Koordinatentheodolit Ein übliches Messverfahren im Vermessungswesen ist die Polygonierung. Die Entwicklung der Polygonie- rung geht in jener Richtung, dass die Abstände zwi schen den Polygonpunkten, also die Polygonseiten, statt durch unmittelbares Entfernungsmessen mittels eines für optische Entfernungsmessung eingerichteten Theodoliten gemessen werden. Es ist erwünscht, dass das Instrument unmittelbar die auf die horizontale Ebene reduzierten Abstände ergebe. Dies wird durch Verwendung des auf Grund verschiedener Funktions prinzipien konstruierten sogenannten Reduktionstachy meters erzielt.
Das Endziel der Vermessung ist jedoch die Bestimmung der Koordinaten der Terrainpunkte in irgendeinem geodätischen Koordinatensystem, z. B. Nord-Ost-Koordinatensystem. Hierzu sind - selbst im Falle, wenn die reduzierten Entfernungen zur Ver fügung stehen - im Bureau zu verrichtende Berech nungen notwendig.
Es taucht nun das Bedürfnis nach einem solchen geodätischen Instrument auf, welches als Messresultat die auf die Koordinaten yi_l, xi_i des Polygonpunktes Pi_i bezogenen Koordinatendiffe- renzen dyi=yi-yi_1 bzw. dxi=xi-xi_i eines belie bigen Polygonpunktes Pi unmittelbar ergibt.
Mit Hilfe eines solchen Instrumentes können die Koordinaten y", x" des Punktes (Endpunktes) P" aus den gemesse nen Koordinatendifferenzen dyi bzw. dxi an Ort und Stelle bestimmt werden,
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wo y" und x" die bekannten Koordinaten des Anfangs punktes des Polygonzuges bedeuten.
Zur Lösung des Problems des Koordinatentheo- doliten wurden in der Fachliteratur schon mehrere Grundprinzipien veröffentlicht, ohne dass die bisheri gen Erwägungen - wegen ihrer äusserst komplizierten Bauart - zur Durchführung gelangt wären.
Vorliegende Erfindung ermöglicht auf Grund ihrer nachfolgend beschriebenen grundsätzlichen optischen und mechanischen Lösung die praktische Verwirk lichung des Koordinatentheodoliten.
Das Arbeitsprinzip und eine beispielsweise Aus führungsform des erfindungsgemässen Koordinaten theodoliten werden durch die beiliegenden Zeichnun gen veranschaulicht.
Fig. 1 stellt die Skizze der bekannten Entfernungs- messmethode, mittels Fernrohrverdrehung um 1 , mit Hilfe einer horizontalen Entfernungsmesslatte dar.
Fig. 2 zeigt die auf die Koordinatenachsen y, x bezogenen Projektionen der reduzierten Entfernung Fig. 3 stellt das im Ablesemikroskop des Koordi- natentheodoliten ersichtliche ganze horizontale Ab lesebild schematisch dar.
Fig. 4 zeigt die durch das optische Mikrometer verschobene Lage des ganzen horizontalen Ablese bildes.
Fig. 5 veranschaulicht das durch die Horizontal stellschraube verschobene ganze horizontale Ablese bild.
Fig. 6 weist die Skizze der horizontalen Ablese einrichtung des Koordinatentheodoliten (Schnitt in der vertikalen Ebene der horizontalen Achse des Theodoliten) auf.
Fig.7 zeigt die das Halbstrahlenbündel ablen kende Halblinse in Draufsicht.
Fig.8 zeigt die das Halbstrahlenbündel ablen kende Halblinse in verschobener Lage.
Fig. 9 stellt schematisch ein Beispiel der mecha nischen Lösung der die ablenkende Halblinse steuern den Anordnung in Draufsicht dar. Fig. 10 ist die Skizze der Koordinatenmesslatte mit zwei Teilungen.
Fig. 11 veranschaulicht die Skizze der Koordina- tenmesslatte mit einer einzigen Teilung.
Es ist bekannt, dass die horizontale Projektion Si-"i der schiefen Entfernung der Polygonpunkte Pi_1 und Pi - also die reduzierte Entfernung derselben Punkte - mit einem über dem Punkt Pi_1 aufgestell ten Theodoliten, mittels einer über dem Punkte Pi senkrecht zur Geraden Pi_iPi aufgestellten horizon talen Messlatte bestimmt werden kann.
Zunächst soll der 0-Strich der Messlatte mittels einer Verdrehung der Repetitionsachse anvisiert werden. Dann ist das Fernrohr, mittels der horizontalen Einstellschraube, um einen geringen Winkel E zu verdrehen, sodann der Lattenabschnitt li <I>=</I> PQ <I>=</I> P; <I>Q; ,</I> welcher durch den Vertikalfaden des Fernrohres an der Messlatte bestimmt wird, in cm abzulesen.
Die reduzierte Entfernung Si_l,i ergibt sich als Si-1,i = li cotg E.
Dies kann auch wie folgt aufgeschrieben werden:
EMI0002.0029
und mit Anwendung der Bezeichnung
EMI0002.0030
wird oder Si-1,i 1<B>ein)</B> = 100 Li Si-1,i,em) = Lii (4) wenn an der Messlatte das Teilungsintervall
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statt des üblichen 1 cm angewendet wird. Gemäss der Formel (4) gibt die an der Messlatte abgelesene Zahl der Teilungsintervalle unmittelbar die reduzierte Ent fernung.
Zur Lösung des angeschnittenen Problems werden aber die auf die Koordinatenachsen y und x bezo genen Projektionen A yi = Si-1.i sin ai (5) und Axi = Si-1,i cos ai (6) der horizontalen Entfernung Si-1,1 benötigt (Fig. 2).
In die Formeln (5) und (6) den Ausdruck (4) ein gesetzt: J yi = Li sin ai (7) Axi = Li cos ai (8) Wird nun dafür gesorgt, dass durch die beiden Anvi- sierungen die Lattenablesungen Lia, = L, sin ai (9) Li_,
= Li cos ai (10) statt der Ablesung L; erhalten werden, so ergeben sich durch die Lattenablesungen unmittelbar die Ko- ordinatendifferenzen A yi und J xi.
Die durch die Formeln (9) und (10) bestimmten Lattenablesungen können erlangt weden, wenn das Fernrohr, bevor man die zweite Visierung vornimmt, nur den Winkel E sin a, (11) bzw.
r cos a; (12) statt E verdreht wird. Es sei angenommen, dass das horizontale Ablesebild, welches sich im Ablesemikro- skop des auf den Punkt Pi gerichteten Koordinaten theodoliten zeigt, nach Fig. 3 in zwei gleiche Teile aufgeteilt ist. Der eine, z. B. obere Halbteil, ist das eigentliche Bild der Ablesestelle am Horizontalkreis, wogegen in dem anderen (unteren) Halbbild sich hin gegen dieselbe Ablesestelle senkrecht zu der Teilungs linie verschoben zeigt.
Nun sei angenommen, dass die Verschiebung Ai,, des unteren Halbbildes relativ zum oberen Halbbilde<I>A</I> i4. <I>= b -</I> sin a1 beträgt, wo<I>b</I> das an der Trennungslinie beider Halbbilder gemessene Mass des Winkels E am Horizontalkreis ist. Wird nun auf irgendeine Weise das ganze horizontale Ablesebild, also der obere und untere Teil gemeinsam, bei unver änderter Visierlinie so weit verschoben, bis am un teren Bildteil z.
B. die Teilungslinie 74 von den in der Gesichtsfeldmitte des Ablesemikroskopes befind lichen beiden unbeweglichen Indexlinien symmetrisch in die Mitte genommen wird (Fig. 4), dann wird sich - mit Rücksicht darauf, dass auch der obere Teil des Ablesebildes im selben Masse verschoben wurde die Teilungslinie 74 des oberen Bildteiles am Abstand b - sin ai von der Indexmitte befinden. Es soll nun das Theodolitfernrohr mittels der horizontalen Ein stellschraube so lange gedreht werden, bis die Tei lungslinie des oberen Bildteiles zwischen die beiden Indexlinien gelangt (Fig. 5).
Dadurch wurde die Visierlinie um den nötigen Winkel e sin a, verdreht. In dieser Lage kann im Fernrohr an der Entfernungs- messlatte der mit der Formel (9) bestimmte Wert ab gelesen werden, wodurch sich unmittelbar die ge suchte Koordinatendifferenz' yi ergibt.
Es soll angenommen werden, dass nach dem an den Punkt Pi erfolgten Visieren die Verschiebung des unteren Bildteiles im Ablesemikroskop relativ zum oberen Bildteile Ai, <I>= b -</I> cos ai = b - sin (90 + ai) ausmacht.
Wenn nun das ganze horizontale Ablesebild ohne Verdrehung der Alhidade - auf irgendeine Weise so weit verschoben wird, bis z. B. die Teilungslinie 74 in die Mitte der beiden Indexlinien kommt und dann das Fernrohr mittels der Horizontalfeinschraube in jene Lage verdreht wird, in der die Teilungslinie 74 des oberen Bildteiles in die Mitte der beiden Index linien gelangt, wird die Visierlinie in eine um den Winkel E cos ai verdrehte Lage kommen.
Es wird nun durch die Visierlinie die der Formel (10) entspre- chende Lattenstrecke an der Messlatte ausgeschnitten, welche unmittelbar den gesuchten Koordinatenunter- schied A xi ergibt.
Es wurde also eine grundsätzliche Konstruktions lösung gefunden, wonach: a) das mikroskopische Bild der horizontalen Ab lesestelle auf zwei Teilbilder getrennt werden kann, b) das untere Teilbild automatisch, mit dem Sinus- oder Cosinuswert der jeweiligen horizontalen Winkel ablesung proportional verschoben wird, c) die grösste Verschiebung A; im Falle a = 90 bei J y; Messung und im Falle a = 0 bei A x;
Messung gleich dem Abstand b ist, c4 das ganze horizontale Ablesebild - d. h. der obere und der untere Bildteil zusammen, gleichzeitig in solchem Masse verschoben werden kann, dass irgendeine Teilungslinie sowohl des unteren als auch des oberen Bildteiles in die Mitte der Indexlinien ge stellt werden kann.
Für das Problem wurde eine einfache konstruktive Lösung des Koordinatentheodoliten gefunden.
In der Fig. 6 hat der Horizontalkreis eine Grad teilung, jedoch sind die beiden (äusseren und inneren) Enden der Teilungslinien beziffert. In den Strahlen gang der horizontalen Ablesung ist die positive, halb kreisförmige Halblinse 3 von grosser Brennweite und die längliche Halblinse 4 von derselben Brennweite eingeschaltet. Die beiden Halblinsen 3 und 4 sind gemeinsam - als eine einzige Linse bearbeitet, so dass die gleichen Brennweiten gesichert werden können. Die Halblinse 3 ist fix in die Alhidade des Theodo liten eingebaut, die Halblinse 4 ist hingegen senkrecht zur Zeichnungsebene, d. h. in horizontaler Richtung verschiebbar.
Ist die Halblinse 4 in Grundstellung (Fig. 7), fallen die optischen Mittelpunkte der beiden Halblinsen im Punkt 0 zusammen und wirken die beiden Halblinsen als eine einzige ganze Linse. Wird die Halblinse 4 in der Pfeilrichtung (Fig. 7) nach vorn oder rückwärts in die auf in Fig. 8 ersichtliche Lage verschoben, so wird das durch diese Halblinse durch gehende Halbstrahlenbündel in der durch die optische Achse und die Verschiebungsrichtung bestimmten Ebene abweichen, und zwar in um so grösserem Masse, je grösser die Linsenverschiebung 9 und je kleiner die Brennweite der Linse ist.
Die Verschiebung der Halblinse 4 wird durch Verdrehung der Alhidade gesteuert. Bei der Durch führungsform nach Fig.9 ist der Durchmesser der am Metallhalter 16 des Horizontalkreises befestigten Exzenterscheibe 17 gleich der Breite des Ausschnittes am Rahmenschlitten 18. Die zentrische Bohrung 19 dient zur Einführung der zylindrischen Alhidaden- achse in die Hülse des Instrumentenunterteiles. Der Schlitten 18 ist längs der beiden an der Alhidade be festigten Führungsschienen 20-20 in der Pfeilrich tung bewegbar.
Wird die Alhidade im Verhältnis zum Horizontalkreis um die Stehachse verdreht, wird der Rahmenschlitten durch die Exzenterscheibe 17 in der Pfeilrichtung verschoben. Das Mass der Verschiebung ist proportional dem Sinuswert des Drehwinkels zwi- schen der Richtung der Schienen 20-20 und der Rich tung senkrecht zur Exzentrizität der Scheibe 17, oder falls der Horizontalkreis vorher um 90 verschwenkt wurde, dem. Cosinuswert des Drehwinkels. Mit dem Rahmenschlitten 18 zusammen bewegt sich auch die in dem Schlitten eingebaute Halblinse 4.
Ist der Hori zontalkreis 1 so auf dem Halter 16 befestigt, dass ein Seitenwinkel a = 0 in dem Falle abgelesen werden kann, wenn sich die Halblinse 4 in Grundstellung be findet, dann ist die Verschiebung der Halblinse 4 beim Visieren auf beliebigen Seitenwinkel ai auch pro portional mit sin a; bzw. cos a1.
Die gemeinsame Brennweite der Halblinsen 3 und 4 ist so zu dimensionieren, dass bei der maximalen Verschiebung der Halblinse 4 genau die gewünschte grösste Strahlenabweichung eintritt.
Der in Fig. 6 ersichtliche planparallele Glaskörper 7 ist als ein an sich bekannter optischer Mikrometer um eine in der Zeichnungsebene liegende Achse inner halb enger Grenzen mittels Mikrometerschraube ver- schwenkbar, mit dessen Hilfe das ganze Horizontal- ablesebild - bzw. können die beiden relativ verscho benen Bildteile - gemeinsam verschoben werden kann. In Fig. 6 ist, an der Mikroskopstrichplatte 10 der Doppelindex angebracht.
Das neben der Mikroskop strichplatte 10 angeordnete flache Prisma bezweckt, dass im Mikroskop oberhalb der Prismenkante, ledig lich jenes zufolge des durch die fixe Halblinse 3 durchgehenden Halbstrahlenbündels entstehende Bild, unterhalb der Prismenkante hingegen lediglich das zufolge des durch die bewegliche Halblinse 4 durch gehenden Strahlenbündelteils entstehende Bild sicht bar wird. Dazu gehört noch die Lochblende 15 vor dem Mikroskopokular.
In Fig. 6 sind die Bestandteile 2, 5, 6, 8, 11, 12, 13 und 14 bekannte optische Elemente der .als für Beispiel angenommenen Ableseeinrichtung.
Durch entsprechende Dimensionierung der me chanischen Elemente der in Fig. 9 angedeuteten Steue rungsvorrichtung kann erzielt werden, dass die grösste relative Verschiebung der horizontalen Halbbilder im Ablesemikroskop dem Abstand zweier benachbarter Teilungslinien, z. B. im Bild 3 dem der Teilungslinien 74 und 75 gleich ist. Die genaue Erfüllung dieser For derung wird über die Dimensionierung hinaus derart gesichert, dass man das Mass der Halbbildverschiebung justierbar konstruiert.
Zu diesem Zwecke wird die Exzentrizität EK der Exzenterscheibe derart veränder bar gemacht, dass man die Exzenterscheibe an eine Latte montiert, welche in den Nuten 21-21 der Lim- busfassung 16 verschiebbar ist. Diese Latte kann dann nach Einstellung mittels bekannter Konstruktionsele mente befestigt werden.
Für die automatische Verschiebung der beweg lichen Halblinse 4, gemäss der oben angegebenen Er fordernisse, kann auch durch ein beliebig anderes, bewegungsübertragendes Organ gesorgt werden.
Die oben angegebene prinzipielle konstruktive Lö sung gibt die Koordinatendifferenz <I>A</I> y1. Die Koordi- natendifferenz Jxi kann mittels derselben Konstruk- tion erzielt werden, indem der Horizontalkreis vorher um 90" gegen den Uhrzeigersinn um die Repetitions- achse verdreht wird. In diesem Falle wird ja die be wegliche Halblinse 4 dem Seitenwinkel (90 + ai)
ent sprechend um das Mass b - sin (90" + ai) verschoben. So wird jetzt die mit den beiden Visierungen ausge schnittene Lattenstrecke unmittelbar die Koordinaten differenz<I>d</I> xi geben.
Beide Koordinatendifferenzen können positiv oder negativ sein. Das positive oder negative Vorzeichen der Werte d yi und<I>d</I> xi wird bei der dargestellten Lö sung dementsprechend angegeben, je nachdem die ausgeschnittene Lattenstrecke bei Anwendung der Fernrohrlage 1 rechts oder links vom Lattennull strich erscheint. Es ist zweckmässig, eine solche spe zielle Koordinatenmesslatte mit zwei Teilungen zu ver wenden (Fig. 10), an welcher die von dem über den zu messenden Punkt gestellten Nullstrich rechts bzw. links befindliche Teilung schwarz bzw. rot gefärbt ist.
Das Teilungsintervall beträgt
EMI0004.0021
oder
EMI0004.0022
falls E =1 .
Es kann mit Hilfe des Instrumentes auch in der Fernrohrlage I1 gemessen werden. In diesem Falle werden sich die Vorzeichen der beiden Koordinaten differenzen entgegengesetzt zu den tatsächlichen Vor zeichen ergeben. Die beim Messen in Fernrohrlage 1I gewonnenen Vorzeichen müssen daher geändert be rücksichtigt und notiert werden.
Es kann zum Koordinatentheodolit auch eine Koordinatenmesslatte mit einer Teilung verwendet werden (Fig. 11). Diese Latte ist aber so aufzustellen, dass der am Ende der Latte befindliche Nullstrich über den Punkt P; zu stehen kommt. Beim Messen mit einer solchen Koordinatenmesslatte sind die posi tiven Koordinatendifferenzen d yi und<I>d</I> xi in der Fern rohrlage I, die negativen in der Fernrohrlage II zu messen.
Der Vorteil dieses Messverfahrens liegt darin, dass mit einer Messlatte gleicher Länge doppelt so grosse Koordinatendifferenzen gemessen werden kön nen.
Durch die oben geschilderte Konstruktionsausfüh rung werden die beschriebenen Konstruktionsprinzi pien des einfachen Koordinatentheodoliten restlos ver wirklicht.
Einzelne Ausführungsformen des Konstruktions grundprinzips können von der oben festgelegten Aus führungsform abweichen. So kann man z. B. anstelle der Halblinse 4 ein flaches Glaskeilpaar anwenden, dessen beide Keile um einen mit dem Verdrehungs winkel der Alhidade übereinstimmenden Winkel, je doch in entgegengesetzter Richtung, automatisch ver dreht werden, welche Verdrehung durch die relative Verschwenkung der Alhidade und des horizontalen Halbkreises mittels eines bekannten Bewegungsüber- tragungsorgans gesteuert wird.
Coordinate theodolite A common measuring method in surveying is polygonization. The development of polygonization is moving in the direction that the distances between the polygon points, that is to say the sides of the polygon, are measured instead of by direct distance measurement by means of a theodolite set up for optical distance measurement. It is desirable that the instrument should immediately give the distances reduced to the horizontal plane. This is achieved by using the so-called reduction tachymeter, which is designed on the basis of various functional principles.
However, the ultimate goal of the survey is to determine the coordinates of the terrain points in some geodetic coordinate system, e.g. B. North-East coordinate system. For this - even if the reduced distances are available - calculations to be performed in the office are necessary.
There is now a need for such a geodetic instrument which, as the measurement result, directly gives the coordinate differences dyi = yi-yi_1 or dxi = xi-xi_i of any polygon point Pi related to the coordinates yi_l, xi_i of the polygon point Pi_i.
With the help of such an instrument, the coordinates y ", x" of the point (end point) P "can be determined on the spot from the measured coordinate differences dyi or dxi,
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where y "and x" mean the known coordinates of the starting point of the polygon.
To solve the problem of the coordinate theodolite, several basic principles have already been published in the specialist literature without the previous considerations - due to their extremely complicated design - having been implemented.
The present invention enables the practical realization of the coordinate theodolite due to its basic optical and mechanical solution described below.
The working principle and an exemplary embodiment of the coordinate theodolite according to the invention are illustrated by the accompanying drawings.
Fig. 1 shows the sketch of the known distance measuring method, by turning the telescope by 1, with the help of a horizontal distance measuring rod.
FIG. 2 shows the projections of the reduced distance based on the coordinate axes y, x. FIG. 3 schematically shows the entire horizontal reading image visible in the reading microscope of the coordinate theodolite.
Fig. 4 shows the shifted position of the entire horizontal reading image by the optical micrometer.
Fig. 5 illustrates the entire horizontal reading image shifted by the horizontal adjusting screw.
Fig. 6 shows the sketch of the horizontal reading device of the coordinate theodolite (section in the vertical plane of the horizontal axis of the theodolite).
7 shows the half-lens deflecting the beam in a top view.
FIG. 8 shows the half-lens deflecting the beam in a displaced position.
Fig. 9 schematically shows an example of the mechanical solution of the deflecting half lens controlling the arrangement in plan view. Fig. 10 is the sketch of the coordinate measuring staff with two pitches.
11 illustrates the sketch of the coordinate measuring rod with a single division.
It is known that the horizontal projection Si "i of the oblique distance of the polygon points Pi_1 and Pi - that is, the reduced distance of the same points - with a theodolite set up above the point Pi_1, by means of a horizon set up above the point Pi perpendicular to the straight line Pi_iPi talen yardstick can be determined.
First of all, the zero line on the measuring stick should be aimed at by rotating the repetition axis. Then turn the telescope by means of the horizontal adjusting screw to a small angle E, then the staff section li <I> = </I> PQ <I> = </I> P; <I> Q; , </I> which is determined by the vertical thread of the telescope on the measuring stick, read in cm.
The reduced distance Si_l, i results as Si-1, i = li cotg E.
This can also be written down as follows:
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and with application of the designation
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is or Si-1, i 1 <B> a) </B> = 100 Li Si-1, i, em) = Lii (4) if the graduation interval is on the measuring stick
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instead of the usual 1 cm. According to formula (4), the number of graduation intervals read off the measuring stick immediately indicates the reduced distance.
To solve the problem mentioned, the projections A yi = Si-1, i sin ai (5) and Axi = Si-1, i cos ai (6) of the horizontal distance Si-1, 1 required (Fig. 2).
In the formulas (5) and (6) the expression (4) is inserted: J yi = Li sin ai (7) Axi = Li cos ai (8) It is now ensured that the staff readings Lia , = L, sin ai (9) Li_,
= Li cos ai (10) instead of the reading L; are obtained, the coordinate differences A yi and J xi result directly from the staff readings.
The staff readings determined by formulas (9) and (10) can be obtained if the telescope only sets the angle E sin a, (11) or
r cos a; (12) is twisted instead of E. It is assumed that the horizontal reading image, which is shown in the reading microscope of the coordinate theodolite directed at point Pi, is divided into two equal parts according to FIG. 3. The one, e.g. B. upper half, is the actual image of the reading point on the horizontal circle, whereas in the other (lower) field is shifted towards the same reading point perpendicular to the division line.
It is now assumed that the shift Ai ,, of the lower field relative to the upper field <I> A </I> i4. <I> = b - </I> sin a1, where <I> b </I> is the dimension of the angle E on the horizontal circle measured at the dividing line between the two fields. If now in some way the whole horizontal reading image, so the upper and lower part together, with unchanged line of sight moved so far until the lower part of the image z.
B. the division line 74 of the two immovable index lines located in the middle of the field of view of the reading microscope is taken symmetrically in the center (Fig. 4), then - with consideration that the upper part of the reading image was shifted to the same extent Dividing line 74 of the upper part of the picture are located at the distance b - sin ai from the center of the index. It is now the theodolite telescope by means of the horizontal A set screw to be rotated until the division line of the upper part of the image between the two index lines (Fig. 5).
As a result, the line of sight was rotated by the required angle e sin a. In this position, the value determined with the formula (9) can be read off the distance measuring rod in the telescope, which results directly in the sought-for coordinate difference 'yi.
It should be assumed that after the aiming at point Pi, the shift of the lower part of the image in the reading microscope relative to the upper part of the image makes up Ai, <I> = b - </I> cos ai = b - sin (90 + ai).
If now the whole horizontal reading image without twisting the alidade - is shifted in any way until z. B. the dividing line 74 comes in the middle of the two index lines and then the telescope is rotated by means of the horizontal fine screw in that position in which the dividing line 74 of the upper part of the image reaches the center of the two index lines, the line of sight is in an angle E cos ai twisted position come.
The line of sight corresponding to formula (10) is now cut out on the measuring staff, which immediately results in the coordinate difference A xi being sought.
A basic design solution was found, according to which: a) the microscopic image of the horizontal reading point can be separated into two partial images, b) the lower partial image is automatically shifted proportionally with the sine or cosine value of the respective horizontal angle reading, c ) the greatest displacement A; in case a = 90 for J y; Measurement and in the case of a = 0 at A x;
Measurement is equal to distance b, c4 is the whole horizontal reading image - d. H. the upper and lower image parts can be shifted together at the same time to such an extent that any dividing line of both the lower and the upper image part can be placed in the center of the index lines.
A simple constructive solution of the coordinate theodolite was found for the problem.
In Fig. 6, the horizontal circle has a degree division, but the two (outer and inner) ends of the division lines are numbered. In the beam path of the horizontal reading, the positive, semicircular half lens 3 is switched on with a large focal length and the elongated half lens 4 with the same focal length. The two half lenses 3 and 4 are common - machined as a single lens so that the same focal lengths can be ensured. The half lens 3 is permanently built into the alidade of the Theodo lite, the half lens 4, however, is perpendicular to the plane of the drawing, ie. H. can be moved in the horizontal direction.
If the half lens 4 is in the basic position (FIG. 7), the optical center points of the two half lenses coincide at point 0 and the two half lenses act as a single whole lens. If the half lens 4 is shifted forwards or backwards in the direction of the arrow (FIG. 7) into the position shown in FIG. 8, the half-ray beam passing through this half lens will deviate in the plane determined by the optical axis and the direction of shift, and to be sure, to a greater extent, the greater the lens displacement 9 and the smaller the focal length of the lens.
The displacement of the half lens 4 is controlled by rotating the alidade. In the implementation of Figure 9, the diameter of the eccentric disk 17 attached to the metal holder 16 of the horizontal circle is equal to the width of the cutout on the frame slide 18. The central bore 19 is used to introduce the cylindrical Alhidaden- axis into the sleeve of the instrument base. The carriage 18 can be moved in the direction of the arrow along the two guide rails 20-20 fastened to the alidade.
If the alidade is rotated in relation to the horizontal circle about the standing axis, the frame slide is displaced by the eccentric disk 17 in the direction of the arrow. The amount of displacement is proportional to the sine value of the angle of rotation between the direction of the rails 20-20 and the direction perpendicular to the eccentricity of the disk 17, or if the horizontal circle was previously pivoted by 90, the. Cosine value of the angle of rotation. The half-lens 4 installed in the slide also moves together with the frame slide 18.
If the horizontal circle 1 is attached to the holder 16 in such a way that a side angle a = 0 can be read in the event that the half lens 4 is in the basic position, then the displacement of the half lens 4 when aiming at any side angle ai is also pro proportional with sin a; or cos a1.
The common focal length of the half lenses 3 and 4 is to be dimensioned in such a way that precisely the desired greatest beam deviation occurs with the maximum displacement of the half lens 4.
The plane-parallel glass body 7 shown in FIG. 6, as a known optical micrometer, can be pivoted about an axis lying in the plane of the drawing within narrow limits by means of a micrometer screw, with the aid of which the entire horizontal reading image - or the two can be shifted relatively benen image parts - can be moved together. In FIG. 6, the double index is attached to the microscope reticle 10.
The purpose of the flat prism arranged next to the microscope reticle 10 is that in the microscope above the prism edge, only the image resulting from the half-ray beam passing through the fixed half lens 3, and below the prism edge only the image resulting from the part of the beam passing through the movable half lens 4 Image becomes visible. This also includes the perforated diaphragm 15 in front of the microscope eyepiece.
In Fig. 6 the components 2, 5, 6, 8, 11, 12, 13 and 14 are known optical elements of the reading device assumed as an example.
By appropriately dimensioning the mechanical elements of the control device indicated in FIG. 9, it can be achieved that the greatest relative displacement of the horizontal fields in the reading microscope corresponds to the distance between two adjacent dividing lines, e.g. B. in Figure 3 that of the division lines 74 and 75 is the same. The exact fulfillment of this requirement is ensured beyond the dimensioning in such a way that the extent of the field shift is constructed to be adjustable.
For this purpose, the eccentricity EK of the eccentric disk is made changeable in such a way that the eccentric disk is mounted on a lath which can be displaced in the grooves 21-21 of the limbus socket 16. This lath can then be attached to the setting by means of known Konstruktionsele elements.
For the automatic displacement of the movable half lens 4, according to the requirements specified above He, can also be provided by any other, movement-transmitting organ.
The basic design solution given above gives the coordinate difference <I> A </I> y1. The coordinate difference Jxi can be achieved by means of the same construction, in that the horizontal circle is previously rotated by 90 "counterclockwise around the repetition axis. In this case, the movable half lens 4 is of the side angle (90 + ai)
shifted accordingly by the dimension b - sin (90 "+ ai). So now the length of the staff cut out with the two sights will immediately give the coordinate difference <I> d </I> xi.
Both coordinate differences can be positive or negative. The positive or negative sign of the values d yi and <I> d </I> xi is specified accordingly in the solution shown, depending on whether the cut length of staff appears to be streaked to the right or left of staff zero when using telescope position 1. It is advisable to use such a special coordinate measuring rod with two divisions (FIG. 10) on which the division on the right or left of the zero line over the point to be measured is colored black or red.
The division interval is
EMI0004.0021
or
EMI0004.0022
if E = 1.
The instrument can also be used to measure in telescope position I1. In this case, the signs of the two coordinate differences will result opposite to the actual sign. The signs obtained when measuring in telescope position 1I must therefore be changed, taken into account and noted.
A coordinate measuring staff with a graduation can also be used for the coordinate theodolite (Fig. 11). However, this staff must be set up in such a way that the zero line at the end of the staff over the point P; comes to stand. When measuring with such a coordinate measuring staff, the positive coordinate differences d yi and <I> d </I> xi are to be measured in telescope position I, the negative ones in telescope position II.
The advantage of this measuring method is that with a measuring rod of the same length, coordinate differences that are twice as large can be measured.
Through the above-described construction execution, the construction principles of the simple coordinate theodolite described are completely implemented.
Individual embodiments of the basic design principle may differ from the above-specified embodiment. So you can z. B. instead of the half lens 4 use a flat pair of glass wedges, the two wedges of which are automatically rotated by an angle that corresponds to the angle of rotation of the alidade, but in the opposite direction, which rotation is caused by the relative pivoting of the alidade and the horizontal semicircle by means of a known motion transmission organ is controlled.