КООРДИНАТОМЕР СТРУНЫ ОБРАТНОГО ОТВЕСА
COORDINATE SCALE OF INVERTED PLUMB LINE STRING

Изобретение относится к области технической физики и, в частности, к прикладной геодезии, связанной с контролем положения точек объекта в горизонтальной плоскости, с передачей заданного направления с одного горизонта на другой, с контролем оползневых процессов подвижек почвы и др.
Известны координатомеры струны обратного отвеса, основанные на визуальном считывании положения струны отвеса в координатной системе, заданной двумя взаимно перпендикулярными линейками, оснащенными микрометрами /1/. Они не отвечают требованиям (автоматизации измерений и, в свою очередь, требуют дополнительных геодезических измерений для преобразования координатной системы упомянутых линеек в местную или иную координатные системы.
Известны также координатомеры, основанные, например на фотоэлектрическом, электромагнитном и других принципах считывания информации /1/. Однако они также нуждаются в указанном преобразовании координатных систем.
Наиболее близким к заявленному изобретению по совокупности признаков (прототипом) является устройство для передачи координат /2/, в котором содержится позипионно чувствительный спутниковый приемник для определения координат струны обратного отвеса в глобальной системе координат. Прототип характеризуется недостатком, связанным с тем, что в нем определяются координаты не оси струны отвеса, а точки ее крепления к поплавку. Этот недостаток проявляется в том, что при неравномерном нагреве конструкции под действием, например, солнечных лучей поплавок, а вместе с ним и точка крепления к нему струны отвеса, несколько смещается от отвесной линии, задаваемой основной частью струны отвеса, внося тем самым определенную погрешность в результаты измерений. Для уменьшения доли этой погрешности необходимо, чтобы измерения выполнялись относительно струны отвеса, расположенной ниже точки ее крепления к поплавку, как минимум, на 500 мм.
Задача, решаемая настоящим изобретением, состоит в устранении недостатка, присущего прототипу, для чего в предлагаемом координатомере струны обратного отвеса, содержащем позиционно чувствительный спутниковый приемник, трегер и компьютер, в отличие от прототипа и в соответствии с изобретением он дополнительно содержит визирную марку, закрепленную на струне обратного отвеса ниже точки ее крепления к поплавку, и позиционно чувствительный видеодатчик, который механически соединен с антенной спутникового приемника и установлен в трегере, при этом оптическая ось видеодатчика совмещена с продольной осью антенны, а трегер установлен над окнами, выполненными в крышке обратного отвеса и в нижней части внутренней трубы поплавка так, что через эти окна визирная марка находится в поле зрения видеодатчика.
Изобретение поясняется фиг.1 и 2, на которых изображены антенна спутникового приемника 1, позиционно чувствительный видеодатчик 2, трегер 3, крышка обратного отвеса 4, окно в крышке 5, сосуд тороидальной формы 6 с жидкостью 7, поплавок 8, основание обратного отвеса 9, внутренняя труба поплавка 10, окно в нижней части трубы 11, точка крепления струны обратного отвеса 12, визирная марка 13, струна обратного отвеса 14, спутниковый приемник 15 и компьютер 16.
Видеодатчик 2 механически соединен с антенной 1 спутникового приемника 1 так, что продольная ось антенны и оптическая ось видеодатчика совмещены друг с другом. Видеодатчик 2 установлен в трегере 3, с помощью которого его оптическая ось приводится в вертикальное положение. Трегер 3 устанавливается на крышке 4 обратного отвеса над окнами 5 и 11 так, что визирная марка 13 находится в поле зрения видеодатчика 2.
Визирная марка 13 закреплена на струне обратного отвеса 14 ниже (не менее чем на 500 мм) точки 12 ее крепления к внутренней трубе поплавка.
Визирная марка освещается осветителем, не показанным на фиг.1. В результате в выходном видеосигнале видеодатчика 2, представляющего собой телекамеру с ПЗС-матрицей, содержится изображение визирной марки 13.
На фиг.2 показан вид сверху через окно 5 на окно 11 и визирную марку 13 для наглядности заштрихованную.
Выходы спутникового приемника 15 и видеодатчика 2 соединены с компьютером 16.
Координатомер струны обратного отвеса работает следующим образом.
На основе компьютерной обработки выходного видеосигнала видеодатчика 2 вычисляются координаты центра визирной марки 13 - оси струны отвеса - в координатной системе видеодатчика 2.
На основе компьютерной обработки выходного сигнала спутникового приемника 15 вычисляются координаты видеодатчика 2 в глобальной системе координат, после чего координаты оси струны отвеса переводятся в глобальную систему координат, что и служит решением поставленной задачи.
В соответствии с экспериментальными данными погрешность спутникового приемника при работе в дифференциальном режиме (в паре с другим спутниковым приемником, координаты которого точно известны) может составлять порядка 1 мм. Если два обратных отвеса разнести на 1 км друг от друга, то на основе координат, полученных с помощью предлагаемого координатомера, направление, задаваемое отвесами, будет определено с погрешностью порядка 0,2 угловой секунды.
Источники информации
1. Карлсон А.А. Измерение деформаций гидротехнических сооружений. М.: Недра, 1984 г., с.147-150.
2. Патент РФ № 2092793, кл. G01C 15/10. Устройство для передачи координат, 1975 г.