SU1275209A1 - Способ определени относительных координат точек и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано в геодезии при построении высокоточных геодезических центров и контроле высотных и глубинных сооружений. Цель изобретени повышение точности определени  относительных координат точек, расположенных на разных горизонтах. Координатно-пусковой механизм устанавливаетс  на горизонте измерений . При разгерметизации трубопровода 28 тела 11 под действием силы т жести начинают свободное падение и пересекают пр моугольные контрольные лучи б с центром 7 симметрии. В момент пересечени  с оптико-электронных узлов 39 в блок 32 поступает сигнал конца отсчета времени. По измеренным значени м времени свободного падени  тел 11 до точек 13-16 в выi числителе 50 рассчитываетс  значение координат центра втулки 23 относительно (Л центра 7. 2 с. п. ф-лы. 7 ил.

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано в геодезии при построении высокоточных геодезических центров и контроле высотных и глубинных сооружений.

Цель изобретени  - повышение точности определени  относительных координат точек, расноложенных на разных горизонтах.

На фиг. 1 представлена схема дл  осуществлении способа определени  относительных координат объектов; на фиг. 2 - обща  схема геодезического центра; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - конструктивна  схема установочного элемента; на фиг. 5 - оптическа  схема оптико-электронного узла; на фиг. 6 - разрез Б-Б на фиг. 5; на фиг. 7 - разрез В-В на фиг. 5.

На схеме (фиг. 1) показаны горизонт 1 измерений, центр 2 верхнего объекта точки 3 и Зпуска, горизонт 4 заложени , вертикальные плоскости 5 и 5 управлени , контратьный луч 6, центр 7 симметрии контрапьных лучей, ось 8 симметри контрольных лучей, центр 9 нижнего объекта, проекци  10 центра нижнего объекта на горизонт измерений,свободно падающее тело И, траектори  12,конец соответствующей траектории 13-16.

Нредлагаемый способ (фиг. 1) состоит в том, что на горизонте 1 измерений находитс  верхний объект с центром 2 и точками 3 и Зпуска тел, которые располагаютс  симметрично относительно центра 2 верхнего объекта.

Вблизи горизонта 4 заложени , удаленного на значительное рассто ние от горизонта 1 измерений, в каждой из двух взаимно перпендикул рных вертикальных плоекост х 5 и 5управлени  искусственно создаютс  пересекающиес  контрольные лучи 6 (на фиг. 1 дл  простоты показаны только два луча в одной плоскости 5) с центром 7 симметрии и осью 8 симметрии, проход щей через центр 9 нижнего объекта . При этом ось 8 симметрии контрольных лучей 6 дает нроекцию 10 центра 9 нижнего обьекта на горцзонт 1 измерений. Тогда координата точки 0 относительно центра 2 верхнего обьекта в направлении оси X будет равна Ах.

Из точек 3 пуска с помощью свободно падающих тел 11 воспроиз1юд тс  отрезки траекторий с концами в точках 13-16, лежащих на контрольных лучах 6.

Провод тс  измерени  времени Т|з-Tie прохождени  свободно падающим телом отрезков этих траекторий. Затем определ ютс  разности квадратов времени дл  отрезков траекторий, лежащих по разные стороны от оси 8 симметрии.

г 2 г г,

1 13- 111, 1 14- 1 Hi.

Из подоби  треугольников 7, 13, 15 и 6, 14, 16 находитс  отнощение

() / (Tl4-Tf6) (S2,3-Ax) (S2,3 + Ax),

где $2,3 - рассто ние между точкой 3 пуска и центром 2 верхнего объекта. Затем определ етс  относительна  координата центра верхнего объекта при однократном пуске тел

А;,.S,, -i:L..--Tt.)-(Tl4-Tf,)

() + (Т,-ТГб) )

При многократном пуске тел находитс  среднее значение искомой координаты

АХ A-xt

15

(3)

.

и

где АХ - среднее значение координаты верхнего объекта; Axi,- значение координаты верхнего объ0екта при i пуске;

п -число пусков тел. Аналогично изложенному определ етс  относите тьна  координата центра верхнего объекта по оси у, только пуск тел проводитс  из точек З и контрольными лу чами будут такие же пересекающиес  контрольные лучи 6, но только лежащие в плоскости 5.

Геодезический центр (фиг. 2) содержит обсадную Г/,  корную 18 и центральную 19 трубы. Нижний конец центральной трубы опираетс  на центрирующий механизм 20, а на верхнем ее конце устанавливаетс  марка 21 дл  предварительной установки с помощью микроскопа 22, центрирующей втулки 23, наход щейс  на головке 24,

с и выставки осей х, у коордипатно-пускового механизма 25 параллельно плоскост м 5 и 5 управлени  .

Координатно-пусковой механизм 25 предназначен дл  установки, удержани  и пуска тел 11, а также выработки начала

отсчета времени. Механизм устанавливаетс  на головке 24 с помощью полой направл ющей втулки 26, вход щей в отверстие центрирующей втулки 23. Дл  создани  усили , удерживающего тело на установочном элементе 27 (фиг. 2) координатно-пусковой

механизм соединен с помощью трубопровода 28 через кнопку 29 пуска с вакуумным насосом 30, а дл  подачи сигнала 31 о моменте начала движени  тела 11 - с блоком 32 измерений и обработки информации. „ Соосно с нижней частью центральной трубы 19 установлен механизм 33 управлени , предназначенный дл  выработки сигналов конца измерений времени падени  тел 11 и создани  пересекающихс  контрольных лучей 6.

5 Механизм управлени  установлен в центральной трубе с помощью двухстепенного карданного подвеса, ось внешнего кольца 34 которого (фиг. 3) опираетс  на центральную трубу 19, а ось внутреннего кольца 35 установлена во внешнем кольце 36, причем корпус 37 механизма жестко соединен с внутренним кольцом 38. На корпусе 37 механизма управлени  смонтированы по два по каждой измер емой координате оптико-электронных узла 39 (фиг. 2), предназначенные дл  выработки сигнала конца отсчета времени при пересечении телом 11 лучей 6 в точках 13-16.

Оптико-электронные узлы установлены так, чтобы создаваемые ими лучи 6 пересекались в точке 7, котора  лежит на оси 40 корпуса 37 механизма управлени . Путем перемещени  корпуса 37 относительно внутреннего кольца 38 точка 7 устанавливаетс  в геометрический центр 41 кардана, а перемещением кардана вдоль оси центральной трубы 19 центр 41 кардана совмещаетс  с центром 42 кривизны установочной поверхности механизма 20 центрировани . При такой установке положение точки 7 не зависит от наклонов  кор  43 и центральной трубы 19 и эта точка принимаетс  за центр нижнего объекта.

Корпус 37 устанавливаетс  в вертикальное положение вместе с пересекающимис  лучами 6 за счет того, что грузики 44 обеспечивают положение центра т жести корпуса 37 ниже геометрического центра кардана.

На  коре 43 установлена ловушка упавщих тел, котора  состоит из открытого сверху резервуара 45, наполненного в зкой жидкостью 46, например маслом, дл  демпфировани  удара при падении тел 11.

Выходы оптико-электронных узлов 39 соедин ютс  с входом блока 32 измерений и обработки информ ации кабелем 47, по которому подаетс  питание и снимаетс  сигнал управлени  при прерывании луча 6 телом 11.

Блок 32 измерени  и обработки информации служит дл  усилени  сигналов управлени , измерени  времени падени  тел 11, вычислений координат центра втулки 23 относительно центра 7. Блок включает усилитель 48, выход которого соединен с входом измерител  49 времени. Результаты измерений времени с выхода измерител  подаютс  на вход вычислител  50, который по заданным формулам определ ет относительную координату центра втулки Ах. Установочный элемент 27 (фиг. 2) предназначен дл  установки и центрировани  тела, например шарика , в точках 3 пуска и выработки сигнала 31 начала отсчета времени движени  тела. Элемент состоит (фиг. 4) из основани  51, соединенного с корпусом механизма 25, и центрирующей втулки 52, закрепленной на основании 51. Втулка выполнена из изол ционного материала, на кромку втулки нанесен токопровод щий слой в виде двух полуколец 53. Полость, образованна  поверхностью тела 11 и втулкой 52, с помощью канала 54 соединена с трубопроводом 28. По цепи, состо щей из полуколец 53, тела 11, проходит сигнал 31 в момент замыкани  или разрыва телом 11 данной цепи.

Оптико-электронный узел 39 (фиг. 5) состоит из передающей 55 и приемной 56 систем. В состав передающей системы вход т светодиод 57, линза-коллиматор 58 и телескопическа  система, состо ща  ив двух цилиндрических линз 59 и 60. Светодиод 57 располагаетс  в фокальной плоскости линзыколлиматора , котора  создает луч круглого сечени  диаметром D (фиг. 6).

Приемна  система 56 состоит из объектива 61 и фотодиода 62. При этом объектив собирает световой поток на фотодиоде 62, который преобразует лучистую энергию в электрический сигнал, идущий к блоку 32 по кабелю 47.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Координатно-пусковой механизм центрируетс  по втулке 23 с помощью микроскопа 22 и марки 21, затем он устанавливаетс  по углу в плане в согласованное с механизмом 33 управлени  положение и закрепл етс .

В зону установочных элементов подаютс  тела 11, включаетс  вакуумный насос, который создает разрежение в трубопроводах 28 и 54. В результате под действием силы атмосферного давлени  тело устанавливаетс  по центрирующей кромке и электрически соедин ет два изолированных друг от друга токопровод щих полукольца 53, что  вл етс  сигналом подготовки цепи отсчета, времени в блоке 32.

Кнопкой 29 включаетс  насос 30 и разгерметизируетс  трубопровод 28. Под действием силы т жести тела 11 начинают свободное падение. В момент отрыва от кромки 53 тело размыкает цепь, по вл етс  сигнал 31, по которому начинает работать измеритель 49 времени.

При свободном падении тела 11 пересекают лучи 6 пр моугольного сечени , которые формируютс  следующим образом.

Линза-коллиматор 58 создает луч круглого сечени , который с помощью телескопической системы (линзы 59 и 60) преобразуетс  в пучок лучей пр моугольного сечени  с заданными размерами. Меньша  сторона пр моугольника равна диаметру луча D, а длина больщей стороны - отношению ,

гдеВ -диаметр пучка на входе телескопической системы;

увеличение телескопической темы;

60,61 - фокусные рассто ни  линз 59 и 60.

В момент пересечени  телом лучей 6 с выхода оптико-электронных узлов 39 поступает сигнал конца отсчета времени, который по кабелю 47 подаетс  в блок 32.

Луч 6 пр моугольного сечени  исключает вли ние геометрической формы падающего тела в случае, если смещение втулки 23 по второй координате АуфО.

Результат измерений времени свободного падени  тел 11 до соответствующих точек 13-16 поступает на вычислитель 50, который по заданному алгоритму рассчитывает значение координат центра втулки 23 относительно центра 7, затем находитс  их среднее значение, если тела пускались несколько раз.

Упавщие тела собираютс  в резервуаре 47 и при необходимости могут быть подн ты магнитом (не показан).

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   . Способ определени  относительных координат точек, состо щий из совмещени  центра нижнего горизонта с вертикалью, проход щей через центр верхнего горизонта , отличающийс  тем, что, с целью повыщени  точности определени  относительных координат точек, расположенных на разных горизонтах, устанавливают на верхнем горизонте четыре физических тела, геометрические центры которых лежат на двух взаимно перпендикул рных горизонтальных пр мых на одинаковом удалении от центра верхнего горизонта, на нижнем горизонте в отвесных плоскост х, проход щих через горизонтальные пр мые, создают пересекающиес  симметрично отвесной линии в одной точке, совпадающей с центром нижнего горизонта , световые лучи, привод т физические тела в свободное падение, измер ют врем  пролета тел до световых лучей и по измеренным величинам определ ют отн(х;ительные координаты точек, расположенных

   на разных горизонтах.
2. 2. Устройство дл  определени  относительных координат точек, содержащее головку со съемной центрирующей втулкой и оптический микроскоп, обсадную,  корную, центральную трубы, последн   из которых

   расположена на центрирующем механизме , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности определени  относительных координат точек, расположенных на разных горизонтах, оно снабжено координатно-пусковым механизмом с четырьм , симметрично расположенными относительно центра верхнего горизонта, установочными элементами, выполненными в виде втулок из диэлектрического материала, состо щими из двух полуколец, в которых

   расположены физические тела, вакуумным насосом, двухстепенным карданным .подвесом , к корпусу которого в двух взаимно перпендикул рных плоскост х прикреплены введенные узлы формировани  и приема световых лучей, точка пересечени  которых совпадает с центром нижнего горизонта, блок измерений и обработки информации, выполненный в виде последовательно соединенных усилител , измерител  времени и вычислител , причем вход усилител  св зан с выходами узлов приема световых лучей и каждым полукольцом установочных элементов , которые посредством введенных гибких трубопроводов соединены с вакуумным насосом .

   А19

   37

   ФиаЗ