Меридіанний круг з системою автоматизованого управління та обробки даних

1. Меридіанний круг, що містить горизонтально встановлену з можливістю обертання навколо своєї поздовжньої осі зорову трубу з об'єктивом на одному кінці та окулярним мікрометром - на другому, довгофокусний коліматор з об'єктивом на одному кінці та мікрометром, що має світлову марку, - на другому, розділений круг, засоби відліку показань розділеного круга та штучний горизонт, розміщений у надирі, який відрізняється тим, що зорова труба та коліматор встановлені аксіально в першому вертикалі і звернені об'єктивами одне до одного так, що між ними існує проміжок, в якому розміщений жорстко закріплений на зоровій трубі оптичний вузол з жорстко закріпленим на ньому розділеним кругом, центр якого співпадає з віссю зорової труби та коліматора, а плоско-паралельні поверхні - перпендикулярні згаданій осі, оптичний вузол має плоску перпендикулярну осі зорової труби та коліматора торцеву поверхню, звернену у бік коліматора, та плоску дзеркальну поверхню, яка розміщена під кутом 45° до згаданої осі, а також наскрізний отвір для проходження через нього світлових променів від світлової марки. A (54) МЕРИДІАННИЙ КРУГ З СИСТЕМОЮ АВТОМАТИЗОВАНОГО УПРАВЛІННЯ ТА ОБРОБКИ ДАНИХ 35905 Крім того, описана конструкція не дозволяє розмістити розділений круг досить близько до візирної лінії, що також вносить похибки у визначувані величини. У великій мірі вказаних недоліків позбавлені меридіанні круги з горизонтальним розміщенням зорової труби, що встановлена по меридіану [2]. Найбільш близьким по технічній суті до винаходу є меридіанний круг, що містить горизонтально встановлену з можливістю обертання навколо своєї поздовжньої осі зорову трубу з об'єктивом на одному кінці та окулярним мікрометром - на другому, та два розділених круги із засобами відліку показань на кожному з них [3]. Для визначення прямовисної лінії служать горизонти, один з яких розміщений в зеніті, другий у надирі, а для визначення напрямку меридіана, близького до дійсного (лінія коліматора), служить, принаймні, один довгофокусний коліматор з об'єктивом на одному кінці та мікрометром, що має світлову марку, - на другому. Згадані напрямки лінії коліматора та прямовисної лінії є опорними. Відносно цих напрямків виконуються відліки горизонтального та вертикального кутів, які необхідні для визначення координат небесних об'єктів - прямого сходження та схилення. Описана конструкція меридіанного круга дає можливість юстирувати його шляхом наведення на штучний горизонт та лінію коліматора дискретно, лише в проміжках між спостереженням небесних об'єктів. Але в момент вимірювань ці опорні напрямки знаходяться поза контролем, і за період, що пройшов від юстировки до моменту вимірювань, початкові пункти відліку (нуль-пункти) вимірювальних засобів відходять від їх первісного положення під впливом вагових та термічних деформацій, що не дає можливості забезпечити необхідну точність вимірювань. Задачею винаходу є підвищення точності визначення координат небесних об'єктів шляхом зменшення впливу вагових та термічних деформацій на зміщення нуль-пунктів вимірювальних засобів меридіанного круга. Запропонований винахід забезпечує рішення поставленої задачі шляхом постійного контролю та коректування в процесі вимірювань відхилень меридіанного круга від опорних напрямків. Для цього в меридіанному крузі, що містить горизонтально встановлену з можливістю обертання навколо своєї поздовжньої осі зорову трубу з об'єктивом на одному кінці та окулярним мікрометром - на другому, довгофокусний коліматор з об'єктивом на одному кінці та мікрометром, що має світлову марку, - на другому, розділений круг, засоби відліку показань розділеного круга та штучний горизонт, розміщений у надирі, згідно винаходу, зорова труба та коліматор встановлені аксіально в першому вертикалі і звернені об'єктивами одне до одного так, що між ними створений проміжок, в якому розміщений жорстко закріплений на зоровій трубі оптичний вузол з жорстко закріпленим на ньому розділеним кругом, центр якого співпадає з віссю зорової труби та коліматора, а плоско-паралельні поверхні - перпендикулярні згаданій осі, оптичний вузол має плоску перпендикулярну осі зорової труби та коліматора торцеву поверхню, звернену у бік коліматора, та плоску дзеркальну поверхню, яка розміщена під кутом 45° до згаданої осі, а також наскрізний отвір для проходження через нього світлових променів від світлової марки. Найбільш оптимальним з точки зору простоти виконання та технологічності збирання є виконання оптичного вузла в формі зрізаного циліндра, хоч це може бути, наприклад, і зрізана призма. Найбільш технологічним є виконання наскрізного отвору оптичного вузла в формі циліндра, вісь якого співпадає з поздовжньою віссю зорової труби. Для забезпечення максимальної точності вимірювань розділений круг щільно прилягає однією з своїх плоско-паралельних поверхонь до торцевої поверхні оптичного вузла, хоч вони можуть бути встановлені з проміжком. Для забезпечення безперешкодного проходження променів світлової марки до окулярного мікрометра зорової труби розділений круг має центральний отвір переважно, хоч і не обов'язково, круглої форми. Окулярний мікрометр коліматора може бути виконаний за автоколімаційною схемою. Торцева поверхня оптичного вузла виконана дзеркальною для відбиття променів світлової марки та забезпечення автоколімаційного ефекту. Для забезпечення відбиття променів світлової марки межі центрального отвору розділеного круга перевищують межі отвору оптичного вузла. Розділений круг містить засоби самовстановлення його нуль-пункту. Для зменшення впливу рефракційних ефектів на точність вимірювань труба коліматора вакуумована. Така конструкція меридіанного круга дозволяє одержати в полі зору окулярного мікрометра зображення як небесного об'єкта, за яким спостерігають, так і світлової марки коліматора та здійснювати завдяки цьому постійний контроль за азимутом та нахилом зорової труби, що дає можливість фактично здійснювати пряме вимірювання координат небесних об'єктів відносно опорного напрямку - лінії довгофокусного коліматора, обминаючи проміжні вимірювання, що було раніше неможливо. Завдяки цьому, з'явилась можливість значно зменшити вплив вагових та термічних деформацій на результати вимірювань і тим самим підвищити точність визначення координат небесних об'єктів. Суть винаходу пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 схематично зображений меридіанний круг, на фіг. 2 представлена блок схема автоматичного управління та обробки даних. Меридіанний круг містить горизонтально розміщені зорову трубу 1 та довгофокусний коліматор 2, встановлені аксіально в першому вертикалі, тобто в площині, перпендикулярній меридіану. На одному кінці зорової труби 1 закріплений об'єктив 3, на другому - окулярний мікрометр 4, яким може бути двокоординатний мікрометр на базі приладів з зарядовим зв'язком (ПЗЗ мікрометр). Довгофокусний коліматор 2 також містить на одному кінці об'єктив 5, на другому - мікрометр 6, яким також може бути двокоординатний ПЗЗ мікрометр. Світлова марка коліматора 2 виконана відомим способом і містить точечне джерело світла, 2 35905 фокусуючий пристрій та діафрагму (на кресленні не показані). Фокусна відстань коліматора вибрана досить великою, щоб забезпечити її стійкість по азимуту та нахилу. Зорова труба 1 та коліматор 2 з мікрометром 6 розміщені на опорах 7, 8, які встановлені на фундаментах 9, 10 так, що їх поздовжні осі нерухомі, а їх об'єктиви 3, 5 звернені одне до одного з проміжком між ними. Зорова труба 1 має можливість обертатися навкруг своєї поздовжньої осі з допомогою привода 11. В проміжку між об'єктивами 3, 5 розміщений жорстко закріплений на зоровій трубі 1 оптичний вузол 12, який має переважно форму зрізаного циліндра з наскрізним, переважно циліндричним, отвором, вісь якого співпадає з віссю зорової труби 1 та коліматора 2. Оптичний вузол 12 має плоску перпендикулярну до осі зорової труби 1 та коліматора 2 торцеву поверхню, звернену у бік коліматора 2, та плоску дзеркальну поверхню, яка розміщена під кутом 45° до згаданої осі та до згаданої торцевої поверхні. Оптичний вузол 12 має жорстко закріплений на ньому розділений круг 13, який однією із своїх плоско-паралельних поверхонь щільно прилягає до торцевої поверхні оптичного вузла 12 так, що центр розділеного круга 13 співпадає з віссю зорової труби 1 та коліматора 2, а згадані плоскопаралельні поверхні перпендикулярні цій осі. Розділений круг 13 має центральний отвір, переважно круглої форми, для проходження через нього променів світлової марки. Але якщо розділений круг виконаний із прозорого матеріалу, такого отвору може і не бути. Для забезпечення автоколімаційного ефекту торцева поверхня оптичного вузла 12 виконана дзеркальною. При цьому межі (діаметр) центрального отвору розділеного круга 13 перевищують межі (діаметр) отвору оптичного вузла 12 для забезпечення відбиття променів світлової марки коліматора 2 від дзеркальної торцевої поверхні оптичного вузла 12. Для послаблення впливу рефракційних ефектів на точність вимірювань труба коліматора 2 вакуумована. Перед розділеним кругом 13 розміщені засоби відліку його показань - відлікові мікроскопи 14, 15 для вимірювання вузлів повороту оптичного вузла 12 разом із зоровою трубою 1. Розділений круг 13 може бути обладнаний засобами самовстановлення його нуль-пунктів, які описані в А С. СРСР № 15343114. Для контролю положення оптичного круга 12 відносно прямовисної лінії використовується штучний горизонт 16, який розміщений в надирі, під оптичним вузлом 12. Для автоматизації процесу контролю та вимірювання меридіанний круг має систему автоматизованого управління та обробки даних, в склад якої входять пристрій 17 точного часу, система 18 збору метеоданих, блок 19 управління та обробки даних, пульт 20 управління та базова ЄВМ 21, з’єднанні між собою, як показано на фіг. 2. Функціонує пристрій наступним чином. Обертаючи з допомогою привода 11 (шагового двигуна) зорову трубу 1 разом із закріпленим на ній оптичним вузлом 12 та розділеним кругом 13 навколо горизонтальної осі, сканують область небесної сфери, через яку проходить інструментальний меридіан, наближення якого до справжнього залежить від точки наведення меридіанного круга 1 та від точності відліку показань його вимірювальних засобів. Коли об'єкт спостереження проходить через меридіан, випромінюване ним світло, яке відбивається від дзеркальної діагональної поверхні оптичного вузла 12, проходить через об'єктив зорової труби 1, і зображення небесного об'єкта формується в її окулярному мікрометрі 4. Там же формується зображення світлової марки коліматора 2, світло від якої, проходячи через отвори розділеного круга 13 та оптичного вузла 12, потрапляє в окулярний мікрометр 4. Вимірюючи окулярним мікрометром 4 відстань між зображеннями небесного об'єкта та світлової марки коліматора 2, здійснюють пряме приведення зображення небесного об'єкта на опорний напрямок - лінію коліматора 2. В результаті цього компенсуються всі похибки, які виникають через зміну положення окулярного кінця зорової труби внаслідок недосконалості механічних вузлів (цапф), їх вагових та термічних деформацій, зміщення нуль-пунктів вимірювальних приладів. В процесі спостереження небесного об'єкта є можливість одночасно з вимірюваннями контролювати положення оптичного вузла 12 шляхом реєстрації автоколімаційним мікрометром 5 зображення світлової марки, відбитого від торцевої поверхні оптичного вузла 12. Таким чином, під час вимірювань здійснюється безперервна прив'язка об'єкта спостереження до опорних напрямків з одночасним постійним контролем положення оптичного вузла 12 відносно лінії коліматора 2. Запропонована конструкція меридіанного круга дозволяє знизити інструментальні похибки при визначенні координат небесних об'єктів до рівня 0,02, що помітно перевищує можливості відомих пристроїв такого ж призначення. . В.В. Подобед. Фундаментальная астрометрия. М., 1968, с. 63-66. 2. В.В. Подобед. Фундаментальная астрометрия. М., 1968, с. 216-221. 3. C. Kuhne. A new automatik meridian circle PMC 190, Astronomy and Astrophysics, 1983, p. 165173. 3 Фіг. 1 35905 4 35905 Фіг. 2 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 5