Уровень с оптической системойнониального визирования

(22) Заявлено 13.04. 79 (21) 2754524/18-10 Ф)М. КЛ. с присоединением заявки йо(23) Приоритет С 01 С 9/32 Государственный комитет СССР по аелам изобретений и открыти йОпубликовано 30.0181: Бюллетень Нф 4 Дата опубликования описания 30. 01. 81(54) УРОВЕНЬ С ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМОЙ НОНИАЛЬНОГО ВИЗИРОВАНИЯ Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано для проверки горизонтальности расположения линии или поверхности в приборостроении и машиностроении.Известен уровень с оптической системой нониального визирования, содержащий цилиндрическую ампулу со спиртом и пузырьком и укрепленные над ней две призмы. Призма, представляющая собой пентапризму, имеет отражающую грань, расположенную наклонно к ампуле над продольной половиной одного конца пузырька, а призма с одной отражающей гранью, наклоненной к ампуле под углом 45 о, расположена над смежнойпродольной половиной противоположного конца пузырька.В плоскости второй отражающей и служащей для соединения полей зрения концов 20 пузырька грани пентапризмы обе призмы стыкуются. Граница зеркального слоя второй отражающей грани пентаприэмы лежит в продольной плоскости симметрии пузырька и служит для разделения изображения пузырька в поле зрения на две продольные нониально совмещаемые половины.При наблюдении пучки света от противоположных концов пузырька после З 0 отражения от граней пентапризмы ипризмы с одной отражающей граньюобъединяются в плоскости второй отражающей грани пентапризмы и поступаютв глаз оператора. Горизонтальное положение уровня определяют по нониальному совмещению изображения продольных смежных половин концов пузырька Недостатком устройства является пониженная точность определения положения пузырька. Это обусловлено тем, что между двумя продольными нониально совмещаемыми половинами изображения пузырька нет четкой линии раздела. Концы пузырька и линия раздела, образуемая границей второй отражакщей грани пентапризмы, не видны одновременно резко, поскольку находятся в разных плоскостях по глубине. Грани призм, расположенные в плоскости линии раздела, оказывают диафрагмирующее действие, что ведет к уширению последней.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является уровень с оптической системой нониального визирования, содержащий цилиндрическую ампулу с жидкостьюи пузырьком, зеркало для подсветки и укрепленные над ампулой зеркало для соединения полей зрения,выставленное перпендикулярно продольной плоскости симметрии пузырька, элемент отклонения световогопучка и лупу,Зеркало для соединения полей зрения расположено в поперечной плоскости симметрии ампулы и по однусторону от продольной плоскости симметрии пузырька. Элемент отклонениясветового пучка выполнен в видеплоского зеркала. Дополнительнов устройстве имеется приспособлениедля выверки и указатели направлениявыверки 2. 15Наиболее существенным недостаткоьустройства является пониженная точность определения положения пузырька. Это обусловлено отсутствием.вполе зрения лупы четкой границы раз- Щдела между нониально совмещаемыми половинами изображения пузырька. Концыпузырька и линия раздела, образуемаякраем зеркала для соединения полейзрения, не могут быть видны одновременно резко, поскольку находятся вразных плоскостях по глубине. Линияраздела размыта, а изображения совмещаемых частей пузырька накладываются друг на друга через эту линиюраздела, нарушая условия нониального Зфнаблюдения изображений и снижая точность их взаимного совмещения.Цель изобретения - повышение точности определения положения пуэырькЬ,Указанная цель достигается тем, ЗЗчто в известном уровне с оптическойсистемой нониального визирования,содержащем цилиндрическую ампулу сжидкостью и пузырьком, устройстводля подсветки и укрепленные над ам- ф)пулой зеркало для соединения полейзрения, выставленное перпендикулярнопродольной плоскости симметрии пузырька, элементы отклонения светового пучка и лупу, зеркало для соединения полей зрения расположено надпузырьком по всей его ширине и выполнено с полуотражающим слоем, анад концами пузырька по разные стороны от его продольной плоскости симметрии размещены непрозрачные маски, фпрямолинейные границы которых совмецены с продольной плоскостью симмет.рии пузырька.На Фиг. 1 изображено устройствос тремя зеркалами, общий вид; на 5фиг. 2 - то же, вид сверху; нафиг. 3 - поле зрения для наклонногоположения уровня; на фиг. 4 - то же,для горизонтального положения уровня;на фиг.5 - устройство с двумя зеркалами, общий вид; на Фиг. б - тоже, вид сверху; на Фиг. 7 - поле зрения для наклонного положения уровня;на фиг. 8 - то же, для горизонтального положения уровня; на фиг. 9 устройство с крышеобразной призмойдвойного изображения, общий вид; нафиг, 10 - то же, вид сверху; нафиг. 11 - то же, вид сбоку; наФиг. 12-15 - поля зрения; на фиг 116устройство с призмой Кестерса; общийвид;на фиг, 17 - то же,вид сверху;на фиг. 18 - поле зрения для наклонного положения уровня; на фиг.19то же, для горизонтального положенияуровня; на фиг. 20 - устройствосэлементом отклонения светового пучкав виде клина, общий вид; на фиг.21то же, вид сверху; .на фиг. 22 - пОлезрения для наклонного положения уровня; на Фиг. 23 - то же, для горизонтального положения уровня; наФиг. 24 - устройство с куб-призмой,общий вид; на Фиг. 25 - то же,вид сверху; на Фиг. 26 - полезрения для наклонного положенияуровня; на Фиг. 27 - то же, длягоризонтального положения уровня.Устройство содержит цилиндрическую ампулу 1 с жидкостью 2 ипузырьком 3, непрозрачные маски4 с прямолинейными границами 5,светоделительное зеркало б, лупузеркало 8 для подсветки, размещенное под ампулой, и элементы отклонциия светового пучка, выполненные(Фиг. 1 и 2) в виде двух плоскихзеркал 9 и 10, которые расположенынаклонно над концами пузырька отражающими гранями друг к другу. Непрозрачные маски 4 нанесены надконцами пузырька в горизонтальномположении уровня непосредственнона ампулу. Они расположены по разные стороны от продольной плоскостисимметрии пузырька, а их прямолинейные границы 5 лежат в этой плоскости. Светоделительное зеркало 6с равными коэффициентами пропускания и отражения света служит длясоединения полей зрения концов пузцрька и установлено между зеркалами,9 и 10, Зеркала б и 10 размещены по отношению друг к другу какотражающие грани пентапризьы.Всезеркала 6,9 и 10 расположены надпузырьком 3 по всей его ширине иперпендикулярно продольной Плоскости симметрии пузырька.Устройство работает следукщимобразом,Искусственный или естествениыйсвет падает на зеркало 8 и, отражаясь от него, освещает ампулу 1.Часть света от правой продольнойполовины (со стороны оператора)правого конца пузырька 3 (фиг.2 и 1отражается от зеркала 10 и светоделительного зеркала б в дупу 7.В поле зрения лупы 7 (фиг. 3 и 4)эта часть пузырька 3 наблюдаетсявиде изображения 3 . Другая частьсвета от левой продольной половинылевого конца пузырька 3, отражаясьот зеркала 9, через полупрозрачное зеркало б проходит в лупу 7., Эта часть пузырька 3 наблюдается в поле зрения лупы 7 в виде изобраИжения 3 . Левая продольная половина правого конца пузырька 3 и правая продольная половина левого конца пузырька 3 перекрыты непрозрачными масками 4 и потому их не видно в поле зрения лупы 7Прямолинейные границы 5 непрозрачныхма- сок 4 видны в поле зрения лупы 7 как линия 5 раздела иэображений 3 и 3/ частей пузырька 3. При наклонном положении уровни изображения 3 и 3 пузырька 3 не совпада/ ют по контуру вдоль линии раздела 5 (фиг.З), В горизонтальном же положении уровни изображения 3 и Зф пузырька 3 нониально совмещены вдоль линии раздела 5 (фиг.4).Элементы отклонения светового пучка могут быть выполнены различным образом. Так, в варианте устройства (фиг. 5 и 6) элемент отклонения светового пучка выполнен в виде одного плоского зеркала 11При этом светоделительное зеркало б размещено над ампулой 1 в ее поперечной плоскости симметрии. Лучи света в этом устройстве от неперекрытых масками 4 частей пузырька 3 падают на светоделительное зеркало .б. Часть лучей проходит зеркало б, часть лучей отражается от него и вместе, попадая на зеркало 11, отражаются в лупу 7(по" ле зрения лупы при наклонном положении уровня показано на фиг.7, а при горйзонтальном положении уровня -на фиг.8).В устройстве/ показанном на фиг. 9-11, элементы отклонения светового пучка выполнены в виде прямоугольной призмы 12 двойного изображения с крышей 13. Призма склеена из двух симметричных половин 14 и 15 :по.плоскости ее главного. сечения. В этой плоскости часть грани одной иэ симметричных половин призмы, являющаяся проекцией грани крыши, покрыта светодею.ительным слоем 6, Призма 12 ориентирована над ампулой 1 так, что светоделительный слой б расположен в поперечной .плоскости симметрии ампулы.Лучи света от неперекрытых масками 4 частей. пузырька 3 поступают в каждую половину 14 и 15 призмы 12 и, отразившись от граней крыши 13, попадают на светоделительный слой б, "где делятся на две равные части. Часть лучей света проходит этот, слой и выходит из призмы 12 перевернутой, как и при обычном действии крыше-. образной призмы. Другая часть лучей света, отразившись в ту же половину призмы, из которой она падала на светоделительный слой, выходит из призмы 12 не перевернутой. Световые лучи выходят из призмы одним пучком,который несет как прямое, так и перевернутое по отношению к первомуизображения пузырька 3. При установке лупы 7 против одной из половинпризмы 12, например в позиции 7 -(фиг.10), поле зрения лупы 7 выгля. дит, как показано на фиг. 12 и 13соответственно для горизонтальногои наклонного положений уровня. Еслиже оптическая ось лупы 7 расположенав плоскости светоделительного слоя б(фиг.10), то в поле зрения видныизображения, показанные на фиг. 14и 15, соответственно для горизонтального и наклонного положеНий уровня.15 Очевидно, что второму варианту расположения лупы следует .отдать предпочтение,В устройстве (фиг. 16 и 17) вкачестве элемента отклонения све 20 тового пучка используется призмаКестерса/ склеенная из двух симметричных половин 16 и 17. На однуиз склеенных граней составных призм16 или 17 нанесен светоделительныйр 5 слой б, который расположен в поперечной плоскости симметрии ампулы 1.Лучи света от неперекрытых частейпузырька 3, отражаясь от гранейпризмы, попадают на светоделительный слой 6, часть света проходитэтот слой, а другая часть светаотражается и через лупу 7 обе частисовместно поступают,в глаз оператора(для наклонного положения уровняфиг.18,а для горизонтального положеЗ 5 ,.ния - фиг.19)Отклоняющим элементом световогопучка в устройстве (фиг.20 и 21)служит склеенный из двух одинаковыхчастей клин 18. В плоскости склейки40 расположен светоделительный слой 6,плоскость которого, в свою очередь,совпадает с поперечной плоскостьюсимметрии ампулы 1. Лучи света отнеперекрытой части левого конца пу зырька 3 проходят клин 18 и слой би направляются в лупу 7, а лучисвета от правого конца пузырька 3проходят только одну часть клина18 и, отражаясь от слоя б, также направляются в лупу 7 (поле зрения50 для наклонного положения уровня показано на фиг.22, а для горизонтального - на фиг. 23),В устройстве (фиг. 24 и 25) элементом-отклонения светового пучка55 является куб-призма, склеенная из,2-х прямоугольных призм 19 и 20гипотенузными гранями. На одной изгипотенузных граней нанесено светО- делительное покрытие 6, котороерасположено в поперечной плоскостисимметрии ампулы 1. Лучи света отконцов пузырька, преломляясь и от- .ражаясь в призмах 19 и 20, прохадятслой б - отражаются,от него и вмеОМЭнаправляются в лупу 7. Вид поля зрения для наклонного положения уровня показан на фиг. 26, а для горизонтального положения уровня - на фиг. 27.Таким образом, как бы ни была выполнена система отклонения светового пучка (в виде отражающих или преломляющих элементов, или в виде их совокупности), действие ее эффективно только тогда, когда зеркало для соединения полей зрения концов пузырька расположено нал пузырьком по всей его ширине и выполнено с полуотражающим слоем, а над концами пузырька по разный стороны от его продольной плоскости симметрии размещены непрозрачные маски,прямолинейные границы которых совмещены с продольной плоскостью симметрии пузырька.Такое выполнение уровня с оптической системой нониального визирования позволяет повысить точность определения положения пузырька, поскольку и концы пузырька и линия раздела, образуемая прямолинейными границами непрозрачных масок, расположены практически в одной плоскости по глубине и видны потому в обычную лупу одновременно резко. Перекрытие же изображений совмещаемых частей пузырька через линию раздела, нарушающее условия нониального наблюдения, в устройстве отсутствует. Формула изобретения5Уровень с оптической системой нониального визирования, содержащийцилиндрическую ампулу с жидкостьюи пузырьком, устройство для подсветки и укрепленные над ампулойзеркало для соединения полей зрения,выставленное перпендикулярно продольной плоскости симметрии пузырька,элементы отклонения светового пучкаи лупу, о т л и ч а ю щ и й с я15 тем, что, с целью повышения точностиопределения положения пузырька, зеркало для соединения полей зрениярасположено над пузырьком по всей егоширине и выполнено с полуотражающим20 слоем, а над концами пузырька иоразные стороны от его продольнойплоскости симметрии размещены непрозрачные маски, прямолинейные границы которых совмещены с продольнойплоскостью симметрии пузырька.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент ВеликобританииФ 212823, кл. 97(2), 1924.2, Патент Японии Р 39-1090,кл, 107 А 2, 1964 (прототип) .800638 (Риг. 18Фиг. ЮФиг, И 1 1 /г г аказ 1039/4Подписное НИИПИ ираж илиал ППП "Патентф,Ужгород,ул. Проектная,