Автоматическое устройство для нивелирования

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 8532 9) (11) 1)з 0 01 С 5/О АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВИДЕТЕЛ ЬСТ АВТОРС 2(57) Примен ниях. Сущн содержит деленной на ных участка с двумя вер ными штрих канал выло ложенными узлом раза 6 ил. ель В в фокальной ена горизонГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(54) АВТОМАТИЧЕСКОЕ УСТРОЙДЛЯ НИВЕЛИРОВАНИЯ Изобретение относится к геодезическим приборам, а именно к устройствам для автоматического нивелирования.Целью настоящего изобретения является устранение укаэанного недостатка и упрощение конструкции устройства,На фиг. 1 приведена схема предложенного автоматического нивелира. Нивелир имеет рейку 1, разделенную на п рЬвных горизонтальных участков (п - 3-5), имеющих общие вертикальные штрихи, например, края рейки, и наклонные штрихи между ними на каждом участке, объектив 5 с фокусным расстоянием Г 06., компенсатор 6, выполненный в виде свободного подвешенного на расстоянии Гоб/2 от объектива плоского вертикального зеркала, светоделительный блок 7, который может быть укреплен на последней поверхности объектива, визирный 8 и измерительный 9 оптические тракты.В измерительном трактеплоскости объектива установл ение в геодезических иэмереость изобретения: устройство шкалу рейки, выполненной разнесколько равных горизонталь- в, каждый из которых выполнен тикальными штрихами и наклоном между ними, измерительный лнен с последовательно распоодной или двумя диафрагмами, ертки и вертикальной щелью. тальная узкая диафрагма поля зрения 10, сопряженная оптически компонентами 11 е с вертикальной щелью 12. Между компонентами 11 расположено развертывающее устройство 13 (например, вращающееся вокруг вертикальной оси плоское зеркало). ОФ За вертикальной щелью 12 установлен фо- ф топриемник 14, включенный в электронно ф логический блок 15. СЛЭлектронно-логический блок 15 может . (быть выполнен, например, с использованием известного в технике метода времяимпульсной обработки сигнала, что дает воэможность получить выходную информацию в цифровом виде. В этом случае он файф должен включать усилитель фототока 16, амплитудный дискриминатор 17, дифференцирующие цепи 18, 25, детекторы 19, 26, триггеры 20, 27, кварцевый генератор 21, генератор заполняющий импульсов 22, схемы совпадения 23, 28, счетчики 24, 29 устройство ввода грубого отсчета (и) 30, вычислитель 31, индикатор 32, память 33.Работает нивелир следующим образом. После наведения на рейку 1 и фокусировки, которая осуществляется осевым перемещением компенсатора 6, включается развертывающее устройство 13. При попадании изображений штрихов рейки на вертикальную щель 12 с фотоприемника 14 снимаются импульсы фототока, которые поступают в электронно-логический блок 15.Последовательность преобразования сигналов в электронно-логическом блоке показана на фиг.2.С выхода усилителя 16 сигналы поступают на амплитудный дискриминатор 17 и через дифференцирующую цепь 18 подаются на детектор 19. Импульсы положительной полярности управляют работой триггера 20, формирующего стробирующий импульс с длительностью с. Выход триггера 20 подключен к одному из входов схемы совпаде 5 10 15 20 ния 23, другой вход которой связан с генератором заполняющих импульсов 22, стабилизированным с помощью кварцевого генератора 21. Таким образом, с выхода схемы совпадения 23 на счетчик 24 поступает 25 пачка импульсов й, число которых соответствует измеряемому на рейке отрезку(см.фиг.З). Для получения пачки импульсов йо, число которых соответствует отрезку(ширина рейки), стробирующий импульс с 30 выхода триггера 20 подается на дифференцирующую цепь 25. Далее через детектор 26 импульсы подаются на триггер 27, с выхода которого снимается стробирующий импульс, длительностью то. Так как выходтриг гера 27 подключен к схеме совпадения 28, на другой вход которой поступают импульсы заполняющей частоты, на входсчетчика 29 поступит пачка импульсов йо. Величины й и йо, а также грубый отсчет и соответст вующий номеру целого участка рейки и подаваемый с устройства ввода 30, поступают на вычитатель 31. В результате обработки в вычитателе 31 получают отсчет по рейке, соответствующий горизонту инструмента, 45 Н = Ь(и + ), а также расстояние доййорейки О = ( - +1) тоб + д. В эти формулыКйовходят постоянные конструктивные пара метры:Ь- длина участков рейки;мК =, где в свою очередь,-Г 11 Рширина рейки, ум - частота заполняющих импульсов, Г 11 - увеличение сопрягающей системы 11, Р - число оборотов зеркала 13, Гоб - фокусное расстояние обьектива 5, д - расстояние от передней фокальной плоскости объектива нивелира до вертикальной оси вращения прибора,Все результаты измерений обрабатываются далее в соответствии с программной и режимом работы, отображаются на индикаторе 32 и регистрируются в запоминающем устройстве 33.Практически возможен случай когда горизонтальная линия визирования попадает на границу раздела участков рейки или очень близка к ней. В этом случае измерения будут затруднены, так как отношение й/йо может очень мало отличаться от О или от 1. Для исключения неоднозначности таких измерений в фокальной плоскости измерительного канала могут быть расположены две горизонтальные диафрагмы поля зрения 10 симметрично относительно оптической оси объектива (фиг.4), а за вертикальной щелью 12 установлены в вертикальной плоскости соответственно два фотоприемника 14, симметрично относительно оптической оси, причем каждый иэ них включен в свою цепь формирования пачек импульсов й, йод и й", йо", которые соединены с вычислительным устройством 31. В этом случае вычислительное устройство 31 определяет два значения/отсчетов по рейке Н и Н для каждой диафрагмы (см,фиг.5) и затем осредняют их. Так какй йН= Ь Цп+ - ) и Н" =(и+1 + - ),йо йотоН,: Н+ Н" - Л (и+1+ й+ й")2 2 2 йо Естественно, что в случае строгого совпадения линии визирования с границей раздела участков рейки, как это изображено на фиг.5, й+й"=йо и тогда Н = Ь Цп+1),Такой вариант выполнения заявляемого устройства снижает также влияние на точность измерений местных ошибок (непрямолинейности) штрихов рейки. Указанное осреднение выполняется также и при вычислении расстояния до рейки.В вариантах выполнения заявляемого устройства, описанных выше, значение грубого отсчета п, соответствующего целому числу участков рейки, необходимо, как и у аналога, вводить через клавиатуру устройства ввода грубого отсчета 30. Для полной автоматизации процесса измерений, т.е, исключения необходимости вводить грубый отсчет вручную, поля участков рейки окрашены в различные цвета, а в плоскости развертки измерительного тракта расположены дополнительные Фотоприемники по числу участков рейки с соответствующи 1 В 18532ми цветными фильтрами перед ними; приемники оптически сопряжены с развертывающим устройством и включены в электронно-логический блок.На фиг. 6 фотоприемники 34 с фильтрами 35 расположены по дуге в плоскости развертки и включены в устройство ввода грубого отсчета 30, В это устройство будет попадать сигнал, соответствующий и, только от рабочего участка рейки.Формула изобретения 1. Автоматическое устройство для нивелирования, содержащее рейку со шкалой и нивелир с объективом, компенсатором, визирным каналом, измерительным каналом, фотоприемный блок которого подключен к электронному блоку обработки, отл и ч а ющ е е с я тем, что, с целью упрощения конструкции, шкала рейки выполнена разделенной на несколько равных горизонтальных участков, каждый из которых выполнен с двумя вертикальными штрихами и наклонным штрихом между ними. измерительный канал выполнен с последовательно расположенными на оптической оси перед фотоприемным блоком одной или 5 двумя горизонтальными диафрагмами полязрения, размещенными в фокальной плоскости объектива, узлом развертки и вертикальной щелью, сопряженной с фокальной плоскостью объектива, при этом приемный 10 блок выполнен с количеством фотоприемников, равным количеству горизонтальных диафрагм.2, Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что поверхность каждого из участ ков шкалы рейки окрашена в цвет, отличающийся от цветов. поверхностей других участков, фотоприемный блок выполнен с дополнительными фотоприемниками, оптически сопряженными с узлом развертки, а 20 количество фотоприемников с соответствующими цветными фильтрами перед ними равно количеству участков шкалы рейки.1818532 Составитель Г. Фель Техред М. Моргентал Заказ 1933 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 СССР Производственно-издательскими комбинат "Патент", г. Уж