Уровень с оптической системойнониального визирования

 

Союз Советских.

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ р>800638

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлеио13.04. 79 (21) 2754524/18-10 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет

Опубликовано 300131: Бюллетень Но 4

Дата опубликования описания 30 . 0 1. 81 (51)М. Клз

G 01 С 9/32

Государствеииыи комитет

СССР по делам изобретений и открыти и (53) УДК 528.52 (088.8) (72) Авторы изобретения

Ю.В. Елисеев и Ю.П. Контиевский

И

1 ( (71) Заявитель (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, расположена над смежной продольной 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 З0 отражения от граней пентапризмы и призмы с одной отражающей гранью объединяются в плоскости второй отражающей грани пентапризмы и поступают в 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 отражающей грани пентапризмы, не видны одновременно резко, поскольку находятся в разных плоскостях по глубине. Грани призм, расположенные в плоскости линии раздела, оказывают диафрагмирукщее действие, что ведет к уширению последней.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является уровень с оптической системой нониального визирования, содержащий цилиндрическую ампулу с жидкостью

800638 и пузырьком, зеркало для подсветки и укрепленные над ампулой зеркало для соединения полей зрения, выставленное перпендикулярно продольной плоскости симметрии пузырька, элемент отклонения светового пучка и лупу.

Зеркало для соединения полей зре. ния расположено в поперечной плос кости симметрии ампулы и по одну сторону от продольной плоскости симметрии пузырька. Элемент отклонения светового пучка выполнен в виде плоского зеркала. Дополнительно в устройстве имеется приспособление для выверки и указатели направления выверки (2). 15

Наиболее существенным недостаткоь| устройства является пониженная точность определения положения пузырька. Это обусловлено отсутствием.в поле зрения лупы четкой границы раз- Щ дела между нониально совмещаемыми по ловинами изображения пузырька. Концы пузырька и линия раздела, образуемая краем зеркала для соединения полей зрения, не могут быть видны одновременно резко, поскольку находятся в . разных плоскостях по глубине. Линия раздела размыта, а изображения совмещаемых частей пузырька накладываются друг на друга через эту линию раздела, нарушая условия нониального наблюдения изображений и снижая точность их взаимного совмещения.

Цель изобретения — повышение точности определения положения пуэырькЬ, Указанная цель достигается тем, что в известном уровне с оптической системой нониального визирования, содержащем цилиндрическую ампулу с жидкостью и пузырьком, устройство для подсветки и укрепленные над ам- Я пулой зеркало для соединения полей зрения, выставленное перпендикулярно продольной плоскости симметрии пузырька, элементы отклонения светового пучка и лупу, зеркало для соединения полей зрения расположено над пузырьком по всей его ширине и выполнено с попуотражакицим слоем, а над концами пузырька по разные стороны от его продольной плоскости сим метрии размещены непрозрачные маски, прямолинейные границы которых совмещены с продольной плоскостью симметрии пузырька.

На фиг. 1 изображено устройство с тремя зеркалами, общий вид; на 55 фиг. 2 — то же, вид сверху; на фиг. 3 — поле зрения для наклонного положения уровня; на фиг. 4 - то же, для горизонтального положения уровня; на фиг.5 — устройство с двумя зеркалами, общий вид; на фиг. б — то же, вид сверху; на фиг. 7 — поле зре. ния для наклонного положения уровня; на фиг. 8 — то же, для горизонтального положения уровня; на фиг. 9 устройство с крышеобразной призмой двойного изображения, общий вид; на фиг. 10 — то же, вид сверху; на фиг. 11 — то же, вид сбоку; на фиг. 12-15 — поля зрения; на фиг116 устройство с призмой Кестерса; общий вид;на фиг. 17 — то же,вид сверху; на фиг. 18 — поле зрения для наклонного положения уровня; на фиг.19 то же, для горизонтального положения уровня; на фиг. 20 — устройство с элементом отклонения светового пучка в виде клина, общий вид; на фиг.21 то же, вид сверху; на фиг. 22 — поле зрения для наклонного положения уров ня; на фиг. 23 — то же, для горизонтального положения уровня; на фиг..24 — устройство с куб-призмой, общий вид; на фиг. 25 — то же, вид сверху; на фиг. 26 — поле зрения для наклонного положения уровня; на фиг. 27 — то же, для горизонтального положения уровня.

Устройство содержит цилиндрическую ампулу 1 с жидкостью 2 и пузырьком 3, непрозрачные маски

4 с прямолинейными границами 5, светоделительное зеркало б, лупу зеркало 8 для подсветки, размещенное под ампулой, и элементы отклонц иия светового пучка, выполненные (фиг. 1 и 2) в виде двух плоских зеркал 9 и 10, которые расположены наклонно над концами пузырька отражающими гранями друг к другу. Непрозрачные маски 4 нанесены над концами пузырька в горизонтальном положении уровня непосредственно на ампулу. Они расположены по разные стороны от продольной плоскости симметрии пузырька, а их прямолинейные границы 5 лежат в этой плоскости. Светоделительное зеркало 6 с равными коэффициентами пропускания и отражения света служит для соединения полей зрения концов пузцрька и установлено между зеркалами,9 и 10. Зеркала б и 10 размещены по отношению друг к другу как отражающие грани пентапризьы.Все зеркала 6,9 и 10 расположены над пузырьком 3 по всей его ширине и перпендикулярно продольной Плоскости симметрии пузырька.

Устройство работает следука им образом.

Искусственный или естествениый свет падает на зеркало 8 и, отражаясь от него, освещает ампулу 1.

Часть света от правой продольной половины (со стороны оператора) правого конца пузырька 3 (фиг.2 и 1 отражается от зеркала 10 и светоделительного зеркала б в лупу 7.

В поле зрения лупы 7 (фиг. 3 и 4) эта часть пузырька 3 наблюдается

I виде изображения 3 . Другая часть света от левой продольной половины левого конца пузырька 3, отражаясь

8006."8 от зеркала 9, через полупрозрачное зеркало б проходит в лупу 7..

Эта часть пузырька 3 наблюдается в поле зрения лупы 7 в виде изобраИ жения 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 7. Прямолинейные границы 5 непрозрачных ма- 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 rro контуру вдоль линии раздела 5 (фиг.3). В горизонтальном же положении уровни изображения 3 и 3 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 11. При этом светоделительное зеркало 6 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 6, 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 светоде ..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 крышеобразной призмы. Другая часть лучей света, отразившись в ту же половику приз.ы, 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 первому изображения пузырька 3. При установке лупы 7 против одной из половин

/ призмы 12, например в позиции 7— (фиг.10), поле зрения лупы 7 выгля. дит, как показано на фиг. 12 и 13 соответственно для горизонтального и наклонного положений уровня. Если же оптическая ось лупы 7 расположена в плоскости светоделительного слоя 6 (фиг.10), то в поле зрения видны изображения, показанные на фиг. 14 и 15, соответственно для горизонтального и наклонного положеНий уровня.

15 Очевидно, что второму варианту расположения лупы следует .отдать предпочтение.

В устройстве (фиг. 16 и 17) в качестве элемента отклонения све20 тового пучка используется призма

Кестерса, склеенная из двух симметричных половин 16 и 17. На одну из склеенных граней составных призм

16 или 17 нанесен светоделительный слой 6, который расположен в поперечной плоскости симметрии ампулы 1.

Лучи света от неперекрытых частей пузырька 3, отражаясь от граней призмы, попадают на светоделительный слой 6, часть света проходит этот слой, а другая часть света отражается и через лупу 7 обе части совместно поступают.,в глаз оператора (для наклонного положения уровня фиг.18,а для горизонтального положе,.ния - фиг.19).

Отклоняющим элементом светового пучка в устройстве (фиг.20 и 21) служит склеенный из двух одинаковых частей клин 18. В плоскости склейки

40 расположен светоделительный слой 6, плоскость которого, в свою очередь, совпадает с поперечной плоскостью симметрии ампулы 1. Лучи света от неперекрытой части левого конца пу-зырька 3 проходят клин 18 и слой б и направляются в лупу 7, а лучи света ат правого конца пузырька 3 проходят только одну часть клина

18 и, отражаясь от слоя б, также направляются в лупу 7 (поле зрения

"О для наклонного положения уровня показано на фиг.22, а для горизонтальнога — на фиг. 23).

В устройстве (фиг. 24 и 25) элементом-отклонения светового пучка

55 является куб-призма, склеенная из ,2-х прямоугольных призм 19 и 20 гипотенузными гранями. На одной из гипотенузных граней нанесено свето делительное покрйтие 6, которое расположено в поперечной плоскости симметрии ампулы 1. Лучи света от концов пузырька, преломляясь и oT- . ражаясь в призмах 19 и 20, проходят слой 6 - отражаются,от него и вМЕСйЖ направляются в лупу 7. Вид поля зре

800638

)в г ю tu руе. 2

9 ие,З ния 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 изобретения

Уровень с оптической системой нониального визирования, содержащий цилиндрическую ампулу с жидкостью и пузырьком, устройство для подсветки и укрепленные нац ампулой зеркало для соединения полей зрения, выставленное перпендикулярно продольной плоскости симметрии пузырька, элементы отклонения светового пучка и лупу, отличающийся IS тем, что, с целью повышения точности определения положения пузырька, зеркало для соединения полей зрения расположено над пузырьком по всей его ширине и выполнено с полуотражающим

2Q слоем, а над концами пузырька ио разные стороны от его продольной плоскости симметрии размещены непрозрачные маски, прямолинейные границы которых совмещены с продольной плоскостью симметрии пузырька.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании

9 212823, кл. 97(2), 1924.

2. Патент Японии Р 39-1090, кл. 107 А 2, 1964 (прототип) .

800638 (Рог. 18

4Ри«Ю! з

Фиг. 22

41иг, 21

2 Ч З

Ц)иг. 2Ч

puz. 25 оиг. 27 е

20 fi

ВНИИПИ Заказ 103g5/43

Тираж 653 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород,ул. Проектная,4