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Optische Entfernungs-Meßvorrichtung Das Messen von Entfernungen mittels
optischer Meßvorrichtungen beruht auf der bekannten Distanzgleichung D
K - L + k für waagerechte Visuren und D K
- L C0S2 k - cos T für schräge Visuren, wobei
D die zu messende Entfernung, L der im Fernrohr erscheinende Lattenabschnitt
zwischen den beiden parallelen distanzmessenden Fäden, K die Multiplikationskonstante,
k eine additionelle Konstante und #q den Winkel gegen die Horizontale bedeutet.
Ist die Multiplikationskonstante z. B. ioo, so ist der Lattenabschnitt L, wenn von
der additionellen Konstanten k abgesehen wird, der hundertste Teil der zu
messenden Distanz.
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Der beim Ablesen des Lattenabschnittes begangene Fehler wird für die
wirkliche Entfernung selbstverständlich hundertmal größer. Wird nun der Lattenabschnitt
mit der ablesbaren Genauigkeit von Zentimeter und schätzungsweise von Millimeter
angegeben, so erhält man die waagerechte Entfernung, auso# -t in Meter und schätzungsweise
in "edrück Dezimeter. Abschnitte, die kleiner sind als die kleinste Maßstabteilung,
lassen sich nun bekanntlich durch einen Nonius genauer bestimmen. Da aber die im
Fernrohr wahrzunehmende Lattenteilung mit der Entfernung sich ändert, so könnte
ein im Okular des Fernrohres angebrachter gewöhnlicher Nonius seinen Zweck nicht
erfüllen, weil er ja nur bei einer ganz bestimmten Größe der Lattenteilung die ihm
eigentümliche Ablesung ermöglichen würde.
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Gegenständ der Erfindung ist eine Noniuseinrichtung, die die Ablesung
bei jeder beliebigen Entfernun 'g zuläßt. Dieser Nonius besteht aus einem
System von zehn in einer Querebene liegenden, gegen einen Punkt konvergierenden
Fäden oder Strahlen, . deren relativer Winkelabstand voneinander so bemessen
ist, daß sie auf jeder beliebigen, senkrecht zu den distanzmessenden Fäden stehenden
Geraden gleiche Abschnitte erzeugen. Dieses System von zehn gegen einen Punkt konvergierenden
Strahlen ist sowohl in lotrechter als auch in waagerechter Richtung an dem Fernrohr
beweglich und es ist klar, daß man durch die waagerechte Verschiebung in dem einen
oder anderen Sinn an einem feststehenden, zu den distanzmessenden Fäden senkrechten
Faden Nonien von verschieden großer Teilung erhalten kann. Die waagerechte Einstellung
dieses Strahlensystems muß dabei der jeweils zu messenden Entfernung entsprechen,
die durch das Bild der Lattenteilung im Fernrohr wahrnehmbar wird, und man kann
daher dieses Strahlensystem auch kurz als Perspektiviionius bezeichnen.
Die
Abb. i zeigt schematisch den Nonius in Verbindung mit dem Fadenkreuz des Fernrohres.
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Dieses Fadenkreuz besteht in bekannter Weise aus dem unteren, dem
oberen und. dem mittleren distanzmessenden Faden a, b, c und einem
lotrechten Faden d. Der Nonius besteht aus einem System von io gegen den
Punkt e konvergierenden Strahlen, deren unterster im vorliegenden Fall waagerecht
ist, weil hierdurch die Einstellung erleichtert wird. Die zehn Strahlen liegen in
einer Ebene, die senkrecht auf der optischen Achse des Fernrohres steht, und sind
so angebracht, daß sie auf jeder Geraden, die senkrecht zu den distanzmessenden
Fäden a, b, c steht, untereinander gleich große Stücke abschneiden.
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Die Strahlen des Nonius können durch Fäden, die in einem Rahmen gespannt
sind, oder auch durch in eine Glasplatte eingeritzte Linien gebildet werden. Sie
sind von unten nach oben oder auch von oben nach unten oder nach beiden Richtungen
mit den Zahlen o bis io bezeichnet.
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Die Abb.:2 und 3 zeigen die Art und Weise des Arbeitens mit
dem Nonius. Die distanzmessenden Fäden a, b begrenzen ein Stück des
Bildes ' der Distanzlatte und die Distanz wird so gemessen, daß das Lattenstück
zwischen den beiden Fäden a, b an der Lattenskala, abgelesen und das
gefundene Maß in dieDistanzgleichung eingesetzt wird. Beim Ablesen der Stellen der
Lattenskala, an welcher diese von den distanzmessenden Fäden geschnitten wird, er,-eben
sich selbstverständlich nicht immer ganze Teilungseinheiten, wie sie auf der Latte
angebracht sind, weil ja die distanimessenden Fäden nicht immer gerade durch einen
Teilstrich hindurchgehen. Man kann also nur die ganzen Teilungseinheiten unmittelbar
ablesen und die vorhandenen Bruchteile schätzen. Kann man also auf der Latte Meter,
Dezimeter und Zentimeter unmittelbar ablesen, so müßte man Millimeter bereits schätzen,
so daß, wenn die Multiplikationskonstante ioo ist, für die wirkliche Entfernung
Dezimeter geschätzt werden müssen. Mit Hilfe einer Noniusablesung kann man aber
die Millimeter des Lattenbildes unmittelbar ablesen und Zehntelmillimeter schätzen,
was für die wirkliche Entfernung eine genaue Messung bis auf Dezimeter und eine
Schätzung auf Zentimeter bedeutet.
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Der ' Nonius wird nun folgendermaßen"gehandhabt: Nach genauer
Einstellung des Meßinstrumentes liegen sowohl die distanzmessenden Fäden
a, b, c als auch der untere Randstrahl des Nonius vollkommen waagerecht.
'Nun kann man in der üblichen Weise an dem oberen und unteren und auch an dem mittleren
distanzinessenden Faden das Skalenbild der Latte ablesen und erhält auf diese Weise
drei Werte. Dann wird durch lotrechtes Verschieben des Nonius sein unterer Randstrahl
mit einem beliebigen Teilstrich der Meßlatte, vorteilhaft mit einem Dezimeterstrich,
zum Zusammenfallen -,-bracht. Dann zählt man auf dem Skalenbild der Latte von dem
unteren Randstrahl des Nonius aufwärts 9 cm und faßt den Schnittpunkt
f des am Ende dieses gcm liegenden Teilstriches mit dem lotrechten Faden
d des Fadenkreuzes ins Auge, der mit der lotrechten Linie g auf der
Latte h zum Zusammenfallen gebracht worden ist (vgl. Abb.:2). Hierauf wird der Nonius,
der in der Abb. 2 nur durch seinen unteren und oberen Randstrahl dargestellt ist,
in waagerechter Richtung so weit verschoben, bis der obere schräge Randstrahl durch
den Punkt f hindurchgeht, der 9 cm vom unteren Randstrahl entfernt
liegt. Die beiden Randstrahlen schneiden also auf der lotrechten Linie
g der Latte h je eine Strecke von 9 cm
ab und diese Strecke
wird durch dieZwischenstrahlen des Nonius in zehn gleicht Teile geteilt, so daß
man nun in der Lage ist, an dein Bildder Lattenskala eine Noniusablesung vorzunehmen.
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Nach der eben geschilderten Einstellung des Nonius in waagerechter
Richtung kann der untere waagerechte Randstrahl des Nonius nunmehr aufeinanderfolgend
mit jedem Distanzfaden zum Zusammenfallen ge-
bracht werden und man kann anden
drei Stelfen unter Benutzung des Nonius auf der Linie g die Zehntel der Skalenteilung
unmittelbar ablesen und die Hundertstel schätzen, so daß man den bereits früher
ge-
fundenen, direkt ablesbaren zwei Dezimalstellen noch zwei weitere Dezimalstellen
hinzufügen kann.
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Es ist klar, daß die waagerechte Einstellung des Nonius sich mit der
zu messenden Entfernung ändert, weil das Bild einer Strecke von 9 cm der
Latte bei größeren Entfernungen kleiner und bei kleineren Entfernungen größer ist.
Der Winkel zwischen den beiden Randstrahlen des Nonius soll so angenommen werden,
daß die nötigen waagerechten Verschiebungen einerseits eine möglichst ernpfindliche
Einstellung gestatten, andererseits soll aber die Handhabung des Nonius nicht allzu
umständlich werden. Bei größeren Entfernungen, wo der Nonius in waagerechter Richtung
so weit verstellt werden müßte, daß der Konvergenzpunkt sich der Linie
g auf der Latte allzusehr nähert und daß infolgedessen die Noniusteilung
zu klein wird, empfiehlt es .sich, anstatt einer Strecke von 9 cm
auf der Lattenteilung größere Strecken zu wählen, die von den beiden Randstrahlen
auf der Linie g
abgeschnitten werden, also etwa ig, 29, 39 cm
usf.
und schließlich 99 cm. In letzterem Falle würde also z. B. eine Strecke von
99 cm durch den Nonius in zehn gleiche Teile geteilt werden. So weit wird
man natürlich erst gehen, wenn die zu messende Entfernung so groß geworden ist,
daß die Strecke von 99 cm im Lattenbild etwa so groß geworden ist, wie die
Strecke von 9 cm im Sinne der Abb. 3 bei einer kleineren Entfernung.
In diesem Falle wird dann mit dem Nonius gleichermaßen genau gearbeitet werden können.
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In baulicher Beziehung kann die geschilderte Einrichtung in mannigfacher
Weise ausgeführt werden.