Лазерный тахеометр

Номер инновационного патента: 20705

Опубликовано: 15.01.2009

Авторы: Есполов Тлектес Исабаевич, Бектанов Болатбек Кожахметулы, Тойлыбаев Мейрам Сейсенбайулы

Изобретение относится к геодезическому приборостроению, позволяющие определять пространственное положение точки и может быть использовано для выполнения наземных топографических съемок.

Задачей изобретения является упрощение и повышение точности измерений.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является упрощение и повышение точности измерений.

Требуемый технический результат достигается тем, что лазерный тахеометр содержит источник излучения (лазер), коллиматор, два отклоняющих элемента, симметрично расположенные относительно оси установки, вращающаяся головка дополнительно содержит куб-призму с возможностью вращения с пентапризмой вокруг вертикальной оси прибора. Кроме того, тахеометр дополнительно содержит исполнительный механизм и редуктор, рейку с фотоприемниками, миниЭВМ и радиопередатчик.

При повороте головки вокруг вертикальной оси, наличие двух отклоняющих элементов позволяют получить две наклонные плоскости, которые позволяют измерять пространственные прямоугольные координаты точек с помощью экрана или фотоэлектрической рейки.

Съемку могут вести одновременно несколько реечников. При этом информация о координатах точек высвечивается на табло в цифровой форме и одновременно засылается в накопитель в закодированном виде.

Процесс измерений значительно упрощается, а точность результатов повышается приблизительно в два раза за счет следующих моментов:

- в предлагаемом устройстве исключен процесс измерения горизонтального угла импульсным способом, сопровождаемый собственными ошибками и ошибками за счет шумов при радиотрансляции информации о горизонтальном угле;

- прямоугольные координаты точек получаются непосредственно, а не путем пересчета полярных координат, что исключает возможные ошибки счета.

Следует отметить, что при применении сканирующего лазерного излучения по определению координат точек, исключается необходимость присутствия человека у инструмента. При этом весьма существенным является то, что сбор геодезической информации, по которой рассчитываются пространственные координаты, осуществляется непосредственно в определяемой точке.

Смотреть все

(51) 01 15/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ При повороте головки вокруг вертикальной оси,наличие двух отклоняющих элементов позволяют получить две наклонные плоскости, которые позволяют измерять пространственные прямоугольные координаты точек с помощью экрана или фотоэлектрической рейки. Съемку могут вести одновременно несколько реечников. При этом информация о координатах точек высвечивается на табло в цифровой форме и одновременно засылается в накопитель в закодированном виде. Процесс измерений значительно упрощается, а точность результатов повышается приблизительно в два раза за счет следующих моментов- в предлагаемом устройстве исключен процесс измерения горизонтального угла импульсным способом,сопровождаемый собственными ошибками и ошибками за счет шумов при радиотрансляции информации о горизонтальном угле- прямоугольные координаты точек получаются непосредственно, а не путем пересчета полярных координат, что исключает возможные ошибки счета. Следует отметить, что при применении сканирующего лазерного излучения по определению координат точек, исключается необходимость присутствия человека у инструмента. При этом весьма существенным является то, что сбор геодезической информации, по которой рассчитываются пространственные координаты, осуществляется непосредственно в определяемой точке.(72) Есполов Тлектес Исабаевич Бектанов Болатбек Кожахметулы Тойлыбаев Мейрам Сейсенбайулы(73) Республиканское государственное казенное предприятие Казахский национальный аграрный университет Министерства образования и науки Республики Казахстан(56) Голов и др. Лазерная система для автоматизации топографической съемки местности. Геодезия и картография, 1986,10, с.38-41(57) Изобретение относится к геодезическому приборостроению,позволяющие определять пространственное положение точки и может быть использовано для выполнения наземных топографических съемок. Задачей изобретения является упрощение и повышение точности измерений. Техническим результатом предлагаемого изобретения является упрощение и повышение точности измерений. Требуемый технический результат достигается тем, что лазерный тахеометр содержит источник излучения (лазер), коллиматор, два отклоняющих элемента,симметрично расположенные относительно оси установки, вращающаяся головка дополнительно содержит куб-призму с возможностью вращения с пентапризмой вокруг вертикальной оси прибора. Кроме того, тахеометр дополнительно содержит исполнительный механизм и редуктор, рейку с фотоприемниками, миниЭВМ и радиопередатчик. 20705 Предполагаемое изобретение относится к геодезическому приборостроению, позволяющие определять пространственное положение точки, а также может быть использовано для выполнения наземных топографических съемок. Известен Тахеометр (А.с. 1238508. Тахеометр. Кочетов Ф. Г., Виноградов В. В. Опублик. в Б.И.22, 1988. МКИ 01 С 15/00), который содержит угломерный блок, визирное устройство, устройство формирования параллактического угла, включающее делительную куб-призму, прямоугольную и три конусных призмы, два микроэлектродвигателя,радиоприемник и оптический квантовый генератор с коллиматором. В процессе работы линию пересечения лазерных плоскостей, образованных конусными призмами,ориентируют на север и по фотоэлектрической рейке на определяемой точке отсчитывают их прямоугольные координаты. Недостатками данного тахеометра являются сложность конструкции, невысокая точность и малый диапазон работы из-за большого рассеяния излучения конусными призмами. Наиболее близким техническим решением к заявляемому по технической сущности является система для топографической съемки местности(Голов и др. Лазерная система для автоматизации топографической съемки местности. Геодезия и картография, 1986,10, с.38-41). Система содержит угломерный блок,вращающую головку с бипризмой,микроэлектродвигатель, ОКГ с коллиматором,радиопередатчик и фотоэлектрическую рейку,устанавливаемую на снимаемой точке. В процессе работы с помощью угломерного блока систему ориентируют по начальному направлению,на определяемой точке устанавливают фоторейку и включает электропитание. При вращении головки нижний лазерный пучок образует горизонтальную плоскость, а верхний - коническую поверхность. Радиопередатчик передает в виде импульсов информацию об угле поворота вращающейся головки относительно начального направления. В точке установки рейки определяются превышение(по горизонтальной плоскости) и горизонтальное расстояние (с помощью параллактического угла между горизонтальной плоскостью и конусной поверхностью). Таким образом, получают полярные координаты точки горизонтальный угол,горизонтальное расстояние и высоту (отметку). Устройству - прототипу присущи следующие недостатки процесс измерений сложен из-за большого количества операций точность измерений невысока из-за сложности юстировки импульсного диска со считывающими элементами и влияния радиопомех во время транслирования угловой информации. Кроме того, данное устройство позволяет получить полярные координаты,а не прямоугольные, которые предпочтительнее при автоматизации процессов обработки информации. 2 Техническим результатом предлагаемого изобретения является упрощение и повышение точности измерений. Требуемый технический результат достигается тем, что лазерный тахеометр содержит источник излучения (лазер), коллиматор, два отклоняющих элемента,симметрично расположенные относительно оси установки, вращающаяся головка дополнительно содержит куб-призму с возможностью вращения с пентапризмой вокруг вертикальной оси прибора. Кроме того, тахеометр дополнительно содержит исполнительный механизм и редуктор, рейку с фотоприемниками, миниЭВМ и радиопередатчик. При повороте головки вокруг вертикальной оси,наличие двух отклоняющих элементов позволяют получить не коническую поверхность, как в устройстве-прототипе, а две наклонные плоскости,которые позволяют измерять пространственные прямоугольные координаты точек с помощью экрана или фотоэлектрической рейки. Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами- На фиг. 1 показан схематический продольный разрез предлагаемого тахеометра- На фиг. 2 - куб-призма, расщепляющая пучки на два взаимноперпендикулярных направлениях- На фиг. 3 - схема размещения тахеометра. Лазерный тахеометр содержит источник излучения - лазер 1, коллиматор 2, два отклоняющих элемента 3 и 4, симметрично расположенные относительно оси установки О-О, пентапризму 5, светоделительную куб-призму 6. Кроме того, система дополнительно содержит исполнительный механизм 7 с радиоприемником 8, рейку с фотоприемником 9,вычислительный блок 10, радиопередатчик 11. Лазерный тахеометр работает следующим образом. Излучательформирует световой поток, затем поступает в коллиматор 2, уменьшающий расходимость потока, после чего он проходит два отклоняющих элемента 3 и 4, каждый из которых может быть выполнен в виде двухклинового компенсатора, состоящего из двух клиньев,поворачивающихся от среднего положения на разные углы в разные стороны. Отклоняющие элементы 3 и 4 установлены симметрично,относительно оси установки 0-0 таким образом, что расстояние между ними может быть изменено. Один из отклоняющих элементов 3 устанавливают таким образом, что угол отклонениясветового потока прошедшего через него, отличается от угла отклоненияпотока, прошедшего через другой отклоняющий элемент 4. Таким образом, задается различный наклон световых плоскостей. Отклоненные пучки поступают в пентапризму 5 и отражаются в ней так, что углыисохраняются,но это уже углы пучков к плоскости горизонта. После этого пучки попадают в куб-призму 6,расщепляющую их на два взаимноперпендикулярных с теми же углами отклонения. Таким образом формируется в пространстве две пары взаимноперпендикулярных лазерных пучков с 20705 углами внутри пары-. Оптический блок,включающий пентапризму 5 и куб-призму 6, вращается вокруг оси О-О электродвигателем через редуктор и таким образом в пространстве формируется две пары лазерных наклонных плоскостей,имеющих взаимноперпендикулярную ориентацию. Тахеометр размещают в исходной точке А(фиг. 3), а фотоприемную рейку 9, снабженную радио-передатчиком 11 и подключенную к вычислительному блоку 10, устанавливают в определяемой точке В. Тахеометр ориентируют в пространстве так,чтобы оси взаимноперпендикулярных наклонных плоскостей совпадали одна с осью , другая с осью УУ прямоугольной системы координат. При такой ориентации максимальные параллактические углы между пучками по каждому из направлений будут равны соответственнои у и изменяются при вращении пропорционально один косинусу дирекционного угла- х х, а другой синусу- Уоу , причем одновременно справедливы и выражения где х,у, х,у - углы наклона пучков относительно горизонта. На фотоприемной рейке углубудет соответствовать отрезок хах-вх, а углу у-уу-ву,(фиг.3). В то же время известно, что Плановые координаты точки В равны(4) Высотная координата определяется выражения дважды с контролем(5) где ГИА - горизонт инструмента тахеометра на пункте А,автоматически засылаемые в вычислительный блок,в котором реализуются алгоритмы (4) - (9). Если одна из плоскостей на рейку не попадает или отрезок х (у) мал и не обеспечивает требуемой точности, то исполнитель может подать команду от рейки 9 радиопередатчиком 11 к тахеометру на изменение наклона, либо сразу обоих пучков, либо одного из них через исполнительный механизм 7,сопряженный с радиоприемником 8,чем обеспечивается еще больший диапазон измерений. Внецентренность расположения пентапризмы и куб-призмы приводит к систематическому смещению и учитывается при необходимости путем введения поправок. Съемку могут вести одновременно несколько реечников. При этом информация о координатах точек высвечивается на табло в цифровой форме и одновременно засылается в накопитель в закодированном виде. Процесс измерений значительно упрощается, а точность результатов повышается приблизительно в два раза за счет следующих моментов- в предлагаемом устройстве исключен процесс измерения горизонтального угла импульсным способом, сопровождаемый собственными ошибками и ошибками за счет шумов при радиотрансляции информации о горизонтальном угле- прямоугольные координаты точек получаются непосредственно, а не путем пересчета полярных координат, что исключает возможные ошибки счета. Следует отметить, что при применении сканирующего лазерного излучения по определению координат точек, исключается необходимость присутствия человека у инструмента. При этом весьма существенным является то, что сбор геодезической информации, по которой рассчитываются пространственные координаты, осуществляется непосредственно в определяемой точке. расстояние от плоскости горизонта до точек пересечения соответствующих плоскостей с рейкой. В процессе измерений в память вычислительного блока вводят значения координат исходной точки А и высоту инструмента. Лазерные пучки дадут по рейке отсчеты ах, ау и вторую пару вх, в, Лазерный тахеометр, содержащий вращающуюся головку с пентапризмой,электродвигатель,оптический квантовый генератор с коллиматором,закрепленные на оси вращения тахеометра,радиопередатчик и фотоэлектрическую рейку,устанавливаемую на снимаемой точке,отличающийся тем, что он снабжен двумя отклоняющими элементами,расположенными симметрично относительно оси установки,вращающаяся головка дополнительно содержит кубпризму с возможностью вращения с пентапризмой вокруг вертикальной оси прибора, исполнительным механизмом с радиоприемником, а рейка с фотоприемниками снабжена миниЭВМ и радиопередатчиком.