Пристрій для приведення візирної осі оптичного приладу у вертикальне положення

Корисна модель відноситься до області вимірювальної техніки і може бути використане при монтажі і налагодженні великогабаритного технологічного обладнання, при виробництві геодезичних вимірів, а також може бути використане для завдання вертикального положення візирної чи лазерної осі оптичного приладу вертикального проектування, у тому числі й автоколіматора. Відомий пристрій для приведення візирної осі оптичного приладу, переважно автоколіматора, у прямовисне положення, описане в авторському посвідченні СРСР №779806 Кл. G01C15/08. Пристрій містить корпус з рівнем, установлений на вертикальній осі, розташований у підставці з трьома піднімальними гвинтами, що спираються на підставу, що має спеціальну втулку з отвором. Автоколімацийне дзеркало в цьому пристрої встановлено на нижній частині осі приводиться в горизонтальне положення за допомогою рівня і самою осьовою системою. Погрішність установки дзеркала в горизонтальне положення буде залежати від погрішності виготовлення осьової, погрішності установки пухирця рівня і може досягти від 4 до 10 кутови х секунд (прототип). Відомий пристрій "Обрій штучний", описаний у книзі Х.К. Ямбаева "Спеціальні прилади для інженерногеодезичних робіт". Москва. "Надра". 1990. Стор.209. Пристрій являє собою механічний маятник, у якому чуттєвий елемент - двостороннє автоколімацийне дзеркало підвішене в корпусі через проміжне кільце на чотирьох парах металевих перехресних стрічок. Погрішність "обрію" буде залежати від точності роботи самої підвіски, клиновидності двостороннього дзеркала і якістю властивостей системи, що демпфірують підвісу. Точність автоустановки дзеркала в горизонтальне положення складає від 1 до 3 кутових секунд. Найбільш близьким по сукупності ознак є пристрій за назвою "Стабілізатор вертикального напрямку візирної лінії" описаний в авторському посвідченні СРСР №342051, G01C9/20,1970. Пристрій має корпус, жорстко зв'язаний з оптичною системою зорової труби, ємкість, частково заповнена оптично прозорою рідиною і підвішений до корпуса на чотирьох діагонально перехресних нитках. Пристрій дозволяє робити стабілізацію вертикально спрямованої візирної лінії. При нахилі корпуса на невеликий кут система підвісу дозволяє відхиляти візирний чи лазерний промінь спрямований нагору в протилежну до нахилу корпуса сторону. Середньоквадратична погрішність компенсації може досягти 0.2-0.3 кутових секунд на 1 хвилину нахилу приладу. Хоча по сукупності ознак пристрій нагадує що заявляється, однак досягти необхідного технічного результату, установлювати візирну вісь оптичного приладу у вертикальне положення за допомогою цього пристрою неможливо, не змінивши схему підвіски і не застосувавши в прототипі додатково нові елементи, що і дозволять вирішити поставлену задачу. В основі корисної моделі поставлена задача розробити пристрій, що дозволяє приводити візирну вісь оптичних приладів переважно автоколіматорів у вертикальне положення використовуючи для цього підвісну ємкість з рідиною. Вирішуючи цю задачу можна розширити функціональні можливості прототипу, де пристрій одночасно може бути використаний як стабілізатор і як пристрій для приведення візирної осі оптичного приладу в вертикальне положення. Для рішення поставленої задачі пристрій, що заявляється, по 1-ому варіанті містить корпус з рівнем, установлений на порожній вертикальній осі, що розташовується у втулці спеціальної підставки з трьома піднімальними гвинтами, що спираються на підставу з отвіром у центрі, ємкість частково заповнена оптично прозорою рідиною і підвішена до кришки корпуса на нитках, вихідне вікно в кришці корпуса виконано у вигляді плоскопаралельної скляної пластини, центральна зона якої має напівпрозоре дзеркальне покриття, сама пластина встановлена в оправі, має можливість за допомогою юстировочних гвинтів нахилятися щодо корпуса, сама ємкість підвішена на нитках утворюючих з базами підвісу форму рівнобічної трапеції, де при показнику переломлення n=1.5000 верхня база більше нижньої в 2 рази. Для роботи пристрою в двох режимах - стабілізації лінії візування і можливості установлювати візирні осі у вертикальне положення, пристрій по варіанті 2 відрізняється, тим, що сама ємкість в одній координатній площині підвішена на перехресних нитках, що мають різні по довжині бази підвісу, а в іншій - взаємо-перпендикулярній, на нитках утворюючих з базами підвісу форму рівнобічної трапеції. По третьому варіанту відмінність полягає в тому, що кришка корпуса виконана у виглядіплоскопаралельної скляної пластини, центральна зона якої має напівпрозоре дзеркальне покриття, сама ємкість в одній координатній площині підвішена на перехресних нитках, що мають різні по довжині бази підвісу, а в іншій взаємо-перпендикулярній, на перехресних нитках, що мають однакові по довжині бази підвісу. Пристрій виконане по 1-ому варіанті дозволить установлювати візирні осі оптичних приладів що мають автоколімацийні окуляри в стрімкому напрямку, установка обрію відбувається автоматичне. Пристрій спочатку необхідно от’юстировати відносно попередньо встановленої в прямовисне положення оптичної осі автоколлиматора (AK) використовуючи для цього природний обрій, наприклад ємкість з ртуттю чи моторною олією. Для цього пристрій встановлюють у ствір прямовисно спрямованого променя, без налитої в ємкість оптично прозорої рідини і за допомогою рівня, приводиться в робоче, вертикальне положення. Потім спостерігаючи в АК і використовуючи юстировочні гвинти плоскопаралельної пластини з напівпрозорим дзеркальним покриттям, установленим на кришці корпуса приводять її поверхню в горизонтальне положення. Після цього, наливається рідина в підвісну ємкість, у якій через неточність горизонтування основи ємкісті утвориться рідинний клин, що і розводить промені від установленного спочатку вертикального напрямку. Спостерігаючи в окуляр АК і використовуючи юстировочні гвинти підвіски ємкісті горизонтують його сполучаючи розведені промені відбиті від поверхні напівпрозорого дзеркала і природного обрію в поле зору AK. Після юстировки горизонтальна поверхня напівпрозорого дзеркала, нижня основа ємкісті і поверхня рідини паралельні між собою і пристрій готовий до роботи. Пристрій дозволяє автоматично з високою точністю 0.5 кутових секунд коректувати випадкові нахили дзеркала рідинним клином. Припустимо, що в результаті неточної установки пристрою в робоче положення, корпус його нахилився на невеликий кут e . Тоді, у результаті нахилу в судині утвориться рідинний клин з кутом при вершині 2e , що дозволить при відповідному показнику переломлення рідини n відхилити і направити візирну вісь оптичної системи в напрямок нахилу напівпрозорої дзеркальної поверхні, також на кут e . Тому що кути нахилу дзеркальної поверхні і променя однакові по величині і спрямовані в ту саму сторону, то при сполученні прямого і відбитого від дзеркальної поверхні променя, на виході з основи ємкість він буде мати стрімкий напрямок. Сутність корисної моделі пояснюється кресленнями, де на фіг.1 показаний розріз приладу і хід променів у ньому при вертикально встановленому корпусі; на фіг.2, хід променів при нахиленому корпусі; на фіг.3, фіг.4 застосування пристрою в оптичному приладі вертикального проектування що має автоколімацій окуляр. На фіг.5 вид зверху и напрямок розрізу. Пристрій реалізований на практиці. Корпус приладу і підвісна судина виконані з алюмінію, нитки підвісу сталеві товщиною (0.1-0.2)мм. В якості рідини використовувався дибутилфталат що має хімічну формулу С16Н22О 4, показник переломлення якої n=1.4940 і в'язкість при 25°С 16.2 сп. Осьова система корпусу і втулка в підставці виконані з міді. Піднімальні гвинти мають контрящі гайки для усунення люфтів. Пристрій складається з корпуса 1 з рівнем 2. Корпус має порожню вертикальну вісь 3, що розташовується у втулці 4 що має наскрізний отвір і закріплена в підставці 5 із трьома піднімальними гвинтами 6 що спираються на підставу 7. Підставка і основа в центрі має наскрізні отвори. Ємкість 8, частково заповнена оптично прозорою рідиною 9 має основу у вигляді плоскопаралельної пластини 10, підвішена до корпуса на нитках 11. Кришка корпуса по першому варіанті виконана з плоскопаралельної скляної пластини 12, центральна зона якої покрита напівпрозорим дзеркальним покриттям 13. Другий варіант відрізняється схемою підвіски ємкості. По третьому варіанту, кришка корпуса має плоскопаралельну пластину, а основа ємкості плоскопаралельну пластину центральна зона якої покрита напівпрозорим покриттям. Плоскопаралельна пластина 12 на кришці корпуса (у варіанті 1) має юстировочні гвинти 14, що дозволяють коректувати положення пластини для установки її в горизонтальне положення. Крапки кріплення підвіски ємкості також мають юстировочні гвинти 15, що дозволяють горизонтувати ємкість 8. Пристрій працює наступним спосібом. Установлюють його над оптичним приладом що має оптичну систему з автоколімаційним окуляром, наприклад окуляром Монченко. За допомогою рівня 2, приводять пристрій у вертикальне положення. Сам оптичний прилад установлений під ним приводиться також у робоче положення, а візирний промінь спрямований нагору, проходить прошарок рідини в ємкість і попадає на напівпрозору дзеркальну поверхню 13 від який відбиваючи повертається в поле зору окуляра. Юстировочними гвинтами окуляра оптичного приладу його візирна вісь сполучається і тим самим приводиться у вертикальне положення. При випадковому нахилі пристрою, чи при неточній установці його в робоче положення, корпус його, як і дзеркальна поверхня плоскопаралельної пластини, установленої на кришці корпуса будуть нахилені на невеликий кут e . Рідинний клин, що утворився в ємкості, з кутом при вершині рівним 2e скорегує нахил променя і направить його ортогонально до його поверхні. Пристрой по 2-ому і 3-йому варіанту можуть працювати в одній площині, як стабілізатори, а в іншій, як пристрій для приведення візирної осі оптичної системи у вертикальне положення (як датчик обрію). Якщо установити площину ниток підвіски, що мають схрещене положення і різні по довжині бази підвісу (варіант-3), у робочу площину оптичного приладу, то пристрій буде працювати як однокоординатний стабілізатор, а якщо установити площина ниток підвіски що мають схрещене положення й однакові по довжині бази підвісу, у робочу площин у оптичного приладу, то пристрій буде працювати як датчик обрію. Для спільної роботи з оптичною системою зорової труби, корпус пристрою разом із втулкою може бути відділений від підставки і встановлений у верхній частині оптичної системи, наприклад на оправі об'єктива автоколіматора, або приладу вертикального проектування який має автоколімацийний окуляр. Для установки осі візування оптичного приладу в двох координатних площинах, розвертають пристрій навколо вертикальної осі на 90° і сполучають сітку ниток в окулярі з його відображенням від напівпрозорого дзеркала. Операцію повторюють, при різних положеннях напівпрозорого дзеркала (0°, 90°, 180°, 360°) доти, поки сітка ниток у всіх положеннях не буде сполучена з його відображенням. Рідина в ємкості, відіграє роль не тільки чуттєвого елемента, вона дозволяє демпфірувати коливання ємкості і доводить період заспокоєння всієї системи підвісу до 1-2 секунд, що приводить до підвищення точності пристрою.