Устройство передачи горизонтального направления с одного горизонта на другой

 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к геодезическому приборостроению, и может быть использовано для измерений, связанных с передачей горизонтального направления, например, с поверхности земли в горные выработки или на верхние этажи при строительстве инженерных сооружений. Устройство состоит из передатчика направления, выполненного в виде матрицы источников света, оптически связанной с приемником направления,. содержащим зрительную трубу с вертикальной осью вращения и телекамеру с ПЗС-матрицей, причем телекамера закреплена на зрительной трубе так, что ее оптическая ось совмещена с вертикальной осью вращения зрительной трубы. Техническим результатом, достигаемым при использовании данного изобретения, является повышение точности и надежности измерений. 1 ил.

Изобретение относится к инженерно-геодезическим и маркшейдерским измерениям.

Известны устройства для передачи горизонтального направления с одного горизонта на другой, содержащие передатчик направления, установленный на одном горизонте, и оптически связанный с ним приемник направления, установленный на другом горизонте. Передатчик снабжен рейкой, на которую нанесены штрихи, или сигналами со светящимися щелями, а приемник содержит теодолит. Искомое направление отсчитывается как угол между оптической осью теодолита и продольной осью рейки или сигналов [1].

Наиболее близким к заявленному изобретению по совокупности признаков (прототипом) является поляриметрическое устройство для передачи горизонтального направления с одного горизонта на другой, состоящее из передатчика направления и оптически связанного с ним приемника направления. Передатчик направления снабжен лазером, установленным на теодолите, и оптическими узлами (поляризационным фильтром, коллимирующей оптикой и поляризатором), создающими плоскополяризованный свет. Приемник направления снабжен оптическими и электронными узлами (модулятором, генератором, анализатором, узкополосным интерференционным фильтром, фотоумножителем, фазочувствительным выпрямителем), позволяющими отсчитывать искомый угол между оптической осью теодолита и плоскостью поляризации лазерного луча [2].

Прототип обладает рядом недостатков: - не отвечает современным требованиям точности и надежности измерений; - содержит значительное количество сложных настраиваемых и юстируемых электронных и оптических узлов.

Задача, решаемая настоящим изобретением, состоит в упрощении конструкции, повышении точности и надежности измерений.

Для решения этой задачи в предлагаемом устройстве, содержащем передатчик направления и оптически связанный с ним приемник направления, снабженный зрительной трубой с вертикальной осью вращения, согласно изобретению и в отличие от прототипа передатчик направления выполнен в виде матрицы источников света, а приемник направления снабжен телекамерой с (матрицей приборов с зарядовой связью), закрепленной на зрительной трубе, при этом оптическая ось телекамеры совмещена с вертикальной осью вращения зрительной трубы.

Изобретение поясняется чертежом, на котором схематично представлено предлагаемое устройство.

Устройство содержит передатчик направления, выполненный в виде матрицы источников света 1, установленный на нижнем горизонте, с которого передается направление на верхний горизонт. На верхнем горизонте установлен, оптически связанный с передатчиком, приемник направления, содержащий зрительную трубу 4 с закрепленной на ней телекамерой 2 с ПЗС-матрицей 3. При этом оптическая ось А-А телекамеры 2 совмещена с вертикальной осью вращения зрительной трубы 4.

Устройство работает следующим образом. Матрица источников света 1 проецируется в телекамере 2 на ПЗС-матрицу 3. Выходной телевизионный сигнал телекамеры 2 передается в отсчетное устройство (не показанное на чертеже), в котором определяются координаты центров изображений источников света матрицы 1. По этим координатам вычисляется угол между некоторой фиксированной осью B-B ПЗС-матрицы 3 (например, средним направлением ее строк или столбцов) и некоторой фиксированной осью D-D матрицы источников света 1 (например, средним направлением ее строк или столбцов). Так как угол между осью B-B ПЗС-матрицы 3 фиксирован относительно оптической оси C-C зрительной трубы 4, то, в конечном итоге, определяется искомый угол между фиксированной осью D-D матрицы источников света 1 и оптической осью C-C зрительной трубы 4.

Схема предлагаемого устройства содержит всего три метрологически стабильных малогабаритных промышленных узла: матрицу источников света (светодиодную матрицу), телекамеру с ПЗС-матрицей и зрительную трубу с вертикальной осью вращения.

По результатам экспериментальных исследований ошибка передачи направления составляет одну угловую секунду. Наработка на отказ телекамеры с ПЗС-матрицей в соответствии с паспортными данными составляет не менее 100000 часов, что обеспечивает высокую надежность работы устройства.

Источники информации 1. Гусев Н.Ф. Маркшейдерско-геодезические приборы и инструментоведение. М.: Углетехиздат, 1958, с. 452.

2. Авторское свидетельство СССР N 1446825. Поляриметрическое устройство для передачи горизонтального направления с одного горизонта на другой, кл. G 01 C 15/00, 1991 г. (прототип).

Формула изобретения

Устройство для передачи горизонтального направления с одного горизонта на другой, содержащее передатчик направления и оптически связанный с ним приемник направления, снабженный зрительной трубой с вертикальной осью вращения, отличающееся тем, что передатчик направления выполнен в виде матрицы источников света, а приемник направления снабжен телекамерой с ПЗС-матрицей, закрепленной на зрительной трубе, при этом оптическая ось телекамеры совмещена с вертикальной осью вращения зрительной трубы.

РИСУНКИ

Рисунок 1