Устройство для измерения угла наклона

(51)5 6 01 С 1/00 РЕТЕН ИС ТО к геодеэическоет быть испольлов наклона и ных кругов теоия является поью 3 симмей оси. 3 иЛ.Л ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР МУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛАНАКЛОНА(57) Изобретение относитсяму приборостроению и можэовано для измерения угэталонирования вертикальдолитов. Целью изобретен(о).Я 2 ан 1 Т 03969 А 1 вышение точности за счет уменьшения влияния ошибок гнутия зрительной трубы. Устройство содержит подставку, колонку, установленную с воэможностью поворота вокруг вертикальной оси, зрительную трубу 2 с обьективом 1, установленную в колонке с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси 3, которая ортогональна визирной оси зрительной трубы 2 и пересечена с ней в главной точке 8, горизонтальный лимб с отсчетной системой, оптически сопряженный с обьективом 1, оптический блок с двумя каналами, оптические оси которых пересечены в главной точке 8 и расположены в одной плоскости с горизонтальной чно относительно виэирфИзобретение относится к геодезическому приборостроению и может быть использовано для измерения углов наклона и эталонирования вертикальных кругов теодолитов.Цель изобретения - повышение стойкости за счет уменьшения влияния ошибок гнутия зрительной трубы,На фиг. 1 изображен вариант выполнения устройства с использованием зеркал; на фиг. 2 - то же, с использованием призм (фигуры изображены в проекции на плоскость, проходящую через ось вращения зрительной трубы и визирную ось); на фиг, 3 - геометрическая интерпретация работы устройства.На оправу обьектива 1 эрительнбй трубы 2, вращающейся вокруг горизонтальной оси 3, надета и закреплена полая цапфа 4 с прикрепленным к ней корпусом 5, в котором установлены оптические элементы. Непосредственно перед обьективом 1, в его центре, установлена разделительная призма 6, закрывающая по высоте (перпендикуляр кплоскости рисунка) от половины до двух третей свободного отверстия объектива, Часть выходящего из объектива параллельного пучка лучей разделяется призмой 6 на два симметричных, каждый из которых попадает на плоские зеркала 7 и отразившись от них направляется в пространство предметов. Плоскости отражающих поверхностей зеркал 7 устанавливаются таким образом, чтобы нормали к ним образовывали уголравный 180 - с, а расстояния между центрами разделительной призмами 6, установленной в центре объектива 1, и зеркал 7подбираются равнйми с условием, чтобыпродолжения направляющих в пространство предметов симметричных лучей пересекались в точке 8 пересечений осей вращения теодолита и трубы. Расстояние Я между центрами разделительной призмы 6и зеркал 7 рассчитывается по формуле где р - расстояние от главной точки 8 до осевой линии разделенных призмой 6 пучков лучей.Аналогичное устройство изображено на фиг. 2, где разделительный блок и зеркала заменены двумя одинаковыми призмами, На оправу объектива 1 зрительной трубы 2, вращающейся вокруг оси 3, надета и закреплена полая цапфа 4 с прикрепленным к ней корпусом 5, к которому крепятся одинаковые оптические элементы 6. Каждый из оптических элементов 6 представляет собой5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 3 - 01 - 02) + Од - Оэ) Разворачивают горизонтальный лимб на угол 180 /и, где п - количество приемов измерений и выполняя все вышеперечисленные действия определяют следующее значение угла р, Выполнив в такой последодве склеенные призмы. Габариты элементов 6 рассчитываются как и для плоских зеркал. Оптические элементы 6 могут быть установлены симметрично центра объектива 1 с образованием вертикальной щели на нем, которая по величине равна половине или одной трети свободного отверстия объектива,Конструктивное выполнение устройства может быть различным, однако у всех из них должны выполняться требования пересечения симметричных лучей в точке пересечения осей вращения и зрительной трубы и симметричного, относительно визирной оси, расположения оптических элементов с перекрытием ими от половины до двух третей свободного отверстия объектива, Последнее требование необходимо для контроля правильности закрепления устройства на оправе объектива зрительной трубы,Процесс определения угла наклона состоит в следующем,Устанавливают на исходной точке 10 устройство и приводят его вертикальную ось вращения в отвесное положение. Разделяют 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, проходящую через горизонтальную ось 3. Поворачивая 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 01 по лимбу горизонтального круга, Поворачивая теодолит вокруг вертикальной оси 10-14 совмещают перекрестие сетки нитей другого симметричного визирного луча с визирной целью 15 и берут отсчет О 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, Вычисляют значение измеренного одним приемом угла р;ва 1 ельности и приемов измерений вычисляют среднее значение угла р,:рпользуясь которым определяют угол наклона а по формуле3 и /2Р -. эгссоззп ср 2где р - постоянный угол между дополнительными визирными лучами;/ср - значение измеренного угла, Для полной аналогии с измерением горизонтальных углов все операции, предшествующие взятию отсчетов Оз и 04 целесообразно производить после перевода зрительной трубы через зенит.Анализ показывает, что величина средней квадратической ошибки определения угла наклона уменьшается с увеличением угла о и приближается к минимальной при соблюдении условия=90- -(1 ОТочность определения углов наклона, лежащих в пределах -5р+ 5 падает, так как выполнить это условие практически невозможно из-за необходимости разделения визирного луча не симметричные, образующие близкий к 180 угол, реализовать который устройством невозможно пото лу, что величина Я становится неоправданно большой.Для определения углов наклона в пределах от - 5Р+ 5 необходимо наклонить вертикальную ось вращения 10-14 в отвесной плоскости, проходящей через визирную цель 15 на некоторый угол к, измеряют величину наклона к оси 10-14 в этой плоскости, а затем угол Р на визирную цель, после чего вычисляют угол наклона м по формуле 45 где к - наклон вертикальной оси 10-14 (верхние знаки справедливы для наклона50 м =+к+ агссоззи /2з 1 п 2 ф 5 10 15 20 25 30 35 40 верхнего конца оси от визирной цели, а нижние - к визирной цели),При этом необходимо учитывать, ч 1 оугол наклона д определяется от плоскостиусловного горизонта, наклоненного к плоскости истинного горизонта на угол у в направлении визирной цели 15,Наклон вертикальной оси может бытьопределен с помощью известных средств,например при помощи экзаменатора с ориентировкой его оси наклона перпендикулярно направлению на визирную цель, спомощью двух дополнительных уровней,прикрепленных параллельно визирной осизрительной трубы, причем их оси должныбыть установлены под известными одинаковыми углами симметрично горизонта, Так,для р = 120 величины этих углов должныбыть порядка 20 - 23 О; с помощью эталонированной многогранной призмы, установленной вертикально в плоскости,параллельной визирной оси и жестко скрепленной с корпусом, и дополнительного автоколлимационного нивелира или теодолита.Таким образом, устройство позволяетизмерять углы наклона с использованиемгоризонтального лимба, что исключаетошибки, связанные с непосредственнымсчитыванием вертикальной отсчетной системы.Формула изобретенияУстройство для измерения угла наклона, содержащее подставку, колонку, установленную с возможностью поворотавокруг вертикальной оси, зрительную трубус объективом, установленную в колонке своэможностью поворота вокруг горизонтальной оси, ортогональной визирной осизрительной трубы и пересекающейся с нейв главной точке, а также горизонтальныйлимб с отсчетной системой, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точностиза счет уменьшения влияния ошибок гнутиязрительной трубы, в него введен оптическисопряженный с объективом оптический блок с двумя каналами, оптические оси которых пересекаются в главной точке и расположены в одной плоскости с горизонтальной осью симметрично относительно визирной оси.1703969 Заказ 54 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям приГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский Комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина Рог 5 Составитель В.Сол Редактор Н,Химчук Техред М.Моргент