видеостворофиксатор

Формула изобретения

Видеостворофиксатор, содержащий створоуказатель и позиционно-чувствительный фотоприемник, установленный в контролируемой точке створа, отличающийся тем, что створоуказатель выполнен в виде двух визирных марок, установленных на концах створа, а позиционно-чувствительный фотоприемник выполнен в виде двух телекамер, оптические оси которых параллельны друг другу и направлены в противоположные стороны, каждая на соответствующую визирную марку, причем каждая визирная марка содержит визирные цели, установленные на окружности, центр которой совмещен с центром визирной марки, при поворотах визирной марки вокруг центра линия створа при этом остается неизменной.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области инженерной геодезии, связанной с измерением положения контролируемых точек объекта относительно заданной прямой линии (створа).

Известен ряд методов и средств створных измерений /1/: оптические, струнные, лучевые, интерференционные.

В оптическом створофиксаторе створоуказателем служит визирная ось зрительной трубы, установленной на одном конце створа, а измерения выполняются путем смещения визирной марки, установленной в контролируемой точке створа, до момента совпадения ее изображения с сеткой нитей зрительной трубы. При этом точность створных измерений зависит от наклона визирной оси зрительной трубы к линии створа, что является недостатком оптических створофиксаторов.

В струнном створофиксаторе створоуказателем служит струна, натянутая между заданными точками створа, а измерения выполняются путем определения величины смещения контролируемой точки створа от струны. Недостатками струнного метода являются ограниченность длины створа длиной струны и не всегда реализуемая возможность ее натяжения между заданными точками створа. Кроме того, точность струнного створофиксатора зависит от силы натяжения струны, температуры и скорости потоков воздуха.

В лучевом створофиксаторе створоуказателем служит ось лазерного луча, а измерения выполняются путем обработки выходного сигнала позиционно-чувствительного фотоприемника, установленного в контролируемой точке створа.

В интерференционном створофиксаторе створоуказателем служит ось симметрии интерференционной картины, созданной линзой Френеля, а измерения, как и в лучевом створофиксаторе, выполняются путем обработки выходного сигнала позиционно-чувствительного фотоприемника, установленного в контролируемой точке створа. Недостатком лучевых и интерференционных створофиксаторов также является зависимость точности измерений от наклона оси лазерного луча к линии створа.

Наиболее близким к заявленному изобретению по совокупности признаков - прототипом - является лазерный интерференционный створофиксатор, содержащий в качестве створоуказателя лазер, установленный на одном конце створа, визирную марку в виде линзы Френеля, установленную в контролируемой точке створа, и позиционно-чувствительный фотоприемник, установленный на другом конце створа /2/. Измерения выполняются путем обработки выходного сигнала позиционно-чувствительного фотоприемника с контролем пространственного положения оси лазерного луча до и после выполнения измерений.

Основными недостатками прототипа являются нестабильность пространственного положения лазерного луча и его экологическая опасность.

Задача, решаемая настоящим изобретением, состоит в устранении этих недостатков путем исключения влияния наклона створоуказателя на точность измерений.

Для решения этой задачи в предлагаемом видеостворофиксаторе, содержащем створоуказатель и позиционно-чувствительный фотоприемник, установленный в контролируемой точке створа, в соответствии с изобретением и в отличие от прототипа створоуказатель выполнен в виде двух визирных марок, установленных на концах створа, а позиционно-чувствительный фотоприемник выполнен в виде двух телекамер, оптические оси которых параллельны друг другу и направлены в противоположные стороны, каждая на соответствующую визирную марку.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображены: визирная марка 1, установленная на одном конце створа, позиционно-чувствительный фотоприемник, содержащий телекамеры 2 и 3, установленные на общем основании в контролируемой точке створа, и визирная марка 4, установленная на другом конце створа.

Оптические оси телекамер 2 и 3 параллельны друг другу и направлены в противоположные стороны: оптическая ось телекамеры 2 - на визирную марку 1, а оптическая ось телекамеры 3 - на визирную марку 4.

Визирные марки, в качестве примера, могут содержать по 4 визирные цели в виде круглых полупроводниковых светодиодов, установленных на окружности, центр которой совмещен с центром визирной марки.

При поворотах визирной марки вокруг этого центра линия створа остается неизменной, чем и решается поставленная задача.

Смещение и наклоны позиционно-чувствительного фотоприемника к линии створа приводят к смещениям изображений визирных марок 1 и 4 в выходных видеосигналах телекамер 2 и 3, что служит основанием для выполнения измерений. При этом необходимо отделять друг от друга смещения изображений визирных марок в видеосигналах, вызванные смещением позиционно-чувствительного фотоприемника от линии створа и наклоном позиционно-чувствительного фотоприемника к линии створа. Это достигается тем, что смещение позиционно-чувствительного фотоприемника от линии створа приводит к одинаковым по знаку смещениям изображений визирных марок в видеосигналах (изображения в соответствующих видеокадрах смещаются в одну сторону) в то время, как наклоны позиционно-чувствительного фотоприемника к линии створа приводят к различным по знаку смещениям изображений визирных марок в видеосигналах (изображения в соответствующих видеокадрах смещаются в разные стороны).

Видеостворофиксатор работает следующим образом. Видеосигналы телекамер 2 и 3 обрабатываются в компьютере (не показанном на чертеже) и вычисляются смещения изображений визирных марок в видеокадрах в условных единицах - дискретах, по известным значениям расстояний между соответствующими парами визирных целей визирных марок вычисляются цены дискретов для каждой телекамеры и на их основе вычисляются смещения визирных марок в линейных величинах (мм).

Наконец, искомые смещения контролируемой точки створа в горизонтальном и вертикальном направлениях вычисляются по формулам:

где _Г1, _Г4, _В1, _B4 - смещения визирных марок 1 и 4 в горизонтальном и вертикальном направлениях, вычисленные в компьютере; L - расстояние от контролируемой точки створа до ближайшей визирной марки; S - длина створа (расстояние между визирными марками 1 и 4).

Кроме того, вычисляются углы наклона позиционно-чувствительного фотоприемника к створу:

Результаты расчетов и экспериментальных исследований показали возможность выполнения створных измерений в диапазоне ±100 мм на створе длиной S=100 м со средней квадратической погрешностью в пределах ±0,5 мм.

Источники информации:

1. Ямбаев Х.К., Геодезический контроль прямолинейности и соосности в строительстве. М.: Недра, 1986, с.10.

2. Ямбаев Х.К., Геодезический контроль прямолинейности и соосности в строительстве. М.: Недра, 1986, с.173.

3. Воробьев Е.Е., Куприянов В.В., Устойство для створных измерений. Патент РФ №1626814, Бюл. №45-46, 15.12.1993.