Цифровой теодолит

и 515939 Союз Советских Социалистических Республик(51) М. Кл.з С 01 С 1/04 1986909/10 ис присоединением зая ствеиный комитет Го суда Совета(23) Приорит иистров СССР изобретений(53) УДК 528,521(0888) бликовано 30.05.76, Бюл етеньло аел крытии я 06,08,7 та опубликования описа 2) Авторы изобретения Г. В. Верещаги Г. Шул Заявитель сесоюзныи научно горной геомехани ОДОЛ И 4) ЦИфРОВ олагается й платы ороны ко- птический(22) Заявлено 09,01.74 (21) Изобретение относится к области геодезического приборостроения и предназначено для использования при угловых измерениях.В известном цифровом углоизмерительном приборе угломерный блок состоит из грубо го и точного каналов отсчета. Грубый канал отсчета содержит две шестерни - опорную и контактную, изготовленные с высокой точностью. С контактной шестерней жестко связан отсчетный кодовый диск с кодовой мас кой на 400 дискретных значений. Канал точного отсчета содержит микрометрическую систему точного наведения прибора на цель и устройство отсчета с линейным кодовым элементом. 15Недостаток известного прибора состоит з большой трудоемкости изготовления дорогостоящей высокоточной шестерни угломерного устройства.Кроме того, процесс измерений состоит из 20 двух этапов. При наведении прибора на цель поворотом ручки прижимаются обе шестерни. Подвижная часть прибора поворачивается на угол - дополнение до целого дискретного значения грубого отсчета. Затем при помощи 25 микрометрического механизма производится повтороное более точное наведение на цель и с помощью системы снятия точного отсчета определяется его цифровое значение.Цель изобретения - упрощение конструк ции теодолита,следовательскии институти маркшейдерского дела Это достигается тем, что в предлагаемом теодолите опорная плата канала грубого отсчета снабжена концентрическим пазом, в котором размещены калиброванные по диаметру шарики. Контактная плата зыполнена в виде жесткой пластины с эластичной, прокладкой с одной стороны и концентрически расположенными лунками, Контактная плата может свободно поворачиваться вокруг оси на угол, равный дискретности канала грубого отсчета и перемещения вдоль оси таким образом, что в одном из крайних положений она плотно прижимается эластичной прокладкой к опорной плате, а в другом положении между обеими платами устанавливается зазор.Объектив съема показаний распна жестком основании контактнопротив кодового диска, с другой стторого помещен неподвижный омост.На фиг. 1 показан предлагаемый цифровой теодолит в разрезе; на фиг. 2 изображена опорная плата; на фиг. 3 - контактная плата. На фигурах приняты следующие обозначения; 1 - триггер; 2 - зертикальная ось;3 - опорная плата угломерного устройства;4 - кодовый диск горизонтального отсчета;5 - эластичная прокладка контактной платы угломерного устройства; 6 - жесткая подложка контактной платы; 7 - механизмвключения угломерного устройства и системы точного наведения; 8 - пружина; 9 - блок осветителя канала горизонтального отсчета; 10 - оптический мост; 11 - объектив съема показаний; 12 - призма переключателя горизонтальный - вертикальный отсчет;13 - горизонтальная ось; 14 - зрительная труба; 15 - опорная плата угломерного устройства канала вертикального отсчета; 16 - кодовый диск вертикального отсчета; 17 - эластичная прокладка контактной платы угломерного устройства; 18 жесткая подложка контактной платы; 19 - блок осветителя канала вертикального отсчета; 20 - оптический мост; 21 - объектив съема показаний;22 - механизм выключения угломерного устройства и системы точного наведения; 23 - уровень при алидаде вертикального круга;24 - алидада при вертикальном круге - кодовом диске; 25 - ручка установки уровня при алидаде вертикального круга; 26 - механизм точного наведения прибора в вертикальной плоскости; 27 - оптическая призма; 28 - фотоэлектрическое сканирующее устройство;29 - электронный блок; 30 - цифровое табло;31 - калиброванные шарики; 32 - клеющее вещество; 33 - лунки в эластичной прокладке контактной пластины угломерного устройства; 34 - штрихи дорожки точного отсчета на кодовом диске; 35 - штрихи дорожники грубого отсчета на кодовом диске.Цифровой теодолит состоит из двух частей: неподвижной - трегера 1 и подвижной колонки-корпуса теодолита, в котором размещены все остальные узлы прибора. Вертикальная ось теодолита крепится в трегере.С вертикальной осью жестко скреплены опорная плата 3, имеющая на одной из плоскостей концентрический паз, например, треугольного, сечения, в котором без зазоров размещены 360 калиброванных по диаметру шариков 31. Шарики утоплены в пазу на глубину, не превышающую половины их диаметра, и закреплены в пазу, например, с помощью эпоксидного,клея. Для градовой системы отсчета количество шариков увеличивается до 400. В общем случае количество шариков определяется требуемой дискретностью отсчетов.Против опорной платы со стороны калиброванных шариков 31 на оси 2 установлена контактная плата, состоящая из твердой (например, металлической) подложки 6 и эластичной прокладки 5, на которой размещены концентрически лунки 33, по числу и диаметрам соответству ющие калиброванным шарикам 31, установленным на опорной плате. Эластичная прокладка 5, жестко скрепленная с подложкой 6, выполнена свободно поворачивающейся зокруг оси 2 на угол, равный -0,5 для рассмотренного, случая. Кроме того, с помощью механизма 7 контактная пластина перемещается вдоль оси 2 таким образом, что в одном из крайних фиксируемых положений (Взятие отсчета) она плотно 10 15 20 25 зо 35 40 45 50 55 60 65 прижимается к опорной плате 3, и калиброванные шарики 31 при этом плотно входят в предназначенные для них лунки 33. Так как пластина 5 выполнена из эластичного материала, то в положении Взятие отсчета между опорной платой 3 и прокладкой 6 контактной платы люфт отсутствует.Точность каждого из дискретных фиксиро ванных положений контактной пластины от носительно штрихов кодового, диска 4 определяется средней квадратической ошибкой н положении всех 360 калиброванных шариков 31, т. е. оказывается очень высокой. В другом крайнем положении контактная пластина с помощью мвханизма 7 устанавливается с зазором относительно опорной платы 3, что позволяет ей свободно, поворачиваться относительно последней. Для этой цели в механизме 7 используется пружина 8. На подложке 6 контактной пластины установлен объектив 11, с помощью которого снимаемые с кодового диска 4 показания через переключатель 12 и оптическую призму 27 проецируются на фотоэлектронное сканирующее устройство 28, В фотоэлектронном сканирующем устройстве 28 показания, снимаемые с кодового диска в виде штрихов, преобразуются в электрические импульсы, которые поступают з электронный блок 29, обрабатываются в нем и результаты обработки поступают на цифровое табло 30.Контактная плата эластичной прокладкой 5 плотно прижимается к опорной плате. Кодовый диск устанавливается таким образом, чтобы в каждом из дискретных положений контактной платы соответствующий штрих дорожки точного отсчета, проецируемый в плоскости фотоэлектрического сканирующего устройства, совпадал с линией считывания (начальной линией сканирования)расположенной в плоскости сканирования. Дискретный грубый отсчет производится путем сканирования и измерения расстояния между дзумя соседними, штрихами дорожек точного и грубого отсчетов в плоскости сканирования,Канал точного отсчета содержит оптический мост 10, с помощью которого освещенная часть кодового диска проецируется на диаметрально противоположный участок диска. Путем последующего сканирования и измерения расстояния между двумя соседними диаметрально противололожными штрихами дорожки точного отсчета в сканирующей плоскости определяется его числовое значение. В качестве осветителя горизонтального круга используется блок осветителя 9, содержащий лампу накаливания и конденсор,Аналогично измеряются углы в вертикальной плоскости (взятие отсчета). На горизонтальной оси 13 закреплены зрительная труба 14, жесткая опорная плата 15 с кодовым диском 16, контактная плата, состоящая из твердой подложки 18 и эластичной прокладки 17. В концентрическом пазу на одной из сторон опорной платы 15 размещены без за.зора калиброванные шарики 31 (360 штук для дискретности отсчета через 1). На эластичной прокладке 17 размещены концентрически лунки 33, по числу и диаметрам соответствующие калиброванным шарикам, установленньтм на опорной плате 15. Эластичная прокладка 17 жестко связанна с жесткой подложкой 18.Контактная плата (эластичная прокладка 17 и жесткая подложка 18) выполнена свободно поворачивающейся вокруг оси 13 на угол, равный +0,5. Кроме того, с помощью механизма 22,контактная плата перемещается вдоль оси 13 таким образом, что в одном из крайних положений Взятие отсчета она плотно прижимается к опорной плате 15 и калиброванньте шарики при этом плотно зходят в предназначенные для них лунки 33 на эластичной прокладке 17. В другом крайнем положении контактная плата отводится от опорной платы 15 на расстояние, позволяющее ей свободно подворачиваться относительно последней.На подложке контактной платы установлен объектив 21, с помощью которого снимаемые с кодового диска 16 показания через переключатель 12 и оптическую призму 27 проецируются на фотоэлектрическое сканирующее устройство 28. Почсветка вертикального кодового диска 16 осуществляется с помощью блока осветителя 19, содержащего лампу накаливания и конденсор. Оптический мостик 20 укреплен на алидаде 24 при зертикальном кругекодовом диске 16. Алидада 24 устанавливается в рабочее положение по уровню 23 с помощью ручки 25. Точное на ведение прибора на цель осуществляется механтлзмом 26.Работа системы взятия отсчетов в вертикальной плоскости аналогична работе системы взятия отсчетов при измерении в горизон тальной плоскости.Предлагаемый цифровой теодолит можетбыть изготовлен различной точности и использоваться пртл ттнженерных работах, геодезических и маркшейдерских измерениях.15Формх ла изобретенияЦифрозой теодолит, содержащий угчомер ный узел дискретного грубого отсчета, включающий опорную и контактную платы, узел аналогового точного отсчета, кодовые дисктл и канал съема показаний, о т л и ч а ю щ тл йс я тем, что, с целью упрощения конструкции, 25 в нем опорная плата канала грубого отсчета снабжена концентрическим пазом, в котором размещены калиброванные по диаметру птарикп, а контактная плата, установленная соосно с опорной с возхтожностьто вращения 30 и петтемещентля вдоль оси плат. содержит насвоей поверхности, обращенной к опорной плате, концентрически расположенные лунки.515939 зг Изд Я 1481 Тираж 86 ИПИ Государственного комитета Совета М по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж.35, Раушская наб., д, 591/4 Ц