Устройство для задания референтного направления

(54) УСТ РЕНТНО (57) Иэо зическо использ кальном на монт ния явл умень ры. Ус ОО ч 09 (Л ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Московский институт инженеров геодезии, аэрофотосъемки и картографии(56) Авторское свидетельство СССРМ 157847, кл, 6 01 С /00, 17.05.88. РОЙСТВО ДЛЯ ЗАДАНИЯ РЕФЕГО НАПРАВЛЕНИЯбретение относится к облас щ геодего приборостроения и может быть овано в строительстве при верти- проектировании точек с исходного ажные горизонты, Целью изобретеяется повышение точности за счет ения влияния изменения температуройство содержит оптически сопряженнце лазер 1, выполненный полупроводниковым и расположенный в фокусе объектива 3, светоделитель 2 и задатчик 6 горизонта и фотоэлектрический анализатор 15, а также блок управления 16, включенный между фотоэлектрическим анализатором 15 и исполнительным элементом 17. Причем эадатчик горизонта выполнен в виде ампулы 7 с проз очным сферическим дном, на котором свободно размещена капля непрозрачной жидкости 8, или в виде кольцевой ампулы, частично заполненной прозрачной жидкостью, контактирующей с верхней поверхностью объектива 3, или в виде не менее чем двух последовательно расположенных прозрачных ампул, частично заполненных прозрачной жидкостью, световозвращателя, оптически сопряженного со свободной поверхностью жидкости в последней ампуле и объективом 3, а такжеблоков измерения и регулирования температуры жидкости. Э ил.Изобретение относится к области геодезического приборостроения и может бытьиспользовано в строительстве при вертикальном проектировании точек с исходногона монтажные горизонты,Цель изобретения - повышение точности за счет уменьшения влияния изменениятемпературы.На фиг, 1-3 показаны схемы устройствас различным выполнением задатчика горизонта,Устройство содержит источник 1 излучения (например, полупроводниковый лазер), светоделитель 2, один или несколькообъективов 3-5, задатчик б горизонта, выполненный в виде ампулы 7, заполненнойпрозрачной демпфирующей жидкостью, насферическом прозрачном дне которой свободно размещена капля 8 непрозрачнойжидкости, например ртути (фиг, 1), или ввиде кольцевой ампулы 8, частично заполненной прозрачной жидкостью 10, контактирующей с верхней поверхностьюобъектива 3(фиг. 2), или ввиде неменее, чемдвух последовательно расположенных прозрачных ампул 11 и 12, частично иди полностью заполненных прозрачной жидкостью(жидкостями) 13, световозвращэтеля 14, оптически сопряженного со свободной повер. хностьа 13 жидкости в последней ампуле иобъективом 3 (фиг. 3), двухкоординатныйфотоэлектрический анализатор 15, блок 16управления, двухкоординатный исполнительный элемент 17, а также блок 18 измерения и регулирования температурыжидкости, подключенный к термонэгревательным 19 и 20 и термочувствительным 21и 22 элементам,Для уменьшения тепловых потерь ампулы 11 и 12 заключены в герметичнуюпрозрачную колбу 23, из которой удаленвоздух. Элементы 1-6 (фиг, 1 и 2) обьединены в оптический модуль 24, установленный в корпусе на двухкоординэтномкардэнном подвесе 25, причем устройствоснабжено также анализатором 26 уровнявибраций, подключенным к источнику 27питания излучателя 1,Отдельные компоненты задатчика 6 горизонта - элементы 11-13 (фиг, 3) выполняют также роль жидкостного компенсэторауглового положения референтного пучка,Устройство работает следующим образом,Лучистый поток от источника 1 (например, полупроводникового лазера) направляется на светоделитель 2, Одна частьпучка, пройдя через светоделитель 2, коллимируется объективом 3 и направляется натрассу, при этом, в зависимости от конкрет 35 40 45 50 55 5 10 15 20 25 30 ной конструкции светоделителя, устройство позволяет формировать одно (фиг, 3) или несколько (фиг. 1, 2) референтных направлений. Другая часть пучка отражается от поверхности жидкости эадатчика горизонта (элементы 9 и 10 на фиг, 2 или 11, 13, 14 на фиг, 3), вновь возвращается в оптическую систему устройства и попадает на фотоэлектрический анализатор 15, В варианте устройства, представленного на фиг. 1, лучистый поток отражается от светоделителя 2, проходит через ампулу 7 (при этом часть пучка экранируется каплей 8 непрозрачной жидкости) и также попадает на фотоэлектрический анализатор 15,Если энергетическая ось пучка на выходе устройства строго верртикальна, то центр эя -околлимационного блика, отраженного от поверхности жидкости задатчика 6 горизонта, точно совпадает с центром фотоэлектрического анализатора 15 (фиг, 2 и 3),В варианте устройсва, изображенном на фиг, 1, центр непрозрачной капли 8 в этом случае располагается точно над центром анализатора.При этом сигнал рассогласования на выходе элемента 15 не возникает, исполнительный элемент 17 (фиг. 1, 2), а также блок 18 измерения и регулирования температуры жидкости (фиг, 3) не функционирует, сохраняя прежнее (строго вертикальное) положение пучка. Если же энергетическая ось референт- ного пучка оказывается не вертикальной, то на выходе анализатора 15 возникает сигнал рассогласования, который блоком 16 преобразуется в управляющие воздействия соответствующей величины и знака. Это воздействие поступает на исполнительный элемент 17 (фиг, 1, 2) или на блок 18 измерения и регулирования температуры жидкости (фиг. 3), Элемент 17 разворачивает модуль 24 вокруг осей двухкоординатного кардан- ного подвеса до тех пор, пока пучок на выходе устройства вновь не станет строго вертикальным, При работе устройства (фиг.1) в условиях повышенной вибрации капля 8 ртути будет совершать колебательные движения на сферической поверхности, что приведет к появлению переменной составляющей сигнала на выходе фотоэлектрического анализатора 15. Этот сигнал, обработанный блоком 16, поступает на вход анализатора 26 уровня вибраций, выходной сигнал которого воздействует на источник 27 питания полупроводникового лазера 1, уменьшая мощность излучения последнего до величины, достаточной для анализа вибраций, но не достаточной для задания рефе 16827855 10 15 20 25 30 35 40 45 50 рентного направления. По прекращении вибраций прибор возобновляет свою работу.В варианте системы, представленном на фиг. 3, предварительная ус,ановка пучка в вертикальное положение осуществляется с помощью жидкостных клиновых компенсаторов - элементов 11-13 (фиг,3). При этом в надир-приборе ампулы 11 и 12 заполняются жидкостью 13 лишь частично. В зенит-приборе в каждую иэ ампул заливают две жидкости, причем так, чтобы каждая из них была заполнена до отказа. При этом показатели преломления жидкостей должны удовлетворять следующему соотношению: пвпн, причем пв - пн = 0,333,где пв и пн - показатели преломления верхней и нижней жидкостей,Существенное снижение погрешностей вертикализации энергетической оси выходного пучка, возникающих из-за изменения температуры окружающей среды, осуществляется посредством изменения в небольших пределах показателя преломления жидкости (жидкостей) 13 за счет ее нагрева элементами 19 и 20, Нагоев продолжается до тех пор, пока центр автоколлимационного блика не совместится с центром фотоэлектрического анализатора 15. При этом блоки 16 и 18 отключают термонагреватели 19 и 20, запомнив значение установленной температуры. После такой предварительной подготовки устройство готово к работе, В процессе работы устройства термочувствительные элементы 21 и 22 вырабатывают информацию о текущем значении температуры жидкости (жидкостей) в ампулах 11 и 12. В блоке 18 производится сравнение этого значения с тем, которое хранится в памяти блока 18, Если текущее значение температуры жидкостей меньше хранящегося в памяти, то подключаются термонагребатели и жидкость подогревается. Благодаря наличию сосуда Дюара - колбы 23 (фиг, 3) тепловые потери в ампулах 11 и 12 будут минимальные и на поддержание заданной температуры потребуется незначительная энергия источника питания.Одним из условий работы устройства (фиг. 3) является постоянство длины волны излучения источника, В связи с этим в устройстве предлагается использовать полупроводниковый лазер со встроенным термокомпенсатором (например, ИЛПН),Изобретение позволяет существенно уменьшить габариты всего устройства и упростить оптическую схему формирования лазерного пучка, а также исключить погрешности задания референтного направления из-за пространственной нестабильности оси диаграммы направленности источника излучения.В процессе работы устройства компенсируются не угловые отклонения его корпуса, а производится установка в вертикальном положении энергетической оси лазерного пучка, при этом источником информации о невертикальности положения луча служит сам лучистый поток (или его часть), При этом обеспечивается получение нескольких стабильных опорных направлений, сохранение работоспособности в условиях промышленных вибраций и возможности работы в широком диапазоне температур окружающей среды. Формула изобретения Устройство для задания референтного направления, содержащее оптически сопряженные лазер, светоделитель, объектив, задатчик горизонта и фотоэлектрический анализатор, а также блок управления, включенный между выходом фотоэлектрического анализатора и исполнительным элементом, о т л и ч а ю щ е е с я тем. что, с целью повышения точности за счет уменьшения влияния изменений температуры, лазер выполнен полупроводниковым и установлен в фокусе объектива. э задатчик горизонта выполнен в виде ампулы с прозрачным сферическим дном, на котором свободно размещена капля непрозрачной жидкости, или в виде кольцевой ампулы, частично заполненной прозрачной жидкостью, контактирующей с верхней поверхностью объектива, или в виде не менее чем двух последовательно расположенных прозрачных ампул, частично заполненных прозрачной жидкостью, световозвращателя, оптически сопряженного со свободной поверхностью жидкости в последней ампуле и с обьективом, а также блоков измерения и регулирования температуры жидкости, 1682785Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101 Заказ 3402 Тираж По ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям 113035, Москва, Ж, Раушская насноеткрытиям при ГКНТ СССР