Лазерная насадка для зрительной трубы геодезического прибора

 

Изобретение относится к геодезическому приборостроению и может быть использовано в производстве планово-высотных съемочных и разбивочных работ, а также при монтаже технологического оборудования. Целью изобретения является расширение области использования за счет обеспечения возможности сопряже^ния 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.елС4^ CJ О J^ЖU7Фиг.Т.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si>s G 01 С 1/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

4Ьг.2

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4857784/10 (22) 07,08.90 (46) 23.02.92. Бюл. М 7 (71) Управление по производству геодезическо-маркшейдерских работ (72) И.M,Ãàðîâ, В.Л.Демин, Ф.Г.Иогансон и

И.Н.Соколов (53) 528.521 (088.8) (56) Грузинов В.В. и др. Лазерные геодезические приборы в строительстве. — М., Недра, 1977, с. 47-48, рис. 32.

Ямбаев Х.К. Геодезический контроль прямолинейности и соосности в строительстве. — М.: Недра, 1986, с. 143-144, рис. 58. (54) ЛАЗЕРНАЯ НАСАДКА ДЛЯ ЗРИТЕЛЬНОЙ ТРУБЫ ГЕОДЕЗИЧЕСКОГО ПРИБОРА (57) Изобретение относится к геодезическому приборостроению и может быть исполь„„5U„„1714364 А1 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.

1714364

Изобретение относится к области геодезического приборостроения и может быть использовано в геодезии, маркшейдерии, строительстве, при производстве планововысотных съемочных и разбивочных работ, 5 при монтаже и контроле специального тех. нологического оборудования и сборных строител ьн ых конст рукций.

Известны конструкции лазерных теодолитов и лазерных насадок к ним для реше- 10 ния инженерных задач при строительстве и монтаже различных сооружений, тоннелей, машин, оборудования и т.п., например лазерная окулярная насадка.

Комплект насадки состоит из пластины 15 с закрепленным на ней лазером, подвешенной к ноге штатива; окулярной трубки, соединенной с лазером гибким световодом; зенитного окуляра, устанавливаемого на. трубу отсчетного микроскопа и противовеса 20 на оправе объектива зрительной трубы теодолита взамен окуляра; обычная сетка заменяется на сетку без перекрестия для уменьшения потерь лазерного излучения.

Данное устройство имеет следующие 25 недостатки: снижение точности геодезических измерений при замене сетки нитей; снижение дальности действия прибора, обусловленное значительными потерями мощности излучения при прохождении ла- 30 зерного луча по световоду; ограниченный диапазон вращения по азимуту; невозможность перевода трубы через зенит; исполь. зование насадки с определенными приборами, 35

Наиболее близкой по технической сути к предлагаемому устройству является насадка лазерного теодолита, в которой источник излучения крепится на подставках теодолита. Лазерный луч системой зеркал 40 вводится в автоколлимационный окуляр

Монченко, мощность светового луча регулируется светофильтром s целях уменьшения опасности для наблюдателя, которая существует при использовании автоколлимаци- 45 онных окуляров.

Использование автоколлимационного окуляра Манченко ведет к снижению точности угловых измерений; сокращает на 20О используемую площадь объектива; значи- 50 тельно уменьшает дальность действия лазерного луча; создает опасность для здоровья наблюдателя, Введение фильтра дополнительно уменьшает дальность действия прибора. 55

Конструктивная сложность устройства ввода лазерного луча в оптическую систему зрительной трубы создает значительную трудность 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 асти 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 не1714364 адки и нивелира, насадки и прибора вертиального проектирования.

Теодолит с лазерной насадкой состоит з лазерного излучателя 1, световода 2, собтвенно теодолита 3. Лазерный излучатель, закрепленный на подставках теодолита тойкой 4 с одной стороны и жестким светоодом 2 с другой, расположен параллельно си вращения зрительной трубы, К объек- . ивной 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- 5 с ния. Оправа окуляра соединена винтом, го- 1 ловка которого выведена наружу через с направляющий паз в корпусе насадки. Та- в кое решение дает возможность юстировать о и фиксирОвать положение элемента оптиче- 10 т ской схемы. Диапазон изменения положе- с ния окуляра 10 мм, к

Система 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 еноты- м ний корпус насадки. 20 с

В оптическую схему насадки введена система оптичеСкой коррекции (линия оптической задержки). Расположенная во вто- рой части корпуса световода система содержит два сложных склеенных оптиче- 25 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.- 45 товода насадки осуществляются плоскими отражателями, которые имеют возможность вращаться и смещаться в направляющих, что обеспечивает юстировку, фиксацию и стабильность положения элементов. B зари- 50 симости от принятой конструктивной схемы и измерительного прибора число таких зеркал составляет два у нивелира и прибора вертикального проектирования, три — у теодолита. 55

На 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 на1714364 диапазон 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 йозволяет 5 повысить точность выполняемых теодолитом измерений, расширить функциональный диапазон его возможностей, повысить дальность действия лазерного излучения, безопасность эксплуатации, производи- 1 тельность труда.

В предлагаемом устройстве использован серийный теодолит и источник лазерного излучения. При использовании разработанной лазерной насадки сохраня- 1 ются все возможности прибора как теодолита. Принципиальное техническое решение передачи и ввода лазерного луча жестким световодом в раздвижном корпусе с системами формирования, фокусирования и on- 2 тической коррекции позволяет использовать всетеодолиты, нивелиры, приборы вертикального проектирования„малогабаритные лазерные трубки, что также немаловажно при геодезических работах, 2

Насадка 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 с визирной осью, при этом нет необходимости в специальной лаборатории и сложном оборудовании, юстировка производится простым совмещением изображений центров сетки нитей и пятна лазера в поле зрения визирной системы; тракты сопрягаются в точке на главной оси в диапазоне отрезков длиною менее фокусного расстояния обьектива визирной системы зеркалом, плоскость которого со0 ставляет угол 45 с визирной осью, что уменьшает ошибки и максимально повышает точность совмещения лазерного луча, существенно снижает яркость паразитного светового фона, ореола, и повышает контр5 астность пятна луча лазера в поле зрения используемого прибора, увеличивает рабочую дальность луча, повышает безопасность работ; закрепление лазерного источника вне

0 прибора на стойках из нетеплоемких, изоляционных материалов исключает нагревание конструкций и их тепловые деформации, что в конечном итоге стабилизирует расчетные параметры оптической системы;

5 легко перестраиваемая и юстируемая оптическая система насадки позволяет менять в зависимости от реальных условий о взаимную ориентацию в пределах 360 входного и выходного звеньев насадки, 30 обеспечивая сопряжение ее с различными йо конструктивному исполнению (габаритам, форме) измерительными приборами (теодолитами, нивелирами, приборами вертикального проектирования);

35 высокоточные цилиндрические направляющие узлов сопряжения частей световода и оправ плоских отражателей, а также выведенные наружу юстировочные устройСтва дают возможность при установке насадки

40 на различные измерительные приборы согласовывать (изменять) базу световода с их габаритами, сопрягать лазерный луч с визирной осью зрительной трубы, быстро восстанавливать работоспособность

45 оптической схемы устройства, обеспечивать ее жесткость, Эти преимущества получены благодаря использованию 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 визирной осью геодезического прибора плоским оптическим отражателем, установленным в зрительной трубе на ее визирной оси; сопряжение поворотных колен с корпусом оптического блока выполнено в виде

1714364

10 цилиндрических направляющих с возможностью их смещения вдоль оптической оси и изменения линейных размеров; выполнение корпуса световода раздвижным, Формула изобретения

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 части корпуса, и отклоняющий отражатель, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью расширения области использования за счет обеспечения возможности сопряжения с геодезическими

5 приборами различных типов, первая и вторая части корпуса соединены между собой с возможностью их взаимного перемещения, а во второй части корпуса расположена введенная система оптической коррекции с .

10 двумя линзовыми компонентами, установ- ленными с возможностью перемещения друг относительно друга, 1714364

Фиг. 4

Составитель И,Гаров

Редактор 8.Бугренкова Техред М.Моргентал Корректор М.Шароши

Заказ 682 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

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