскости, а известные аналоги - не могут обеспечить такой точности. Там постоянно требуется вносить поправки за смещение точки, с которой инструмент посылает визирный луч. Using the proposed device in comparison with the prototype provides an increase in labor productivity due to the increase (several times) of the area involved in the planning work from one parking tool. Against the background of analogues in which the sweeping beam is scanned in a circle, the proposed solution provides the accuracy that is necessary when mounting building structures on an inclined plane, and known analogues cannot provide such accuracy. There, it is constantly necessary to make corrections for the offset of the point from which the instrument sends a target beam.

Claims

Theodolite for defining inclined planes, containing a horizontal circle, a telescope bent in its middle part and containing two rhombic prisms, a horizontal axis, an additional axis of rotation of the telescope perpendicular to the horizontal axis, a mount and tilt of the additional axis of rotation of the telescope, containing a housing in the form of a cylindrical element rigidly fastened to the horizontal axis, a sector of the worm wheel rigidly fastened to the cylindrical element, the plane of the sect the worm wheel is perpendicular to the horizontal axis, the worm installed with the ability to interact with the sector of the worm wheel and containing a handle on one end, and on the opposite gear, through which kinematic communication with the counting device is supported, characterized in that the cylindrical element is made in the form of a cylindrical sleeve , the additional axis of rotation of the telescope is mounted on the sleeve so that the axis of rotation of the cylindrical sleeve and the additional axis coincide, the worm is fixed flax on a horizontal circle so that its axis is perpendicular to the horizontal axis, and a cylindrical level is installed on the telescope.