Вимірювальна рулетка

Корисна модель відноситься до засобів виміру геометричних величин і може бути використаний в будівництві, машинобудівної промисловості, геодезії і в інших галузях народного господарства, у тому числі і у побуті для виміру лінійних розмірів, нівелювання поверхонь, виміру горизонтальних кутів і кутів нахилу, проведення вертикальних і горизонтальних ліній. Відмінна особливість - невеликі габарити та універсальність у застосуванні. Відомі вимірювальні рулетки вітчизняного виробництва [Див. каталоги засобів виміру, допущені до випуску у виробництво Держстандартом СРСР №67, стор.7, №68,стор.3, №71, стор.18]. Усі вони конструктивно складаються з корпуса, жолобчастої вимірювальної плоскої стрічки з кільцем на кінці, поворотної пружини для згортання самої стрічки. Рулетки призначені в основному для виміру лінійних розмірів безпосереднім порівнянням зі шкалою. Відомі рулетки, описані в [Російських патентах МПК G01В3/10, №№94024988, 2091699, 93035573], що мають додаткові функціональні можливості, і застосовуються як безмін, засоби заточення інструмента і т.д. Відомий лазерний висок [див патент України № u 200505337], де лазер з блоком живлення підвішений на одній нитці має випромінювання спрямоване вертикально униз. Для переведення проміння вертикально нагору використовуються дві дорогі оптичні призми, що ускладнюють конструкцію виска і зменшують точність вертикального проектування, при цьому стабілізація променя відбувається тільки в одній площині. Відомі лазерні рівні УЛ1, УЛ5, розроблені Російською інструментальною компанією "ЭНКОР" [див. на сайті http://www.enkor.ru], які складаються з рівня-бруска в корпусі якого вмонтований напівпровідниковий лазер, напрямок випромінювання якого паралельне робочій поверхні бруска і осі вбудованого рівня. Рівень-брусок можна установити на поворотну платформу з кутовою шкалою і використовувати її як кутомір, нівелір, установлюючи призму-лінзу на виході проміння можна сформувати вертикальну і горизонтальну світлову площину. Пристрій має великі габарити і по розмірам відповідає звичайному теодоліту нівеліру середньої точності. Створювані світлові площини через слабку енергетику випромінювання діють на невеликих дистанціях (до 5м). Пристрій вміщається у валізці розміром (460х360х120)мм. Відомі також вимірювальні рулетки закордонних фірм "FATMAX", "BOSCH", "DYN AGRIP", описані на сайтах фірми "ТЕХСТРОЙСЕРВИС" [www.tss.proekt.bv, www.ergoprof.ru]. Конструкція цих рулеток складається з пластикового чи металевого корпуса з щілиною у виді дуги, з якої висувається мірна стрічка, котушка з поворотною пружиною, що дозволяє автоматично закручува ти стрічку в корпус, фіксатор фіксуючий положення стрічки у витягнутому прямолінійному стані і дозволяючий плавно змінювати витягнуту довжину рулетки. Рулетки можуть бути виконані, як у звичайному варіанті, так і з цифровою індикацією довжини витягнутої частини. Описані рулетки мало функціональні і призначені в основному для виміру лінійних розмірів безпосереднім порівнянням зі шкалою, чи з результатом індикації на цифровому табло. Найбільш близьким по сукупності ознак і технічної сутності може служити вимірювальна рулетка описана в [Українському патенті №13295]. В корпус рулетки з жолобчастою стрічкою з боку кінця стрічки, що висувається, встановлений самоустановлювальний лазерний висок з широким діапазоном компенсації (±30'), з напрямком випромінювання, як вертикально нагору, так і вертикально вниз, при цьому висунутий кінець мірної стрічки має пентапризму установлену на осі обертання, вона дозволяє переломлювати вертикально спрямований промінь у горизонтальному напрямку. Сам лазерний висок виконаний у виді тр убки, підвішений до корпуса рулетки на сталевій гнучковій нитці, усередині трубки встановлені два лазерних напівпровідникових діода з колимируючими об'єктивами і джерело електроживлення. Осі випромінювання лазерів соосні один одному і спрямовані в протилежні сторони. Корпус рулетки має рівень, а його основа має осьову систему яка може бути встановлена на підставку з лімбом. Реєстрація положення вертикалі тут фіксується візуально, а тому не точно. В основу корисної моделі поставлена задача підвищити точність регистрации положення вертикалі, результати відхилення реєструвати у цифровому виді. Для виконання поставленої задачі, висун утий кінець мірної стрічки додатково встановлюється фотоприймальний пристрій (ФП), що дозволяє високоточно фіксувати положення опорних точок корпуса і витягнутої стрічки у вертикальній площині. Для індикації кута нахилу вихід ФП зв'язується з електронновимірювальним блоком (ЭВБ), який має цифрове табло (ЦТ), чи регістріруючий пристрій (РП) індикаторного типа. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де на Фіг.1 показана конструкція рулетки з лазерним схилом при знятої бокової кришки корпуса, на Фіг.2 приведена спрощена диференціална схема ФПБ, для реєстрації положення лазерного проміня. На Фіг.3 представлена блок схема ФПБ с ЭВБ що має цифрове табло. Конструкція рулетки (див. Фіг.1) складається з корпуса 1 усередині якого на осі обертання 2 установлені відповідно котушка 3 з поворотною пружиною. На котушку 3 намотується сталева стрічка 4 один кінець якої закріплений на осі котушки 3, а інший витягнутий з дугоподібної щілини 5. Витягнутий кінець рулетки завдяки дугоподібній щілині зі збільшеною стрілою прогину, дозволяє встановлювати стрічку 4 у жорсткому, прямолінійному положенні до 1.5м, а використовуючи притискний фіксатор 6 може фіксувати жолобчасту полотнину стрічки 4 у витягн утому стані. Кінець витягнутої стрічки 4 має площадку з отвором 7 на якому може бути встановлена знімна пентапризма 8 що має порожню вісь обертання 9. До корпуса 1 з боку висун утої стрічки, підвішений на сталевій гнучкій нитці 10 лазерний висок з напрямком випромінювання як вертикально нагору, так і прямовисно вниз. Сам лазерний висок виконаний у виді трубки 11 у яком розміщені лазерні діоди 12 з колимуючими об'єктивами. Гнучка нитка підвісу 10 може бути виконана сталевою чи капроновою товщиною (0.1-0.03)мм. Сама підвіска зміщена щодо оптичної осі лазера на невелику відстань (2-3)мм і не перешкоджає проходженню променя у вертикальному напрямку. Усунення перекосу підвішеного корпуса лазера і юстировка напрямку випромінювання виробляється додатковими балансирами 13 встановленими в підставі трубки 11. Корпус 1 рулетки постачений круглим рівнем 14, а лазерний висок джерелом електроживлення 15 виконаного у виді акумулятора підзарядки. Нижня підстава корпуса має осьову втулк у 16 і може бути встановлена на підставку 17 з опорними ніжками 18 і лімбом 19 з кутовими діленнями. У зібраному виді рулетка з 3-х метровою стрічкою, виступаючими опорними елементами 20, лазерним виском і ФП блоком має невеликі габарити (110х75х35)мм. У цьому положенні знімна пентапризма 8 може розміщатися в спеціальній ніші розташованої в полої осі обертання котушки 3. Підставка 17 із трьома опорними ніжками 18 може бути виконана у виді додаткової знімної, бічної кришки корпуса рулетки. Для стійкості, при передачі координат по вертикалі і нівелюванні підставка може бути закріплена на невеликому стандартному фото штативі. Для того щоб не порушити юстировку напрямку положення променів підвісних лазерів 12, виключити силовий вплив на тонку нитку підвісу, включення можна здійснити безконтактним методом, використовуючи електромагнітні вимикачі. Автоматичне обертання пентапризми 8 може бути здійснено обертанням котушки 3, що має зубцювату шестірню бічної дії 21. Обертання котушки через цю шестірню приводить у горизонтальне обертання пентапризми 8. По другому варіанту обертання пентапризми 8 може відбуватися під впливом вертикального переміщення витягнутого полотна рулетки 4. Сама полотнина на невеликій ділянці (0.8-1.0)м виконана з отворами під зуби ведучої шестірні, вертикальне обертання якої через конічну передачу переводиться в горизонтальне обертання пентапризми 8. Ведуча шестірня у цьому випадку являється і самогальмуючою ланкою при скручуванні полотна рулетки. Горизонтальні і вертикальні світлові лінії можна відтворити на площині шляхом установки циліндричної лінзи 21 на виході луча з пентапризми 8. ФП блок 22 с регіструючим пристроєм 23 може бути встановлений на горизонтальної площадці мірної стрічки 4, попередньо витягнувши знімну пентапризму 8. Спрощений ФП блок, може бути виконаний у виді двухплощадного розрізного фотодіода (ФД) типу ВРУ-48 см. Фіг.2, або фотопотенціометра, де лазерний промінь працює як світловий зонд, де просторове його переміщення по резістивному слою перетвориться в електричний сигнал. На Фіг.2 показана диференціальна схема підключення ФД типа ВРУ. Якщо положення лазерного променя розташовується симетрично фотослою двох фо тодіодів, стрілка індикатора знаходиться на нулі (положення вертикалі), при зсуві лазерного променя из зони чутливості викликає розбалансування електричної схеми, в результаті чого виробляється сигнал що відхиляє стрілку РУ вправо чи D у ліво ± Для реєстрації кута нахилу ФПБ можна виконати у виді перетворювача з зарядовим зв'язком лінійного типу (ПЗЗ) і з'єднувати його з ЭВ пристроєм ЭВП. Так як ЭВП буде мати істотні габарити і вагу, то його необхідно виконати у виді приставки к рулетці. ЭВП може складатися з схеми обслуговування ПЗС що має генератор імпульсів, вимірювальної схеми з процесором і схеми індикації. Вимірювальна схема може містити лічильник імпульсів, мікропроцесор з запам'ятовуючим пристроєм. Пристрій працює таким чином. Вимір лінійних розмірів виробляється безпосереднім порівнянням з штриховою шкалою стрічки 4. Для визначення відхилення площини об'єкта від вертикалі включається лазерний висок і корпус рулетки 1 прикладається бічними опорними точками 20 до поверхні об'єкта. Фіксація положення вертикалі визначається нулём РУ 23. Відхилення від вертикалі ±D визначається отклонением стрелки индикатора от нуля, чи результатом на цифровому табло ЭВП. Регістрація положення вертикалі може супроводжуватися звуковим чи світловим сигналом. Для нівелювання поверхні, корпус рулетки 1 встановлюється на підставку 17 з лімбом 19, вмикається лазерний висок. Промінь лазера приводиться в горизонтальне положення, шляхом встановлення знімної пентапризми 8 на площадку з отвором у жолобчастої стрічки 4. Перевищення однієї точки поверхні стосовно іншої визначається наведенням променя до цих точок і зняттю відчислення узятих по шкалі висунутої стрічки. Перевищення визначається різницею відчислення на цих точках. Вимір кутів між точками виробляється по лімбу 19.