SU515939A1

SU515939A1 - Digital theodolite

Info

Publication number: SU515939A1
Application number: SU1986909A
Authority: SU
Inventors: Вольдемар Гарриевич Шульц; Геннадий Владимирович Верещагин
Original assignee: Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт (Внии) Горной Геомеханики И Маркшейдерского Дела
Priority date: 1974-01-09
Filing date: 1974-01-09
Publication date: 1976-05-30

Description

Изобретение относитс к области геодезического приборостроени и предназначено дл использовани при угловых измерени х.The invention relates to the field of geodetic instrumentation and is intended for use in angle measurements.

В известном цифровом углоизмерительном приборе угломерный блок состоит из грубого и точного каналов отсчета. Грубый канал отсчета содержит две шестерни - опорную и контактную, изготовленные с высокой точностью . С контактной шестерней жестко св зан отсчетный кодовый диск с кодовой маской на 400 дискретных значений. Канал точного отсчета содержит микрометрическую систему точного на1ведени прибора на цель и устройство отсчета -с линейным кодовым элементом .In a well-known digital angular measuring instrument, the goniometric unit consists of coarse and precise reference channels. The coarse reference channel contains two gears — one supporting and one contact, made with high precision. A contact code disk with a code mask of 400 discrete values is rigidly connected to the contact gear. The accurate reference channel contains a micrometric system for accurately pointing the device to the target and the reference device with a linear code element.

Недостаток известного прибора состоит з большой трудоемкости изготовлени дорогосто щей высокоточной шестерни угломерного устройства.A disadvantage of the known device consists in the high labor intensity of manufacturing an expensive high-precision gear of the goniometric device.

Кроме того, процесс измерений состоит из двух этапов. При наведении прибора на цель noBOpOTOiM ручки прижимаютс обе шестерни. Подвижна часть прибора поворачиваетс на угол - дополнение до целого дискретного значени грубого отсчета. Затем при помощи микрометрического механизма производитс повторное более точное наведение на цель и с помощью системы сн ти точного отсчета определ етс его цифровое значение.In addition, the measurement process consists of two stages. When the instrument is aimed at a target noPOpOiM, the knobs press both gears. The moving part of the device is rotated by an angle — the addition to the whole discrete value of the coarse reading. Then, using a micrometric mechanism, the target is re-more accurately aimed at the target, and its digital value is determined with the help of an accurate reading system.

Цель изобретени - упрощение конструкции теодолита.The purpose of the invention is to simplify the design of the theodolite.

Это достигаетс тем, что в предлагаемом теодолите опорна плата канала грубого отсчета снабжена концентрическим лазом, в котором размещены калиброванные по диаметру шарики. Контактна плата выполнена в виде жесткой пластины с эластичной прокладкой с одной стороны и концентрически расположенными лунками. Контактна плата может свободно поворачиватьс вокруг оси на угол, равный дискретности канала грубого отсчета и перемещени вдоль оси таким о-бразом, что в одном из крайних положений она плотно прижимаетс эластичной прокладкой к опорной плате, а в другом положении между обеими платами устанавливаетс зазор.This is achieved by the fact that in the proposed theodolite, the base plate of the coarse reference channel is equipped with a concentric hole, in which balls are calibrated in diameter. The contact board is made in the form of a rigid plate with an elastic gasket on one side and concentrically arranged wells. The contact board can freely rotate around the axis by an angle equal to the discreteness of the coarse reference channel and displacement along the axis in such a way that in one of the extreme positions it is tightly pressed by an elastic gasket to the support plate, and in a different position a gap is established between the two boards.

Объектив съема показаний располагаетс на жестком основании контактной платы против кодового диска, с другой стороны которого помещен неподвижный оптический мост.The reading lens is located on the rigid base of the contact board against the code disk, on the other side of which a fixed optical bridge is placed.

На фиг. 1 показан предлагаемый цифровой теодолит в разрезе; на фиг. 2 изображена опорна плата; на фиг. 3 - контактна плата. На фигурах прин ты следующие обозначени : 1-триггер; 2 - -вертикальна ось;FIG. 1 shows the proposed digital theodolite in section; in fig. 2 shows a base plate; in fig. 3 - contact board. In the figures, the following symbols are used: 1-trigger; 2 - vertical axis;

3- опорна плата угломерного устройства;3- base plate of the goniometric device;

4- кодовый диск горизонтального отсчета;4-code disk horizontal reading;

5- эластична -прокладка контактной платы угломерного устройства; 6 - жестка подложка контактной платы; 7 - механизм включени зГломерного устройства и системы точного наведени ; 8 - ружина; 9 - блок осветител канала горизонтального отсчета; 10 - оптический мост; 11-объектив съема показаний; 12 - лризма переключател «горизонтальный - вертикальный отсчет ; 13 - горизонтальна ось; 14 - зрительна труба; 15 - опорна плата угломерного устройства канала вертикального отсчета; 16 - кодовый диск вертикального отсчета; 17 - эластична прокладка контактной платы угломерного устройства; 18 - жестка подложка контактной нлаты; 19 - блок осветител канала вертикального отсчета; 20 - оптический мост; 21-объектив съема показаний; 22 - механизм включени угломерного устройства и системы точного наведени ; 23 - уровень при алидаде вертикального круга; 24 - алидада при вертикальном круге - кодовом диске; 25 - ручка установки уровн при алидаде вертикального круга; 26 - механизм точного наведени прибора в вертикальной плоскости; 27 - оптическа призма; 28 - фотоэлектрическое сканирующее устройство; 29 - электронный блок; 30-цифровое табло; 31 - калиброванные шарики; 32 - клеющее вещество; 33 - лунки в эластичной прокладке контактной пластины угломерного устройства; 34 - штрихи дорожки точного отсчета на кодовом диске; 35 - штрихи дорожки грубого отсчета на кодовом диске. Цифровой теодолит состоит из двух частей: неподвижной - трегера 1 и подвижной - колонки-корпуса теодолита, в котором размещены все остальные узлы прибора. Вертикальна ось теодолита крепитс в трегере. С вертикальной осью жестко скреплены опорна плата 3, имеюща на одной из плоскостей концентрический паз, например, треугольного сечени , в котором без зазоров размещены 360 калиброванных по диаметру шариков 31. Шарики утоплены -в пазу на глубину , не превышаюшую половины их диаметра , и закреплены в пазу, например, с по.мощью эпоксидного кле . Дл градовой системы отсчета количество шарикоз увеличиваетс до 400. В общем случае количество шариков определ етс требуемой дискретностью отсчетов. Против опорной нлаты со стороны калиброванных шариков 31 на оси 2 установлена контактна плата, состо ща ив твердой (например , металлической) подложки 6 и эластичной прокладки 5, на которой размещены концентрически лунки 33, но числу и диаметрам соответствующие калиброванным шарикам 31, установленным на опорной плате. Эластична прокладка 5, жестко скрепленна с подложкой 6, выполнена свободно поворачивающейс зокруг оси 2 на угол, равный ±0,5° дл рассмотренного случа . Кроме того , с помощью механизма 7 контактна пластина перемещаетс вдоль оси 2 таким образом , что в одном из крайних фиксируемых положений («Вз тие отсчета) она плотно прижимаетс :к опорной плате 3, и калиброванные шарики 31 при этом плотно вход т в предназначенные дл них 33. Так .как пластина 5 выполнена из эластичного материала , то .в положении «Вз тие отсчета между опорной платой 3 и про кладкой 6 контактной платы люфт отсутствует. Точность каждого из дискретных фиксированных положений контактной пластины относительно штрихов кодового диска 4 определ етс средней квадратической ошибкой в положении всех 360 калиброванных шариков 31, т. е. оказываетс очень высокой. В другом Крайнем положении контактна иластииа с помош,ью механизма 7 устанавливаетс с зазором относительно опорной платы 3, что позвол ет ей свободно, поворачиватьс относительно последней. Дл этой цели в механизме 7 используетс пружина 8. На подложке 6 контактной лластины установлен объектив 11, с номощью :которого снимаемые с кодового диска 4 показани через переключатель 12 и оптическую призму 27 проецируютс на фотоэлектронное сканирующее устройство 28. В фотоэлектронном сканирующем устройстве 28 показани , снимаемые с кодового диска в виде штрихов, преобразуютс в электрические импульсы, которые поступают в электронный блок 29, обрабатываютс в нем и результаты обработки поступают на цифровое табло 30. Контактна плата эластичной прокладкой 5 плотно прижимаетс к опорной плате. Кодовый диск устанавливаетс таким образом, чтобы в каждом из дискретных положений контактной платы соответствующий штрих дорожки точного отсчета, проециру емый в плоскости фотоэлектрического сканирующего устройства, совпадал с линией считывани (начальной линией сканировани ), расположенной в плоскости сканировани . Дискретный грубый отсчет производитс путем сканировани и измерени рассто ни между двум соседними штрихами дорожек точного и грубого отсчетов в плоскости сканировани . Канал точного отсчета содержит оптический мост 10, с помошью которого освещенна часть кодового диска проецируетс на диаметрально противоположный участок диска. Путем последующего сканировани и измерени рассто ни между двум соседними диаметрально противоположными штрихами дорожки точного отсчета в скапирующей плоскости определ етс его числовое значение. В качестве осветител горизонтального круга используетс блок осветител 9, содержащий лампу накаливани и конденсор. Аналогично измер ютс утлы в вертикальной плоскости (вз тие отсчета). На горизонтальной оси 13 закреплены зрительна труба 14, жестка опорна плата 15 с кодовым иском 16, контактна плата, состо ща из вердой подложки 18 и эластичной проклади 17. В концентрическом пазу на одной из торон опорной платы 15 размещены без зазора калиброванные шарики 31 (360 штук дл дискретности отсчета через 1°). На эластичной прокладке 17 размешены концентрически лунки 33, НО числу и диаметрам соответствующие калиброванным шарикам, установленным иа опорной плате 15. Эластична прокладка 17 жестко св зана с жесткой подложкой 18.5- elastic - laying of the contact plate of the goniometric device; 6 - hard substrate of the contact board; 7 shows the mechanism for switching on a glomerular device and a precise pointing system; 8 - the gun; 9 - block of the illumination channel of the horizontal reference; 10 - optical bridge; 11-lens readings; 12 - Lrizma switch “horizontal - vertical counting; 13 is horizontal axis; 14 - telescope; 15 - base plate of the goniometric device of the vertical reference channel; 16 - vertical reference code disk; 17 - elastic laying of the contact pitch of the goniometric device; 18 - hard contact pad substrate; 19 - block of the illuminator of the vertical reference channel; 20 - optical bridge; 21-lens readings; 22 shows the switching mechanism of the goniometric device and the precise pointing system; 23 - level with vertical circle alidade; 24 - alidade with a vertical circle - code disk; 25 - level adjustment knob with vertical circle alidade; 26 is a mechanism for precise pointing of the device in a vertical plane; 27 — optical prism; 28 - photoelectric scanning device; 29 - electronic unit; 30-digit scoreboard; 31 - calibrated balls; 32 - adhesive; 33 - wells in the elastic gasket contact plate goniometric device; 34 - strokes of the track of the exact count on the code disk; 35 - touches the coarse track on the code disk. The digital theodolite consists of two parts: fixed - treger 1 and movable - theodolite column-body, in which all the other nodes of the device are located. The vertical axis of the theodolite is attached to the tribrach. The support plate 3 is rigidly fastened to the vertical axis, having a concentric groove on one of the planes, for example, of a triangular cross-section, in which 360 balls of diameter 31 calibrated with diameter are placed without gaps. The balls are recessed into the groove to a depth not exceeding half their diameter and fixed in the groove, for example, with epoxy adhesive. For a hail frame of reference, the number of balls is increased to 400. In general, the number of balls is determined by the required sampling resolution. A contact plate is installed against axis 2 on the axis 2 of the calibrated balls 31, consisting of a solid (for example, metal) substrate 6 and an elastic strip 5 on which the holes 33 are concentrically placed, but the numbers and diameters correspond to the calibrated balls 31 mounted on the reference the board. The elastic gasket 5, rigidly bonded to the substrate 6, is made freely turning around axis 2 by an angle of ± 0.5 ° for the case under consideration. In addition, using the mechanism 7, the contact plate moves along axis 2 in such a way that in one of the extreme fixed positions ("Taking the readout) it is pressed tightly: to the backing plate 3, and the calibrated balls 31 are tightly inserted into the there are 33 of them. Since the plate 5 is made of an elastic material, then in the position “Taking a readout between the base plate 3 and the strip 6 of the contact plate, there is no backlash. The accuracy of each of the discrete fixed positions of the contact plate relative to the strokes of the code disk 4 is determined by the standard error in the position of all 360 calibrated balls 31, i.e., it turns out to be very high. In the other Extreme position, the contact force with the help of mechanism 7 is installed with a gap relative to the base plate 3, which allows it to rotate freely relative to the latter. For this purpose, a spring 8 is used in the mechanism 7. A lens 11 is mounted on the substrate 6 of the contact strip, with the help of which the readings taken from the code disk 4 through the switch 12 and the optical prism 27 are projected onto the photoelectric scanning device 28. The photoelectric scanning device 28 shows removed from the code disk in the form of strokes are converted into electrical pulses that enter the electronic unit 29, are processed in it and the processing results are sent to the digital board 30. The contact board is A rubber pad 5 is pressed tightly against the baseplate. The code disk is positioned so that in each of the discrete positions of the contact board, the corresponding dash of the exact reading track projected in the plane of the photoelectric scanning device coincides with the read line (initial scan line) located in the scan plane. A discrete coarse reading is performed by scanning and measuring the distance between two adjacent strokes of the tracks of the accurate and coarse readings in the scanning plane. The precision reference channel contains an optical bridge 10, with the help of which the illuminated part of the code disk is projected onto the diametrically opposite part of the disk. By subsequent scanning and measuring the distance between two adjacent diametrically opposed strokes of an accurate reference track in the scaping plane, its numerical value is determined. As a horizontal circle illuminator, an illuminator block 9 is used, which contains a glow lamp and a condenser. Similarly, weights are measured in the vertical plane (taking a reference). On the horizontal axis 13, a telescope tube 14, a rigid support plate 15 with a code claim 16, a contact board consisting of a backing of the substrate 18 and an elastic lintel 17 are fixed. In the concentric slot, calibrated balls 31 are placed without a gap (360 pieces for discreteness of counting through 1 °). On an elastic gasket 17, the concentric holes 33 are placed, but the number and diameters corresponding to the calibrated balls installed on the support plate 15. The elastic gasket 17 is rigidly connected to the rigid substrate 18.

Контактна плата (эластична прокладка 17 и жестка подложка 18) выполнена сво,бодно поворачивающейс вокруг оси 13 на угол, равный ±0,5°. Кроме того, с помош.ьго механизма 22 контактна плата перемещаетс вдоль оси 13 таким образом, что. в одном из крайних положений «Вз тие отсчета она плотно Прижимаетс к опор ой плате 15 и калиброванные шарики при этом плотно зход т в Предиазначенные дл них лунки 33 на эластичной про,клад,ке 17. В другом крайнем положении контактна плата отводитс от опорной платы 15 на рассто ние, позвол юHiee ей свободно поворачиватьс от«осительно последней.The contact plate (elastic gasket 17 and rigid substrate 18) is made of its own, rotating around the axis 13 at an angle of ± 0.5 °. In addition, with the aid of the mechanism 22, the contact plate moves along axis 13 in such a way that. in one of the extreme positions of the “Taking the Reference”, it is tightly pressed against the base plate 15 and the calibrated balls thus go tightly into the pre-assigned holes 33 on the elastic plate, clade 17. In the other extreme position, the contact plate is retracted from the base plate 15 for a distance, allowing Hiee to freely turn from the position of the latter.

На подложке контактной платы установлен объектив 21, с -помошью которого снимаемые с кодового диска 16 показани через переключатель 12 и оптическую призму 27 проецируютс на фотоэлектрическое сканирующее устройство 28. Подсветка вертикального кодового диска 16 осуществл етс с помощью блока осветител 19, содержащего лампу накаливани и конденсор. ОптическийA lens 21 is mounted on the backplane substrate, with an aid of which the readings taken from the code disk 16 through the switch 12 and the optical prism 27 are projected onto the photoelectric scanning device 28. The vertical code disk 16 is illuminated using an illuminator unit 19 containing a glow lamp and a condenser . Optic

мостик 20 укреплен на алидаде 24 при зертикальном кругекодовом диске 16. Алидада 24 устанавливаетс в рабочее положение по уровню 23 с помощью ручки 25. Точное наведение прибора на цель осуществл етс механизмом 26.bridge 20 is mounted on alidade 24 with a mirror-round code disk 16. Alidad 24 is set to the working position at level 23 with the help of handle 25. The device is accurately aimed at the target by the mechanism 26.

Работа системы вз ти отсчетов в вертикальной плоскости аналогична работе системы вз ти отсчетов при измерении в горизонтальной плоскости.The operation of the sampling system in the vertical plane is similar to the operation of the sampling system when measured in the horizontal plane.

Предлагаемый цифровой теодолит может быть изготовлен различной точности и использоватьс при инженерных работах, геодезических и маркшейдерских измерени х.The proposed digital theodolite can be made of varying accuracy and used in engineering, surveying and surveying measurements.

Claims

Invention Formula

A digital theodolite containing a goniometer node of a discrete coarse readout, including a reference and a contact board, an analog reference reference node, code discs and an Evaluation channel, about which, in order to simplify the design, The base plate of the coarse reference channel is provided with a concentric name. in which the balls calibrated in diameter are placed, and the contact board mounted coaxially with the supporting one with the possibility of rotation and displacement along the axis of the boards, contains concentrically located 1 holes on its surface facing the supporting plate.

13

3