CH324714A - Self-reducing telescope for total station measurements with the help of a vertical measuring rod at the target point - Google Patents

Self-reducing telescope for total station measurements with the help of a vertical measuring rod at the target point

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Publication number
CH324714A
CH324714A CH324714DA CH324714A CH 324714 A CH324714 A CH 324714A CH 324714D A CH324714D A CH 324714DA CH 324714 A CH324714 A CH 324714A
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CH
Switzerland
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telescope
tachymetric
measurement
axis
gear
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Application number
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German (de)
Inventor
Wild Heinrich
Haller Rud
Hinden Fritz
Original Assignee
Kern & Co Ag
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C3/00Measuring distances in line of sight; Optical rangefinders
    • G01C3/26Measuring distances in line of sight; Optical rangefinders using a parallactic triangle with fixed angles and a base of variable length, at, near, or formed by the object
    • G01C3/28Measuring distances in line of sight; Optical rangefinders using a parallactic triangle with fixed angles and a base of variable length, at, near, or formed by the object with provision for reduction of the distance into the horizontal plane
    • G01C3/30Measuring distances in line of sight; Optical rangefinders using a parallactic triangle with fixed angles and a base of variable length, at, near, or formed by the object with provision for reduction of the distance into the horizontal plane with adaptation to the measurement of the height of an object, e.g. tacheometers

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
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Description

  

  Selbstreduzierendes Fernrohr für     tachymetrische    Messungen mit     Hilfe     einer vertikalen     Messlatte    am Zielpunkt    Die Fernrohre von Vermessungsinstru  menten, wie Theodolite, Nivelliere usw., wer  den ausser mit den Faden- oder Strichkreuzen  für die eigentliche     Zielfestlegung    in der Regel  noch mit den sogenannten     Reichenbachschen     Fäden oder     Strichen    ausgerüstet, die     zur    Be  stimmung der Entfernung und der Höhen  differenz zwischen dem Instrumentenstand  punkt und dem angezielten Geländepunkt die  nen; zu welchem Zwecke am Geländepunkt  eine     Messlatte    aufgestellt werden muss.

   Wie  bekannt, gibt der durch zwei entsprechende       Reichenbachsche    Fäden öder Striche begrenzte  Abschnitt am     Messlattenbild    die schiefe Ent  fernung zwischen     Instrumenten-    und     Messlat-          @tenstandpunkt.    Aus dieser schiefen Entfer  nung und dem Höhenwinkel wird die Karten  entfernung, das heisst die Horizontalentfer  nung, und die Höhendifferenz, rechnerisch er  mittelt.

       Wird    am Zielpunkt eine vertikale       Messlatte        verwendet,    so muss der abgelesene  Lattenabschnitt für die     Bestimmung    der Hori  zontalentfernung mit     cos2    a und für die Er  mittlung der Höhendifferenz mit     sin   <I>a</I>     cos   <I>v,</I>  des Höhenwinkels des Fernrohres multipli  ziert werden.

   Es sind bereits verschiedene In  strumente vorgeschlagen und auch ausgeführt  worden, bei welchen diese zeitraubende Re  duktion automatisch erfolgt, so dass ohne wei  tere Hilfsmittel die tatsächliche     Horizontal-          entfernung        bzw.    Höhendifferenz     direkt    abge-    lesen werden kann.

   Zu diesem Zwecke werden  zum Beispiel an Stelle der     Reichenbachschen     Fäden oder Striche Strichkurven verwendet,  die nach den Funktionen     Cos2    a bzw.     sin    a       cos    a verlaufen     und    beispielsweise auf einer  Strichplatte angebracht sind;

   welche drehbar  gelagert und mit der     Kippachse    des Fernroh  res mechanisch derart gekuppelt ist, dass der  der jeweiligen     Neigung    der optischen Achse  des Fernrohres entsprechende Abschnitt der       Kurven    im     Fernrohrgesichtsfeld        erscheänt.     Sowohl die     Horizontaldistanz    als auch die  Höhendifferenz kann dann direkt am     Mess-          lattenbild    abgelesen werden.

   Alle diese In  strumente haben jedoch den Nachteil, dass  mindestens eine der beiden zu einer Messung  benötigten Kurven das     Messlattenbild    schief       schneidet.    Dadurch wird eine .genaue Latten  ablesung sehr erschwert, und es ist     Bedingung,     dass die Zielachse genau auf die Lattenmitte  gerichtet ist.

   Um diese, eine genaue Messung  sehr     erschwerenden    Nachteile ' zu beheben,  wurde schon versucht, die geraden     Distanz-          striche    beizubehalten, wobei der Abstand der  beiden     Reichenbachschen    Fäden oder Striche  entsprechend     cos2   <I>a</I> oder     sin   <I>a</I>     cos    a mecha  nisch verändert wird. Zu diesem Zwecke muss  jedem der beiden Fäden oder Striche auf je  einer separaten Platte angeordnet sein, die in  der Höhe senkrecht zur optischen Achse des  Fernrohres     gegeneinander    verschiebbar sind.

        Die Verschiebung dieser beiden Platten wird  dabei von speziellen Kurvenscheiben nach den       Funktionen        cos9   <I>a</I>     bzw.        sin   <I>a</I>     cos    a gesteuert,  wobei der Drehwinkel der Kurvenscheiben  dem Höhenwinkel des Fernrohres entspricht.  Von derartigen Kurvenscheiben muss jedoch  eine sehr hohe, nur     sehwer    erreichbare mecha  nische Genauigkeit verlangt werden. Aus die  sem Grunde hat kein auf diesem Prinzip be  ruhendes Instrument praktische Bedeutung  erlangt.  



       Nim    können aber die     bedden    obenerwähn  ten Funktionen     cOS2    a und     sin    a     cos    a bekannt  lich wie folgt umgeformt werden  
EMI0002.0012     
    Die Funktionen     cos    2 a und     sin    2 a lassen  sich nun ohne .weiteres mit einem gewöhn  lichen Exzenter, dessen genügend genaue     Her-          stellung    keine ausserordentlichen Schwierig  keiten bietet, steuern. Der Winkel 2 a kann       durch    eine einfache Übersetzung von der  Kippachse des Fernrohres des     Intrumentes     abgenommen werden.

   Diese Überlegung liegt  der vorliegenden Erfindung     zugrunde.     



  Gegenstand vorliegender     Erfindung    ist  ein selbstreduzierendes Fernrohr für     tachy-          metrische    Messungen mit Hilfe einer verti  kalen     Messlatte    am Zielpunkt, welches min  destens ein der     tachymetrischen    Messung die  nendes Glied besitzt, welches in der Höhe  senkrecht zur optischen Achse des Fernroh  res verschiebbar geführt ist und durch ein auf  einer Achse angeordnetes, drehbares Steuer  organ gesteuert wird, wobei diese Achse durch  einen Antriebsmechanismus derart mit der  Kippachse des Fernrohres verbunden ist, dass  sie bei der Drehung des     Fernrohres    um seine  Kippachse um einen     Winkel    gedreht wird,

   der  doppelt so gross ist wie der     Winkel,    um den  das Fernrohr     iun    die Kippachse gedreht wird.  



  Das der     tachymetrischen        Messung    dienende  Glied kann dabei ein Strich oder Faden sein.  Es kann aber auch ein anderer Teil oder    Teile des Fernrohres gesteuert werden, bei  einem     Doppelfernrohr    mit zwei getrennten  Objektiven und einem gemeinsamen Okular  beispielsweise der     vertikale    Abstand der bei  den     Ob-jektivachsen    oder bei einem Fernrohr  mit geteiltem Objektiv der vertikale Abstand  der beiden     Objektivhälften.     



  Eingehende Versuche haben     erwiesen,    dass  sich mit einem solchen selbstreduzierenden  Fernrohr und einer vertikalen     Messlatte    am  Zielpunkt eine     Messgenauigkeit    erzielen lässt,  die derjenigen eines Fernrohres mit festen       Distanzfäden    oder -strichen mit gleicher  optischer Leistung gleichkommt.  



  In der Zeichnung sind eine beispielsweise  Ausführungsform des Erfindungsgegenstan  des sowie eine     Ausführingsvariante    schema  tisch dargestellt. Es zeigen:       Fig.l    einen senkrechten axialen Schnitt  durch ein selbstreduzierendes     Fernrohr    für       tachymetrische    Messungen mit Hilfe einer ver  tikalen     ll.fesslatte    am     Zielpunkt,

            Fig.    2 einen Schnitt nach Linie<B>A -A</B> in       Fig.1.        Fig.    3 das Gesichtsfeld des Fernrohres  nach     Fig.1    und 2     mit    dem darin sichtbaren       Messlattenabschnitt,          Fig.4    einen senkrechten axialen Schnitt  und       Fig.    5 einen Teil eines Schnittes nach Linie       B-B    in     Fig.    4 durch die Ausführungs  variante des selbstreduzierenden Fernrohres  für     tachymetrische    Messungen mit Hilfe einer       vertikalen        Messlatte    am Zielpunkt.  



  Bei der Ausführungsform des selbstredu  zierenden Fernrohres für     tachymetrische        lZes-          sungen    nach     Fig.1    und 2 ist mit 1 das     Fern-          rohrgehäuse,    mit 2 das     Fernrohrobjektiv    und  mit 3 das     Fernrohrokular    bezeichnet. Dieses  selbstreduzierende     Fernrohr    ist um eine     Kipp-          achse    4 drehbar.

   Im     Fernrohrgehäuse    1 ist  eine Strichplatte 5 feststehend angeordnet,  auf welcher ein Fadenkreuz mit. dem hori  zontalen Strich 6 und .dem     vertikalen    Strich  6' sowie ein     Distanzstrich    7 angebracht sind,  wobei der horizontale Strich 6 des Fadenkreu  zes und der Distanzstrich 7     den.    Abstand     f/2k     voneinander haben, wenn f die     Brennweite         des     Fernrohrobjektives    2 -und k die Multipli  kationskonstante ist.

   Im     Fernrohrgehäuse    1  ist auf dem einen, luftdicht eingeführten  Achszapfen der Kippachse 4 ein Zahnrad     ä     feststehend angeordnet, mit welchem ein die  halbe Zähnezahl wie dieses     aufweisendes    Zahn  rad 9 kämmt, welches auf einer im Fernrohr  gehäuse 1     gelagerten    Welle 10 sitzt.     ALif    der  Welle 10 ist ein Exzenter 11 angeordnet, wel  cher auf einen im     Fernrohrgehäuse    1 in einer  Führung senkrecht zur optischen Achse des  Fernrohres in der Höhe verschiebbaren Rah  men 1.2 einwirkt. In das Fenster des Rahmens  12 ist eine zweite Strichplatte 13 eingesetzt,  auf welcher ein Distanzstrich 14 angebracht  ist.

   Die beiden Strichplatten 5 und 13 liegen  beidseitig der Bildebene des     Fernrohrobjek-          tives    2 möglichst nahe aneinander, und die  Striche 6 und 6' des     Fadenkreuzes    und der  Distanzstrich 7 bzw. der Distanzstrich 14 sind  auf den gegeneinander zu liegenden Flächen  der Strichplatten 5 bzw. 13 angebracht, so dass  sie also praktisch in der Bildebene des Fern  rolirobjektives 2 liegen.  



  Der Messung einer Horizontaldistanz mit  tels einer senkrechten,     zweclnnässig    abgestütz  ten     Messlatte    und dem beschriebenen selbst  reduzierenden     Fernrohr,    dessen Objektiv 2 die  Brennweite f hat und dessen Multiplikations  konstante k = 100 angenommen ist, liegt die  Gleichung  
EMI0003.0014     
         zugrunde.    Dabei ist es an und für sich gleich  gültig, ob ein oder zwei Glieder in der Höhe  verschoben werden, wenn nur der gesamte Ab  stand der der     tachymetrischen    Messung die  nenden Glieder dieser Gleichung entspricht.

    Da jedoch     Tachymeter-Fernrohre    ausser für       tachymetrische    Messungen auch für     Winkel-          messungen    verwendet werden, ist es von Vor  teil, wenn     hiefür    eine feststehend angeordnete  Strichplatte mit der Zielmarke     bzw,    einem  Fadenkreuz vorhanden ist. Dieser Forderung       kann    leicht entsprochen werden, wenn, wie  beim dargestellten Ausführungsbeispiel, nur  ein Glied für die     tachymetrisehe    Messung in    der Höhe verschiebbar angeordnet und das  andere .fest ist.

   In der     obenerwähnten    Glei  chung ist eine konstante Komponente
EMI0003.0026  
    enthalten; diese ist auf der feststehenden  Strichplatte 5     durch    den Abstand des Distanz  striches 7 vom horizontalen Strich 6 des Fa  denkreuzes gegeben.

   Die variable     Komponente     
EMI0003.0029  
       cos    2a entspricht dem Abstand des beweg  lichen Distanzstriches 14 vom horizontalen  Strich 6 des     Fadenkreuzes    der feststehenden  Strichplatte 5, wenn die Exzentrizität des  Exzenters 11 gleich
EMI0003.0032  
   ist und     der    Exzen  ter 11 bei der Drehung des Fernrohres um  die     Kippachse    um den doppelten     Winkel    wie  dieses gedreht wird,     wie    dies aus der vor  stehenden Beschreibung hervorgeht.

   Der  durch den festen Distanzstrich 7 und den be  weglichen Distanzstrich 14 an dem im - Ge  sichtsfeld des -Fernrohres sichtbaren     Messlat-          tenbild    begrenzte Abschnitt in Zentimetern  entspricht der zu messenden     Horizontaldistahz     in Metern. In dem in     Fig:3    dargestellten  Falle ergibt sich somit eine Horizontaldistanz  von 10,0 m.  



  Die Messung der Höhendifferenz ist mit  dem gleichen Fernrohr möglich, wenn die Aus  gangsstellung des Exzenters 11 um 90  ver  ändert wird. Die der Messung dienenden  Striche müssen beim Messen von Höhendiffe  renzen den Abstand  
EMI0003.0041     
    haben. Da hierbei eine konstante Komponente  fehlt; wird für die Messung der Höhendiffe  renz der horizontale     Strich    6 des Fadenkreu  zes der feststehenden Strichplatte 5 und der  bewegliche Distanzstrich 14 der verschieb  baren     Strichplatte    13 verwendet. Für die Ver  änderung der Ausgangslage des Exzenters 11  kann eine     Verstelleinrichtung    vorgesehen wer  den, welche es ermöglicht, den Exzenter 11.

    auf seiner     Welle-10        Lun    90  zu verstellen, oder  es kann eine     Verstelleinrichtung    für das auf  der     Kippachse    des Fernrohres feststehende      Zahnrad 8 vorgesehen sein, welche es ermög  licht, dieses Zahnrad 8     in    bezug auf die     Kipp-          achse    4 um 45  zu verstellen.  



  Die beschriebene Steuerung für die ver  schiebbare Strichplatte 13 ergibt allerdings  nicht ganz exakte     Resultate,    weil der zur Mes  sung benützte     Messlattenabschnitt    zwischen  dem festen     Distanzstrich    7 und dem verschieb  baren Distanzstrich 14 nicht     symmetrisch    zur       Fernrohrachse        ist.    Die durch diese     Unsym-          metrie        verursachten    kleinen Fehler -können  aber durch     einfache    Massnahmen, z.

   B. durch  eine kleine Änderung     des    Winkels 2 a um  einen     konstanten    Winkel oder durch Verschie  bung der     Messstrecke    in bezug auf deren Mitte,  so weit     reduziert    werden, dass sie     im    prak  tisch benützten Neigungsbereich innerhalb der  an der     Messlatte    erreichbaren     Ablesegenauig-          keit    liegen.

   Es wurde jedoch eine andere,  exaktere Lösung gefunden, welche es erlaubt,  die infolge der     Unsymmetrie    des     Messabschnit-          tes        auftretenden    Fehler praktisch vollständig  und auf sehr einfache Weise     zu    beheben.

    Diese Lösung besteht darin, dass in den Über  tragungsmechanismus, -welcher die Drehung  des     Fernrohres    um die Kippachse auf den  Exzenter überträgt, ein Paar von Zahnrädern  mit der gleichen Zähnezahl, welche schwach,  nur     iun    einen Bruchteil eines Prozentes ihres  Durchmessers exzentrisch sind, eingeschaltet       wird.    Eine solche Steuereinrichtung für die       verschiebbare    Strichplatte ist in     Fig.    4     ünd    5  schematisch dargestellt.  



  In     Fig.    4 und 5 ist mit 20 das Fernrohr  gehäuse, mit 21 das     Fernrohrobjektiv,    mit 22  das     Feinrohrokular    und mit 23 eine festste  hend im     Fernrohrgehäuse    20 angeordnete  Strichplatte eines selbstreduzierenden Fern  rohres für     tach5nnetrische    Messungen mit       Hilfe    einer vertikalen     Messlatte    bezeichnet. Im       Fernrohrgehäuse    20 ist in .einer     Führung    ein  Rahmen 24 senkrecht zur optischen Achse des  Fernrohres in der Höhe verschiebbar geführt.  In der Öffnung des Rahmens 24 ist eine zweite  Strichplatte 25 angeordnet.

   Auf den Rahmen  24 wirkt ein     Exzenter    26, welcher auf einer  im     Fernrohrgehäuse    20 gelagerten, zur opti  schen Achse des Fernrohres senkrechten Welle    27 sitzt. Auf dem Ende des     einen,    luftdicht  in das     Fernrohrgehäuse    20 eingeführten Achs  zapfens der Kippachse 28, um welche das       Fernrohr    drehbar ist, ist ein Zahnrad 29 fest  stehend angeordnet, mit welchem ein die halbe  Zähnezahl die dieses aufweisendes Zahnrad 30  im Eingriff steht, welches auf einer im Fern  rohrgehäuse 20     gelagerten.    Welle 31 sitzt.

   Auf  der Welle 31 ist ein schwach,     nur        um    einen  Bruchteil eines Prozentes seines Durchmessers  exzentrisches Zahnrad 32 angeordnet, welches  mit einem in gleicher     Weise    exzentrischen und  die gleiche Zähnezahl aufweisenden Zahnrad  33 kämmt, welches auf der Welle 27 des Ex  zenters 26 sitzt. Die Anordnung des Faden  kreuzes und der Distanzstriche auf den Strich  platten 23 und 25 ist die gleiche wie auf den  Strichplatten 5     und    13 beim     vorbeschriebenen     Ausführungsbeispiel, und das Gesichtsfeld  dieses Fernrohres ist genau gleich wie beim  Fernrohr nach     Fig.1    und 2.  



  Es lässt sich     rechnerisch        nachweisen,,    dass  die auf die     Unsymmetrie    des     Messabschnittes     zurückzuführenden Fehler der Distanzmes  sung durch den Einfluss der Exzentrizität  der Zahnräder 32 und 33 mit höchster, .für  den praktischen Gebrauch des Instrumentes  auf jeden Fall genügender     Genauigkeit    beho  ben werden, sofern die Exzentrizität der Zahn  räder 32     und    33 zweckentsprechend gewählt       wird.     



  An Stelle einer festen Strichplatte und  einer verschiebbaren Strichplatte können  auch zwei in der Höhe senkrecht zur optischen  Achse des Fernrohres verschiebbare, gegen  läufig     bewegte    Strichplatten vorgesehen sein,  welche durch je einen Exzenter mit der Ex  zentrizität     f/4k    verschoben werden, wobei die  beiden Exzenter bei einer     Neigung    des Fern  rohres um den Winkel a ebenfalls um den       Winkel    2 a gedreht werden.  



  Das selbstreduzierende Fernrohr könnte  aber auch als Doppelfernrohr mit zwei Objek  tiven und einem gemeinsamen     Okular    aus  gebildet sein, wobei die der     tachymetrischen     Messung dienenden Glieder durch die beiden       Objehtivacfisen    gebildet würden, deren verti-           kaler    Abstand zu diesem Zwecke in der Höhe       chirch    Steuerorgane gesteuert würde.  



  Ferner könnte das selbstreduzierende Fern  rohr ein Objektiv besitzen, welches in eine  linke und .eine rechte Hälfte oder in eine  obere und eine     untere    Hälfte geteilt ist, wobei  die beiden     Objektivhälften    die der     tachymetri-          schen    Messung dienenden Glieder bilden wür  den und der vertikale Achsenabstand zu die  sem     Zwecke    in der Höhe durch Steuerorgane  gemäss der     Erfindung    gesteuert würde.  



  Fernrohre mit zwei Objektiven oder einem  in zwei Hälften geteilten Objektiv ergeben  Doppelbilder, und die zu messende Distanz  oder Höhendifferenz wird durch Ermittlung  der Verschiebung der beiden Bildhälften ge  geneinander bestimmt.  



  Die Verschiebung des der     tachymetrischen     Messung dienenden Gliedes oder gegebenen  falls zweier solcher     Glieder    könnte statt durch  einen oder zwei     Exzenter    auch durch eine  Kurbel oder zwei Kurbeln     bewirkt    werden.  Ist dabei nur ein verschiebbares Glied und  somit nur eine Kurbel vorhanden, so muss der       Kurbelarm    die Länge     f/2k    haben. Sind da  gegen zwei     gegenläufig    verschiebbare Glieder  vorhanden, die durch je     eine    Kurbel verscho  ben werden, so muss die Länge der Kurbel  arme     fl4k    sein.



  Self-reducing telescope for total station measurements with the help of a vertical measuring rod at the target point The telescopes of surveying instruments such as theodolites, levels, etc. are usually equipped with so-called Reichenbach threads or lines in addition to the crosshairs or line crosses for the actual target setting , which serve to determine the distance and the difference in height between the instrument position and the targeted terrain point; for what purpose a yardstick must be set up at the point in the field.

   As is known, the section on the measuring stick image, delimited by two corresponding Reichenbach threads, gives the oblique distance between the instrument and measuring stick position. From this oblique distance and the elevation angle, the map distance, i.e. the horizontal distance, and the height difference, are calculated.

       If a vertical measuring stick is used at the target point, the read-off stick section must be cos2 a for determining the horizontal distance and sin <I> a </I> cos <I> v, </I> des for determining the height difference The elevation angle of the telescope can be multiplied.

   Various instruments have already been proposed and implemented in which this time-consuming reduction takes place automatically, so that the actual horizontal distance or height difference can be read off directly without further aids.

   For this purpose, instead of Reichenbach's threads or lines, line curves are used which run according to the functions Cos2 a or sin a cos a and are attached, for example, to a graticule;

   which is rotatably mounted and mechanically coupled to the tilt axis of the telescope res in such a way that the section of the curves corresponding to the respective inclination of the optical axis of the telescope appears in the telescope field of view. Both the horizontal distance and the height difference can then be read off directly on the measuring stick image.

   However, all these instruments have the disadvantage that at least one of the two curves required for a measurement cuts the measuring stick image at an angle. This makes accurate staff reading very difficult, and it is a condition that the target axis is aimed precisely at the center of the staff.

   In order to remedy these disadvantages, which make precise measurements very difficult, attempts have already been made to retain the straight spacing lines, the distance between the two Reichenbach threads or lines corresponding to cos2 <I> a </I> or sin <I> a < / I> cos a is changed mechanically. For this purpose, each of the two threads or lines must be arranged on a separate plate each, which can be displaced relative to one another in height perpendicular to the optical axis of the telescope.

        The displacement of these two plates is controlled by special cam disks according to the functions cos9 <I> a </I> or sin <I> a </I> cos a, whereby the angle of rotation of the cam disks corresponds to the elevation angle of the telescope. However, a very high mechanical accuracy, which can only be achieved with difficulty, must be required of such cams. For this reason, no instrument based on this principle has achieved practical importance.



       However, the functions cOS2 a and sin a cos a mentioned above can now be transformed as follows, as is known
EMI0002.0012
    The functions cos 2 a and sin 2 a can now be controlled without further ado with a common eccentric, the production of which is sufficiently precise and does not present any extraordinary difficulties. The angle 2 a can be removed from the tilt axis of the telescope of the instrument by a simple translation.

   The present invention is based on this consideration.



  The subject of the present invention is a self-reducing telescope for tachymetric measurements with the help of a vertical measuring rod at the target point, which has at least one of the tachymetric measurement the nendes member, which is guided in height perpendicular to the optical axis of the telescope res and by a rotatable control organ arranged on an axis is controlled, this axis being connected by a drive mechanism to the tilt axis of the telescope in such a way that it is rotated by an angle when the telescope is rotated about its tilt axis,

   which is twice as large as the angle through which the telescope is rotated in the tilt axis.



  The link used for total station measurement can be a line or thread. However, another part or parts of the telescope can also be controlled, for example the vertical distance between the lens axes for a binocular telescope with two separate objectives and a common eyepiece or the vertical distance between the two objective halves for a telescope with a split objective.



  In-depth tests have shown that with such a self-reducing telescope and a vertical measuring rod at the target point, a measurement accuracy can be achieved that equals that of a telescope with fixed spacer threads or lines with the same optical performance.



  In the drawing, an example embodiment of the subject matter of the invention and a variant of execution are shown schematically. It shows: Fig. 1 a vertical axial section through a self-reducing telescope for total station measurements with the help of a vertical left handrail at the target point,

            FIG. 2 shows a section along line A-A in FIG. 3 shows the field of view of the telescope according to FIGS. 1 and 2 with the graduated staff section visible therein, FIG. 4 shows a vertical axial section and FIG. 5 shows part of a section along line BB in FIG. 4 through the embodiment variant of the self-reducing telescope for total station Measurements using a vertical ruler at the target point.



  In the embodiment of the self-reducing telescope for total station metering according to FIGS. 1 and 2, 1 denotes the telescope housing, 2 denotes the telescope objective and 3 denotes the telescope eyepiece. This self-reducing telescope can be rotated about a tilting axis 4.

   In the telescope housing 1, a reticle 5 is fixedly arranged, on which a crosshair with. the horizontal line 6 and .dem vertical line 6 'and a spacer line 7 are attached, the horizontal line 6 of the Fadenkreu zes and the spacer line 7 den. Distance f / 2k from each other if f is the focal length of the telescope objective 2 and k is the multiplication constant.

   In the telescope housing 1, a gear is fixedly arranged on the one, airtight inserted axle journal of the tilt axis 4, with which a gear wheel 9 which has half the number of teeth as this meshes, which sits on a shaft 10 mounted in the telescope housing 1. ALif the shaft 10, an eccentric 11 is arranged, wel cher acts on a in the telescope housing 1 in a guide perpendicular to the optical axis of the telescope in height adjustable frame 1.2. In the window of the frame 12, a second reticle 13 is inserted, on which a spacer line 14 is applied.

   The two reticle plates 5 and 13 are as close as possible to one another on both sides of the image plane of the telescope lens 2, and the lines 6 and 6 'of the crosshairs and the spacer line 7 or the spacer line 14 are on the opposing surfaces of the reticle plates 5 and 13 attached so that they are practically in the image plane of the Fern rolirobjektives 2.



  The equation lies in measuring a horizontal distance by means of a vertical measuring rod and the described self-reducing telescope, whose objective 2 has the focal length f and whose multiplication constant k = 100 is assumed
EMI0003.0014
         underlying. It is in and of itself the same whether one or two links are shifted in height if only the entire stand from the total station measurement corresponds to the nenden links of this equation.

    However, since total station telescopes are used not only for total station measurements but also for angle measurements, it is advantageous if a fixed reticle with the target mark or a crosshair is available for this purpose. This requirement can easily be met if, as in the illustrated embodiment, only one link for the tachymetric measurement is arranged so that it can be moved in height and the other is fixed.

   In the above equation, there is a constant component
EMI0003.0026
    contain; this is given on the fixed reticle 5 by the distance of the distance stroke 7 from the horizontal line 6 of the Fa thought cross.

   The variable component
EMI0003.0029
       cos 2a corresponds to the distance of the movable union distance line 14 from the horizontal line 6 of the crosshairs of the fixed reticle 5 when the eccentricity of the eccentric 11 is the same
EMI0003.0032
   is and the Exzen ter 11 when rotating the telescope about the tilt axis by twice the angle as this is rotated, as can be seen from the description above.

   The section in centimeters delimited by the fixed distance line 7 and the movable distance line 14 on the measuring stick image visible in the field of view of the telescope corresponds to the horizontal distance to be measured in meters. In the case shown in FIG. 3, this results in a horizontal distance of 10.0 m.



  The measurement of the height difference is possible with the same telescope if the starting position of the eccentric 11 is changed by 90 ver. The lines used for measurement must limit the distance when measuring height differences
EMI0003.0041
    to have. Since here a constant component is missing; the horizontal line 6 of the Fadenkreu zes of the fixed reticle 5 and the movable distance line 14 of the displaceable reticle 13 is used for measuring the height difference. For changing the starting position of the eccentric 11, an adjusting device can be provided which enables the eccentric 11.

    on its shaft 10 Lun 90, or an adjusting device for the gear 8 fixed on the tilting axis of the telescope can be provided, which makes it possible to adjust this gear 8 by 45 with respect to the tilting axis 4.



  The control described for the ver slidable reticle 13 does not give very exact results because the measuring rod section between the fixed distance line 7 and the movable distance line 14 is not symmetrical to the telescope axis. The small errors caused by this asymmetry can, however, be remedied by simple measures, e.g.

   B. by a small change in the angle 2 a by a constant angle or by moving the measuring section with respect to its center, so far reduced that they are in the inclination range used in practice within the reading accuracy achievable on the staff.

   However, another, more precise solution has been found which allows the errors occurring as a result of the asymmetry of the measurement section to be eliminated practically completely and in a very simple manner.

    This solution consists in that in the transmission mechanism, which transmits the rotation of the telescope about the tilt axis to the eccentric, a pair of gears with the same number of teeth, which are weak, eccentric only in a fraction of a percent of their diameter, is switched on . Such a control device for the displaceable reticle is shown schematically in FIGS. 4 and 5.



  In Fig. 4 and 5 with 20 the telescope housing, with 21 the telescope lens, with 22 the Feinrohrokular and with 23 a fixed starting in the telescope housing 20 arranged reticle of a self-reducing telescope for tach5netric measurements with the help of a vertical measuring stick. In the telescope housing 20, a frame 24 is guided vertically to the optical axis of the telescope so that it can be moved vertically in a guide. A second reticle 25 is arranged in the opening of the frame 24.

   An eccentric 26 acts on the frame 24, which is seated on a shaft 27 which is mounted in the telescope housing 20 and is perpendicular to the optical axis of the telescope. On the end of the one, airtight inserted into the telescope housing 20 axle pin of the tilt axis 28, about which the telescope is rotatable, a gear 29 is fixedly arranged, with which a gear wheel 30 having half the number of teeth is in engagement, which is on one in the telescopic tube housing 20 stored. Shaft 31 is seated.

   On the shaft 31 a weak, only a fraction of a percent of its diameter eccentric gear 32 is arranged, which meshes with an equally eccentric and the same number of teeth having gear 33 which sits on the shaft 27 of the Ex center 26. The arrangement of the crosshairs and the distance lines on the reticle plates 23 and 25 is the same as on the reticle plates 5 and 13 in the above-described embodiment, and the field of view of this telescope is exactly the same as the telescope according to FIGS.



  It can be proven mathematically, that the errors of the distance measurement due to the asymmetry of the measuring section due to the influence of the eccentricity of the gears 32 and 33 are eliminated with the highest accuracy, in any case sufficient for the practical use of the instrument, provided that the Eccentricity of the gears 32 and 33 is selected appropriately.



  Instead of a fixed reticle and a displaceable reticle, two reticules can be provided that can be moved vertically to the optical axis of the telescope and are moved in opposite directions, each of which is moved by an eccentric with an eccentricity of f / 4k, the two eccentrics at an inclination of the telescope tube by the angle a can also be rotated by the angle 2 a.



  The self-reducing telescope could, however, also be designed as a double telescope with two objectives and a common eyepiece, the links used for tachymetric measurement being formed by the two objective lenses, the vertical spacing of which for this purpose would be controlled in height by control organs.



  Furthermore, the self-reducing telescope could have an objective which is divided into a left and a right half or into an upper and a lower half, the two objective halves forming the elements used for total station measurement and the vertical axis spacing this purpose would be controlled in the amount by control organs according to the invention.



  Telescopes with two objectives or one objective divided into two halves produce double images, and the distance or height difference to be measured is determined by determining the displacement of the two image halves relative to one another.



  The displacement of the link used for total station measurement or, if applicable, two such links could also be effected by a crank or two cranks instead of one or two eccentrics. If there is only one movable link and therefore only one crank, the crank arm must have the length f / 2k. If there are two oppositely displaceable links, each of which is moved by a crank, the length of the crank must be poor fl4k.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Selbstreduzierendes Fernrohr für tachy- metrische Messingen mit Hilfe einer verti kalen Messlatte am Zielpunkt, dadurch ge kennzeichnet, dass das Fernrohr mindestens ein der tachymetrischen Messung dienendes Glied besitzt, welches in der Höhe senkrecht zur optischen Achse des Fernrohres verschieb bar geführt; ist und durch ein auf einer Achse angeordnetes, drehbares Steuerorgan gesteuert wird, wobei diese Achse: PATENT CLAIM Self-reducing telescope for tachymetric brass with the help of a vertical measuring rod at the target point, characterized in that the telescope has at least one member which is used for tachymetric measurement and which can be moved vertically to the optical axis of the telescope; and is controlled by a rotatable control member arranged on an axis, this axis: durch einen Antriebs mechanismus derart mit der Kippachse des Fernrohres verbunden ist, dass sie bei der Drehung des Fernrohres um seine Kippachse um einen -Winkel gedreht wird, der doppelt so gross ist wie der Winkel, um den das Fern- rohr um die Kippachse gedreht wird. is connected to the tilt axis of the telescope by a drive mechanism in such a way that when the telescope is rotated about its tilt axis it is rotated by an angle that is twice as large as the angle by which the telescope is rotated around the tilt axis . UNTERANSPRÜCHE 1. Fernrohr nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Kippachse des Fernrohres ein Zahnrad feststehend angeord net ist, mit welchem ein im Fernrohrgehäuse gelagertes Zahnrad im Eingriff steht, welch letzteres Zahnrad die Drehung des Fernroh res um die Kippachse verdoppelt auf das dreh bare Steuerorgan, welches auf das der tachy- metrischen Messung dienende Glied einwirkt, überträgt. SUBClaims 1. Telescope according to claim, characterized in that a gear is fixed angeord net on the tilt axis of the telescope, with which a gear mounted in the telescope housing is in engagement, which latter gear doubles the rotation of the telescope around the tilt axis on the rotatable face Control organ, which acts on the member serving the tachymetric measurement, transmits. 2. Fernrohr nach Patentanspruch und Un teranspruch 1, gekennzeichnet durch eine sol che Ausbildung, dass die Drehung der Welle des mit dem feststehend auf der Kippachse des Fernrohres angeordneten Zahnrad im Ein griff stehenden Zahnrades über ein Paar von exzentrischen, gleiche Zähnezahl aufweisenden Zahnrädern auf die das Steuerorgan für das der tachymetrisehen Messung dienende Glied tragende Achse übertragen wird. 3. 2. Telescope according to patent claim and Un terclaim 1, characterized by a sol che training that the rotation of the shaft of the fixed gear arranged on the tilt axis of the telescope in A handle standing gear via a pair of eccentric gears having the same number of teeth on the the control member for the tachymetric measurement serving member is transmitted. 3. Fernrohr nach Patentanspruch und Un teransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeich- net, dass eine Verstelleinrichtung für das auf das der tachymetrischen Messung dienende, verschiebbare Glied einwirkende Steuerorgan vorgesehen ist, welche es ermöglicht, dieses Steuerorgan unabhängig von der Drehung des Fernrohres um die Kippachse um 90 - zu drehen. 4. Telescope according to patent claim and sub-claims 1 and 2, characterized in that an adjustment device is provided for the control element acting on the movable member serving for tachymetric measurement, which makes it possible to rotate this control element independently of the rotation of the telescope about the tilting axis 90 - to turn. 4th Fernrohr nach Patentanspruch und Un teransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeich net, dass eine Verstelleinrichtung für das fest stehend auf der Kippachse des Fernrohres angeordnete Zahnrad vorgesehen ist, welche es ermöglicht, dieses Zahnrad um 45 in bezug auf die Kippachse zu drehen und dadurch die Ausgangsstellung des Steuerorgans für das der tach5unetrischen Messing dienende Glied iim 90 zu ändern. 5. Telescope according to patent claim and sub-claims 1 and 2, characterized in that an adjustment device is provided for the fixed gear on the tilting axis of the telescope, which makes it possible to rotate this gear by 45 with respect to the tilting axis and thereby the starting position of the control organ for the member serving the tachometer-scale brass in the 90. 5. Fernrohr nach Patentanspruch und Un teransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeich- net, dass das drehbare Steuerorgan für das der tachymetrischen Messung dienende Glied ein Exzenter ist, dessen Exzentrizität bei einer Brennweite f des Fernrohrobjektives und einer Multiplikationskonstanten k. gleich fj2k ist. 6. Telescope according to patent claim and subclaims 1 and 2, characterized in that the rotatable control member for the member used for total station measurement is an eccentric whose eccentricity is at a focal length f of the telescope objective and a multiplication constant k. is equal to fj2k. 6th Fernrohr nach Patentanspruch und Un teransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeich net, dass das drehbare Steuerorgan für das der tachymetrischen Messing dienende Glied eine Kurbel ist, deren. Kurbelarm bei einer Brennweite f des Fernrohrobjektives und einer _Multiplikationskonstanten k eine Länge von f/2k besitzt. 7. Telescope according to claim and sub-claims 1 and 2, characterized in that the rotatable control member for the tachymetric brass member is a crank, the. Crank arm with a focal length f of the telescope objective and a multiplication constant k has a length of f / 2k. 7th Fernrohr nach Patentanspruch und Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei der tachymetrischen Messung dienende, in der Höhe senkrecht zur optischen Achse des Fernrohres verschiebbare Glieder vorgesehen sind, welche durch je ein drehbares Steuer organ gegenläufig verschoben werden. 8. Telescope according to patent claim and un teran claim 1, characterized in that two members are provided which are used for total station measurement and are displaceable in height perpendicular to the optical axis of the telescope and which are each moved in opposite directions by a rotatable control organ. 8th. Fernrohr nach Patentanspruch und Un teransprüchen 1 und 7, dadurch gekennzeich- riet, dass die auf die beiden der tachymetri- schen Messtrog dienenden, verschiebbaren Glie der einwirkenden Steuerorgane Exzenter sind, welche bei einer Brennweite f des Fernrohr objektives -Lind eine Multiplikationskonstanten k die Exzentrizität f/4k besitzen. ' 0. Telescope according to patent claim and sub-claims 1 and 7, characterized in that the sliding elements of the controlling elements acting on the two tachymetric measuring troughs are eccentric, which at a focal length f of the telescope is objective-Lind a multiplication constant k is the eccentricity f / 4k own. '0. Fernrohr nach Patentanspruch und Un teransprüchen 1 und 7, dadurch gekennzeich- riet, dass die auf die beiden der tachymetri- sehen Messung dienenden, verschiebbaren Glieder einwirkenden Steuerorgane Kurbeln. sind, deren Kurbelarme bei einer Brennweite f des Fernrohrobjektives und einer Ahiltipli- kationskonstanten <I>k</I> eine Länge von<B>f 14k</B> be sitzen. 10. Telescope according to patent claim and sub-claims 1 and 7, characterized in that the control elements acting on the two sliding members serving for tachymetric measurements are cranks. are, the crank arms of which have a length of <B> f 14k </B> with a focal length f of the telescope objective and an amplification constant <I> k </I>. 10. Fernrohr nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass jedes der tachy- metrischen Messung dienenden Glieder min destens einen Distanzfaden oder -strich auf weist. 11. Fernrohr nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet., dass es zwei Objektive und ein gemeinsames Okular besitzt, wobei die der taehymetrischen Messung dienenden Glieder durch die beiden Objektivaehsen, Telescope according to patent claim, characterized in that each link used for tachymetric measurement has at least one spacer thread or line. 11. Telescope according to claim, characterized in that it has two objectives and a common eyepiece, the links used for the taehymetric measurement by the two objective sleeves, von denen mindestens die eine in der Höhe ver- schiehbar ist, gebildet sind. 12. Fernrohr nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass es ein geteiltes Objektiv besitzt, wobei die beiden Objektiv hälften, von denen mindestens die eine in der Höhe verschiebbar ist, die der tachymetrischen Messung dienenden Glieder bilden. at least one of which can be adjusted in height are formed. 12. Telescope according to claim, characterized in that it has a split lens, the two lens halves, of which at least one is vertically displaceable, forming the members used for total station measurement.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1116429B (en) * 1960-05-17 1961-11-02 Lytax Werke G M B H Rifle scope for short observation distances
DE1202508B (en) * 1958-03-29 1965-10-07 Jenoptik Jena Gmbh Self-reducing double image rangefinder
DE1225398B (en) * 1958-09-19 1966-09-22 Ertel Werk Feinmechanik Self-reducing parallel thread total station for vertical measuring rod at the target point

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