Лазерный угломер

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ 19) П ) О ЕСПУБЛИК 55 601 С 1 ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТ ВЕДОМСТВО СССР ГОСПАТЕНТ СССР) ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ А еа-Амуре политехнИ.Зайков. М.Н,Гол Т,Ю,Терещенко 577363, . агеодезических прибо рений, Сущность изо д(57) Использование:рах для угловых изм бретения: устройство содержит лазер 1, оптически сопряженный через отражательный элемент с формирователем излучения, выполненный с размещенными на одной оптической оси отрицательным компонентом 7 и объективом 8, горизонтальный круг 3 и визирйую марку, светоделитель 9, дополнительный отражательный элемент 13 в виде призмы с юстировочными винтами и дополнительный объектив в виде аксикона с юстировочными винтами. Визирная марка , выполнена в виде белого круга с матовой поверхностью на темном фоне. 4 ил.1796902 3 4.Изобретение относится к оптическому Целью устройства является повышение приборостроейию, а именно к геадезиче- производительности.ским приборам для угловых измерений, Для достижения указанной цели в телеИзвестны маркшейдерские угломеры скопической системе формирователя излуоптического типа, имеющие визирную теле- б чения посредством дополнительной скопическуютрубу,атакжегоризонтальный отражательной призмы; установленной в и вертикальный лимбы, Зрительная труба сходящемся пучке лучей и содержащей юстаких приборов может. снабжаться дально- тировочные винты, образован второй оптимерам геометрического типа. Съемка под- ческий канал, обьектив которого выполнен робностей при йоМЬщи "таких приборов .10 ввидеаксйконасюстировочными винтами, выполняется ординатным методом, припричем в геометрическом центре марки наэтом удаление основания перпендикулярно . темном фонеукреплен белый круг с матовой от прибора определяется по шнуру с метро- поверхностью. Параллактический угол об- .выми отметками. Шнур натягивается по разуется эа счет поворота прямоугольной створу между тачками угломерного хода, 15 призмы 13 вокруг оси, проецируемой на: расстояние от шнура до снимаемого конту- фиг.1. в точку Э, осуществляемого юстирора измеряется тесьмянай рулеткой, Необхо- вочными вийтами 14, Расстояние определя димость использования шнура с отметками ют па формулев процессе съемки создает трудности при: .. Я = К и+ С,организации работ иснижает безопасность, 20 где и - . величина интервала по рулетке см.: поскольку очистное пространство (лава) за- . фиг,4) между осевыми точками интерференнятадабычными и транспортными механиз.- . ционных структур лазерного излучения пер- .мами, к тому же слабо освещено, . вага и второго оптического каналов;Имеющиеся предложения па . усовер-. К - коэффициент дальномера;шенатвованию конструкции оптических уг С - постоянная слагаемая дальномера.ломеров не позволяют существенно Наличие юстировочнйх винтов у приз-:.усавершенствовать методику сьемки ачист- мы 13 позволяет изменятв коэффициент .ных работ, В этих приборах визуального ти- дальномера К до значения, удобного при па используется нитяной дальномер, эксплуатации прибора в конкретных горно- поэтому при съемке подробностей также не-. 30 геологических условиях,.а также при испольабхадима прибегать к использованию шну- завании неметричеСкой системы мер.ра с метровыми отметками.:., Выполнение объектива второго оптичеБолее прогрессивным является исполь- ского канала в.виде аксикона, ась симметзование в угломерах лазерного излучения, рии которого . перпендикулярна образующего в пространстве два луча, рас вертикальной оси вращения угломера А-А, хадящихся под заданным углом; Эта позво- позволяет сФормировать интерференцианляет измерять удаление любой точки от ную структуру этога канала в виде прямых прибора лазерно-дальнамерным способом,линий, ймеющих точки пересечения, Линия, не прибегая к использованию механических соединяющая эти точки пересечений ййтер.мерных приборов,:.: ." 40 ференционных полос, фиксирует в праОднако применяемое при этом устрой- странстве положения оси лазерного стао не позволяет использовать наиболее излучениявовторам канале.Юстировочные удобное фармировайие лазерного излуче- . винты 12 аксикона необходимы для точной ния в виде кольцевой интерференционной выверки коэффицйента дальномера К, Раэ структуры, а потому она не может приме личие формы интерфереиционных структурняться в маркшейдерских угломерах, . первого и второго каналов способствуетИзвестен также выбранный в качестве уверенному выделению основного аптичепрототипа .угломерный прибор, включаю- ского канала. в процессе маркшейдерских .щий лазер, отклоняющую призменную сис- измерений исключает появление грубых тему, формирователь излучения со 50 ошибок,свяэанныхсослучайнымнаведенисветоделительной призмой и горизонталь- ем на марку лазерного луча второго (вспомоной круг: гательнаго) оптического канала. ИзвестныеНедостатком изввстнога угломерного . технические Решения не позволяют четкаприбора является невозможность формиро- различать лазерные луЧи первого и второго вания Второго пучка световых лучей, нахо каналов, чта может быть источником грубых дящихся под заданным углом, для ошибок.Лазерно-дальномерного определения уда . Кроме того, предлагаемое онструктивления от прибора. Это снижает производи- ное решение является оптимальным для истельность труда и уменьшает удобство в пользования интерференционной работе. структуры лазерного излучения. наиболее10 15 20 мера А - А состоящую из темного рефлектирующего25 покрытия 16 и белого круга с матовой повер 30 установлены в корпусе 2 неподвижно, От 35 наклоняется относительно горизонтальной 40 мы 8, 5 и 9 в корпусе формирователя 6. Второй Оптический канал образуется в фор 45 тельной куб-призмь 1 9, а также эксикона 11 50 удобной при работе в подземных горныхвыработках, В известном техническом решении, основанном на использовании оптических клиньев для образования второгоканала, кольцевая структура излучения делится на две части, которые невозможноиспользовать для измерительных целей,Размещение в геометрическом центремарки, имеющей светоотражэющее покрытие темного цвета, белого круга с матовойповерхностью рассеивающей лучи, позволяет осуществить точную наводку лазерногоизлучения основного или оптического кана-,ла на смежную точку хода, Диаметр д белогокруга (см. фиг,З) выбирается из условиябФО,где о 1 оч - диаметр кольцевой интерференционной структуры лазерного излучения основного оптического канала на удалении отприбора, равном 10 м.Проведенные лабораторные исследования позволили установить, что наиболее оптимально для формирователя излучения сфокусным расстоянием 100 мм использовать марки, имеющие б =. 30 мм, Тогда прирасстоянии до марки менее 10 м наведениекольцевой интерференционной структурылазерного луча первого оптического каналана марку осуществляется непосредственнона белый круг, контрастно выделяемый натемном фоне рефлектирующего покрытия,При расстоянии более 10 м наведение интерференционной структуры, диаметр которой будет больше диаметра круга б,осуществляется по концентрической окружности, образуемой на рефлектирующем покрытии кольцевой структуры, центрируемойотносительно белого матового круга. Поскольку лазерный угломер, как и другие приборы такого, типа снабжается оптическимвизиром - телескопической системой с увеличением 1,5 - 2,0, то предлагаемый способнаведения лазерного сформированного из-.лучения на марку удобен для наблюдателя иобеспечивает необходимую точность порядка 1. Ошибочное наведение нэ маркулазерного луча второго оптического каналаисключается линейно-угловой структуройинтерференционной картины в этом канале.Известная марка-отражатель обеспечивает требуемую точность наведения лазерного излучения, сформированного в. кольцевую интерференционную структуру,только при наблюдении в зрительную трубубольшого увеличения, отсутствующую в зэявляемом угломере, К тому же известнаямарка не приспособлена для работы в сложных условиях очистного забоя, т.к. требуетпредварительно точного наведения нэ Объектив угломерного прибора. Поэтому марка предлагаемой конструкции для заявляемого лазерного угломера является оптимальной.На фиг,1 изображена принципиальная схема заявляемого лазерного угломера; нэ фиг.2 - сечение А - А на фиг.1; на фиг,З -схема предлагаемой марки; на фиг,4 - принцип лазерного дальномерного измерения расстояний.Лазерный маркшейдерский угломер состоит из лазера 1, корпуса 2, лимба горизонтального круга 3, ромб-призмы 4, прямоугольной призмы 8, светоделительной призмы - куба 9, объектива первого оптического канала 10, аксикона 11, юстировочных винтов 12, прямоугольной призмы 13, юстировочных винтов 14 и прямоугольной призмы 15, Аксикон 11 служит Обьективом второго канала и установлен таким образом, что его ось симметрии перпендикулярна вертикальной оси вращения углоНаведение лазерного луча второго оптического канала осуществляется нэ марку,хностью 17.Лазер 1 расположен вдоль вертикальной оси прибора, соосно с лимбам гориэонтального круга 3. Лазер 1 и лимб 3 клоняющая призменнэя система, вклочающая призмы 4, 15, 8 и 5, направляет лазерное излучение в отрицательную линзу формирователя 7. Корпус формирователя 6 оси 1-1, при атом призмы 4 и 15 укреплены независимо от корпуса 6, Они вращаются только Относительно вертикальной Оси прибора А - А вместе с формирователем. Призмирователе посредством отражательной прямоугольной призмы 13. установленной в сходящемся пучке лучей, после светоделиОтклонение оси лазерного излучения во втором оптическом канале под углом относительно Оси луча первого канала достигается поворотом прямоугольной призмы 13 Относительно Оси, проходящей через точку О, астировочными винтами 14, Лазерное излучение во втором канале формируется в виде пересекающихся прямых линий, причем вершины Образующихся углов фиксируют положение оптической Оси второго канала коллимэтора, Величина хода лучей во втором канале нэ отрезок СЭ (см. фиг,1) больше, чем в первом канале, поэтому размеры интерференционной структуры второго канала меньше.1796902 7 8Первый (верхний оптический канал уг- емых в угломерных приборах, включают так. ломера наводится на марку, установленную.же поверку положения. лазерных пучков,на другой точке хода вращением верхней сформированных в двух оптических кана- части прибора вокруг вертикальной оси А-А лах, Верхний пучок лучей должен находить- и наклоном корпуса формирователя 6 отно ся в коллимациойной плоскости, эта сительно горизонтальной оси 1-1, наблю- . поверка выполняется наведением лучей надая положение кольцевой нить отвеса, Также поверяют величинуугла,интерференционной структуры лазерного для юстировки испольЗуют линзы 12 и 14, излучения в плоскости марки через оптиче- Ф о р м у л а и з о б р е т е н и яский визир на чертеже не показан), При 10 Лазерный угломер, содержащий лазер.этом добиваются симметрично положения оптическисопряженный через отражатель- .интерференционной структуры излучения . ный элемент с формирователем излучения, относительно геометрического центра мар- выполненным с размещенными на одной ки по белому кругу. После наведения лазер- оптической оси отрицательным компоненного луча на марку снимают отсчеты по 15 том и объективом, горизонтальный круг и горизонтальному кругу 3 и вертикальному визирнуюмарку, отличаю.щийся тем, кругу(на чертеже не показан), Отстояния 31, что, с целью повышения производительноЗг и т.д, от прибора до любой точки вдоль сти,онснабжен оптически сопряженнымии.стороны угломерного хода определяют со- расположенными в одной вертикальнойгласносхеме,представленнойнафиг.4,сни плоскости светоделителем, размещенныммая отсчеты п, п 2 ит,д. непосредственно по на оптической оси между отрйцательным полотну рулетки между центральной зоной компонентом и объектом, дополнительным кольцевой лазерной структурой и осью ли отражательным элементом в виде призмы с нейчатай структуры, Таким же образом сни- юстировочными винтами и дополнительным мают отсчет дальности и на марке, 25 объективомввидеаксиконасюстировочнымиустановленной на точке угломерного хода. винтами 1 а визирная марка выполнена в виПоверки предлагаемого лазерного угло- де белого круга с матовой поверхностью намера, помимо основных поверок, выполня- темном фоне,1796902 Составитель У, Терещенко ехред М.МоргентаяКорректор С. Лисина Редактор М, Кузнецов Заказ 643 ВНИИПИ Государст од, ул. Гагарина, 101 ательский комбинат "Патент",Производственн Тираж . Подписноеного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН Г СССР035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5У