Лазерная насадка для зрительной трубы геодезического прибора

14364 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) ( 02 1)5 6 01 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЕТЕЛЬСТВ К АВТОРСКОМУ дези он и еодези М., Не нтроль оительрис. 58.(54) ЛАЗЕРНАЯ НА НОЙ ТРУБЫ ГЕОДЕ (57) Изобретение от му приборостроени ДКА ДЛЯ ЗРИТЕЛЬЧЕСКОГО ПРИБОРА ится к геодезическоможет быть исполь(21) 4857784/10(71) Управление по производству геско-маркшейдерских работ(56) Грузинов В.В. и др. Лазерныеческие приборы в строительстве. -дра, 1977, с. 47-48, рис. 32,Ямбаев Х.К. Геодезический кпрямолинейности и соосности в стстве. - М.: Недра, 1986, с, 143-144,зовано в производстве планово-высотных съемочных и разбивочных работ, а также при монтаже технологического оборудования. Целью изобретения является расширение области использования за счет обеспечения возможности сопряжения с геодезическими приборами различных типов, Изобретение содержит лазер 1, узел крепления 4, световод, расположенный в корпусе, который выполнен из первой и второй частей, соединенных между собой с возможностью их взаимного перемещения, фокусирующую оптическую систему 12, расположенную в первой части корпуса, систему оптической коррекции с двумя линзовыми компонентами 11, расположенными во второй части корпуса с возможностью перемещения друг относительно друга, и отклоняющий отражатель 9. 4 ил.Изобретение относится к области геодезического приборостроения и может бытьиспользовано в геодезии, маркшейдерии,строительстве, при производстве планововысотных съемочных и разбивочных работ, 5при монтаже и контроле специального тех. нологического оборудования и сборныхстроительных конструкций.Известны конструкции лазерных теодолитов и лазерных насадок к ним для решения инженерных задач при строительстве имонтаже различных сооружений, тоннелей,машин, оборудования и.т.пнапример лазерная окулярная насадка.Комплект насадки состоит из пластины 15с закрепленным на ней лазером, подвешенной к ноге штатива; окулярной трубки, соединенной с лазером гибким световодом;зенитного окуляра, устанавливаемого натрубу отсчетного микроскопа и противовеса 20на оправе объектива зрительной трубы теодолита взамен окуляра; обычная сетка заменяется на сетку без перекрестия дляуменьшения потерь лазерного излучения.Данное устройство имеет следующие 25недостатки: снижение точности геодезических измерений при замене сетки нитей;снижение дальности действия прибора,обусловленное значительными потерямимощности излучения при прохождении лазерного луча по световоду; ограниченныйдиапазон вращения по азимуту; невозможность перевода трубы через зенит; исполь. зование насадки с определеннымиприборами, 35Наиболее близкой по технической сутик предлагаемому устройству является насадка лазерного теодолита, в которой источник излучения крепится на подставкахтеодолита. Лазерный луч системой зеркал 40вводится в автоколлимационный окулярМонченко, мощность светового луча регулируется светофильтром в целях уменьшенияопасности для наблюдателя, которая существует при использовании автоколлимацион н ых скуля ров.Использование автоколлимационногоокуляра Манченко ведет к снижению точности угловых измерений; сокращает на 20 ф,используемую площадь объектива; значительно уменьшает дальность действия лазерного луча; создает опасность дляздоровья наблюдателя,Введение фильтра дополнительноуменьшает дальность действия прибора. 55Конструктивная сложность устройстваввода лазерного луча в оптическую системузрительной трубы создает значительнуютрудность юстировки и совмещения лазерного луча с визирной осью трубы теодолита и вызывает необходимость производить их в стационарных условиях специально оборудованной лаборатории.Целью изобретения является расширение области использования за счет обеспечения возможности сопряжения с геодезическими приборами различных типов,Конструктивно насадка решена как полностью автономное устройство, которое закрепляется на приборе на стойках (опорах) из нетеплоемких, изоляционных материалов.Световод.лазерной насадки размещен в раздвижном жестком корпусе, состоящем из двух частей с возможностью взаимного перемещения. Для поворотов луча служат плоские оптические отражатели, установленные в поворотных коленах и закрепленные в оправах, являющихся цилиндрическими направляющими, ось вращения которых нормальна оси лазерного луча. В первой части корпуса световода закреплен оптический блок, состоящий из последовательно установленных на оптической оси системы формирования и системы фокусирования, во второй цасти корпуса световода расположена введенная система оптической коррекции лазерного луча с двумя линзовыми компонентами, установленными с возможностью перемещения друг относительно друга. Каждую систему можно отъюстировать и зафиксировать в соответствии с теоретической схемой,Объективная часть лазерного излучателя жестко через втулку скреплена с оптическим световодом, Поворотные колена сочленяются с предыдущими и последующими узлами посредством цилиндрических направляющих, что позволяет разворачивать луч лазера в диапазоне 360 и изменять (раздвигать) базу световода в зависимости от реально используемого геодезического прибора и его габаритов,Луч лазера сопрягается с визирной осью оптическим плоским отражателем с узлом крепления в зрительной трубе на ее визирной оси в диапазоне отрезков, имеющих длину меньше фокусного. расстояния объектива. Точка сопряжения трактов, положение которой на оси имеет принципиальное значение для качества формирования выходной ветви лазерного луча, выбрана с учетом существенного снижения при этом яркости паразитного светового фона в поле зрения трубы измерительного прибора и отрицательнОго воздействия на глаз оператора.Жесткий корпус световода, состоящий из двух частей, служит одновременно и неадки и нивелира, насадки и прибора вертиального проектирования.Теодолит с лазерной насадкой состоит 3 лазерного излучателя 1., световода 2, собтвенно теодолита 3. Лазерный излучатель , закрепленный на подставках теодолита тойкой 4 с одной стороны и жестким свето- одом 2 с другой, расположен параллельно си вращения зрительной трубы, К объекивной части лазерного излучателя посредтвом втулки 5 крепится первая часть орпуса световода - поворотное колено, а торая часть втулкой 6 крепится к крышке еодолита со вскрытым в ней отверстием, оосным отверстию полой цапфы. Оптичекая схема световода состоит из поворотых плоских оптических отражателей 7-9, птического блока с формирующей систеой 10 и 13, фокусирующей системой 12, истемой оптической коррекции хода лазерного луча с двумя линзовыми компонентами 11.Световой поток от источника 1 излучения попадает на первое поворотное зеркало 7 световода 2. Отразившись под углом 90, проходит через систему формирующих линз 10 и 11 и фокусирующую систему 12, попадает на второе поворотное зеркало 8, отклонившись на 90, направляется через полую цапфу в трубу теодолита. Затем луч проходит через линзу 13, попадает на третье поворотное зеркало 9, от которого отклоняется на 90, совмещается с визирной осью теодолита и через объектив 14 теодолита направляется на объект визирования. На плоскости объекта лазерный луч фокусируется системой 12 световода, Для точного совмещения с визирной осью зрительной системы теодолита изображение луча вводится в центр сетки нитей 15 (фиг,2) винтами 16 (фиг. 1).Цель и пятно лазерного луча сколлимированы в поле зрения визирного устройства (трубы теодолита), а тем, что луч спроецирован через телескопическую систему вдоль оптической оси, исключается параллакс и обеспечивается повышение точности наблюдений и, следовательно, измерений,Простота совмещения лазерного. луча с оптической осью телескопа винтами юстировочного устройства позволяет производить зту операцию в полевых условиях без специального калибровочного оборудования,Лазерная трубка расположена удобно для наблюдателя, просто и однозначно фиксируется в рабочем положении.Расположение лазерного источника на вращающейся части теодолита и ввод луча через полую цапфу полуоси не ограничивает сущей стойкой насадки. Оптическая схема с насадки включает систему формирования к лазерного луча - окуляр насадки, Окуляр имеет возможность изменять положение и относительно источника лазерного иэлуче с ния. Оправа окуляра соединена винтом,.го ловка которого выведена наружу через с направляющий паз в корпусе насадки. Та- в кое решение дает возможность юстировать о и фиксирОвать положение элемента оптиче т ской схемы. Диапазон изменения положе- с ния окуляра 10 мм, кСистема фокусирования насадки, рас- в положенная в первой части корпуса свето- т вода, позволяет автономно без оптической 15 с системы измерительного геодезического с прибора фокусировать луч лазера в диапа- н зоне рабочих расстояний 2-200 м. Кольцо о фокусирующей системы выведено на вне- м ний корпус насадки. 20 сВ оптическую схему насадки введена система оптичеСкой коррекции (линия оптической задержки). Расположенная во вто-рой части корпуса световода система содержит два сложных склеенных оптиче ских положительных компонента, взаимное положение и положение в оптической схеме которых может изменяться в цилиндрических направляющих посредством юстировочных винтов с головками, выведенными 30 через прямолинейный паз в направляющих.Винты фиксируют положение элемента в оптической схеме системы.Система оптической коррекции служит для компенсации хода лучей лазера перед 35 вводом и сопряжением их с оптической системой зрительной трубы измерительного прибора с учетом реальных параметров(фокусного расстояния объектива трубы, межосевых расстояний (лазер-прибор). Эта 40 система позволяет использовать насадку с различными измерительными приборами при широком диапазоне фокусных расстояний.Повороты лазерного луча в системе све товода насадки осуществляются плоскими отражателями, которые имеют возможность вращаться и смещаться в направляющих, что обеспечивает юстировку, фиксацию и стабильность положения элементов. В зави симости от принятой конструктивной схемы и измерительного прибора число таких зеркал составляет два у нивелира и прибора вертикального проектирования, три - у теодолита. 55На фиг. 1 показана лазерная насадка в сопряжении с теодолитом, общий вид; на фиг. 2 - оптическая схема и поле зрения трубы теодолита с лазерной насадкой; на фиг, 3 и 4 - соответственно компоновки надиапазон вращения измерительных частей теодолита, а совмещение лазерного луча с визирной осью трубы теодолита в точке пересечения оси вращения и визйрной оси трубы без замены сетки нитей позволяет 5 повысить точность выполняемых теодолитом измерений, расширить функциональный диапазон его возможностей, повысить дальность действия лазерного излучения, безопасность эксплуатации, производи тел ьность труда.В предлагаемом устройстве использован серийный теодолит и источник лазерного излучения. При использовании разработанной лазерной насадки сохраня ются все возможности прибора как теодолита. Принципиальное техническое решение передачи и ввода лазерного луча жестким световодом в раздвижном корпусе с системами формирования, фокусирования и оп тической коррекции позволяет использовать всетеодолиты, нивелиры, приборы вертикального проектированиямалогабаритные лазерные трубки, что также немаловажно при геодезических работах, 2Насадка автономно решает задачи формирования, фокусирования, ввода и сопряжения лазерного луча и визирной оси оптической системы используемого измерительного прибора, при этом система формирования и фокусирования лазерного луча оптического световода позволяет самостоятельно, без оптической системы используемого прибора, фокусировать в плоскости прибора луч лазера в рабочем диапазоне расстояний 2 - 200 м фокусирующим кольцом, выведенным наружу корпуса световода;система коррекции, или оптической задержки, состоящая из двух подвижных линзовых компонентов, дает возможность компенсировать ход лазерного луча (сходимость, расходимость) с учетом реальных параметров оптической системы визирного устройства используемого прибора и межосевых расстояний различных сочетаний лазер-прибор, что позволяет использовать насадку со всеми выпускаемыми приборами без ухудшения их технических параметров и ограничения работоспособности;использование насадки не влечет за собой изменения в оптических схемах используемых приборов; сопряжение лазерного луча насадки и оптических трактов зрительной системы используемого прибора производится одной отражающей поверхностью поворотного зеркала, оправа которого имеет систему юстировки, позволяющую совмещать отраженный луч лазера," визирной осью, при этом нет необходимости в специальной лаборатории и сложном оборудовании, юстировка производится простым совмещением изображений центров сеткинитей и пятна лазера в поле зрения визирной системы;тракты сопрягаются в точке на главнойоси в диапазоне отрезков длиною менеефокусного расстояния обьектива визирнойсистемы зеркалом, плоскость которого со 0 ставляет угол 45 с визирной осью, чтоуменьшает ошибки и максимально повышает точность совмещения лазерного луча, существенно снижает яркость паразитногосветового фона, ореола, и повышает контр 5 астность пятна луча лазера в поле зренияиспользуемого прибора, увеличивает рабочую дальность луча, повышает, безопасностьработ;закрепление лазерного источника вне0 прибора на стойках из нетеплоемких, изоляционных материалов исключает нагреваниеконструкций и их тепловые деформации, чтов конечном итоге стабилизирует расчетныепараметры оптической системы;5 легко перестраиваемая и юстируемаяоптическая система насадки позволяет менять в зависимости от реальных условийовзаимную ориентацию в пределах 360входного и выходного звеньев насадки,30 обеспечивая сопряжение ее с различнымийо конструктивному исполнению (габаритам, форме) измерительными приборамитеодолитами, нивелирами, приборами вертикального проектирования);35 высокоточные цилиндрические направляющие узлов сопряжения частей световодаи оправ плоских отражателей, а также выведенные наружу юстировочные устройСтвадают возможность при установке насадки40 на различные измерительные приборы согласовывать (изменять) базу световода с ихгабаритами, сопрягать лазерный луч с визирной осью зрительной трубы, быстро восстанавливать работоспособность45 оптической схемы устройства, обеспечиватьее жесткость,Эти преимущества получены благодаряиспользованию новых конструктивных решений;50 введение в состав автономного жесткого световода фокусирующей системы;введение в состав автономного жесткого световода оптической коррекции (оптической задержки);55, сопряжение лазерного луча с визирнойосью геодезического прибора плоским оптическим отражателем, установленным взрительной трубе на ее визирной оси;сопряжение поворотных колен с корпусом оптического блока выполнено в видецилиндрических направляющих с возможностью их смещения вдоль оптической оси и изменения линейных размеров,выполнение корпуса световода раздвижным,ф ормула и зоб рете н ия Лазерная насадка для зрительной трубы геодезического прибора, содержащая лазер, узел крепления, световод, расположенный в корпусе, выполненный из первой и второй частей, фокусирующую оптическую систему, расположенную в первой частиг корпуса, и отклоняющий отражатель, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью расширенияобласти использования за счет обеспечениявозможности сопряжения с геодезическими5 приборами различных типов, первая и вторая части корпуса соединены между собой свозможностью их взаимного перемещения,а во второй части корпуса расположена введенная система оптической коррекции с10 двумя линзовыми компонентами, установ-ленными с возможностью перемещениядруг относительно друга,СССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 каз 682 Тираж ВНИИПИ Государственного комит 113035, Москва