Selbstreduzierende Vorrichtung zum 11lessen von Entfernungen oder Höhen ' mit Messlatte am Ziel. Die Erfindung betrifft eine selbstreduzie rende Vorrichtung zum Messen von Entfer nungen oder Höhen mit Messlatte am Ziel und mit einem kippbar angeordneten System von mehreren Fernrohren, von denen mindestens eines vorn einen drehbar gelagerten optischen Körper enthält, der beim Kippen des Fern rohrsystems eine Drehung erfährt, die eine .Änderung des Winkels zur Folge hat, den die Ziellinie des betreffenden Fernrohres mit derjenigen eifies andern Fernrohres des Sy stemen einschliesst.
Während bei den bekannten Geräten dieser Art jener optische Körper ein einem Fernrohr zugeordnetes, besonderes Glied ist, das spie gelnde oder eben brechende Flächen enthält, wird gemäss der Erfindung jener optische Körper durch das Objektiv des betreffenden Fernrohres selbst gebildet, welches Objektiv zur Gehäuseachse des zugehörigen Fernrohres exzentrisch angeordnet und um diese Achse drehbar ist. Die erfindungsgemässe Vorrich tung zeichnet sich gegenüber den oben ge- nannten bekannten Vorrichtungen durch grö ssere Unempfindlichkeit gegen Temperatur einflüsse aus.
Es ist auch schon ein selbstreduzierendes Tachymeter vorgeschlagen worden, bei dem nach dem Helioprinzip das Objektiv eines Einzelfernrohres in zwei Teillinsen zerschnit ten ist. Die Teile sind längs ihrer Trennungs linie um einen festen unveränderlichen Betrag verschoben. Die beiden Halblinsen stellen alsö bei diesem bekannten Gerät zusammen mit einer Zielmarke ein Doppelfernrohr dar, des sen beide Zielachsen einen veränderlichen Winkel miteinander bilden.
Liegt dieser Winkel in der durch Standpunkt und bl:ess- latte bestimmten Ebene des Messdreieckes, so ist er in seiner ganzen Grösse als parallak- tischer Winkel wirksam. Bei einer Drehung der fest verbundenen Halblinsen um die Fern rohrachse wird in der Ebene des Messdreieckes nur die Projektion des Zielachsenwinkels als parallaktischer Winkel wirksam. Die Ände rung des parallaktischen Winkels wird also bei der Aubellschen Vorrichtung durch Än derung eines konstanten Zielachsenwinkels erzielt.
Bei einer derartigen Einrichtung ist nun eine einfache, etwa durch Zahnräder bewirk bare, ein konstantes Übertragungsverhältnis ergebende Kupplung zwischen Kippeinrich tung des Fernrohres und Dreheinrichtung des zerschnittenen Objektives offenbar nur dann möglich, wenn die Reduktion des parallak- tischen Winkels gemäss den einfachen, bei horizontaler Messlatte in Frage kommenden Beziehungen, nämlich proportional dem Co sinus oder dem Sinus des Neigungswinkels der Ziellinie erfolgen soll.
Die. beim Gebrauch von stehenden Messlatten auftretende Abhän gigkeit des parallaktischen Winkels gemäss 00s2 <I>a</I> und<B>1/2</B> sln <I>2 a</I> machen hier umständ liche Übertragungseinrichtungen (Kurvenfüh rungen) zwischen Kippbewegung und Drehung der Linsenfassung notwendig. Ähnliches gilt auch für andere nach dem Heliometerprinzip gebaute Einrichtungen dieser Art.
In der Zeichnung dienen Fig. 1-4a der Erläuterung der Erfindung, und zwar zeigen Fig. 1-3 schematisch- ein Doppelfernrohr mit zwei übereinanderliegenden Fernrohren in ver schiedenen Stellungen der Zielachsen im Schnitt durch die optischen Achsen der Fern rohre, während Fig. 4 und 411 die Bildände rungen bei lotrechter bezw. wagerechter De- zentrierung eines Fernrohrobjektivs schema tisch veranschaulichen.
Fig. 5 zeigt ein Aus führungsbeispiel- des Erfindungsgegenstandes mit drei- nebeneinanderliegenden Fernrohren zur Messung von Entfernungen und Höhen in einem Schnitt durch die optischen Achsen der Fernrohre, sowie eine Ansicht der Objek tive der beiden seitlichen Fernrohre.
Die Zielachse 1 - 2 des obern, aus dem Objektiv 3, der Zielmarke 1 und dem Okular 4 bestehenden Fernrohres sei gegen die (an fängliche) Lage der Zielachse 5-6 des aus dem Objektiv l der Zielmarke 5 und dem Okular 8 bestehenden untern Fernrohres um den Winkel
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geneigt. Verschiebt man jetzt (Fix.
2) das Objektiv des untern Fernrohres senkrecht zur Hauptachse des Fernrohres im lotrechten Sinn um einen bestimmten festen Betrag, so, dass die neue Lage der Zielachse 5 - 6' mit der ursprünglichen Lage 5 - 6 ebenfalls den Winkel
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bildet, und denkt man sich dann das untere Fernrohr parallel mit sich selbst so verschoben, dass die Ziel marken beider Fernrohre zusammenfallen, so erhält- man die in 'Fig. 3 dargestellte Lage, in der beide Zielachsen den (parallaktischen) Winkel co miteinander einschliessen. In dieser Lage mögen die beiden Zielachsen 1-6' und 1-2 auf einer zur ursprünglichen .Richtung 1-6 der Achse des untern Fernrohres lot rechten Geraden die Punkte 6o', 6o und 2o treffen.
Dreht man jetzt die Fassung des zur Fernrohrachse 1-6 exzentrischen Objektives um diese Achse, und zwar um einen Winkel 2 a, so wird an der Zielmarke 1, 5 ein- Punkt 6o" (vergleiche den Aufriss in Fig. 4) erschei nen, dessen lotrechter Abstand 6o"-20 von Punkt 2o gleich
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ist, wenn man die ,Strecke 1-6o als Strek- keneinheit ansieht und der Winkel am in ana lytischem Masse angegeben ist.
Man erkennt also, dass es bei einer Dezentrierung des einen Objektives im vertikalen Sinne möglich ist, eine Reduktion des parallaktischen Winkels 0o- gemäss der für eine Entfernungsmessung mit stehender Messlatte geforderten Beziehung 0u # coS2 <I>a</I> durch eine in konstantem Verhält nis zur Fernrohrneigung stehende Drehung der Objektivfassung zu erzielen.
Aus Fig. 411 ist zu -ersehen, dass bei einer entsprechenden Dezentrierung des einen Fern rohrobjektives im wagrechten Sinne eine Drehung der Fassung dieses Objektives um -die Fernrohrachse um 2 a den parallaktischen Winkel gemäss der für die Höhenmessung bei stehender Messlatte geltenden Beziehung sin 2 u verändert
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Für Messungen mit wagrechter Messlatte müsste das Objektiv des einen Fernrohres gegenüber dem Objektiv des andern Fern rohres so versetzt sein,
dass die Ziellinien beider Fernrohre den Winkel c) miteinander einschliessen, und dass der Abstand des opti schen Mittelpunktes des exzentrischen Objek tives von seiner Drehachse gleich dem Ver setzungsbetrag ist. Dann ergeben sich bei einer Kippung der beiden Fernrohre um a und bei gleichzeitiger Drehung des exzentrischen Objektives um u die für die Reduktion von Beobachtungen an wagrechten Messlatten be kannten einfachen Beziehungen m cos a bezw. m sin c.
Bei der Vorrichtung nach Fig. 5 sind 20, 21 und 22 drei nebeneinanderliegende Fern rohre, deren gemeinsames, mit wagrechten und lotrechten Zielfäden, versehenes Gesichts feld durch das gemeinsame Okular 33 be trachtet wird. Die Vorrichtung arbeitet mit vertikaler Latte am Ziel. Das mittlere Fern rohr<B>21 dient</B> zum unmittelbaren Einstellen auf die Messlatte, das linke zur Entfernungs inessung und das rechte zur Höhenmessung.
Das Einstellen erfolgt durch Kippen des gan zen Fernrohrsystemes. Beim Kippen wälzen sich die in Zylinderform die Gehäuse der Fernrohre 20 und 22 umgebenden Kegelräder 24 und 25 auf den fest, aber einstellbar am Fernrohrblock 26 angebrachten Kegelrädern 27 ab. Die zylindrischen Kegelräder 24 und 25 drehen sich bei einer Neigung a der fest verbundenen Fernrohre um den Winkel<I>2 a</I> mit den Gehäuseachsen der Fernrohre 20 und 22 als Drehachsen. Mit den drehbaren Kegel rädern 24 und 25 sind die Objektive 10 und 11 fest verbunden.
Beide Objektive sind ge gen ihre Drehachsen und damit gegen die Gehäuseachsen der zugehörigen Fernrohre exzentrisch gelagert,<B>und</B> zwar so, dass bei wagrechter Fernrohrlage das linke Objektiv 1O nach der Höhe, das rechte Objektiv 11 aber seitlich eine exzentrische Stellung hat, wie dies aus Fig. 5 hervorgeht. Die Grösse dieser Dezentrierung hängt von der Brenn weite des Objektives und der gewählten tachymetrischen Konstanten ab. Soll diese Konstante den Wert 100 haben, so muss die lineare Exzentrizität gleich 1200 der Brenn weite sein.
Bei der durch das Kippen des Fernrohres herbeigeführten Drehung der Ob jektivfassung verschieben sich die in den seit lichen Fernrohren erzeugten Lattenbilder in der in Fig. 4 und 411 ersichtlichen Weise nach der -Höhe, und zwar so, dass die am wage rechten Zielfaden, mit dem im Mittelfernrohr 21 der Lattennullpunkt eingestellt wurde, abzulesende Lattenbezifferung unmittelbar die wagrechte bezw. senkrechte Projektion der Zielstrahlenlänge, also die Entfernung und die Höhe, ergibt.
In der Fig. 3 war die Zielachse 1-2 des Fernrohres mit zentrischem Objek tiv gegen die Drehachse<B>1-6</B> des exzentri schen Objektives 7 um den Winkel
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geneigt. Entsprechend sind bei der Vorrichtung nach Fig. 5 die Fernrohre 20 und 22 mit einem eine konstante Ablenkung
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bewirkenden Keil 12 versehen, wobei nur der geil des Fernrohres 20 dargestellt ist. Es könnte aber auch an Stelle der Fernrohre 20, 22 das Fern rohr 21 mit einem solchen geil versehen sein. Ferner könnte, statt dass Keile verwendet werden, die durch die Drehachsen der exzen trischen Objektive 10, 11 bestimmte Ebene gegenüber der optischen Achse des Fernrohres 21 um den Winkel
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geneigt sein.
Die Drehung der Objektivfassungen der Objektive 10 und 11 erzeugt neben der für die Messung verwendeten lotrechten Latten verschiebung auch eine seitliche Versetzung des Lattenbildes (siehe Fig. 4 und 4'1), die ohne Einfluss auf die Messergebnisse ist.
Mit- telst der durch Triebknöpfe 13 und 14 ver- schwenkbaren Spiegelprismen 15 und 16 oder auch durch andere Einrichtungen können die seitlich versetzten Bilder dem im Mittelfern rohr entstandenen Lattenbild bis zur Koinzi denz genähert werden. In diesem Falle wird es möglich, den Nullpunkt der Latte als Ab lesemarke an den verschiedenen Lattenbildern zu benutzen, so dass also für die Messung der gesuchten Grössen ein das gesamte Fernrohr gesichtsfeld durchlaufender wagrechter Ziel faden entbehrt werden kann.
Die Scharfeinstellung aller drei Fernrohre erfolgt durch gemeinsame Verschiebung von Zwischenlinsen 17, 18 und 19.
Self-reducing device for measuring distances or heights with a measuring stick at the target. The invention relates to a self-reducing device for measuring distances or heights with a ruler at the target and with a tiltable system of several telescopes, at least one of which contains a rotatably mounted optical body at the front which is rotated when the telescope system is tilted, which results in a change in the angle that the target line of the telescope in question includes with that of the other telescope of the system.
While in the known devices of this type that optical body is a special member associated with a telescope, which contains mirrored or refractive surfaces, according to the invention that optical body is formed by the lens of the telescope itself, which lens is the axis of the housing of the associated Telescope is arranged eccentrically and rotatable about this axis. The device according to the invention is distinguished from the above-mentioned known devices by greater insensitivity to temperature influences.
A self-reducing total station has also been proposed in which the objective of a single telescope is cut into two partial lenses according to the helicopter principle. The parts are shifted along their line of separation by a fixed unchangeable amount. In this known device, the two half-lenses together with a target also represent a double telescope, the two target axes of which form a variable angle with one another.
If this angle lies in the plane of the measuring triangle determined by the point of view and the leaf bar, it is effective in its entire size as a parallel angle. When the permanently connected half-lenses are rotated around the telescope axis, only the projection of the target axis angle is effective as a parallactic angle in the plane of the measuring triangle. The change in the parallactic angle is thus achieved in the Aubell device by changing a constant target axis angle.
With such a device, a simple coupling between the tilting device of the telescope and the rotating device of the cut objective is apparently only possible if the reduction of the parallactic angle according to the simple, with a horizontal measuring stick, produces a constant transmission ratio relevant relationships, namely proportional to the cosine or the sine of the angle of inclination of the target line.
The. When using standing measuring rods, the dependence of the parallactic angle according to 00s2 <I> a </I> and <B> 1/2 </B> sln <I> 2 a </I> makes cumbersome transmission devices (curve guides ) necessary between tilting and rotating the lens mount. The same applies to other facilities of this type built according to the heliometer principle.
In the drawing, Fig. 1-4a serve to explain the invention, namely Fig. 1-3 schematically show a double telescope with two superimposed telescopes in different positions of the target axes in a section through the optical axes of the telescopes, while Fig. 4 and 411 the changes in the image with vertical respectively. schematically illustrate horizontal decentering of a telescope lens.
Fig. 5 shows an exemplary embodiment from the subject of the invention with three side-by-side telescopes for measuring distances and heights in a section through the optical axes of the telescopes, and a view of the objectives of the two lateral telescopes.
The target axis 1 - 2 of the upper telescope consisting of the objective 3, the target 1 and the eyepiece 4 is against the (at the beginning) position of the target axis 5-6 of the lower telescope consisting of the lens 1 of the target 5 and the eyepiece 8 around the angle
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inclined. If you move now (Fix.
2) the objective of the lower telescope perpendicular to the main axis of the telescope in the perpendicular direction by a certain fixed amount, so that the new position of the target axis 5 - 6 'with the original position 5 - 6 also the angle
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forms, and if one then thinks the lower telescope is shifted parallel to itself in such a way that the target marks of both telescopes coincide, one obtains the in 'Fig. 3, in which both target axes enclose the (parallactic) angle co with one another. In this position, the two target axes 1-6 'and 1-2 may meet the points 6o', 6o and 2o on a straight line perpendicular to the original direction 1-6 of the axis of the lower telescope.
If you now rotate the mount of the objective, which is eccentric to the telescope axis 1-6, about this axis, namely by an angle 2 a, a point 6o "will appear at the target mark 1, 5 (compare the elevation in Fig. 4), its perpendicular distance 6o "-20 from point 2o equal
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is if one regards the distance 1-6o as a unit of distance and the angle am is given in analytical terms.
It can therefore be seen that if one lens is decentered in the vertical sense, it is possible to reduce the parallactic angle 0o according to the relationship 0u # coS2 <I> a </I> required for a distance measurement with a standing measuring stick by an in constant To achieve ratio to telescope inclination standing rotation of the lens mount.
From Fig. 411 it can be seen that with a corresponding decentering of a telescope objective in the horizontal direction, a rotation of the mount of this objective around the telescope axis by 2 a the parallactic angle according to the relationship sin 2 u that applies to the height measurement when the measuring stick is standing changed
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For measurements with a horizontal ruler, the objective of one telescope should be offset from the objective of the other telescope so that
that the target lines of both telescopes enclose the angle c) with one another, and that the distance between the optical center of the eccentric lens and its axis of rotation is equal to the offset amount. If the two telescopes are tilted by a and the eccentric objective is rotated by u at the same time, the simple relationships m cos a and m cos a respectively known for the reduction of observations on horizontal measuring rods result. m sin c.
In the device of Fig. 5 20, 21 and 22 are three adjacent telescope tubes, the common, with horizontal and vertical target threads, provided field of view through the common eyepiece 33 be sought. The device works with a vertical staff at the target. The middle telescope <B> 21 </B> is used for direct adjustment to the measuring rod, the left one for distance measurement and the right one for height measurement.
Adjustment is made by tilting the entire telescope system. When tilting, the cylindrical bevel gears 24 and 25 surrounding the housings of the telescopes 20 and 22 roll on the bevel gears 27 fixedly but adjustably attached to the telescope block 26. The cylindrical bevel gears 24 and 25 rotate at an inclination a of the fixed telescopes by the angle <I> 2 a </I> with the housing axes of the telescopes 20 and 22 as axes of rotation. With the rotatable bevel gears 24 and 25, the lenses 10 and 11 are firmly connected.
Both objectives are mounted eccentrically against their axes of rotation and thus against the housing axes of the associated telescopes, <B> and </B> in such a way that, when the telescope is in a horizontal position, the left objective 10 is eccentric in height, the right objective 11 laterally as can be seen from FIG. The size of this decentering depends on the focal length of the lens and the selected tachymetric constant. If this constant is to have the value 100, the linear eccentricity must be 1200 of the focal length.
During the rotation of the telescope brought about by the tilting of the lens, the bar images generated in the side telescopes move in the manner shown in FIGS. 4 and 411 according to the height, in such a way that the target thread on the right with the The staff zero point was set in the central telescope 21, the staff numbering to be read immediately the horizontal respectively. vertical projection of the target beam length, i.e. the distance and the height, results.
In Fig. 3, the sighting axis 1-2 of the telescope with a centric Objek tiv against the axis of rotation <B> 1-6 </B> of the eccentric lens 7 by the angle
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inclined. Correspondingly, in the device of FIG. 5, the telescopes 20 and 22 have a constant deflection
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effecting wedge 12 provided, only the horny of the telescope 20 is shown. But it could also be provided in place of the telescopes 20, 22, the telescope tube 21 with such a cool. Furthermore, instead of using wedges, the plane determined by the axes of rotation of the eccentric lenses 10, 11 relative to the optical axis of the telescope 21 by the angle
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be inclined.
The rotation of the lens mounts of the lenses 10 and 11 generates, in addition to the vertical rod displacement used for the measurement, a lateral displacement of the rod image (see FIGS. 4 and 4'1), which has no effect on the measurement results.
By means of the mirror prisms 15 and 16, which can be pivoted by means of drive knobs 13 and 14, or by means of other devices, the laterally offset images can be brought closer to the lath image created in the central telescope up to the coincidence. In this case, it is possible to use the zero point of the staff as a reading mark on the various staff images, so that a horizontal target thread running through the entire telescope field of view can be dispensed with for measuring the quantities sought.
The focusing of all three telescopes is carried out by moving intermediate lenses 17, 18 and 19 together.