Измерительное геодезическое устройство

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения рельефа местности. Целью изобретения является повышение точности измерения. Лазерный генератор создает световую плоскость, которая пересекает фотоприемный блок. Луч лазера последовательно проходит через узкую прорезь барабана, соединяющую концы спиральной прорези, и засвечивает через рассеивающий экран, вогнутое зеркало, конденсор и фильтр фотоприемник 14, на выходе которого появляется последовательность длинных и коротких импульсов. Короткий импульс служит для начала отсчета поворота вращающегося барабана на угол, который пропорционален времени пересечения световой плоскости узкой прорези и спиральной прорези. По угловой скорости вращения барабана и углу счетно-решающий блок вычисляет превышение исходной точки рельефа относительно световой плоскости. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (S1) 5 С 01 С 7/04

f t ;» Р . ч,," ":

i» s i l r l i ÷ ñ (! "!),1;:1:

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 424181. )/24-10 (М) 08.05.87 (46) 07.01.90. Бюл. N 1 (71) Московский автомобильно-дорожный институт (72) В.А.Воробьев, В.А.Горшков, Д,Н.Суворов и Л.А.Дементьева (53) 528.02(088.8) (56) Неумывакин Ю.К. и др. Автоматизация геодезических измерений в мелиоративном строительстве. М.: Недра, 1984 с. 28-29.

Патент США и 3588249, кл. (» 01 С 3/08, 1958. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ ГЕОДЕЗИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения. рельефа местности.

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано, например, для измерения рельефа местности.

Целью изобретения является повышение точности.

На фиг. 1 приведена функциональная схема измерительного геодезического устройства; на фиг. 2 - приемный блок устройства; на фиг ° 3 - развертка цилиндрической .образующей приемного блока и временная диаграмма работы светоприемника; на фиг. 4 - структурная схема электронного блока обработки сигналов со светоприемника; на фиг. 5 - временная диаграмма работы

Целью изобретения является повышение точности измерения. Лазерный генератор создает световую плоскость, кото" рая пересекает фотоприемный блок. Луч лазера последовательно проходит через узкую прорезь барабана, соединяющую концы спиральной прорези, и засвечивает через рассеивающий экран, вогнутое зеркало, конденсор и фильтр, фотоприемник, на выходе которого появляется последовательность длинных и коротких импульсов. Короткий импульс служит для начала отсчета поворота вращающегося барабана на угол, который пропорционален времени пересечения световой плоскости узкой прорези и спиральной прорези. По угловой скорости вращения барабана и углу счетно-решающий блок вычисляет превышение исходной точки рельефа относительс но световой плоскости. 5 ил. электронного блока обработки сигналов со светоприемника.

Измерительное геодезическое устройство содержит блок задания лазерной плоскости ввод лазерного генератора 1, установленные на подвижном экипаже 2 фотоприемный блок 3 с приводом 4, электронный блок 5 обработки сигналов и индикатор 6. Приемный блок 3 выполнен в виде полого барабана 7, приводимого во вращение приводом 4, на

«3» цилиндрической поверхности барабана 7 выполнены вертикальная 8 и спиральная

9 прорези различной ширины. К внутренней цилиндрической поверхности вращаю". щегося барабана 7 прикреплен рассеи1534316 где u - угловая скорост ь вращения барабана 7.

В свою очередь угол ц поворота барабана 7 связан со значением высотной координаты Ь „ точки контролируемой поверхности следующей зависимостью (Фиг. 3):

Чо

Чк-1 к й- Ч и

I где Н " высота вращающегося барабана 7;

50 вающий экран 10, внутри вращающегося барабана 7 на одном его торце установлено вогнутое зеркало 11 „а на дру-, гом — последовательно расположенные

5 конденсатор 1I2, Фильтр 13„светоприемник 14. Электронный блок 5 обработки сигналов со cветоприемника 14 содержит усилитель 15; три Формирователя импульсов 16 - 18; два инвертора 19 и 20; четыре элемента И 21 - 24; триггер 25 с раздельными входами, генератор 26 импульсов стандартной частоты и счетчик 27.

Устройство работает следующим образом.

Лазерный генератор 1 создает исходную геодезическую световую плоскость„

При движении подвижного экипажа 2 по 20 контролируемой поверхност л приемный ,блок 3 устройства, установленный на штанге 28 и приводимый во вращение приводом 4, вырабатывает в результате пересечения исходной геодезической 25 плоскости прорезями 8 и 9 последовательность длинных и коротких импульсов, так как распознавания вида прорезей 8 и 9 они выполнены различной ширины, например, вертикальная 8 про- gp резь уже спиральной 9„ Интервал времени а между поступлением импульса, формируемого светоприемником 14 при пересечении исходной геодезической световой плоскости узкой вертикальной прорезью 8, служащей началом отсчета угла поворота вращающегося барабана 7, и импульса, формируемого светоприемником 14 в результате пересечения исходной геодезической световой плос- 40 кости широкой спиральной прорезью 9, пропорционален углу поворота вращающегося барабана 7 между моментами пересечения исходной геодезической световой плоскости вертикальной прорезью 8 и спиральной прорезью 9

Як ()

Ц, - угол охвата цилиндрической поверхности вращающегося барабана 7 спиральной прорезью 9; „ - ширина не пересеченной прорезями 8 и 9 цилиндрической поверхности вращающегося барабана 7, определяемая условием невозможности одновременной засветки прорезей 8 и 9 и равная толщине задающего светового луча.

Таким образом, выполнение приемного блока 3 в виде вращающегося барабана 7, на цилиндрической поверхности которого имеются вертикальная 8 и спиральная 9 прорези различной ширины, позволяет использовать его для определения высотных координат точек контролируемой поверхности относительно исходной геодезической световой плоскости.

Установка по ходу оптических лучей рассеивающего экрана 10, прикрепленного к внутренней цилиндрической поверхности вращающегося барабана 7, вогнутого зеркала 11, расположенного внутри вращающегося барабана 7 на одном его торце, и конденсатора 12, Фильтра 13, светоприемника 14 - на другом торце обеспечивает прием светового потока от лазерного генератора 1 светоприемником 14 в моменты пересечения исходной геодезической световой плоскости прорезями 8 и 9 в любой точке контролируемой поверхности независимо от ориентации приемного блока 3 относительно лазерного генератора 1, благодаря чему достигается инвериантность контроля рельефа местности к положению приемного блока 3 относительно задающего источника 1 излучения.

Обработка принимаемых светоприемником 14 сигналов и вычисление высотных координат осуществляется электронным блоком 5 следующим образом. Рабочие импульсы, вырабатываемые светоприемником 14 в моменты прохождения ис" ходной геодезической световой плоскости прорезями 8 и 9 вращающегося барабана 7, усиливаются усилителем 15 и передаются на вход первого Формирователя 16 импульсов, формирующего по переднему Фронту рабочих импульсов контролируемые импульсы, более длительные„ чем рабочие импульсы, поступающие со

5 1534 светоприемника 14 при засветке его через узкую вертикальную прорезь 8, но более короткие, чем при засветке его через широкую спиральную прорезь 9 ° Первый 21 и второй 22 элемен-,ты И служат для распознавания длитель-, ности рабочих импульсов; на выходе первого элемента И 21 появляется импульс в момент поступления длинного

I рабочего импульса в результате сравнения импульсов, поступающих с выходов усилителя 15 и первого 19 инвертора, соединенного с выходом первого

16 формирователя импульсов; а на выхо-15 де второго 22 элемента И появляется импульс в момент поступления короткого рабочего импульса в результате сравнения импульсов, поступающих с выходов первого 16 формирователя им- 20 пульсов и второго 20 инвертора, соединенного с выходом усилителя 15.

К выходам первого 21 и второго 22 элементов И подсоединены соответственно второй 17 и третий 18 формирователи !5 импульсов, которые формируют импульсы, управляющие работой триггера 25 с раздельными входами: второй 17 формирователь импульсов вырабатывает импульс по заднему фронту импульса, на выходе первого элемента И 21, появление этого импульса приводит к установке триггера 25 с раздельными входами в нулевое состояние; третий 18 . формирователь импульсов вырабатывает импульс по переднему фронту импульса на выходе второго элемента И 22, появление этого импульса обеспечивает передачу информации со счетчика 27 в индикатор 6, обнуление счетчика 27 4О и установку триггера 25 с раздельными входами в единичное состояние.

Третий элемент И 23 служит для пропускания импульсов с генератора 26 импульсов стандартной частоты в счетчик 45

27 за время нахождения триггера 25 с раздельными входами в единичном состоянии, соответствующем повороту вращающегося барабана 7 между моментами . пересечения исходной геодезической световой плоскости вертикальной 8 и спиральной 9 прорезями, Четвертый элемент И 24 предназначен для передачи информации со счетчика 27 в индикатор 6.

Элементы электронного блока 5 обработки сигналов со светоприемника 14 работают в следующей последователь316 6 ности. При появлении на выходе усилителя 15 короткого рабочего импульса, вырабатываемого светоприемником

14 в момент пересечения исходной геодезической световой плоскости узкой, вертикальной прорезью 8 (момент времени t<, на фиг. 5), срабатывают первый 16 формирователь импульсов, выра.батывающий контрольный импульс, и второй 20 инвертор, инвертирующий импульсы с выхода усилителя 15, в результате на выходе второго элемента И

22 появляется импульс длительностью

t -t>, по переднему Фронту которого третьим 18 формирователем вырабатывается импульс, обеспечивающий переда" чу через четвертый элемент И 24 информации, накопленной в счетчике 27, в индикатор 6, установку в единичное состояние триггера 25 с раздельными входами и обнуление счетчика 26 (момент времени t,). 8 единичном состоянии триггера 25 с раздельными входами на его единичном выходе появляется напряжение, приводящее к срабатыванию третьего элемента И 23, в результате импульсы с генератора 26 импульсов стандартной частоты поступают в счетчик 27 до тех пор, пока на усилитель

15 не придет следующий, теперь уже длинный рабочий импульс, вырабатываемый светоприемником 14 в момент пересечения исходной геодезической све- товой плоскости широкой спиральной прорезью 9. При появлении длинного рабочего импульса (момент времени t4) срабатывают первый 16 формирователь контрольных импульсов и первый 19 инвертор, инвертирующий сигнал на выходе первого 16 формирователя импульсов, в результате на выходе первого элемента И 21 появляется импульс длительностью с -t6„ по заднему фронту которого вторым формирователем 17 импульсов вырабатывается импульс, приводящий к установке триггера 25 с раздельными входами в нулевое состояние,. при этом закрывается третий элемент И

23 и в счетчике 26 сохраняется число импульсов, соответствующее времени с -t5 между моментами пересечения исходной геодезической световой плоскости задними стенками вертикальной 8 и спиральной 9 прорезей, пропорциональному высотной координате точки контролируемой поверхности относительно исходной геодезической световой плоскости °

153" 316

В том случае, если первым на усили теле 15 появится длинный рабочий импульс, первым из импульсов, управляющих работой триггера 25 с раздельными входами, появится импульс на выходе второго 17 формирователя импульсов приводящий к переброске тригrера 25 в нулевое состояние, в котором счет импульсов с генератора 26 импульсов стандартной частоты не производится.

Этот рабочий импульс пропускается и отсчет начнется со следующего, теперь ! уже короткого рабочего импупьса в указанной последовательности.

Формула изобретения

Измерительное геодезическое устройство, содержащее блок Формирования лазерной плоскости, фотоприемный блок с приводом и оптической системой, расположенной на штанге, и счетнорешающий блок, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности, фотоприемный блок выполнен в виде барабана с прорезями, ось вращения которого расположена параллельно оси штанги, прорези выполнены различной ширины, одна из них выполнена спиральной, другая - по боковой образующей барабана между концами первой, причем внутренняя поверхность барабана выполнена светорассеивающей, в одном из его торцов перед фотоприемником расположены введенные оптически сопряженные конденсатор и светофильтр, а в другом торце расположено введенное сферическое зеркало.

1534316

1534316.Гà — — ГГ ,г lg, У 6

Составитель В.Попов

Техред M.Äèäûê Корректор B.Ãèðíÿê

Редактор С,Патрушева

Заказ 35 Тираж 387 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д..4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,101