Устройство для задания вертикального направления

(19) (11) 1 С 151 АН ОБРЕТЕНИ П БЬБИЬ 3 ТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ нженеров картогра(56) Зацаринный . А.В. Автоматвысокоточных инженерно-геодезичизмерений, М.: Недра, 1976, с.194.АвторскУ 900112,ация ких3 ое свидетельство СССР л. С 01 С 15/10, 02 04.80. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТПРИ ГКНТ СССР 1(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАДАНИЯ ВЕРТИКАЛЬНОГО НАПРАВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к геодезическому приборостроению, в частности к устройствам для задания вертикального направления с помощью светового луча, и может быть использованопри проведении геодезических работв шахтах, туннелях, монтаже технологическоГо оборудования, а также каксредство привязки геодезических приборов к местной вертикали. Целью изобретения является повышение точностиза счет уменьшения влияния внешних1539533 55 возмущающих воздействий, Устройствосодержит последовательно расположенные на оптической оси источник 1 излучения, коллимирующую систему 2,объектив 6, экран 7, два афокальныхмениска 4 и 4, которые расположенына оптической оси, при этом центры Изобретение относится к геодезчческому приборостроению, в частности к устройствам для задания вертикаль ного направления с помощью светового луча, и может быть использовано при проведении геодезических работ в шахтах, туннелях, монтаже технологического оборудования, а также как 20 средство привязки геодезических приборов к местной вертикали.ГЦелью изобретения является повышение точности за счет уменьшения влияния внешних возмущающих воздействий.На фиг. 1 приведена схема устройства для задания вертикального наГправления; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б на фиг.1.Устройство содержит источник света 1 (например, лазер), коллимирующую систему 2, тубус .3; два афокальных мениска 4 и 4 , закрепленные последовательно и соосно в тубусе 3, причем центры кривизны вогнутых по, верхностей менисков совмещены в т.О,. два шарика 5 и 5, свободно разме- . , щенные на вогнутых поверхностях соответствующих афокальных менисков 4 и 4 О 4, анализатор, который состоит из объектива 6 и экрана 7 (в качестве экрана может быть использован координатно-чувствительный фотоариемник) и расположен вдоль контролируемого вертикального створа на расстоянии це менее чем переднее фокусное расстояние объектива 6 от последней преломляющей поверхности мениска 4,Афокальные мениски выполняютсяиз оптического стекла, радиусы кривизны менисков 4.и 4 рассчитываются по известной формуле телескопической линзы с учетом того, что центры кривизнывогнутых поверхностей менисков 4 кривизны их вогнутых поверхностей совмещены друг с другом, а также два дифракционных элемента, выполненных в Виде шариков 5 и 5 р каждый нз которых размещен на вогнутой поверхности соответствующего афокального мениска. 3 ил. и 4 совмещены, т,е. г = г + 1, где г гэ - радиусы кривизны вогнутых поверхностей менисков 4 и 4;г, г - радиусы кривизны выпуклых поверхностей менисков 4 и 4;п - показатель преломлениястекла;Й ,д - толщина менисков вдольоптической оси;1 - расстояние между вогнутыми поверхностями менисковГерметичность конструкции оптического отвеса позволяет применять в качестве шариков 5 и 5 две капельки ртути или непрозрачной несмачивающей оптическую поверхность менисков жидкости.Для точного задания вертикального створа при работе устройства используется теневая или дифракционная картина от двух шариков 5 и 5, свободно перекатывающихся по вогнутым сферическим поверхностям менисков 4 и 4 при наклоне тубуса 3 (закрепленного на контролируемом объекте) относительно местной вертикали. Шарики 5 и 5 самоустанавливаются в низших точках вогнутых сферических поверхностей менисков 4 и 4 и материализуют собой две точки, задающие в пространстве прямую вертикальную линию.Теневые или дифракционные картины от шариков 5 и 5 точно совпадают в плоскости регистратора 7 только в том случае, когда направление распространения светового пучка совпадает с вертикальной линией, заданной шариками 5 и 5 . В любом другом1случае (т.е. при наличии угла рассог ласования между направлениями распро странения света и вертикалью) в плоскости экрана 7 наблюдаются две дифВиЮЮ 8 идА Составител Техред Л.С Соловьедюкова Редакто Горва ректор М, Кучерявая аз 208 Тираж 383 ПодписноеНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при Г 113035, Москва, Жр Раушская наб., д. 4/5 В изводственно-издатель омбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 10 5 15 ракционные картины фиг, 1 а, при использовании когерентного источника света 1 и расположении экрана 7 в задней фокальной плоскости объектива 6) или две теневые картины фиг, 1 б (при использовании некогерентного источника света 1 и расположении экрана 7 в плоскости, оптически сопряженной с плоскостью, находящейся на середине расстояния между шариками 5 и 5). Теневая или дифракционная картина может наблюдаться визуально или регистрироваться при помощи фотоэлектрических датчиков. Наиболее эффективным использованием оптического отвеса является анализ дифракционной картины, формируемой световыми волнами, дифрагирующими на шариках 5 и 5, а так как они интерферируют между собой в плоскости экрана 7, (установленного в задней фокальной плоскости объектива 6), то, зная длину волны излучения, диаметры шариков и расстояние 1 между ними, можно по числу полос определить угол отклонения направления распространения света от вертикального створа (т.е. наклон тубуса).Теневую картину от двух шариков можно получить, используя стандартные геодезические приборы (лот-аппараты, теодолиты, нивелиры), снабженные автоколлимационной насадкой с источником света и нерасстраиваемы 39533 бми зеркальными или призменными поворотными блоками. При этом взаимноерасположение объектива 6 и экрана 7Ъ 5индикатора положения шариков позволяет получить масштабную теневуюкартину с необходимым увеличением.Таким образом, устройство позволяет по дифракционной или теневой картине осуществлять вертикальное проектирование, а также судить об угловомнаклоне оптической оси относительноотвесной линии по двум координатам. Формула изобретения Устройство для задания вертикального направления, содержащее последовательно расположечные на оптической 20 оси источник излучения, коллимирующую систему, первый дифракционныйэлемент и экран, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышенияточности за счет уменьшения влияния 25 внешних возмущающих воздействий, внего введены второй дифракционныйэлемент, объектив, расположенныйперед экраном, а также первый ивторой афокальные мениски, которыерасположены на оптической оси, приэтом центры кривизны их вогнутыхповерхностей совмещены друг с другом, а каждый из дифракционных элементов выполнен в виде шарика, размещенного на вогнутой поверхностисоответствующего афокального мениска.