SU1753273A1 - Device for determining coordinates of object - Google Patents

Abstract

Использован е: гердезическое приборостроение . Су€|нТ5етП зрбретени : первое 4 и второе 8 зеркала установлены с возможностью вращени  1ок р1 м в1зр т1Шзльных осей, сопр жени х Друг с другом через редуктор 11, 12, 13, 14 с передаточным отношением 1:2. Лазерный дальномер 9 жестко скреплен с корпусом и установлен неподвижно относительно вращающихс  зеркал 4 8, 1 ил.Used e: gerdezic instrument. Su | nt5etp view: the first 4 and second 8 mirrors are rotatably mounted 1о р1 м візр т1Жeezlny axes, conjugations with each other through a gearbox 11, 12, 13, 14 with a gear ratio of 1: 2. The laser rangefinder 9 is rigidly fastened to the housing and mounted stationary relative to the rotating mirrors 4, 8, 1 sludge.

Description

Изобретение относится к геодезическому приборостроению и может быть использовано для съемки участков, сгущений опорных сетей, а также при инженерных изысканиях в промышленном и гражданском строительстве.The invention relates to geodetic instrumentation and can be used for surveying sites, thickening of support networks, as well as for engineering surveys in industrial and civil engineering.

Известен лазерный теодолит ЛСТ1, его оптоэлектронная схема представлена в виде двух плоских зеркал, закрепленных на противоположных концах вала двигателя так, что поле зрения передающего и приемного зеркал совпадает,.Known laser theodolite LST1, its optoelectronic circuit is presented in the form of two flat mirrors mounted on opposite ends of the motor shaft so that the field of view of the transmitting and receiving mirrors coincides.

. Передающее зеркало оптически сопряжено посредством формирующей оптики с лазерным излучателем, а приемное - с фотоприемником блока электронной обработки. Для повышения поля обзора, отраженный от передающего Зеркала световой пучок трансформируется формирующей оптикой так, что в вертикальной плоскости имеет большую угловую расходимость, что в конечном итоге приводит к снижению дальности и точности измерений.. The transmitting mirror is optically coupled by means of forming optics with a laser emitter, and the receiving mirror is connected to a photodetector of the electronic processing unit. To increase the field of view, the light beam reflected from the transmitting Mirror is transformed by the forming optics so that it has a large angular divergence in the vertical plane, which ultimately leads to a decrease in the range and accuracy of measurements.

Большую информативность измерений координат точек местности обеспечивает электронный тахеометр, представляющий собой кодовый теодолит конструктивно объединенный со светодальномером.The electronic total station, which is a code theodolite constructively combined with a light-range finder, provides more informative measurements of the coordinates of terrain points.

Тахеометр ТА-3 содержит оптическую пТэиемопередающую систему, совмещенную со зрительной трубой, электронную систему обработки видеосигнала с фото при ем ни ком,, вычислитель, соединенный с кодовыми датчиками значений вертикальных и горизонтальных углов и лазерный дальномер, .· . К недостаткам прибора следует отнести трудоемкость наведения зрительной трубы на дистанционный отражатель и недостаточную точность и оперативность производимых измерений вследствие внесения индивидуальной ошибки оператора.The TA-3 tacheometer contains an optical transmitting system combined with a telescope, an electronic video signal processing system with a photo taken by anyone, a computer connected to code sensors for vertical and horizontal angles and a laser range finder. ·. The disadvantages of the device include the complexity of pointing the telescope at a distance reflector and the lack of accuracy and efficiency of measurements due to the introduction of an individual error of the operator.

Наиболее близким техническим решением к заявленному является система для оптического слежения и определения цели, содержащая размещенные в корпусе двухрамочный гироскопический подвес стабилизации зеркала, оси которого соединены с кодовыми датчиками азимута и угла места, лазерный определитель, лазерный дальномер, общую оптическую систему, телевизионную оптическую систему с оптическим фильтром перемещенной плотности л телекамеру.The closest technical solution to the claimed one is a system for optical tracking and target determination, containing a two-frame gyroscopic mirror stabilization suspension located in the casing, the axes of which are connected to code sensors for azimuth and elevation angle, a laser detector, a laser range finder, a common optical system, and a television optical system with optical filter of displaced density l camera.

Измерение значений координат цели осуществляется в момент совмещения оператором метки с контуром объекта на экране монитора. Длительность процесса и точность совмещения зависят от индивидуальных особенностей оператора,, а также контрастности изображения. При этом работа может вестись только на одной цели.The measurement of the target coordinate values is carried out at the moment the operator combines the mark with the contour of the object on the monitor screen. The duration of the process and the accuracy of the combination depend on the individual characteristics of the operator, as well as the contrast of the image. In this case, work can only be carried out on one purpose.

Цель изобретения - повышение точности и быстродействия.The purpose of the invention is improving accuracy and speed.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для определения координат объекта, содержащего корпус, два соосно установленных зеркала, первое из которых установлено с возможностью вращения относительно горизонтальной и вертикальной осей, с датчиками углов поворота, лазерный дальномер, вычислитель азимута, угла места и дальности, второе зеркало установлено с возможностью поворота вокруг вертикальной оси, сопряженной с вертикальной осью вращения первого зеркала введенным редуктором с передаточным отношением 1:2, при этом вертикальная ось вращения второго зеркала совмещена с отражающей плоскостью.This goal is achieved by the fact that in the device for determining the coordinates of an object containing a body, two coaxially mounted mirrors, the first of which is installed with the possibility of rotation relative to the horizontal and vertical axes, with rotation angle sensors, a laser rangefinder, an azimuth, elevation, and distance calculator, the second mirror is mounted with the possibility of rotation around a vertical axis conjugated with the vertical axis of rotation of the first mirror introduced gearbox with a gear ratio of 1: 2, while Naya second mirror rotation axis aligned with the reflecting plane.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства.The drawing shows a schematic diagram of a device.

Устройство для определения координат объекта содержит корпус 1 с вертикальной 2 и горизонтальной 3 осями. С горизонтальной осью 3 вращения жестко соединено первое зеркало 4 оптической системы проецирования изображения, включающей призмы 5-7, и второе плоское зеркало 8, оптически сопряженное с лазерным дальномером 9. Ось вращения зеркала 8 совмещена с его отражающей поверхностью и кинематически соединена с осью вращения зеркала 4 посредством редуктора, соединенного с электроприводом 10 азимута. Редуктор составлен зубчатыми звеньямиA device for determining the coordinates of an object comprises a housing 1 with vertical 2 and horizontal 3 axes. The first mirror 4 of the optical image projection system including prisms 5-7 and the second flat mirror 8 optically coupled to the laser range finder 9 are rigidly connected to the horizontal axis of rotation 3 and the axis of rotation of the mirror 8 is aligned with its reflective surface and kinematically connected to the axis of rotation of the mirror 4 by means of a gearbox connected to the azimuth electric drive 10. Gearbox composed by gear links

11-15, подобранными таким образом, что редукция в направлении от оси зеркала 8 к оси вращения зеркала 4 составляет отношение 1:2. Горизонтальная ось 3 зеркала 4 соединена с электроприводом 16 и кодовым датчиком 19 значений вертикальных углов. Выход датчика 19 подключен через предварительный усилитель 22 к информационному входу вычислителя 23. На вертикальной oct. 2 вращения установлен датчик 24 азимутальных углов, выходом соединенный через второй предварительный усилитель 25 с вторым информационным входом вычислителя 23. Перзые два выхода вычислителя 23 подключены на управляющие входы электроприводов 10 и 16 горизонтальной 3 и вертикальной 2 осей, а третий выход соединен с входом лазерного дальномера 9, выход которого подключен к третьему информационному входу вычислителя 23. Четвертый его вход подключен к выходу регистра 27, входом соединенного с фотоприемником 18 регистрации направления визирной оси на активную марку, представ511-15, selected in such a way that the reduction in the direction from the axis of the mirror 8 to the axis of rotation of the mirror 4 is 1: 2. The horizontal axis 3 of the mirror 4 is connected to the electric drive 16 and the encoder 19 of the values of the vertical angles. The output of the sensor 19 is connected through a preamplifier 22 to the information input of the calculator 23. On the vertical oct. 2 rotations, a sensor 24 of azimuthal angles is installed, the output connected through the second pre-amplifier 25 to the second information input of the calculator 23. The first two outputs of the calculator 23 are connected to the control inputs of the electric drives 10 and 16 of the horizontal 3 and vertical 2 axes, and the third output is connected to the input of the laser range finder 9, the output of which is connected to the third information input of the calculator 23. Its fourth input is connected to the output of the register 27, the input connected to the photodetector 18 registering the direction of the line of sight on active brand, present5

1753273 6 ляющую модулированный источник 17 излучения, смонтированный на штанге. В непосредственной близости с источником 17 смонтирован уголковый отражатель 26. Перед фотоприемниками 18 установлены объектив 20 и полевая диафрагма 21. Излучение от источника 17 попадает на фотоприемник 18 при выполнении условия £ = 20 + 5(1). (1) где β - угол превышения измеряемой точки;1753273 6 modulating radiation source 17 mounted on a rod. In the immediate vicinity of the source 17, an angle reflector 26 is mounted. In front of the photodetectors 18, a lens 20 and a field aperture 21 are mounted. Radiation from the source 17 is incident on the photodetector 18 when the condition £ = 20 + 5 (1) is fulfilled. (1) where β is the angle of excess of the measured point;

0- угол наклона зеркала 4.0- tilt angle of the mirror 4.

Перед тем как приступить к измерениям на местности, необходимо скорректировать . угловую ошибку установки светодальномера путем измерения 0 отсчета. Для этого угломерная колонка и светодальномер устанавливаются в горизонт. Зеркало 4 приводится в режим оптического замыканйя (нормаль зеркала направлена строго верти- I кально вниз). Второе подвижное зеркало 8 поворачивают до совмещения его нормали с оптической осью светодальномера 9, при расстопоренной вертикальной оси зеркальную колонку поворачивают до совмещения I с нормалью зеркала 8 и оптической осью приемопередающего канала, включающего оптические элементы 4-7 и вновь стопорят вертикальную ось колонки. Это положение является 0 для данного множества изме- ! рений. Затем производят измерение постоянной поправки дальности в режиме оптического замыкания. При установке светодальномера на одном с зеркальной колонкой основании величина поправки I дальности является constants и технологически определена крепежными отверстиями под светодальномер. При раздельном базировании светодальномера и угломерной колонки постоянная поправка будет каждый раз изменяться на величину равную расстоянию от оси зеркальной колонки до фотоприемника светодальномера на длину пути от зеркала 4 угломерной колонки до излучателя светодальномера 9. Измеренная постоянная оптически 'замкнутой дистанции вводится в качестве поправки к измеряемым расстояниям в вычислитель 23.Before proceeding with measurements on the ground, it is necessary to adjust. angular error in setting the light-range finder by measuring 0 counts. To do this, the goniometer column and the light range finder are installed in the horizon. Mirror 4 is brought into optical closure mode (the normal of the mirror is directed strictly vertically downward I). The second movable mirror 8 is rotated until its normal coincides with the optical axis of the light range finder 9, with the vertical axis open, the mirror column is rotated until I coincides with the normal of the mirror 8 and the optical axis of the transceiver channel, which includes optical elements 4-7 and again stops the vertical axis of the column. This position is 0 for a given set of changes! rhenium. Then measure the constant range correction in the optical circuit mode. When installing the light range finder on one base with a mirror column, the magnitude of the I range correction is constants and is technologically determined by the mounting holes for the light range finder. When the light range finder and the goniometer column are separately based, the constant correction will each time be changed by an amount equal to the distance from the axis of the mirror column to the photodetector of the light range finder by the path length from the mirror 4 of the angle meter to the emitter of the light range finder 9. The measured optically closed distance constant is introduced as a correction to the measured distances to the computer 23.

Устройство работает следующим обра50 зом.The device operates as follows.

В точку местности или ряд точек местности, находящихся в пределах горизонтального угла сканирования устройства, координаты которой (ых) предстоит измерить, устанавливают штангу (и) с закрепленными на ней в непосредственной близости источником 17 модулированного излучения 17 и уголковым отражателем 26. Включают электроприводы 10 и 16 устройства, при этом зеркало 4 совершает сканирование в двух взаимно-перпендикулярных плоскостях. С кодовых датчиков 24 азимута и угла места 19 непрерь1вНоГ сййОйТСй значения углов йи 0. При попадании светового сигнала от модулированного источника 17 на фотоприемное устройство 18, что наступает при выполнений условия (1). световой сигнал преобразуётс‘я“*в“элёктричёёкйй импульс, из которого регистром 27 формируется управляющий строб, поступающий на вход вычислителя 23, открывающий его для регистрации значений углов, измеряемых в этот момент времени кодовыми датчиками 19 и 24.,Одновременно с поступлением строба производится остановка приводов 10,16 и выдается команда с вычислителя 23 в лазерный дальномер 9 на измерение расстояния. Световой поток излучателя лазерного дальномера 9 проецируется плоским зеркалом 8, прямоугольными призмами 7, 6 и 5 и зеркалом 4 на уголковый отражатель 26 и, отразившись от него по тому же оптическому пути, попадает на фотоприемник 25 дальномера 9 и информационный вход вычислителя 23, который выдает команду на работу электроприводов 10 и 16, а.зимута и угла места и отключение излучателя дальномера 9. На этом цикл измерений координат одной пикетной точки закончен. В телесном угле азимутального поворота устройства может находится одновременно ряд точек, определенных техпроцессом съемки с установленными в них штангами, оснащенными уголковым отражателем и источником модулированного излучения. В этом случае при одном азимутальном повороте устройства последовательно по направлению перемещения осуществляется захват каждой следующей марки (источника модулированного излучения) и измерение ее координат.To the terrain point or a series of terrain points within the horizontal scanning angle of the device whose coordinates (s) are to be measured, install the rod (s) with the modulated radiation source 17 and the corner reflector 26 fixed on it in the immediate vicinity. Turn on the electric drives 10 and 16 of the device, while the mirror 4 performs a scan in two mutually perpendicular planes. From the encoders 24 azimuth and elevation angle 19, the continuous values of the angles are 0. When the light signal from the modulated source 17 hits the photodetector 18, which occurs when conditions (1) are fulfilled. the light signal is converted “* to” an electric pulse, from which the control gate is formed by register 27, which is input to the calculator 23, opening it to record the values of the angles measured at that moment in time by encoders 19 and 24., Simultaneously with the arrival of the strobe stop the drives 10.16 and a command is issued from the calculator 23 to the laser range finder 9 to measure the distance. The luminous flux of the emitter of the laser range finder 9 is projected by a flat mirror 8, rectangular prisms 7, 6 and 5 and mirror 4 onto the corner reflector 26 and, reflected from it along the same optical path, enters the photodetector 25 of the range finder 9 and the information input of the calculator 23, which gives a command for the operation of electric drives 10 and 16, a. winter and elevation angles and turning off the transmitter of the range finder 9. This completes the measurement of the coordinates of one picket point. In the solid angle of the azimuthal rotation of the device, there can simultaneously be a series of points determined by the shooting process with the rods installed in them, equipped with a corner reflector and a modulated radiation source. In this case, during one azimuthal rotation of the device, each next mark (modulated radiation source) is captured and its coordinates are sequentially taken in the direction of movement.

Из приведенного выше работы устройства видно, что оно не требует от оператора при производстве измерений координат то45 чек местности точного совмещения визерной оси с маркой, позволяет в автоматическом режиме в пределах телесного угла поворота зеркальной колонки проводить измерения координат всех точек, находящихся в этом телесном угле.From the above operation of the device, it can be seen that it does not require the operator to make precise measurements of the sight axis with the mark when making coordinate measurements, allows automatic measurements of the coordinates of all points located in this solid angle within the solid angle of rotation of the mirror column.

Наличие в измеряемой точке штанги с модулированным источником и уголковым отражателем увеличивает быстродействие за счет автоматизации процесса наведения и помехозащищенности, что повышает точность производимых измерений.The presence of a rod with a modulated source and an angular reflector at the measured point increases the speed due to the automation of the guidance process and noise immunity, which increases the accuracy of the measurements.

Claims (1)

Ф о р му л ё*и^о8ре т е н и я Устройство для определения координат объекта,Forumula * and ^ otretenie A device for determining the coordinates of an object, 7 1753273 8 дальномер, оптически сопряженный с расположенными соосно двумя зеркалами, первое из которых установлено, с возможностью вращения относительно, горизонтальной и вертикальной осей, датчики углЬв поворота первого зеркала,. вычислительЪзимута, угла места и дальности, отличающееся тем, что, с целью повышения точ ности и быстродействия, второе зеркало установлено с возможностью поворота вокруг вертикальной оси, сопряженной с вертикальной осью вращения первого зеркала 5 введенным редуктором с передаточным отношением 1:2, а вертикальная ось вращения совмещена с отражающей плоскостью второго зеркала.7 1753273 8 range finder, optically conjugated with two mirrors arranged coaxially, the first of which is installed, with the possibility of rotation relative to the horizontal and vertical axes, angle sensors of rotation of the first mirror. calculator of winter, elevation angle and range, characterized in that, in order to increase accuracy and speed, the second mirror is mounted with the possibility of rotation around a vertical axis conjugated with the vertical axis of rotation of the first mirror 5 by an introduced gearbox with a gear ratio of 1: 2, and the vertical axis rotation combined with the reflecting plane of the second mirror.