Устройство для измерения поперечных отклонений точек объектов
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОПЕРЕЧНЫХ ОТКЛОНЕНИЙ ТОЧЕК ОБЪЕКТОВ, содержащее корпус, закрепленный на объективе зрительной трубы , оптический измерительный блок и отсчетный узел, отличающееся те.м, ч го, с целью расширения диапазона измерений, и расширения функциональных возможностей путем одновременного измерения горизонтальных и вертикальных смещений без перестановки устройства, оптический измерительный блок выполнен в виде ромб-призмы с дву.мя отражающими поверхностями, установленной входной гранью перед объективом зрительной трубы перпендикулярно визирной оси с возможностью вращения вокруг нее, а отсчетный узел выполнен в виде штрихового микроскопа,закрепленного на корпусе устройства и круговых щкал горизонтальных и вертикальных составляющих смещений визирного луча, жестко связанных с ромб-призмой. S (Л сд N сд Is3 00
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3678272/24-10 (22) 23.12.83 (46) 07.05.85. Бюл. № 17 (72) В. Ф. Нестеренок (71) Белорусский ордена Трудового Красного Знамени технологический институт им. С. М. Кирова (53) 528.52 (088.8) (56) l. Справочное руководство по инженерно-геодезическим работам. М., «Недра», 1980, с. 300 — 301.
2. Елисеев С. В. Геодезические инструменты и приборы.М., «Недра», 1973, с. 189—
191 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОПЕРЕЧНЫХ ОТКЛОНЕНИЙ
ТОЧЕК ОБЪЕКТОВ, содержащее корпус, закрепленный на объективе зрительной труÄÄSUÄÄ 1154528 A
4(5И G 01 С 1 06 бы, оптический измерительный блок и отсчетный узел, отличающееся тем, ч го, с целью расширения диапазона измерений. и расширения функциональных возможностей путем одновременного измерения горизонтальных и вертикальных смещений без перестановки устройства, оптический измерительный блок выполнен в виде ромб-призмы с двумя отражающими поверхностями, установленной входной гранью перед объективом зрительной трубы перпендикулярно визирной оси с возможностью вращения вокруг нее, а отсчетный узел выполнен в виде штрихового микроскопа, закрепленного на корпусе устройства и круговых шкал горизонтальных и вертикальных составляющих смещений визирного луча, жестко связанных с ромб-призмой.
1154528
Изобретение относится к геодезическому приборостроению и представляет оптическую насадку, закрепленную на объективной части зрительной трубы для измерения линейных величин поперечного отклонения точек об ьектов относительно прямой линии, створных измерений, выверки ребер инженерных конструкций и наблюдений за их взаимными смещениями, высокоточного геометрического нивелирования при измерениях осадки сооружений.
Известен алиниометр для измерения поперечных отклонений точек объектов относительно прямой линии, вертикальной или горизонтальной плоскости, основанный на измерении величины параллельного сдвига визирного луча с помощью оптико-механического блока, закрепленного на объективной части зрительной трубы и содержащего оптический элемент поперечного параллельного сдвига визирного луча, расположенный перед световым отверстием объектива, устройство для вращения оптического элемента и отсчетное устройство поперечного смещения визирного луча (1).
Оптическим элементом в устройстве служит плоскопараллельная стеклянная пластина, входящая в измерительный блок оптически и микрометр, закрепляемый на объективной части зрительной трубы. Шкала сдвигов визирного луча нанесена на поверхности микрометренного винта, предназначенного для поворотов плоскопараллельной пластины вокруг оси, перйендикулярной визирному лучу. Отсчетное устройство не оснащено визирными приспособлениями.
Недостатками устройства являются малая величина пределов измерения поперечных сдвигов визирного луча и самих сдвигов и необходимость перезакрепления измерительного блока на зрительной трубе при изменении направления сдвига.
Наиболее близким техническим решением к изобретению является оптический микрометр, помещаемый перед объективом высокоточного нивелира, содержащий оптический элемент, представляющий плоскопараллельную пластину, которая вращается вокруг оси, перпендикулярной визирному лучу, сдвигая визирный луч параллельно самому себе, а величина смещения луча измеряется по шкале отсчетного барабана, связанного с наклоняемой пластиной механической передачей, деления шкалы и отсчетного индекса рассматриваются при помощи визирного приспособления в виде лупы. Величина смещения визирного луча в одну сторону зависит от угла наклона пластинки. Размах
2 Z смещения визирного луча при максимально целесообразных углах наклона стеклянной плоскопараллельной пластины составляет около 0,8 d, где d — ее толщина (2):
Однако в таком микрометре для расширечия пределов измерения толщину d плоско5
55 параллельной пластины требуется увеличить до d=2,5Z, а ее длину 1 в направлении сдвига лучей до 1 =d+ Рь где Di — диаметр светового отверстия объектива..
В результате этого черезмерно увеличивается масса микрометра. При переходе от измерения отклонений точек в вертикальной плоскости к измерениям отклонений в горизонтальных плоскостях и наоборот рассматриваемый микрометр необходимо снимать и вновь закреплять на зрительной трубе в нужном положении, что в определенных условиях измерений нарушает заданную ориентацию трубы и не позволяет в одном положении микрометра определять горизонтальную и вертикальную составляющие отклонения точек от некоторой оси. Механическая зубчатая передача вращения от отсчетного барабана к плоскопараллельной пластине служит источником ряда приборных погрешностей, в частности за счет люфта.
Ограниченные толщина и предельный угол поворота плоскопараллельной пластины предопределяет расстояние между штрихами нивелирных инварных реек, равное
5 мм, такие шкалы усложняют обработку результатов геодезических измерений и неоправданы при измерениях деформаций и смещений инженерных конструкций.
Целью изобретения является расширение диапазона измерений и расширение функциональных возможностей путем обеспечения возможности измерения горизонтальных и вертикальных смещений без перестановки устройства.
Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения поперечных отклонений точек объектов, состоящем из корпуса, закрепленного на объективе зрительной трубы, оптического измерительного блока и отсчетного узла, оптический измерительный блок выполнен в виде ромбпризмы с двумя отражающими поверхностями, установленной входной гранью перед объективом зрительной трубы перпендикулярно визирной оси с возможностью вращения вокруг нее, а отсчетный узел выполнен в виде штрихового микроскопа, закрепленйого на корпусе устройства и круговых шкал горизонтальных и вертикальных составляющих смещений визирного луча, жестко связанных с ромб-призмой.
На фиг. 1 показано устройство в разрезе, общий вид; на фиг. 2 — схема вращения ромб-призмы и отсчетчик шкал; на фиг. 3— схема горизонтальной и вертикальной составляющих постоянного параллельного смещения визирного луча; на фиг. 4 — пример круговой шкалы смещения с ценой деления
1 мм.
На объективе зрительной трубы 1 неподвижно крепится втулка 2 измерительного
1154528 блока 3. К втулке 2 кольцевым прижимом
4 крепится кольцевая ось 5 вращения блока
3 и закрепленной в нем ромб-призмы 6,которая вращается вокруг визирной оси WO зрительной трубы 1 с помощью наводящего
5 винта 7 через зубчатое зацепление 8 и 9.
Совместно с измерительным блоком 3 вращается круговая шкала !О. Величины смещений отсчитываются при помощи штрихового микроскопа 11 по круговой шкале 10 с использованием отсчетного индекса 12. Для 1О измерения углов поворота ромб-призмы используется шкала 13. Шкала 14 используется для горизонтальных смещений. Шкала
l 5 испол ьзуется при определении горизонтальных отклонений от створной плоскости. Шкала 16 используется для вертикальных смещений. Шкала 17 используется для определения вертикальных отклонений.
Ромб-призма обеспечивает постоянный по величине параллельный сдвйг визирного луча. Направление сдвига зависит от угла поворота ромб-призмы. Величина сдвига не зависит от эксцентриситета оси вращения ромб-призмы относительно визирной оси зрительной трубы. Величина сдвига равна а — стороне квадрата входной или выходной грани ромб-призмы. Размах горизонтального или вертикального смешения луча равен 2R=2a.Ïðè равных размахах смешения луча 2Z=2R масса ромб-призмы в
8 — 9 раз меньше массы плоскопараллельной пластины. Ромб-призма может использоваться в качестве оптического элемента зо микрометра для высокоточного нивелирования с линейной шкалой в диапазоне 0—
10 мм, погрешность которой не превышает
0,01 мм, или с нелинейной шкалой превышашений в диапазоне 0 — 2 мм.
3 5
Штриховой микроскоп позволяет применить шкалы, обеспечивающие точность отсчетного устройства 0,0! — 0,02 мм.
Устройство работает следующим образом.
При повороте ромб-призмы на угол ы (фиг. 2) претерпевший сдвиг визирный луч 4О
OiOi описывает цилиндрическую поверхность
/ радиуса R. Компонентами кругового движения визирного луча являются (фиг. 3): горизонтальное смещение визирного луча ,, Ь= с! Кэ п о, 45 вертикальное смешение визирного луча
Q h= басова.
Радиус вращения визирного луча по цилиндрической образующей равен стороне квадрата выходной (входной) грани ромбпризмы (фиг. 1).
Величины смещения Qb и h отсчитывают с помогцью штрихового микроскопа 11 по круговой шкале 10, жестко закрепленной на измерительном блоке 3. Круговая шкала с ценой деления 1 мм показана на фиг. 4 для ромб-призмы, смещающей визирный луч на отрезок R=50 мм (2R =100 мм).
Для измерений прибор устанавливается в рабочее положение над начальной точкой опорной прямой линии. Насадка закрепляется на зрительной трубе нивелира или теодолита так, чтобы в исходном положении ромб-призмы (фиг. 1 и 2) направление сдвига визирного луча было вертикальным, ч му соответствуют отсчеты по круговым шкалам относительно отсчстного индекса !
2 (фиг. 4): по шкале 13 уклон поворота ромб-призмы отсчет оз= 0О; по шкале 14 горизонтальных смещений отсчет Ь=50 мм, по шкале 15 горизонтальных отклонений от створной плоскости %0 отсчет Ь1 =0 мм, по шкале 16 вертикальных смещений отсчет и=!00 мм; по шкале 17 вертикальных отклонений отсчет 5h= + 50 мм.
Измеряется высота i прибора (т. е. визирной оси зрительной трубы) над начальной точкой опорной прямой линии и на такой же высоте под конечной точкой опорной прямой закрепляют конечную марку, визируют на нее зрительной трубой и совмещают центр сетки с точкой, расположенной выше центра марки на отрезок R (в данном случае R=50 мм) . Сохраняя зрительную трубу в такой ориентации, наблюдают промежуточные марки, выставленные на такой же высоте i над промежуточными точками вдоль опорной прямой линии. При этом каждый раз вращают ромб-призму 6 измерительного блока 3 винтом 7 (фиг. 1), и, совместив изображение вертикальной нити сетки с центром соответствующей марки, берут отсчеты по шкале 14 горизонтальных смещений и по шкале 15 горизонтальных отклонений или по одной из шкал относительно штрихового индекса отсчетного микроскопа, а совместив изображение средней нити (горизонтальные нити) сетки с центром марки, берут отсчет по шкале 17 вертикальных смещений.
При измерении горизонтальных размеров, величина которых пе превышает диапазона 2R призму устанавливают по шкале 13 на отсчет ю = 90 и вращением зрительной трубы совмещают вертикальную нить сетки с видимым краем объекта, берут отсчет b по шкале
14 горизонтальных смешений, затем вращают винт 7 измерительного блока и совмещают изображение вертикальной нити сетки с противоположным видимым краем объекта, после чего по шкале !4 берут отсчет Ь и вычисляют искомый размер, равный b) — Ьь
При геометрическом нивелировании с применением нивелирных реек со штриховыми делениями, цена деления которых 1 см, измерительный блок устанавливают по шкале
13 на отсчет Фиг.4 Составитель В. Лыков Редактор П. Коссей Техред И. Верес Корректор В. Гирняк Заказ 2679/34 Тираж 651 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035,. Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 мым по шкале 18 относительно индекса 12 штрихового микроскопа 11. Оптический измерительный блок используется как оптический микрометр нивелира при геометрическом нивелировании способом совмещения изображения горизонтальной средней нити сетки с соответствующими штрихами реек. Предлагаемое устройство позволяет увеличить пределы измерения поперечных отклонений точек объектов от прямой линии без увеличения массы оптического элемента, расширить функциональные возможности измерительного блока, пригодного для створных измерений, определения вертикальных отклонений точек относительно горизонтальной или наклонной прямой линии, высокоточного нивелирования, упростить и ускорить измерение горизонтальной и вертикальной составляющих наклонного поперечного сдвига точек объектов, облегчить отсчитывание делений шкалы.
