SU1703969A1 - Устройство дл измерени угла наклона - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к геодезическому приборостроению и может быть использовано дл  измерени  углов наклона и эталонировани  вертикальных кругов теодолитов . Целью изобретени   вл етс  повышение точности за счет уменьшени  вли ни  ошибок гнути  зрительной трубы. Устройство содержит подставку, колонку, установленную с возможностью поворота вокруг вертикальной оси, зрительную трубу 2 с объективом 1, установленную в колонке с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси 3, котора  ортогональна визирной оси зрительной трубы 2 и пересечена с ней в главной точке 8, горизонтальный лимб с отсчетной системой, оптически сопр женный с объективом 1, оптический блок с двум  каналами, оптические оси которых пересечены в главной точке 8 и расположены в одной плоскости с горизонтальной осью 3 симметрично относительно визирной оси.3 ил. Ё vj О СО ю о ю

Description

Фиг.1

Изобретение относитс  к геодезическому приборостроению и может быть использовано дл  измерени  углов наклона и эталонировани  вертикальных кругов теодолитов .

Цель изобретени  - повышение стойкости за счет уменьшени  вли ни  ошибок гнути  зрительной трубы.

На фиг. 1 изображен вариант выполнени  устройства с использованием зеркал; на фиг. 2 - то же, с использованием призм (фигуры изображены в проекции на плоскость , проход щую через ось вращени  зрительной трубы и визирную ось); на фиг, 3 - геометрическа  интерпретаци  работы устройства .

На оправу объектива 1 зрительной трубы 2, вращающейс  вокруг горизонтальной оси 3, надета и закреплена пола  цапфа 4 с прикрепленным к ней корпусом 5, в котором установлены оптические элементы. Непосредственно перед объективом 1, в его центре , установлена разделительна  призма 6, закрывающа  по высоте (перпендикул р к плоскости рисунка) от половины до двух третей свободного отверсти  объектива. Часть выход щего из объектива параллельного пучка лучей раздел етс  призмой 6 на два симметричных, каждый из которых попадает на плоские зеркала 7 и отразившись от них направл етс  в пространство предметов . Плоскости отражающих поверхностей зеркал 7 устанавливаютс  таким образом, чтобы нормали к ним образовывали угол равный 180° , а рассто ни  между центрами разделительной призмами б, установленной в центре объектива 1, и зеркал 7 подбираютс  равными с условием, чтобы продолжени  направл ющих в пространство предметов симметричных лучей пересекались в точке 8 пересечени  осей вращени  теодолита и трубы. Рассто ние S между центрами разделительной призмы 6 и зеркал 7 рассчитываетс  по формуле

S°ptg /2,

где р - рассто ние от главной точки 8 до осевой линии разделенных призмой б пучков лучей.

Аналогичное устройство изображено на фиг. 2, где разделительный блок и зеркала заменены двум  одинаковыми призмами. На оправу объектива 1 зрительной трубы 2, вращающейс  вокруг оси 3, надета и закреплена пола  цапфа 4 с прикрепленным к ней корпусом 5, к которому креп тс  одинаковые оптические элементы 6. Каждый из оптических элементов б представл ет собой

две склеенные призмы. Габариты элементов 6 рассчитываютс  как и дл  плоских зеркал . Оптические элементы 6 могут быть установлены симметрично центра объектива 1 с образованием вертикальной щели на нем, котора  по величине равна половине или одной трети свободного отверсти  объектива .

Конструктивное выполнение устройства может быть различным, однако у всех из них должны выполн тьс  требовани  пересечени  симметричных лучей в точке пересечени  осей вращени  и зрительной трубы и симметричного, относительно визирной

оси, расположени  оптических элементов с перекрытием ими от половины до двух третей свободного отверсти  объектива. Последнее требование необходимо дл  контрол  правильности закреплени  устройства на оправе объектива зрительной трубы.

Процесс определени  угла наклона состоит в следующем.

Устанавливают на исходной точке 10 устройство и привод т его вертикальную ось вращени  в отвесное положение. Раздел ют в точке 10 визирный луч 10-11 на два симметричных визирных луча 10-12 и 10-13 и устанавливают их в горизонтальную плоскость 11-12-13, проход щую через горизонтальную ось 3. Поворачива  зрительную трубу вокруг горизонтальной оси 3, а также вокруг вертикальной оси 10-14 совмещают

перекрестие сетки нитей одного из симметричных лучей с визирной целью 15 и берут отсчет Oi по лимбу горизонтального круга. Поворачива  теодолит вокруг вертикальной оси 10-14 совмещают перекрестие сетки нитей другого симметричного визирного луча с визирной целью 15 и берут отсчет 02 по лимбу горизонтального круга. Вращением вокруг оси 10-14 смещают визирный луч цели 15, вновь совмещают перекрестие сетки с визирной целью 15 и юерут отсчет Оз по лимбу. Разворотом вокруг оси 10-14, совмещают перекрестие сетки визирного луча с целью 15 и берут отсчет 04 по лимбу-, Вычисл ют значение измеренного одним приемомуглэ/3:

Й- - (°1 °2) + (°« °з)

Разворачивают горизонтальный лимб на угол 180°/п, где п - количество приемов измерений и выполн   все вышеперечисленные действи  определ ют следующее значение угла/, Выполнив в такой последовательности п приемов измерений вычисл ют среднее значение угла р , : п

Ј 3

Кср П

:Р

пользу сь которым определ ют угол наклона v по формуле

sin v - arccos

где (f - посто нный угол между дополнительными визирными лучами;

- значение измеренного угла.

Дл  полной аналогии с измерением горизонтальных углов все операции, предшествующие вз тию отсчетов Оз и 04 целесообразно производить после перевода зрительной трубы через зенит.

Анализ показывает, что величина средней квэдратической ошибки определени  угла наклона уменьшаетс  с увеличением угла р и приближаетс  к минимальной при соблюдении услови 

v 90°- §-(1°-7°).

Точность определени  углов наклона, лежащих в пределах -5° v + 5° падает, так как выполнить это условие практически невозможно из-за необходимости разделени  визирного луча не симметричные, образующие близкий к 180° угол, реализовать который устройством невозможно потому, что величина S становитс  неоправданно большой.

Дл  определени  углов наклона в пределах от -5° v +5° необходимо наклонить вертикальную ось вращени  10-14 в отвесной плоскости, проход щей через визирную цель 15 на некоторый угол к, измер ют величину наклона к оси 10-14 в этой плоскости, а затем угол / на визирную цель, после чего вычисл ют угол наклона vno формуле

V-±K+ arccosf| | ±/CTV,

где К - наклон вертикальной оси 10-14 (верхние знаки справедливы дл  наклона

верхнего конца оси от визирной цели, а нижние - к визирной цели).

При этом необходимо учитывать, что угол наклона д определ етс  от плоскости 5 условного горизонта, наклоненного к плоскости истинного горизонта на угол v в направлении визирной цели 15,

Наклон вертикальной оси может быть определен с помощью известных средств, 0 например при помощи экзаменатора с ориентировкой его оси наклона перпендикул рно направлению на визирную цель, с помощью двух дополнительных уровней, прикрепленных параллельно визирной оси 5 зрительной трубы, причем их оси должны быть установлены под известными одинаковыми углами симметрично горизонта. Так, дл  р 120° величины этих углов должны быть пор дка 20° - 23°; с помощью эталони0 рованной многогранной призмы, установленной вертикально в плоскости, параллельной визирной оси и жестко скрепленной с корпусом, и дополнительного автоколлимационного нивелира или теодолита.

5Таким образом, устройство позвол ет измер ть углы наклона с использованием горизонтального лимба, что исключает ошибки, св занные с непосредственным считыванием вертикальной отсчетной сис0 темы.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  измерени  угла наклона , содержащее подставку, колонку, установленную с возможностью поворота

   5 вокруг вертикальной оси, зрительную трубу с объективом, установленную в колонке с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси, ортогональной визирной оси зрительной трубы и пересекающейс  с ней

   0 в главной точке, а также горизонтальный лимб с отсчетной системой, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности за счет уменьшени  вли ни  ошибок гнути  зрительной трубы, в него введен оптически

   5 сопр женный с объективом оптический блок с двум  каналами, оптические оси которых пересекаютс  в главной точке и расположены в одной плоскости с горизонтальной осью симметрично относи0 тельно визирной оси.

   $

   12

   11

   5

   15 Ь