SE430003B

SE430003B - ANGLE METERS AT AN ELECTRONIC DISTANCE METERS

Info

Publication number: SE430003B
Application number: SE7905325A
Authority: SE
Inventors: R Wiklund
Original assignee: Pharos Ab
Priority date: 1979-04-27
Filing date: 1979-06-18
Publication date: 1983-10-10
Also published as: SE7905325L; JPS5616809A; JPH0215802B2

Description

Ü vàaszzs-z för de användningsområden, instrumentet är avsett för. Den i instrumentet ingående vinkelmätaren innefattar en detektor för det jordmagnetiska fältet, vilket ger magnetflödet uppdelat i minst två instrumentbaserade kartesiska koordinater. Ett arranÉ. gemang finns, som ger vinkeln mellan instrumentets inriktning mot en mätpunkt och lodlinjen eller alternativt horisontalpla- ~~net eller ett värde i enlighet med en funktion av denna vinkel. ilnstrumentet horisonteras i sidled av operatören. Detta kan ske enbart “på känn" genom att instrumentet förses med ett en- bent stativ och operatören vid mätning håller i två handtag ”upptill på var sida om instrumentet öch ger en tillräcklig nog- d Kgrannhet åtminstone på sådana breddgrader där det jordmagnetiska .flödet går praktiskt taget horisontellt, dvs nära ekvatorn. I de fall då noggrann horisontering krävs, är instrumentet antin- gen försett med en libell, så att instrumentet kan inställas rik- tigt i denna ledd av operatören före mätning, eller också försett med en vertikalvinkelgivare för denna ledd. Ü vàaszzs-z for the applications for which the instrument is intended. The protractor included in the instrument includes a detector for the earth's magnetic field, which provides the magnetic flux divided into at least two instrument-based Cartesian coordinates. One arranÉ. there is a distance which gives the angle between the direction of the instrument towards a measuring point and the vertical or alternatively the horizontal plane or a value in accordance with a function of this angle. the instrument is horizontal laterally by the operator. This can only be done "by touch" by fitting the instrument with a one-legged stand and the operator holding two handles when measuring "at the top of each side of the instrument and giving a sufficient accuracy at least at such latitudes where the earth's magnetic flux In cases where accurate leveling is required, the instrument is either equipped with a spirit level so that the instrument can be set correctly in this joint by the operator before measurement, or also equipped with a vertical angle sensor for this joint.

En dator beräknar med ledning av erhållna värden från distansmätaren arrangemanget för instrumentets målinriktnings- ivinkel, jordmagnetflödesdetektorn och eventuellt vinkelgivaren för sidohorisonteringen dels det horisontella avståndet till mät- .punkten och dels riktningen i horisontalplanet i förhållande till en referensriktning. Denna referensriktning kan erhållas genom en -tidigare mätning med instrumentet mot en referensmätpunkt, var- vid denna referensmätriktning i horisontalplanet beräknas av da- torn i förhållande till riktningen för den horisontella delen av "det_jordmagnetiska flödet och lagras i datorn.Based on the values obtained from the distance meter, a computer calculates the arrangement for the target alignment angle of the instrument, the earth magnetic flux detector and possibly the angle sensor for the side horizontal, partly the horizontal distance to the measuring point and partly the direction in the horizontal plane in relation to a reference direction. This reference direction can be obtained by a previous measurement with the instrument against a reference measuring point, this reference measuring direction in the horizontal plane being calculated by the computer in relation to the direction of the horizontal part of the "earth_magnetic flux" and stored in the computer.

Mätresultaten, dvs resultatet av de av datorn gjorda be- räkningarna samt utsignalen från den första vertikalvinkelgivaren omräknad, så att det visade vinkelvärdet mellan instrumentets inriktning och hﬂßisﬂﬁﬂlphmet,presenteras företrädesvis digitalt på instrumentet. Det är också möjligt att med instrumentets hjälp företa mätningar mot flera mätpunkter, vilka anges med och beräk- nas i förhållande till samma referensriktning. En hel mätserie kan företas av operatören, och de beräknade resultaten av dessa mätningar kan lagras i datorns minne. Efter en slutförd mätserie kan sedan operatören i tur och ordning mata fram.och få upp mät- resultaten på instrumentets presentationsenheter och/eller över- föra resultaten till någon typ av permanent minne, såsom t.ex. .ett band i en kassettbandspelare. '?905325 '2 Uppfinningen beskrives närmare nedan under hänvisning till bif. ritningar, där fig. 1 schematiskt visar ett instrument med en vinkelmätare enligt uppfinningen i användning, fig. 2 visar en and- ra utföringsform av ett instrument med en vinkelmätare enl. uppfin- ningen i användning, fig. 3 och 4 visar tvâ utföringsformer av ett blockschema med de olika i instrumentet ingående elementen och fig. 5 visar ännu en utföringsform av instrumentet.The measurement results, ie the results of the calculations made by the computer and the output signal from the first vertical angle sensor recalculated, so that the displayed angular value between the instrument's orientation and the height, are preferably presented digitally on the instrument. With the help of the instrument, it is also possible to make measurements against several measuring points, which are indicated by and calculated in relation to the same reference direction. An entire series of measurements can be performed by the operator, and the calculated results of these measurements can be stored in the computer's memory. After a completed measurement series, the operator can then in turn feed forward and retrieve the measurement results on the instrument's presentation units and / or transfer the results to some type of permanent memory, such as e.g. .a tape in a cassette player. The invention is described in more detail below with reference to appendix. drawings, in which Fig. 1 schematically shows an instrument with an protractor according to the invention in use, Fig. 2 shows another embodiment of an instrument with an protractor according to the invention in use, Figs. 3 and 4 show two embodiments of a block diagram with the various elements included in the instrument and Fig. 5 shows another embodiment of the instrument.

I fig. 1 visas ett instrument 1 med en vinkelmätare enligt uppfinningen i användning vid uppmätning i en skog. I den i fig. 1 visade utföringsformen hålls instrumentet utan stöd. Operatören 2 riktar först in instrumentet mot en referensmätpunkt, som i det vi- sade fallet är en på ett träd uppsatt reflektor 3 i form av ett kubhörnsprisma. Därefter riktar operatören in instrumentet mot en annan mätpunkt, som också visas bestå av en på ett annat träd upp- satt reflektor 4, såsom ett kubhörnsprisma. Det är också möjligt att utforma instrumentets distansmätare så, att reflektorer inte behöver placeras på mätpunkterna. Instrumentet beräknar och anger på presentationsenheten 5, 6, 7 företrädesvis digitalt avståndet a i horisontahﬂanetïtill den sist uppmätta punkten, höjdvinkeln mel- lan horisontalplanet (l, P, Q) och instrumentets inriktning mot mät- punkten, samt när referensmätpunkten uppmäts,instrumentets inrikt- ning i horisontalplanet i förhållande till riktningen på horison- talkomponenten N-S av det jordmagnetiska flödet, och när mätpunkten 4 uppmätes,avstånd, höjdvinkel och instrumentets inriktning i ho- risontalplanet i förhållande till inriktningen till referensmätpunk- ten. Operatören indikerar genom att trycka på en knapp 8 eller 9 om en mätpunkt är en referensmätpunkt resp. en ordinär mätpunkt.Fig. 1 shows an instrument 1 with an protractor according to the invention in use when measuring in a forest. In the embodiment shown in Fig. 1, the instrument is held without support. The operator 2 first directs the instrument towards a reference measuring point, which in the case shown is a reflector 3 mounted on a tree in the form of a cube corner prism. Then the operator directs the instrument towards another measuring point, which is also shown to consist of a reflector 4 mounted on another tree, such as a cube corner prism. It is also possible to design the instrument's distance meter so that reflectors do not have to be placed at the measuring points. The instrument calculates and indicates on the display unit 5, 6, 7 preferably digitally the distance ai horizontal to the last measured point, the elevation angle between the horizontal plane (1, P, Q) and the instrument's orientation towards the measuring point, and when the reference measuring point is measured, in the horizontal plane in relation to the direction of the horizontal component NS of the earth magnetic flux, and when measuring point 4 is measured, distance, height angle and the direction of the instrument in the horizontal plane in relation to the direction of the reference measuring point. The operator indicates by pressing a button 8 or 9 whether a measuring point is a reference measuring point resp. an ordinary measuring point.

På sidan av instrumentet finns ett tangentbord 10. Operatö- I ren kan göra mätningar till flera mätpunkter i en mätserie, där al- la mätpunkternas horisontella inriktning anges i förhållande till inriktningen till samma referensmätpunkt. Under de separata mät- ningarna lagras mätresultaten i ett minne i den i instrumentet ingående mikrodatorn. Efter genomförd mätserie kan operatören via tangentbordet få upp mätresultaten ett och ett på presentations- enheterna 5, 6, 7. De lagrade mätresultaten kan naturligtvis ock- sâ'efter genomförd mätning lagras över på ettmagnetband eller t.ex. spelas in på en tillhörande kassettbandspelare e.d.On the side of the instrument there is a keyboard 10. The operator can make measurements at several measuring points in a measuring series, where the horizontal orientation of all measuring points is specified in relation to the orientation of the same reference measuring point. During the separate measurements, the measurement results are stored in a memory in the microcomputer included in the instrument. After the measurement series has been completed, the operator can display the measurement results one by one on the presentation units 5, 6, 7 via the keyboard. The stored measurement results can of course also be stored on a magnetic tape or e.g. recorded on an associated cassette player e.d.

Fig. 2 visar en andra utföringsform av instrumentet enligt uppfinningen, där operatören 11 har instrumentet 12 på ett enbent stativ 13, "Jacobs skaft". Instrumentet är här försett med en libell 14, med vilken operatören före den egentliga mätningen först .79953-25-*2 ' 4 ställer in instrumentet. Betydelsen av denna libell kommer att förklaras närmare längre fram. Vid mätning horisonterar opera+ tören ll i sidled genom ett stadigt grepp i två handtag 39,.ett_ för varje hand på var sin sida om instrumentet. För riktigt säker horisontering i sidled kan instrumentet även på den sida, som är vänd mot operatören, vara försedd med ännu en libell (ej visad).Fig. 2 shows a second embodiment of the instrument according to the invention, where the operator 11 has the instrument 12 on a single-legged stand 13, "Jacob's shaft". The instrument is here provided with a spirit level 14, with which the operator first .79953-25- * 2 '4 sets the instrument before the actual measurement. The significance of this level will be explained in more detail later. When measuring, the operator ll horizontally laterally through a firm grip in two handles 39, .ett_ for each hand on each side of the instrument. For really safe lateral leveling, the instrument can also be fitted with another spirit level (not shown) on the side facing the operator.

Det är också möjligt att förse instrumetet med en inbyggd vinkel- givare för vinkeln mot horisontalplanet i denna ledd. Denna vinkel-I givare kan vara av accelerometer- eller pendeltyp. I den i fig. 2 visade utföringsformen finns en speciell enhet 38 för presen- tation och tangentbord placerad på stativet 13. Bakom enheten 38 finns batterierna 15 för strömförsörjningen placerade. Om mätningar skall göras nära en trafikerad väg eller i en ort med stadstrafik,' erhålles ett fluktuerande magnetfält genom_att den magnetiska verkan från fordonen överlagras på det jordmagnetiska fältet. För att trots detta mätningar skall kunna företas med avståndsmätaren enligt uppfinningen kan en extra jordmagnetfältsdetektor 55 placeras' Kså, att den har samma-läge under en hel mätserie. Den av dessa detektorer angivna riktningen för det magnetiska fältet kan an- vändas som referensriktning för den i det vridbara instrumentet 12 placerade magnetfältsdetektorn. I fig. 2 visas streckat den extra jordmagnetfältsdetektorn 55 såsom en låda placerad direkt på marken, Fig. 3 visar ett blockschema på en första utföringsform av instrumentet, vilket innefattar en av två indikeringsenheter be- stående detektor 20,21 för det jordmagnetiska flödet och minst en vertikalvinkelgivare ll. Instrumentet innefattar på konventionellt -sätt en elektronisk distansmeter (EDM) l6, som antingen kan vara av fasjämförartyp eller av tidmätartyp och som eventuellt mäter medelst direktreflex mot målet. Instrumentet innefattar i denna utföringsform en vertikalvinkelgivare 17, som exempelvis kan vara av accelerometer- eller pendeltyp. Ett exempel på en lämplig Kvertíkalvinkelgiare, som kan användas i detta sammanhang, visas i den svenska patentansökningen 78 06294~O.It is also possible to provide the instrument with a built-in angle sensor for the angle to the horizontal plane in this joint. This angle-I sensor can be of the accelerometer or pendulum type. In the embodiment shown in Fig. 2, a special unit 38 for presentation and keyboard is placed on the stand 13. Behind the unit 38, the batteries 15 for the power supply are placed. If measurements are to be made near a busy road or in a place with urban traffic, a fluctuating magnetic field is obtained by superimposing the magnetic action of the vehicles on the earth magnetic field. In order that, nevertheless, measurements can be made with the distance meter according to the invention, an additional earth magnetic field detector 55 can be placed so that it has the same position during an entire series of measurements. The direction of the magnetic field indicated by these detectors can be used as a reference direction for the magnetic field detector placed in the rotatable instrument 12. Fig. 2 shows in phantom the additional earth magnetic field detector 55 as a box placed directly on the ground, Fig. 3 shows a block diagram of a first embodiment of the instrument, which comprises a detector 20,21 for the earth magnetic flux consisting of two indicating units and at least a vertical angle sensor ll. The instrument comprises, in a conventional manner, an electronic distance meter (EDM) 16, which can be either of the phase comparator type or of the timer type and which possibly measures by direct reflex towards the target. The instrument in this embodiment comprises a vertical angle sensor 17, which may for example be of the accelerometer or pendulum type. An example of a suitable vertical angle guide, which can be used in this context, is shown in the Swedish patent application 78 06294 ~ 0.

Vinkelgivaren 17 ger en utsignal, som är en funktion av vinkeln mellan horisontalplanet och avståndsmätarens inriktning “ mot mätpunkten. I ett instrumentbascrat koordinatsystem utgör *denna riktning X1-axeln, där indikeringen I markerar, att det rör _sig Om ett instrumentbaserat koordinatsystem. Om instrumentet inte av operatören horisonteras i sidled t ex med hjälp av en libell, så att instrumentets Yl-axel blir parallell med ett jordbundet horisontalplan, kan instrumentet vara försett med ytterligare en' tsøszzš-2 vinkelgívare 18 av samma typ som vinkelgivaren 17, där vinkel- _ givaren l8 ger instrumentets Y1-axels lutning i förhållande till det jordbundna horisontalplanet.The angle sensor 17 provides an output signal, which is a function of the angle between the horizontal plane and the distance meter's direction "towards the measuring point. In an instrument-based coordinate system, * this direction constitutes the X1 axis, where the indication I indicates that it is an instrument-based coordinate system. If the instrument is not leveled laterally by the operator, for example by means of a spirit level, so that the Y1 axis of the instrument becomes parallel to a grounded horizontal plane, the instrument may be provided with another 'tsøszzš-2 angle sensor 18 of the same type as the angle sensor 17, where the angle sensor l8 gives the inclination of the y1 axis of the instrument in relation to the grounded horizontal plane.

Instrumentet är även försett med en 2-axlig detektor 20,21 för det jordmagnetiska fältet. var och en av dessa enheter 20,21 är konstruerade som den detektor för att avkänna det jordmagnetiska fältet, som beskrivs i det svenska patentet 330 620, med undantag för att dessa enheter inte såsom i det angivna patentet hålls i horisontalläge genom att vara monterade på en horisontalkardan, utan i detta fall är två enheter monterade att avkänna det jord- magnetiska fältets komposanter utmed axlarna X1 och Yl i det in- strumentbaserade koordinatsystemet. De båda likadana men vinkel- rätt i förhållande till varandra monterade magnetfältsdetektorerna 20,21 innefattar två stavformiga magnetkärnor A', B', resp. A", B", vilka är omgivna av varsin spole C', D' resp. C", D". över uttagen E', F' resp. E", F" matas dessa spolar med en växelspänning, lämpligen med frekvensen 400 Hz, och vidare är spolarna så lindade, att de i dessa av den påtryckta spänningsmatningen alstrade flödena blir sinsemellan motriktade, varigenom det jordmagnetiska fältet i detektorns detektorinriktning överlagras åt motsatta håll på de motriktade flödena. Båda spolarna C' B' resp. C", B" omges av en ytterspole G' resp. G", i vilken en utgângssignal alstras, som bär information om storleken på den komposant av det jordmagnetiska fältet, som löper parallellt med riktningen för magnetkärnorna A', A" och B', B". Om denna riktning avviker från öst-västlig riktning erhålles från detektorn en utsignal, vars amplitud står i ett be- stämt förhållande till det jordmagnetiska fältets komposant i magnetkärnornas A', A" och B', B" riktning. Utsignalen, som har frekvensen 800 Hz, matas till en separat reglerenhet 23, 24 för varje separat detektorenhet 20,21 i den tvåaxliga jordmagnetfälts- detektorn. De båda reglerenheterna är uppbyggda på samma sätt, och därför visas bara en utföringsform av reglerenheten 24 mera i detalj. Det bör poängteras att reglerenheten 24 bara visar en utföringsform och att det finns ett flertal sätt att utföra re- gleringen på med samma resultat. Ett sätt är att först göra en ß jämförelse mellan fasen på insignalen och fasen på utsignalen,- _likrikta utsignalen och mata den tillbaka till utgångsledarnaf polariserat i den riktning, som bestäms genom fasjämförelsen.The instrument is also equipped with a 2-axis detector 20,21 for the earth magnetic field. each of these units 20,21 is designed as the detector for sensing the earth magnetic field, which is described in the Swedish patent 330 620, with the exception that these units are not kept in horizontal position as in the stated patent by being mounted on a horizontal cardan shaft, but in this case two units are mounted to sense the components of the earth magnetic field along the axes X1 and Y1 in the instrument-based coordinate system. The two identical but perpendicularly mounted magnetic field detectors 20,21 comprise two rod-shaped magnetic cores A ', B', resp. A ", B", which are each surrounded by coil C ', D' and C ", D". over the sockets E ', F' resp. E ", F" these coils are supplied with an alternating voltage, suitably with the frequency 400 Hz, and furthermore the coils are wound so that the currents generated in them by the applied voltage supply are directed towards each other, whereby the earth magnetic field in the detector direction of the detector is superimposed on the opposite flows. Both coils C 'B' resp. C ", B" is surrounded by an outer coil G 'resp. G ", in which an output signal is generated, which carries information about the magnitude of the component of the earth magnetic field, which runs parallel to the direction of the magnetic cores A ', A" and B', B ". If this direction deviates from the east-west direction an output signal is obtained from the detector, the amplitude of which is in a definite relation to the component of the earth magnetic field in the direction of the magnetic cores A ', A "and B', B". The output signal, which has a frequency of 800 Hz, is fed to a separate control unit 23, 24 for each separate detector unit 20,21 in the two-axis earth magnetic field detector.The two control units are constructed in the same way, and therefore only one embodiment of the control unit 24 is shown in more detail.It should be noted that the control unit 24 shows only one embodiment and that there are several ways to perform the control with the same result, one way is to first make a ß comparison between the phase of the input signal and the phase of the output signal, - _lign the output signal and feed it back to output conductors polarized in the direction determined by the phase comparison.

I reglerenheten 24 matas från detektorenheten till en förstärkare 26. Likspänningsdelen av utsignalen från förstärkaren 26 filtreras bort i filtret 27, och den återstående växelspännings- signalen likriktas i likriktare 28. Därefter analogjdigital- , dess kärnor A" och B" å-'ffausizzsf-z ~ ß omvandlas signalen i analog/digital-omvandlaren 29 u och dess utsignal matas till en indikeringsenhet 30, som kan vara en del av den i kretsen ingående mikrodatorn men som visas separat.In the control unit 24 is supplied from the detector unit to an amplifier 26. The DC part of the output signal from the amplifier 26 is filtered out in the filter 27, and the remaining alternating voltage signal is rectified in rectifier 28. Then analog-digital, its cores A "and B" å-'ffausizzsf- z ~ ß the signal is converted in the analog-to-digital converter 29 u and its output signal is fed to an indicating unit 30, which may be part of the microcomputer included in the circuit but which is shown separately.

Utsignalen från indikeringsenheten 30 matas via en fördröjnings- ennet 31 till en digital/analog-omvandlare 32, som matar den lik- riktade utgångssignalen tillbaka till utgångslindningen. När denna likriktade spänning har en sådan storlek och riktning genom ytter- spolen G" så att det i detektorn 21 alstrade magnetflödet genom Z direkt upphäver effekten av det jordmagnetiska flödet blir växelspänningsdelen av utsignalen reglerad till 0. Ett visst problem uppstår i och med att växelspänningsutsignalen från - ytterspolen har lika stor amplitud vare sig fältet går i en riktning. åt ena hållet eller om det går i rakt motsatt riktning. Därför är indikeringsenheten 30 så utformad, att den alldeles efter en på- 'börjad mätning vid erhållen signal från omvandlaren 29 matar denna med angivande av en första polaritet, vilken exempelvis kan vara_ att en "O"-signal matas på en av utgångsledningarna. Digital/ analog-omvandlaren 32 matar så ut den digital/analog-omvandlade likspänningen med en första polaritet. I det fall det av ytter- spolen G" alstrade fältet i magnetkärnorna A" och B" skulle samman- falla med riktningen för det jordmagnetiska fältet, så erhålles en förhöjd växelspänningsutsignal från denna spole. Om då följ- aktligen den till indikeringsenhetens 30 ingång matade signalen överstiger ett bestämt inställt värde ändrar indikeringsenheten _ 30 polariteten för sin utsignal, genom att t ex mata en "l"-signal på sin utgångsledning för angivande av polariteten, och digital/ analog-omvandlaren ändrar polariteten på den utmatade signalen. Om det skulle råka inträffa att detektorn skulle bli placerad i rent öst-västlig riktning kan det hända, att utspänningen från omvand- laren 32 genom regleringen skulle öka på nytt efter polaritets- vändningen, så att växelspänningsutsignalen från utgångsspolen 21 'på nytt skulle växa till omställningsvärdet för indikeringsenheten 30; Om detta inträffar en andra gång stoppar indikeringsenheten utsignalen till fördröjningsenheten 31 och omvandlaren 32 och ' mäter hur stor insignalen från enheterna 21, 26-29 är utan åter- q 'koppling.-Om denna signals storlek är mindre än en bestämd brus- nivå sätts indikeringsenhetens utsignal till värdet noll, annars upprepas reglercykeln på nytt eventuellt med omvänd ordningsföljd för polariteten. Efter det att indikeringsenheten har reglerat in signalen från indikeringsenheten 30, matas utsignalen till ingången på-en dator 33, företrädesvis en mikrodator. - 7 - -7905325-2 En avpassad tid efter pâbörjan av en mätning, när ut- signalerna från de i de respektive reglerkretsarna 23,24 ingående signalerna från indikeringsenheterna 30 har stabiliserat sig, in- matas dessa värden i mikrodatorn 33. Till ingångar på mikrodatorn är även.utgångarna på den elektroniska distansmätaren 16 vinkel-' givaren 17 och den eventuella vinkelgivaren 18 anslutna. Dessutom finns en enhet 34 för manuell inställning, där man för datorn klargör om det är fråga om en referensmätning eller en mätning som skall ha referens. En Valbar referensmätning kan också via denna enhet läsas in i datorn. Dessutom inläses inklinationen för det jordmagnetiska fältet på platsen, vilken kan utläsas ur tabeller och inte ändrar sig speciellt mycket för näraliggande platser.The output signal from the display unit 30 is fed via a delay unit 31 to a digital / analog converter 32, which feeds the rectified output signal back to the output winding. When this rectified voltage has such a magnitude and direction through the outer coil G "that the magnetic flux generated by the detector 21 directly cancels out the effect of the ground magnetic flux, the AC voltage portion of the output signal is regulated to 0. A certain problem arises in that the AC output signal from - the outer coil has the same amplitude whether the field goes in one direction, in one direction or if it goes in the exact opposite direction, therefore the display unit 30 is designed so that it is immediately after a started measurement at the signal received from the converter 29 supplies this with an indication of a first polarity, which may, for example, be that an "0" signal is supplied on one of the output lines. the field generated by the outer coil G "in the magnetic cores A" and B "would coincide with the direction of the earth magnetic field, an increased gear coil is obtained change-out signal from this coil. Accordingly, if the signal supplied to the input of the display unit 30 exceeds a certain set value, the display unit 30 changes the polarity of its output signal, for example by feeding a "1" signal on its output line to indicate the polarity, and digital / analog the converter changes the polarity of the output signal. Should it happen that the detector is placed in a purely east-west direction, it may happen that the output voltage from the converter 32 through the control would increase again after the polarity reversal, so that the alternating voltage output signal from the output coil 21 'would again grow to the conversion value of the display unit 30; If this happens a second time, the display unit stops the output signal to the delay unit 31 and the converter 32 and 'measures how large the input signal from the units 21, 26-29 is without feedback'. If this signal is smaller than a certain noise level, the output signal of the display unit to the value zero, otherwise the control cycle is repeated, possibly with the reverse order of the polarity. After the display unit has controlled the signal from the display unit 30, the output signal is fed to the input of a computer 33, preferably a microcomputer. - 7 - -7905325-2 A suitable time after the start of a measurement, when the output signals from the signals from the indicating circuits 23, 24 from the display units 30 have stabilized, these values are input to the microcomputer 33. To inputs of the microcomputer, the outputs of the electronic distance meter 16, the angle sensor 17 and the possible angle sensor 18 are also connected. In addition, there is a unit 34 for manual setting, where it is clarified for the computer whether it is a reference measurement or a measurement that is to have a reference. An optional reference measurement can also be read into the computer via this unit. In addition, the inclination of the earth's magnetic field is read at the site, which can be read from tables and does not change much for nearby sites.

Mikrodatorn företar först en beräkning av storleken på det jord- magnetiska fältet för Zl-ledden i det instrumentbaserade koordi- natorsystemet med ledning av värdet på vinkeln från vinkelgivaren l7 och från vinkelgivaren 18, om denna finns, de från jordmagnet- detektorerna 20,21 erhållna värdena på det jordmagnetiska fältet i Yi- resp. X1- riktningarna i det instrumentbaserade koordinat- systemet samt den inlästa inklinationsvinkeln. Därefter görs en koordinatomvandling av koordinaterna för det instrumentbaserade koordinatsystemet till det jordbaserade, varvid de båda koordi- naterna X och Y i horisontalplanet beräknas speciellt, och rikt' ningen för vektorn i detta plan bildar utgångspunkt för beräkning av den horisontella referensvinkeln. Om man vill undvika behovet av att läsa in inklinationsvinkeln för det jordmagnetiska fälfêä på platsen, kan en tredje detektorenhet 22 av samma slag som detektorerna 20 och 21 och med reglerenhet 25 anordnas att mäta 7 magnetfältet i Zl-riktningen. Detta är ett mer praktiskt men dyrare alternativ.The microcomputer first performs a calculation of the magnitude of the ground magnetic field of the Z1 joint in the instrument-based coordinator system based on the value of the angle from the angle sensor 17 and from the angle sensor 18, if present, those obtained from the earth magnet detectors 20,21 the values of the earth magnetic field in Yi- resp. The X1 directions in the instrument-based coordinate system and the loaded inclination angle. Then a coordinate conversion of the coordinates of the instrument-based coordinate system to the ground-based one is made, whereby the two coordinates X and Y in the horizontal plane are specially calculated, and the direction of the vector in this plane forms the starting point for calculating the horizontal reference angle. If one wants to avoid the need to read in the inclination angle of the earth magnetic field at the site, a third detector unit 22 of the same type as the detectors 20 and 21 and with control unit 25 can be arranged to measure the magnetic field in the Z1 direction. This is a more practical but more expensive option.

Efter koordinatomvandlingen till det jordbundna systemet, där origo i de båda systemen sammanfaller och som görs med ledning av utsignalerna från vinkelgivaren Gärna) l7 (18) beräknar datorn med ledning av resultaten i horisontalplanet av det jordmagnetiska fältet mellan mätriktningen i detta plan och det jordmagnetiska fältets riktning i detta plan. Om mätningen utgör en mätning, som skall ha referens till en tidigare gjord referensmätning subtra- herar datorn det beräknade vinkelvärdet i horisontalplanet med det i datorn lagrade vinkelvärdet i horisontalplanet för referens- 9 riktningen. De av mikrodatorn beräknade värdena på avståndet till mätpunkten i horisontalled, vinkelläget i horisontalled och vinkelvärdet i vertikalled presenteras på presentationsenheterna vàaszzfsaz - i 8 35,36137 företrädesvis i digital form. Dessa presentationsenheter _ motsvarar presentationsenheterna 5,6,7 i fig. l. Via den manuella inställningsenheten 34 kan datorn manövreras att lagra mätresul- taten och att plocka fram lagrade mätresultat från presentations- enheterna, när operatören så önskar, med hjälp av tangentbordet lQ'i fig. l eller 38 i fig. 2. _ I fig. 4 visas ett blockschema på en andra utföringsform av' i instrumentet enligt uppfinningen. I denna utföringsform är instru- 'mentet enbart försett med en detektor för det jordmagnetiska fältet och är inte försett med någon vinkelgivare av pendel- eller accelerometertyp. Däremot är instrumentet försett med den i fig. 2 visade libellen l4, som är av sådan typ, där en luftblåsa befinner _sig i ett bestämt läge bara när instrumentets X1-axel och il-axel är helt horisontella i ett jordbundet koordinatsystem. Detektorn för det jordmagnetiska fältet är här försedd med tre enheter för detektering av det jordmagnetiska fältets storlek i tre sins- emellan vinkelräta riktningar, dvs utmed X1- och Yl-axeln. När en mätserie skall påbörjas placerar operatören instrumentet först så, att han med libellens 14 hjälp ställer instrumentet fullständigt horisontellt. När så är fallet trycker han in en speciell tangent och mikrodatorn läser in storleken och riktningen på det jord- magnetiska fältet och beräknar inklinationen dvs; lutningen i för- 7 hållande till lodlinjen. Därefter kan mätningar mot mätpunkter ' företas. Genom att bestämningen av det jordmagnetiska fältets lut- ning och storlek har bestämts före de egentliga mätningarna kan instrumentets lutning i förhållande till horisontalplanet vid mätning bestämmas genom av mikrodatorn utförda geometriska be- g räkningar mellan resultatet av den inledande bestämningen och de värden,_som erhålles från detektorenheterna 20,2l,22 vid senare ' Z mätningar.After the coordinate conversion to the terrestrial system, where the origin of the two systems coincides and which is made on the basis of the output signals from the angle sensor Gärna) 17 (18), the computer calculates the results in the horizontal plane of the earth magnetic field between the measurement direction in this plane and the earth's magnetic field. direction in this plane. If the measurement is a measurement which is to have reference to a previously made reference measurement, the computer subtracts the calculated angular value in the horizontal plane with the angular value stored in the computer in the horizontal plane for the reference direction. The values calculated by the microcomputer at the distance to the measuring point in the horizontal direction, the angular position in the horizontal direction and the angular value in the vertical direction are presented on the presentation units vàaszzfsaz - i 8 35.36137 preferably in digital form. These display units correspond to the display units 5, 6, 7, 7 in Fig. 1. Via the manual setting unit 34 the computer can be operated to store the measurement results and to retrieve stored measurement results from the display units, when the operator so desires, by means of the keyboard IQ '. in Fig. 1 or 38 in Fig. 2. Fig. 4 shows a block diagram of a second embodiment of the instrument according to the invention. In this embodiment, the instrument is provided with only a detector for the earth magnetic field and is not provided with any pendulum or accelerometer type angle sensor. On the other hand, the instrument is provided with the spirit level 14 shown in Fig. 2, which is of such a type, where an air bladder is in a certain position only when the X1 axis and il axis of the instrument are completely horizontal in a grounded coordinate system. The detector for the earth magnetic field is here equipped with three units for detecting the size of the earth magnetic field in three mutually perpendicular directions, ie along the X1 and Y1 axes. When a series of measurements is to be started, the operator first places the instrument so that he, with the help of the spirit level 14, sets the instrument completely horizontally. When this is the case, he presses a special key and the microcomputer reads in the size and direction of the earth's magnetic field and calculates the inclination, ie; the slope in relation to the vertical. Thereafter, measurements against measuring points can be made. Because the determination of the inclination and size of the earth magnetic field has been determined before the actual measurements, the inclination of the instrument in relation to the horizontal plane during measurement can be determined by geometric calculations performed by the microcomputer between the result of the initial determination and the values obtained from the detector units 20.2l, 22 in later 'Z measurements.

I fig. 4 visas en annan utföringsform av reglerenhet 39 _för var Och en av detektorerna 20-21, vilken utföringsform natur- ligtvis även kan användas i stället för reglerenheten 24 i fig. 3.Fig. 4 shows a different embodiment of control unit 39 for each of the detectors 20-21, which embodiment can of course also be used instead of the control unit 24 in Fig. 3.

Utsignalen från detektorenheten 21 förstärks iien förstärkare 40 och likspänningen bortfiltreras i ett högpassfilter 41) Ut- I" signalen från filtret 41 matas dels till en fasjämförare 42 och dels till en likriktaranordning 45. Detektorns ingång matas med en växelspänning, som erhålles från utsignalen från en oscillator 43.med en efterföljande frekvensdelare, som dividerar oscillatorns' 43 frekvens med två. Därigenom har oscillatorn 43 samma frekvens som frekvensen på detektorns utgång. 7905325-2 _ _ Fasjämföraren 42 jämför ocsillatorns 43 fas och fasen på utsignalen från filtret 41. Utgången på likriktaranordningen 45 är kopplad till en styrbar inverterare 46, och fasjämföraren 42 styr inverteraren 46 till ena eller andra läget i beroende av om faserna på de inkommande signalerna ligger i med- eller motfas.The output signal from the detector unit 21 is amplified in amplifier 40 and the DC voltage is filtered out in a high-pass filter 41). The output signal from the filter 41 is fed partly to a phase comparator 42 and partly to a rectifier device 45. The detector input is supplied with an alternating voltage obtained from an output signal. oscillator 43.with a subsequent frequency divider, which divides the frequency of the oscillator '43 by 2. Thus, the oscillator 43 has the same frequency as the frequency of the output of the detector.7905325-2 _ _ the rectifier device 45 is connected to a controllable inverter 46, and the phase comparator 42 controls the inverter 46 to one or the other position depending on whether the phases of the incoming signals are in co-phase or counter-phase.

Utgången på inverteraren 46 är kopplad över utgången på detektor- enheten och inregleras av kretsen så att utsignalen från detektorn blir noll. Utgången på inverteraren 46 är också kopplad till in- gången på en analog/digital-omvandlare 47. Utgången på denna är kopplad till en ingång på mikrodatorn 33 och värdet på signalen är proportionellt mot det jordmagnetiska fältets storlek i den tillhörande detektorns 21 detekteringsriktning.The output of the inverter 46 is connected across the output of the detector unit and is regulated by the circuit so that the output signal from the detector becomes zero. The output of the inverter 46 is also connected to the input of an analog-to-digital converter 47. The output of this is connected to an input of the microcomputer 33 and the value of the signal is proportional to the size of the earth magnetic field in the detection direction of the associated detector 21.

I fig. 4 visas även att ytterligare ett arrangemang 48 för detektering av det jordmagnetiska fältet kan kopplas till mikro- datorn 33. Detta arrangemang består av ett likadant arrangemang som detektorarrangemanget 20,2l,22 med tillhörande reglerenheter.Fig. 4 also shows that a further arrangement 48 for detecting the earth magnetic field can be connected to the microcomputer 33. This arrangement consists of a similar arrangement as the detector arrangement 20,2l, 22 with associated control units.

I fig. 5 visas en utföringsform av ett instrument 12 med till- hörande stativ 49. De utföringsformer, som har beskrivits ovan är väl lämpade att användas på landsbygden med mycket liten bil- trafik. I städer eller invid landsvägar erhålles emellertid en inverkan på det jordmagnetiska fältet av bilar och andra fordon. Även andra magnetiska störkällor kan förekomma. Det speciella med dessa störfält är emellertid, att de fluktuerar. Om då ett detektor- arrangemang placeras fast i rummet, t ex på det hela tiden under mätningar orörligt anordnade stativet 49, ooh det andra placeras i instrumentet 12, vilket ju under en mätsekvens inriktas till olika mätpunkter runt omkring instrumentets uppställningsplats, så utgör de detektèrade värdena från arrangemanget 48 referens för de detekterade värdena från arrangemanget 20,2l,22. Vid mätning mot olika mätpunkter beräknas horisontal- och vertikalvinkel med ledning av skillnader erhållna mellan de båda olika arrangemangen för jordmagnetfältsdetektering, där det fasta utgör referens, vilken har placerats med två av sina detekteringsinriktningar i horisontalplanet. En libell 50 av samma typ som libellen l4 är lämpligen placerad på stativet, så att operatören kan placera detta riktigt i horisontalplanet.Fig. 5 shows an embodiment of an instrument 12 with associated stand 49. The embodiments described above are well suited for use in rural areas with very little car traffic. In cities or near country roads, however, an impact on the earth's magnetic field is obtained by cars and other vehicles. Other magnetic interference sources may also be present. What is special about these interference fields, however, is that they fluctuate. If one detector arrangement is then fixed in the room, for example on the frame 49 immovably arranged during measurements, and the other is placed in the instrument 12, which during a measuring sequence is directed to different measuring points around the instrument's location, then the detected the values from the arrangement 48 reference the detected values from the arrangement 20.21, 22. When measuring against different measuring points, horizontal and vertical angles are calculated on the basis of differences obtained between the two different arrangements for earth magnetic field detection, where the fixed constitutes a reference, which has been placed with two of its detection orientations in the horizontal plane. A spirit level 50 of the same type as the spirit level 14 is suitably placed on the stand, so that the operator can place it correctly in the horizontal plane.

Det är uppenbart att ett arrangemang av liknande slag kan' -x göras i den i fig. J visade utföringsformen, vilket indikeras I med blocket 51. Det är här uppenbart att bara två detektorenheter är nödvändiga, eftersom vinkelgivaren l7 finns. I fig. 5 visas även en libell 52, varmed operatören inställer instrumentet hori- sontellt tvärs mot mätriktningen. _. 7905325-2 ' w.It is obvious that an arrangement of a similar kind can be made in the embodiment shown in Fig. J, which is indicated by the block 51. It is obvious here that only two detector units are necessary, since the angle sensor 17 is present. Fig. 5 also shows a spirit level 52, with which the operator adjusts the instrument horizontally across the measuring direction. _. 7905325-2 'w.

Den i fig. 2 streckat visade lådan 55 kan innehålla âen extra jordmagnetfältsdetektorn, som är stationärt placerad under en mätserie. Om lådan S5 av operatören vid mätningens början bara place- ras i godtyckligt läge på marken, är det lämpligt om jordmagnetfälts- detektorn innefattar tre enheter såsom visas i blocket 48 i fig. 4.The box 55 shown in dashed lines in Fig. 2 may contain an additional earth magnetic field detector, which is stationary during a series of measurements. If the box S5 is only placed by the operator at the beginning of the measurement in an arbitrary position on the ground, it is suitable if the earth magnetic field detector comprises three units as shown in block 48 in Fig. 4.

Det är också möjligt att förse lådan med ställbara ben och en libell av samma typ som libellen ld, och då placeras lådan horisontellt H av operatören och den extra jordmagnetfältsdetektorn behöver då bara innefatta två enneter inställda att indikera det jordmagnetiska fäl- tet i två sinsemellan vinkelräta riktningar i horisontalplanet.It is also possible to provide the box with adjustable legs and a spirit level of the same type as the spirit level ld, and then the box is placed horizontally H by the operator and the additional earth magnetic field detector then only needs to include two antennas set to indicate the earth magnetic field in two perpendicular directions in the horizontal plane.

Många modifieringar är möjliga inom ramen för uppfinningen. eßxempelvis kan andra typer av jordmagnetfältsdetektorer användas än 4denítyp som har beskrivits i anslutning till figurerna. En lämplig typeinnefattar,Hall-generatorer.Many modifications are possible within the scope of the invention. For example, other types of earth magnetic field detectors may be used than the type described in connection with the figures. A suitable type includes, Hall generators.

Claims

1, '? 9G53; 25 -2 Patent Claims

An angle meter in an electronic distance meter, characterized by the following combination: a) a detector for the earth magnetic field comprising at least two detector units fixed in the instrument, directed in different directions (20, 21, 22); b) a vertical angle sensitive member (17, 18, Fig. 3; 20, 21, 22, 23, Fig. 4); c) a calculation unit which, on the basis of the signals from the earth magnetic field detector and the vertical angle-sensitive means, converts the coordinates of the magnetic flux from an instrument-based coordinate system to an earth-based one ascertained by the detector units and calculates the horizontal angle of the instrument in relation to freely selectable ground-based alignment loaded into a memory in the calculation unit before the start of the measurement by aligning the instrument in a reference direction.

Protractor according to claim 1, characterized in that the detector units for the earth magnetic field are two, and that via a manual setting (34) the slope of the earth magnetic field at the measuring point can be read into the calculation unit, that the vertical angle unit comprises at least one vertical angle sensor ( 17, 18) for a predetermined direction in the instrument-based coordinate system, and that the calculation unit (33) calculates the horizontal angle on the basis of the signals from the detector units, the angle sensor (s) and the read value of the earth magnetic field slope.

Protractor according to Claim 1 or 2, characterized in that the detector units for the earth magnetic field are three with different orientations, so that the earth magnet in three coordinates in the instrument-based coordinate system can be ascertained by the detector signals, and that a leveling device (14 ) is present on the instrument, by means of which the instrument is adjustable to a specific position in relation to the ground-based horizontal plane, and that the size and direction of the earth magnetic field are readable in the memory of the calculation unit (33) with the instrument in this position , and that in measurements the calculation unit (33) performs Calculations of horizontal angle, vertical angle and any horizontal deviation-z iii I '12 position to a measuring point on the basis of the stored values on the earth magnetic field, the measurement in the reference direction and those at the determined the measurement obtained the values from the earth magnetic field detector, whereby the vertical wine The sensitive body comprises the calculation unit.

Protractor according to one of the preceding claims, characterized in that the instrument is provided with a spirit level (52) by means of which the instrument is adjustable during measurement, so that a known line in the instrument-based coordinate system is arranged in the ground-based the horizontal plane. e 1

Protractor according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the instrument is provided with another earth magnetic field detector (48; 51; 55) with at least two detector units, which detector can be placed stationary in the ground-based the coordinate system, and that the horizontal angle, vertical angle and any horizontal distance are calculated by the calculation unit (33) on the basis of the signals from both earth magnetic field detectors.