ПРИБОР ВЕРТИКАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
DEVICE OF VERTICAL DESIGN

Изобретение относится к области геодезического приборостроения и может быть использовано, в частности, при передаче осей с одного монтажного горизонта на другой (при строительстве сооружений), для определения крена сооружений башенного типа, при задании горизонтальных и наклонных направлений, построении вертикальных плоскостей и др.
Известны оптико-электронные центриры, содержащие оптическую систему, в пространстве изображения которой установлена матрица приемников излучения, а в пространстве предмета - источник электромагнитного излучения диффузионного типа. Указанные центриры обеспечивают необходимую точность центрирования при грубой установке прибора в рабочее положение в базовой точке, что обеспечивается автоматическим определением величины смещения вертикальной оси вращения измерительного прибора относительно базовой точки и введением поправок в измеренные прибором или задаваемые им величины по алгоритму, обеспечиваемому электронной системой регистрации и обработки информации, сигналы в которую поступают и от матрицы приемников излучения (см., например, патент №2428656, опубл. 10.09.2011 г., бюл. №25).
Недостатками указанных приборов, в частности жестких отвесов, является невозможность одновременного построения вертикальной оси «зенит-надир», поскольку их действие ограничено практически только функциями центрирования прибора.
Известно устройство вертикального проектирования с двухсторонней компенсацией линии «зенит-надир», которое позволяет выполнять одновременное визирование в направлении «зенит-надир», для чего в поле зрения оптической системы введен оптический элемент, куб-призма, являющийся одновременно и элементом компенсатора прибора, при этом куб-призма расположена на главной оси двух идентичных оптических систем (см., например, Х.К. Ямбаев. Современные приборы для инженерно-геодезических работ. - М.: Недра, 1990, с. 161-170, рис. 68, а). При передаче, например, вертикальной оси с одного монтажного горизонта на другой в специальном технологическом отверстии монтажного горизонта устанавливают прозрачную палетку с нанесенной на ней сеткой прямоугольных координат, что позволяет визуально определить по палетке положение вертикальной оси на данном горизонте.
Недостатками указанного устройства является необходимость механического центрирования прибора в базовой точке с той или иной степенью точности, что является сравнительно трудоемким процессом, а также необходимость визуального определения по палетке положения вертикальной оси. Кроме того, недостатком указанного устройства является и невозможность одновременного визирования в направлениях «зенит» и «надир», т.е. одновременного наблюдения указанных точек и направлений.
В качестве прототипа выбран прибор вертикального проектирования (см., патент №2481556, опубл. 10.05.2013 г., бюл. №13), содержащий систему построения изображения, в пространстве предмета которой размещен излучатель, содержащий источник и/или источники излучения и установленный и/или установленные с возможностью поступательного перемещения в горизонтальной плоскости, а пространство изображений оснащено системой идентификации изображения упомянутого источника и/или источников излучения, включающая матрицу приемников излучения, положение которых известно в выбранной системе координат. Указанное устройство содержит электронную систему регистрации и обработки информации, установленную с возможностью приема сигнала от матрицы приемников излучения и реализующую, в частности, алгоритм определения координат источника и/или источников излучения. Устройство содержит также систему автоматического приведения вертикальной оси в отвесное положение и выполнено с возможностью одновременного и/или попеременного аналитического центрирования в направлениях «зенит» и «надир», для чего система построения изображения выполнена разветвленной и соосной с образованием двух пространств предмета, разнесенных в направлениях «зенит» и «надир», при этом каждое пространство предмета снабжено автономным излучателем, выполненным каждый в виде диффузных источников излучения активного и/или пассивного типа, при этом упомянутая выше электронная система прибора снабжена блоком идентификации каждого излучателя по их расположению на линии «зенит» и «надир», в частности, например, способом механического или оптического прерывания излучения от источников излучения. Система построения изображения выполнена в виде двух разветвленных и соосных систем с образованием двух совмещенных пространств изображения, в которых размещается матрица и/или матрицы приемников излучения.
Недостатком указанного устройства является сложность системы построения изображения, включающей сравнительно большое число оптических элементов, что может приводить к разъюстировке прибора в процессе его эксплуатации из-за температурных и механических воздействий и усложняет его юстировку.
Для устранения указанных недостатков предлагается устройство, прибор вертикального проектирования, содержащий две соосных оптических системы с их совмещенными пространствами изображения, одна из которых выполнена зеркальной.
Необходимые пояснения по конструкции предлагаемого прибора вертикального проектирования приведены на фиг. 1 и 2.
На фиг. 1 приведена схема устройства. Обозначения на фиг. 1:
1 и 2 - объективы системы построения изображения; 1 - зеркальный объектив;
3 - матрица приемников излучения;
4 - электронная система регистрации и обработки информации;
5 и 6 - источники излучения в пространстве предмета объективов 1 и 2.
На фиг. 2 приведена матрица 3 приемников излучения. Обозначения на фиг. 2:
7 и 8 - идентифицируемые энергетические пятна от источников излучения 5 и 6 в плоскости матрицы приемников излучения;
yox - прямоугольная система координат в плоскости матрицы приемников излучения;
7
7
8
8
x, y, x и y - прямоугольные координаты центров идентифицируемых энергетических пятен 7 и 8 в системе координат yox.
Устройство работает следующим образом.
Настоящий прибор, как и все геодезические приборы, оснащен подставкой с тремя подъемными винтами, одним или двумя цилиндрическими установочными уровнями.
На монтажных горизонтах в технологических отверстиях размещают излучатели в точках 5 и 6. На промежуточном монтажном горизонте, если излучатели 5 и 6 находятся на другом горизонте, чем прибор, над технологическим отверстием устанавливают в рабочее положение прибор. Если же один из излучателей располагается на том же монтажном горизонте, что и прибор, то прибор устанавливают в рабочее положение над этим излучателем. Установка прибора в рабочее положение предусматривает его горизонтирование с помощью подъемных винтов подставки, т.е. приведение плоскости, перпендикулярной вертикальной оси вращения, в горизонтальное положение. Вертикальная ось прибора при этом автоматически принимает вертикальное положение благодаря имеющейся в приборе системы компенсации оси (компенсатора). По сигналу из электронной системы 4 регистрации и обработки информации убеждаются, что источники излучения 5 и 6 видны оптическими системами 1 и 2. По размерам идентифицируемых энергетических пятен 7 и 8 электронная система 4 выполняет определение координат х и у центров этих пятен.
Электронная система выделяет два значения разностей координат
Для построения вертикальной оси, совпадающей, например, с вертикальной осью прибора, необходимо переместить излучатели 5 и 6 в такое положение, при котором обеспечиваются нулевые разности координат источников 5 и 6.
O
O
Если положение вертикальной оси на монтажном горизонте, на котором установлен прибор, известно, например, x и y, то излучатели 5 и 6 перемещают до положения, соответствующего нулевым разностям координат
Таким образом, существенное упрощение конструкции прибора позволяет без снижения точности измерений и построений обеспечить решение соответствующих задач.
Следует отметить, что зеркальным объективом может служить и, например, центральная часть системы построения изображения. В этом случае вторая, соосная с зеркальной, оптическая система будет представлять собой линзу или систему линз с отверстием посередине диаметром, равном диаметру зеркального объектива. Известно, что периферийные части стеклянных линз дают сравнительно большие искажения (аберрации) по сравнению с центральными частями. Кроме того, изготовление линз с отверстием в их центральной части является трудоемким. В связи с этим предпочтение следует отдавать схеме, представленной на фиг. 1.