Оптическое отсчетное устройство для угломерных инструментов

Класс 42 с, 5 в 2103923 С С С Р САНИЕ И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Н. А. ГусевОПТИЧЕСКОЕ ОТСЧЕТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛУГЛОМЕРНЫХ ИНСТРУМЕНТОВЗаявлено 16 апреля 1947 г. за М 0876/354937 амогательва отсчета и простоту что при применении в ной шкалы для удоб обеспечивает точность отсчета.Схема оптического устройства представле отсчетного а на фиг. 1 Предметом изобретения является оптическое отсчетное устройство, которое может применяться в кипрегелях, тахеометрах, теодолитах, универсалах и вообще в угломерных инструментах, в которых по техническим условиям должна быть исключена ошибка эксцентриситета, а также в инструментах с линейными шкалами, взаимно перемещающимися в диаметрально противоположных направлениях.Отсчетные устройства, в которых диаметрально противоположные участки угломерных шкал совмещаются в поле зрения одного и того же микроскопа, известны (теодолиты системы Цейсс, Вильда и др,), равно как и применение бипризмы для разделения совмещенных в одном поле зрения изображений. От указанных предлагаемое устройство отличается тем, что изображение участка угломерной шкалы проектируется на другой участок с некоторым заданным увеличением, ббльшим единицы, что позволяет повысить точность отсчета, практически устранив ошибку от эксцентриситета. Надлежащий выбор увеличения позволяет использовать принцип нониуса,и 2.На алидаде горизонтального или вертикального стеклянного лимба 1 - 1 ставится оптическая система: дахпризма 2 сложный объектив 8 и прямоугольная призма 4, проектирую щая изображение делений левой стороны лимба 1- - 1, освещенной пучком света 5, на деления правой стороны так, что они частично перекрываются. Объектив 3 имеет увеличение 1, подчиненное условию, выраженному уравнением- 1), (1) где: 1. в линейн интервал одногоделения лимба;и - число делений левой стороны, изображение которых покрывает и - 1 делений правой стороны лимба,Над правой частью лимба на алидаде находится микроскоп с объективом 5, бипризмой 6, разделяющей изображения диаметрально противоположных делений лимба,пластинкои 7, несущей индекс 1 и вспомогательную шкалу, и окуляром 8, в поле зрения которого получается изображение, показанное на фиг. 3 и 4, Если вращать алидаду в ту или другую сторону, то в поле зрения микроскопа изображения диаметрально противоположных делений лимба будут казаься двигающимися во взаимно противоположных н аправлениях. Индекс 1 на пластинке 7 ставится так, чтобы он находился на линии совмещенных диаметрально противоположных одноименнь;х штрихов лимба, например штрихов А и А180=А. В таком случае грубый отсчет по лимбу будет давать индекс 1, а точный берется по оптическому нониусу по тому же принципу, что и по обычному верньеру.Представим себе некоторое исходное положение, при котором одноименные диаметрально противоположные штрихи лимба кажутся в микроскопе совпадающими. Тогда индекс 1 окажется на линии совмещенных штрихов и даст отсчет по лимбу, равный, допустим, А (по верньеру отсчет будет равен кулю), Повернем ааидаду на малый угол а; совпадающие штрихи Л и А разоидутся и окажутся от индекса 1 на угловых расстояниях а и Ь. В этом случае отсчет по лимбу будет равен А, а оптический нониус даст отсчет а. Чтобы убедиться вэтом, составим уравнение видаа+Ь=Кч К,=Х(ч - ;,), (2) понятное из фиг. 3, гдеи , в цена деления лимба и верньера К - номер совпадающего штриха, считая от младших штрихов А и А, ближайших к индексу 1.Подставим в уравнение (1) вмечсто 1. его значение г - , где г -орадиус лимба, а р - угол, соответствующий одному делению лимба, выраженному в радианах; тогдач чу г - и= г - (и - 1);о 0отсюда имеем/ ч и=ч(и - 1), (3) в котором Г чФ , и представляет собой цену деления оптического нониуса; подставив , в формулу (3), получим уравнение верньера:ч, п=(и - 1), (4)из которого следует: и:(и - 1)= ,:ч или, учитывая, что , =l ч, получим:и:(и - 1)=1:У. (5)Согласно условию построения оптического нониуса а:Ь= 1:У; поэтому, согласно формуле (5),Ь (и - 1)(6)Возьмем производную пропорциювида:а иа 1-Ь 2 и 1и подставим в нее значение а+Ь из формулы (2); получим уравнения отсчета по оптическому нониусу:п иа =(а+ Ь) -- =К(ч - ч ) - (7)2 и - 12 и - 1Из формулы (4) следует: (ч - ч,)и= , поэтому, подставив в формулу (7) вместо (ч - ч,)и его значение, получим;а=К (8)Если принять К равным единице, то формула (8) даст отсчет7(9)представляющий собой точность устройства, Таким образом, окончательно уравнение отсчета будет иметь вида=Ко (10) такой же как для обычного верньера; поэтому, чтобы взять отсчет, . надо подсчитать число промежутков К между младшим штрихом А и совпадающим и умножить на точность нониуса 1. Чтобы устранить неудобство в определении числа К (в особенности если оно большое), рекомендуется пользоваться вспомогательной шкалой с ценой деления равной (ч - 1)/; (/; - увеличение объектива о микроскопа), которая имеется на пластинке 7, Вспомогательная шкала служит только фиксатором номера совпадающих штрихов и не оказывает влияния на точность отсчитывания, которая гарантируется выполнени- 3103923ем условия, выраженного уравнением (1).Если в угломерных инструментах непосредственной передаче изображения с одной стороны лимба на другую мешает осевая система, то в оптическую систему можно ввести две ромбические призмы, как это показано пунктиром на фиг. 2.На фиг, 5 показана схема устройства для универсала с просвечивающими стеклянными лимбами. На ней цифрами 1 - 1 и 6 - 6 обозначены вертикальный и горизонтальный лимбы, 14 - 15 - отсчетный микроскоп, расположенный рядом с визирной трубой (подобно оптическим теодолитам Вильда, Цейса и др,), 12-коллективная линза или стеклянная пластинка с индексоми визуальным окном.Отсчеты по обоим лимбам берутся через один микроскоп, в поле зрения которого получается изображение малых и больших диаметрально противоположных делений вертикальногои горизонтального Б лимбов (фиг, 6), Зти изображения получаются следующим образом. Деления части 1 вертикального лимба освещаются пучком от источника дневного или искусственного света, отраженного зеркальцем Б, и далее проходяшего через противоположную часть 1 лимба, затем деления горизонтального лимба 6 - 6 и, после отражения в призмах 11 и 13, попадающего в микроскоп и глаз наблюдателя.Оптическая система для вертикального лимба образуется: прямоугольной дахпризмой 2, объективом 3 и прямоугольной призмой 4, а для горизонтального лимба - дахпризмой 7, объективом 0 и призмой 9. Обьективы 3 и 8 сложные, симметричные, состоящие из двух отдельных компонентов, что вызывается необходимостью масштабирования изображений или, иначе, приведением увеличения объективов к их соответствующим значениям, равным пл. Деления вертикального лимба проектируются объективом 5 в плоскость делений части 6 лимба, а затем объективом 8 в плоскость делений части 6 и далее вместе с делениями горизонтального лимба проектируются объективом 10 через дахпризму 11 в плоскость пластинки 12. Таким образом, в визуальных окнах пластинки 12 получаются изображения делений обоих лимбов.Предмет изобретения1. Оптическое отсчетное устройство для угломерных инструментов, выполненное в виде оптической системы, совмещающей в одном поле зрения два диаметрально противоположные участка угломерной шкалы, отличаю щееся тем, что, с целью получения свободных от ошибки эксцентриситета отсчетов повышенной точности, увеличение оптической системы выполнено ббльшим единицы.2. Форма выполнения устройства по и. 1, о тл и ча ю щаяся тем, что, с целью повышения точности отсчета, оптическая система выполнена с увеличением, удовлетворяющим условию нониуса, образуемого изображениями диметрально противоположных участков угломерной шкалы.3. В устройстве по п. 2 применение вспомогательной шкалы в поле зрения отсчетного микроскопа.Ы о Фиг,"фиг.4 .иг, 6в. редактор И. Д. Тихомиртандартгиз, Подп, к печ, 18/Х 1-1956 г, Объем 0,25 п. л, Тираж 400. Цена 50 коп,ор. Алатырь, типография М 2 Министерства культуры Чувашской АССР. Зак, 5