DE3118822A1

DE3118822A1 - "vermessungseinrichtung unter verwendung eines kreiselgeraetes sowie verfahren zur bestimmung der nordrichtung in der vermessungstechnik"

Info

Publication number: DE3118822A1
Application number: DE19813118822
Authority: DE
Inventors: Seymour 91367 Woodland Hills Calif. Levine; Willis Guy 11545 New York Wing
Original assignee: Sperry Corp
Current assignee: Sperry Corp
Priority date: 1980-05-12
Filing date: 1981-05-12
Publication date: 1982-02-25
Also published as: GB2075676B; FR2482286A1; US4302885A; FR2482286B1; GB2075676A

Description

Patentanwälte .DLpl.-lng^C uxt Wallach 31 18822 "Oipir-Jlrigreürithbr Koch •trrpi.-PKysVbr.TlnöTHaibach Dipl.-Ing. Rainer Feldkamp

D -8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum: ₁₂. Mai 1981
Unser Zeichen: 17 20 6 - Fk/Vi

SPERRY CORPORATION

1290 Avenue of the Americas,

New York, N.Y. 10019

U.S.A.

Vermessungseinrichtung unter Verwendung eines Kreiselgerätes
sowie Verfahren zur Bestimmung der Nordrichtung in der Vermessungstechnik

-S-

Die Erfindung "bezieht sich auf eine Vermessungseinrichtung unter Verwendung eines Kreiselgerätes sowie ein Verfahren zur Bestimmung der Nordrichtung in der Verraessungstechnik unter Verwendung dieser Vermessungseinrichtung.

Bekannte Kreiselkompaßgeräte, die für nordsuchende Systeme in Vermessungsanwendungen "brauchbar sind, fallen im allgemeinen in zwei Klassen:

(1) Geräte, die mechanisch mit einem Theodoliten kombiniert sind, so daß sich eine direkte mechanische Einrichtung zur übertragung des Hordbezuges auf den Azimutkreis des Theodoliten ergibt;

(2) Geräte, die mechanisch von dem Theodoliten getrennt sind, so daß andere Einrichtungen zur Übertragung der Azimut-Bezugsinformation vorgesehen sein müssen.

Geräte vom Typ (1) sind beispielsweise in den deutschen Offenlegungsschriften 2 646 448 und 2 800 861 beschrieben. Weiterhin ist aus der britischen Patentanmeldung 2 057 127A ein Kreiselgeräte-Meßelementensystem bekannt, das eine nordsuchende Einrichtung bildet und für einen Betrieb getrennt von einem Theodoliten bestimmt ist.

Bei den einteiligen Systemen der oben angegebenen Klasse (1) ergeben sich drei Probleme: Eine Überprüfung der eingangs genannten deutschen Offenlegungsschriften zeigt beispielsweise, daß ein üblicher, direkt im Handel

erhältlicher Theodolit nicht bei dieser einteiligen. Einrichtung verwendet werden kann. Die Einfügung des Kreiselgeräte-Keßelementes in einen Theodoliten erfordert eine erhebliche Änderung des letzteren, und umgekehrt. Es ist zu erkennen, daß eine Einrichtung, die einen direkt im Handel erhältlichen Theodoliten verwendet, wesentliche Vorteile aufweist.

Geräte von der Klasse (1) weisen weitere Probleme im Betrieb auf. Es ist zu erkennen, daß der Theodolit während des Nordsuch-Vorganges nicht verwendet werden kann. Als Folge hiervon ist die Zeit, die bis zur Durchführung des ersten Vermessungsvorganges an einer beispielhaften Station benötigt wird, die Summe der zum Aufstellen der Instrumente benötigten Zeit, der tatsächlichen Nordsuch-Zeit und der Zeit, die für die tatsächlichen Theodolit-Peilungen und -Ablesungen benötigt wird. Weil diese Schritte aufeinanderfolgend durchgeführt werden, kann die Gesamtzeit erheblich sein. Weiterhin ist es normalerweise üblich, den Theodoliten auf einem relativ hohen Stativ zu betreiben, und eine derartige Anwendung kann zu erheblichen Windstörungen führen, die in unerwünschter Weise die Genauigkeit einer nordsuchenden Einrichtung verringern, die auf dem Theodoliten befestigt ist.

Im Fall der Geräte der Klasse (2) wurden optische Übertragungsverfahren verwendet, es ist jedoch keine geeignete Maßnahme zur Ausrichtung des Theodoliten bezüglich der nordsuchenden Einrichtung bekannt. Die bekannten Systeme sind nur dann geeignet, wenn zwei Bedienungspersonen zur Verfugung stehen, von denen eine beim Rest des Betriebs an einer ausgewählten Station unnötig ist.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vermessungseinrichtung sowie ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, die bzw. das einen vereinfachten, schnelleren Betrieb ermöglicht und die vorstehend genannten Nachteile beseitigt.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil der Patentansprüche 1, 2 bzw. 8 angegebene Erfindung gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Gemäß einem Grundgedanken der Erfindung wird eine Vermessungseinrichtung unter Verwendung eines Kreiselgerätes geschaffen, die eine nordsuchende Kreiselkompaßeinrichtung und Halterungseinrichtungen aufweist, die Einrichtungen zur Nivellierung der nordsuchenden Kreiselkompaßeinrichtung und Einrichtungen zur selektiven Einstellung der nordsuchenden Kreiselkompaßeinrichtung in Azimutrichtung, Visiereinrichtungen, die in einer festen Winkelbeziehung auf der nordsuchenden Kreiselkompaßeinrichtung angeordnet und zur Betrachtung durch die Objektivlinse eines Teleskops eines benachbarten Theodoliten ausgebildet sind, der zumindest in Azimutrichtung einstellbar ist, und retroreflektierende Einrichtungen einschließt, die in der gleichen festen Winkelbeziehung auf der nordsuchenden Kreiselkompaßeinrichtung befestigt und durch das Teleskop des Theodoliten betrachtbar sind, so daß die Azimutachse des Teleskops des Theodoliten im wesentlichen mit der aktiven Achse der retroreflektierenden Einrichtungen ausrichtbar ist.

Entsprechend einem weiteren G-rundgedanken der Erfindung wird eine Vermessungseinrichtung unter Verwendung eines Kreiselgerätes geschaffen, die eine nordsuchende Kreiselkompaßeinrichtung, Halterungseinrichtungen mit Einrichtungen zur Nivellierung der nordsuchenden Kreiselkompaßeinrichtung und mit Einrichtungen zur selektiven Einstellung der nordsuchenden Kreiselkompaßeinrichtung in Azimut richtung, von der nordsuchenden Kreiselkompaßein·^ richtung getrennte Theodolit-Einrichtungen mit Teleskopelementen, die in Richtung auf die nordsuchenden Kreiselkompaßeinrichtungen ausrichtbar sind, Visiereinrichtungen, die in einer festen Winkelbeziehung auf der nordsuchenden Kreiselkompaßeinrichtung angeordnet sind, um die Objektivlinse der Teleskopeinrichtungen bei einer geeigneten Einstellung der Azimutrichtung der nordsuchenden Kreiselkompaßeinrichtung zu betrachten, und retroreflektierende Einrichtungen einschließt, die fest in Azimutrichtung mit der Visiereinrichtung ausgerichtet sind und durch die Teleskopeinrichtung betrachtbar sind, so daß die Azimutachse der Teleskopeinrichtungen genau mit der aktiven Achse der retroreflektierenden Einrichtungen ausrichtbar ist.

Entsprechend einem weiteren Grundgedanken der Erfindung wird ein Verfahren zum Betrieb einer Vermessungseinrichtung unter Verwendung eines Kreiselgerätes geschaffen. Diese Vermessungseinrichtung schließt eine nordsuchende Kreiselkompaßeinrichtung -mit einer Halterungseinrichtung zur Nivellierung der nordsuchenden Kreiselkompaßeinrichtung und Einrichtungen zur selektiven Einstellung der nordsuchenden Kreiselkompaßeinrichtung in Azimutrichtung sowie mit Abstand von den nordsuchenden Kreiselkompaß-

einrichtungen angeordnete Theodolit-Einrichtungen ein, die Teleskopeinrichtungen aufweisen, die auf die nordsuchende Kreiselkompaßeinrichtung ausrichtbar sind, die Visiereinrichtungen aufweist, die in fester Winkelbeziehung auf der nordsuchenden Kreiselkompaßeinrichtung angeordnet sind, um die Objektivlinse der Teleskopeinrichtungen zu betrachten, wobei weiterhin retroreflektierende Einrichtungen fest in Azimutrichtung mit den Visiereinrichtungen auf der nordsuchenden Kreiselkompaßeinrichtung ausgerichtet und durch die Teleskopeinrichtungen hindurch betrachtbar sind. Das erfindungsgemäße Verfahren schließt folgende Schritte ein: Aufstellen und Nivellieren der Theodolit-Einrichtungen, wobei die Teleskopeinrichtungen in der allgemeinen Richtung auf den Aufstellungsort der nordsuchenden Kreiselkompaßeinrichtung ausgerichtet sind, Aufstellen und Nivellieren der nordsuchenden Kreiselkompaßeinrichtung, Entriegeln der nordsuchenden Kreiselkompaßeinrichtung für eine Bewegung um deren vertikale Achse, Drehen der nordsuchenden Kreiselkompaßeinrichtung um die vertikale Achse, während das Betrachtungsfeld der Visiereinrichtungen überprüft wird, Verriegeln der nordsuchenden Kreiselkompaßeinrichtung zur Verhinderung einer weiteren Azimutbewegung der nordsuchenden KreiselkompaßeLnrichtung, wenn das Betrachtungsfeld der Visiereinrichtung auf der Objektivlinse der Teleskopeinrichtungen zentriert ist, überführen der nordsuchenden Kreiselkompaßeinrichtung in den Nordsuch-Betrieb, Fokussieren der Teleskopeinrichtungen zur Abbildung eines klaren Bildes der retroreflektierenden Einrichtungen in dem Okular des Teleskops, Verdoppeln der Brennweite der Teleskopeinrichtungen, bis ein Bild der Objektivlinse klar in dem Okular des Teleskops abgebildet ist, und Korrigieren

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irgendwelcher kleinerer Aziautfehler in dem Ausrichtwinkel der Teleskopeinrichtungen, so daß der Bezugswinkel der Teleskopeinrichtungen bezüglich der wahren Nordrichtung durch Überprüfen der Nordanzeige der nordsuchenden Kreiselkompaßeinrichtung bestimmt wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung noch näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer nordsuchenden Einrichtung und einer Ausführungsform der Halterung der Vermessungseinrichtung,

Fig. 2 eine Querschnittsansicht durch einen von drei Tragfüßen der Halterung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Querschnittsansicht, die eine Ausführungsform der Azimuteinstelleinrichtungen der Halterung zeigt,

Fig. 4- eine Endansicht einer Ausführungsform einer retroreflektierenden Einrichtung und eines 'Visierelementes der Vermessungseinrichtung nach Fig. 1,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht der Visiereinrichtung,

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht, die eine Möglichkeit der Befestigung der nordsuchenden

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Einrichtung en der Halterung zeigt,

Fig. 7 eine Ansicht einer abgeänderten, jedoch bevorzugten Ausführungsform der Befestigung der nordsuchenden Einrichtung an der Halterung,

Fig. 8 eine weitere Ansicht der Befestigung gemäß Fig. 7,

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht eines Einzelteils der Fig. 8,

Fig. 10 eine Draufsicht, die die Position der an der Halterung befestigten nordsuchenden Einrichtung bezüglich eines Theodoliten der Vermessungseinrichtung bei deren Anwendung zeigt.

In Fig. 1 ist eine Ausführungsform eines nordsuchenden Kreiselgerätes dargestellt, das, obwohl es in einem Gehäuse angeordnet ist, hinsichtlich seines Aufbaus und seiner Betriebsweise ähnlich bekannter nordsuchender Kreiselgeräte sein kann, wie sie beispielsweise in den eingangs genannten deutschen Offenlegungsschriften 2 646 448 und 2 800 861 sowie der britischen Patentanmeldung 2 057 127A beschrieben sind. Das nordsuchende Kreiselgerät 1 unterscheidet sich jedoch wesentlich von diesen bekannten Geräten dadurch, daß es unabhängig von dem damit zusammenwirkenden Theodoliten gehaltert ist. Das nordsuchende Kreiselgerät 1 ist mit Hilfe einer unabhängigen Halterung 2 gehaltert, an der das Kreiselgerät 1 sicher befestigt ist, wie dies noch näher erläutert

wird. Obwohl die Halterung 2 aus Vereinfachungsgründen einfach als Halterung bezeichnet wird, weist sie andere Funktionen auf als die einfache Halterung des Kreiselgerätes, wie dies noch näher erläutert wird.

Die Halterung 2 schließt beispielsweise folgende Teile ein:

a) drei stativartige Stützfüße 26, 26a, 26b für eine grobe Einstellung auf eine ebene Lage,

b) Flatten 20, 21 und Einstelleinrichtungen 22, die eine genaue Azimut-Einstellung des oberen Teils der Halterung und des nordsuchenden Kreiselgerätes 1 sowie die Festlegung und "Verriegelung der Azimut-Achse ermöglichen,

c) AusrichteinStelleinrichtungen 19. zur genauen Einstellung der ebenen Lage,

d) eine haltebügelartige Tragbaugruppe mit Bauteilen 3, 10, 11, 18, an der das nordsuchende Kreiselgerät 1 befestigt ist,

e) eine empfindliche Nivellierlibelle 4-, die um die Horizontalachse arbeitet und über einen Retro-Reflektor 5 und ein Betrachtungselement 6 betrachtet werden kann,

f) einen Retro-Reflektor 5» der genau in Azimut-Richtung auf einer Befestigungsoberfläche der Halterung ausgerichtet ist, und

g) das Betrachtungselement 6, das die Ausrichtung des

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nordsuchenden Kreiselgerätes im Azinmt derart erleichtert, daß es auf den Theodoliten gerichtet ist.

Der Aufbau und die Betriebsweise der Bauteile a) bis g) werden im folgenden ausführlich erläutert.

Wie dies aus den Fig. 1 und 2 zu erkennen ist, ist jeder der aus Aluminium bestehenden Stativfüße 26, 26a, 26b bei 25 in der Nähe einer Ecke einer gleichseitig-dreieckigen Aluminiumplatte 21 mit Hilfe einer Maschinenschraube 37 gelenkig befestigt (Fig. 2), die in eine Gewindebohrung 36 in der Platte 21 eingeschraubt ist. Die Maschinenschraube 37 hält eine Edelstahlbuchse 35 fest an ihrem Platz in einer zweiten Bohrung in der Platte 21, die konzentrisch zur Bohrung 36 angeordnet ist. Zwischen einer Endfläche der Platte 21 und der Innenfläche einer äußeren Schulter 29 der Buchse 35 sind eine Unterlegscheibe 34- und zwei parallele Arme 31» 32 des Stativfußes 26 zusammen mit einem Reibmechanismus angeordnet. Auf gegenüberliegenden Seiten der Arme 31, 32 sind Scheiben 30, 33 angeordnet, die aus einem üblichen eine Oberflächenreibung aufweisenden Material bestehen. Der Abstand zwischen der Innenfläche der Schulter 29 und der Unterlegscheibe 34-ist so gewählt, daß eine geringe Druckkraft auf die Arme 31 j 32 ausgeübt wird, wobei diese Kraft ausreicht, um Haltekräfte auf die Reiboberflächen der Scheiben 30, 33 auszuüben. Auf diese Weise bleibt der Winkel zwischen dem Stativfuß 26 und der Platte 21 nach einer manuellen Einstellung fest, er kann jedoch ohne weiteres von Hand von der Bedienungsperson eingestellt werden, um eine grobe Einstellung des Instrumentes auf die ebene Lage

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durchzuführen. Jeder der anderen Stativfüße 26a, 26b entspricht dem Fuß 26 nach Fig. 2.

Der Fuß 26 schließt einen Bereich 4-5 ein, an dem die Arme 31 j 52 zusammenlaufen und aneinander mit Hilfe üblicher Befestigungsmittel, beispielsweise mit Hilfe eines Kerbstiftes 46, befestigt sind. Die Arme 31> 32 sind dann weiter verlängert, um eine Tasche 47 zu bilden, in der ein allgemein scheibenförmiges Element 28 gehalten wird, das die Oberfläche berührt, auf der die Halterung für das Kreiselgerät aufgebaut werden soll. Das aus Edelstahl bestehende scheibenförmige Element 28 weist ein V-förmiges Profil (Fig. 1 und 2) auf, das so ausgebildet ist, daß eine rutschsichere Berührung auf der Standoberflache erreicht wird. Die Füße 26, 26a, 26b können über einen weiten Winkelbereich verschwenkt werden, sie können sogar in eine parallele Lage.zu der dreieckigen Aluminiumplatte 21 gebracht werden, so daß diese eine direkte Auflage für die Halterung ergibt, beispielsweise direkt auf einem einigermaßen ebenen Pflaster oder einem Boden.

Wie dies aus den Fig. 1 und 3 zu erkennen ist, sind Einstelleinrichtungen 22 zur Drehung der Platte 20 gegenüber der dreieckigen Platte 21 um eine nominell vertikale Achse und zur Verriegelung der Platten 20, 21 gegeneinander in einer ausgewählten Relativstellung vorgesehen, so daß die Azimut-Einstellung des oberen Teils der Halterung 2 und des nordsuchenden Kreiselgerätes 1 möglich ist. Wie dies insbesondere aus Fig. 3 zu erkennen ist, weist die Platte 21, an der die Stativfüße 26, 26a, 26b befestigt sind, einen sich nach oben erstreckenden hohlen Vorsprung 60 und einen größeren, sich nach unten erstreckenden

hohlen Vorsprung 70 auf. Der Vorsprung 60 nimmt eine im wesentlichen reibungsfreie Lagerung 57 auf, mit deren Hilfe die Flatte 20 gedreht werden kann, wobei die Lagerung 57 mit Hilfe einer Schraubenfeder 59 an ihrem Platz gehalten wird. Durch das kappenförmige Ende des Vorsprungs 60 erstreckt sich eine nominell vertikal angeordnete Edelstahlstange 58» für die auf diese Weise eine freie Lsgerflache gebildet wird. Am unteren Ende der Stange 58 ist in dem Vorsprung 70 eine Scheibe 72 angeordnet, deren Außenumfang eine Lagerfläche bildet, die auf der unteren inneren Oberfläche 78 des Vorsprungs 70 gleiten kann. Die Stange 58 und die Scheibe 72 sind starr mit Hilfe einer Maschinenschraube 73 miteinander verbunien, deren gehärtete Außenoberfläche mit einem Nocken 74-in Berührung steht, der mit Hilfe eines Knopfes 75 drehbar ist. Der obere Teil der Stange 58 ist einstückig mit einer Scheibe 56 ausgebildet oder an dieser befestigt, wobei diese Scheibe einen Umfang aufweist, der eine kreisförmige Ausnehmung überdeckt, die in der oberen Fläche der Platte 20 ausgebildet ist.

Es ist zu erkennen, daß die aus der Schraube 75, der Scheibe 72, der Stange 58 und der Scheibe 56 bestehende Baugruppe in Vertikalrichtung gegenüber dem Vorsprung 70 und der Platte 21 verschoben werden kann. Wenn die Baugruppe gegen die Kraft einer Schraubenfeder 71 nach oben bewegt wird, so befindet sich die Scheibe 56 in der in Fig. 3 gezeigten Stellung, und die Bedienungsperson kann die Platte 20 frei drehen. Der manuell betätigbare Nocken 74- und der Betätigungsknopf 75 sind zur Festlegung der Vertikalposition der Scheibe 56 vorgesehen. Die Oberfläche des Nockens 74- liegt gegen die Fläche der Schraube 73

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an lind der Nocken 74· ist in einer Verlängerlang 76 der Platte 21 drehbar gelagert. Ein Anschlag 77 ist derart ausgebildet, daß der Nocken 74 nicht so weit gedreht xverden kann, daß eine Nockenstufe 78' mit der Schraube 73 in Eingriff kommt. Es ist zu erkennen, daß der Nocken 74 eine erste (in Fig. 3 dargestellte) Position, in der die Platte 20 leicht gedreht werden kann, und eine zweite Position aufweist, in der die Scheibe 56 durch die Feder 71 gegen die Platte 20 gedrückt wird, um eine Drehung dieser Platte zu verhindern.

Oberhalb der Platte 20 ist eine damit zusammenwirkende Dreifach-Nivellieranordnung 19 von üblicher Art zur genauen Nivellierung der haltearmfb'raigen Tragt»augruppe J, 10, 11, 18 und des damit verbundenen nordsuchenden Kreiselgerätes 1 angeordnet. Die Nivellieranordnung 19 umfaßt drei manuell betätigbare Schrauben, wie beispielsweise die Schraube 23, die in damit zusammenwirkende Gewindebohrungen in den Platten 18 und 20 an. um 120 ° versetzten Stellen eingeschraubt sind. Diese Baugruppe ist ohne weiteres von Herstellern von Vermessungsgeräten erhältlich, so daß sie hier nicht näher beschrieben wird.

Die haltearmförmige Tragbaugruppe 3» 10, 11, 18, an der das nordsuchende Kreiselgerät 1 befestigt und gehaltert ist, wird im folgenden anhand der Fig. 1 beschrieben. Diese Tragbaugruppe besteht aus einer Grund- oder Auflageplatte 11, die starr an der Platte 18 befestigt ist, und aus einer vertikalen Platte 3» die an der Platte 11 mit Hilfe von dreieckigen Haltearmen 10 befestigt ist. Am oberen Ende der vertikalen Platte 3 ist die übliche Luftblasen-Libelle 4 angeordnet, die weiterhin aus der

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rechten Seite der Fig. 6 zu erkennen ist. Der Retro-Reflektor 5 ist für eine Ausrichtung um die längsgerichtete Horizontalachse 110 nach Fig. 6 besonders empfindlich, so daß die Rundlibelle 14, die bei der Grobnivellierung des nordsuchenden Kreiselgerätes 1 verwendet wird, für die Feinausrichtung um die Achse 110 nicht vollständig ausreichend ist, so daß die empfindlichere Libelle 4- vorgesehen wird.

An der Befestigungsoberfläche der Platte 3 ist oberhalb des nordsuchenden Kreiselgerätes 1, jedoch ohne Berührung mit diesem, ein Doppelfunktionsbauteil angeordnet, das den Retro-Reflektor 5 und das Visierelement 6 einschließt, wie dies in den Fig. 1, 4- und 5 gezeigt ist. Wie dies insbesondere aus Fig. 4- zu erkennen ist, ist der Retro-Reflektor 5 an der Platte 3 mit Hilfe von Befestigungsmitteln, wie beispielsweise von Maschinenschrauben 85, befestigt, die sich in eine Gewindebohrung 86 in einer horizontalen Basisplatte 91 erstrecken, die mit einer vertikalen Platte 90 einstückig ausgebildet oder an dieser befestigt ist. Die vertikale Platte 90 ist mit einer maschinell ausgebildeten horizontal angeordneten Rippe versehen, während die Basisplatte 91 mit zwei ähnlichen parallelen, durch maschinelle Bearbeitung hergestellten Rippen 94» 95 versehen ist. Der Retro-Reflektor 5 schließt ein eine optische Qualität aufweisendes gleichschenkliges Prisma 99 mit 90°-, 45°- und 4-5°-Ecken ein, das fest gegen die Flächen der Rippen 88, 94, 95 angelegt ist. Es ist zu erkennen, daß die Hypot^enusen-Fläche 84-des Prismas 99 normalerweise um 45 gegenüber der Horizontalen geneigt ist und daß das Prisma 99 gegen die drei Rippen 88, 94, 95 mit Hilfe von im wesentlichen

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bogenförmigen Federklainmern 92 festgehalten wird, die jeweils ebene Ansätze 89, 93 aufweisen. Der Ansatz 89 ist mit einer oberen Stirnfläche der vertikalen Platte 90 verschraubt, während der Ansatz 93 mit einer Stirnfläche der Basisplatte 91 verschraubt ist. Es werden zwei Federklammern, wie beispielsweise die Klammer 92, verwendet, und zwar jeweils eine an jedem Ende des Prismas 99. Weiterhin sind an jedem Ende des Frismas 99 dritte und vierte diagonale Federstreifen, wie beispielsweise der Streifen 87, befestigt, der mit seinen Enden an den Platten 90 bzw. 91 befestigt ist. Die Federstreifen 87 berühren gegenüberliegende passive Flächen des Prismas 99, um dieses in einer festen zentrierten Stellung zu halten. Es ist zu erkennen, daß das Prisma 99 eine relativ große Größe aufweist, was eine größere Azimut-Toleranz ermöglicht. Die Verwendung eines rechtwinkligen Prismas macht eine Elevations-Bewegung des Prismas unnötig.

An der äußeren Fläche der Basisplatte 91 des Retro-Reflektors ist das Visierelement 6 befestigt,das aus den Fig. 1, 4- und 5 zu erkennen ist. Dieses einfache Element ist für die Betriebsweise der Vermessungseinrichtung wesentlich und schließt einen Spiegelträger 98 ein, der an der Vorderkante der Platte 91 befestigt ist und zwei gleiche, auf ihrer Vorderfläche metallisierte Spiegelflächen 97a» 97b unter einem spitzen Winkel oder einem Winkel von beispielsweise ungefähr 25,5 ° bezüglich der Horizontalebene trägt. Ein halbkreisförmiger lichtundurchlässiger Teiler 96 mit matten, Licht streuenden, freiliegenden Oberflächen befindet sich auf dem Träger 98 zwischen d-»n spiegelnden Flächen 97a, 97b. Der Teiler 96 steht senkrecht zur gemeinsamen Ebene der spiegelnden

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Oberflächen 97a, 97b.

Es ist für den Fachmann zu erkennen, daß das nordsuchende Kreiselgerät 1 genau und zuverlässig an der Platte 3 der Halterung 2 befestigt werden muß. Fig. 6 zeigt eine Möglichkeit, wie eine derartige Befestigung erfolgen kann. Gemäß Fig. 6 schließt die vertikale Flatte 3 zwei parallele langgestreckte maschinell eingearbeitete Rippen 3a, y& ein, gegen die das nordsuchende Kreiselgerät 1 gehalten wird. Eine Anzahl von Kontaktblöcken 10Oa, 100b und 104a, 104b an dem nordsuchenden Kreiselgerät 1 liegt an den Flächen der Sippen 3a» 3b in der Nähe ihrer Enden an. Von dem nordsuchenden Kreiselgerät 1 vorspringende Stifte 102a, 102b sind in damit zusammenwirkende Bohrungen 114a, 114b der Platte 3 eingesetzt. Der Zusammenbau erfolgt mit Hilfe von Maschinenschrauben, wie beispielsweise den Schrauben 116, 117, die durch jeweilige Bohrungen 113a, 113b und 115a, 115"b der Platte 3 hindurchlaufen und in jeweilige Gewindebohrungen 101a, 101b und 103a, 103b auf der Rückseite des nordsuchenden Kreiselgerätes 1 eingeschraubt sind.

Nach dieser allgemeinen Erläuterung des Befestigungssystems nach Fig. 6 soll nunmehr auf ein bevorzugtes Befestigungssystem eingegangen werden, das in den Fig. 7» 8 und 9 gezeigt ist. Die verschiedenen Maschinenschrauben nach Fig. 6 sind hierbei nicht mehr erforderlich und die einfachen Stifte 102a', 102b¹ (von denen der letztere nicht gezeigt ist) sind modifiziert und erstrecken sich nunmehr von der vertikalen Flatte 3· Ein Klemmbetätigungsknopf 135 tnit einem Handgriff 136 befindet sich in einem Bereich 12 (Fig. 1 und 7) in der Nähe des Gehäuses des

nordsuchenden Kreiselgerätes 1. Wie dies aus den Fig. 8 und 9 zu erkennen ist, bestimmt die im Gegenuhrzeigersinii erfolgende Drehung des Knopfes 135 das Ausmaß, mit dem ein verjüngter bogenförmiger Nockenkörper 138 in einen Schlitz 14-1 im äußeren Ende des Stiftes 102a¹ eindringt, der von der vertikalen Platte 3 aus vorspringt. Der Nockenkörper 138 ist auf einer Welle 139 drehbar befestigt. V/eil die Welle 139 drehbar in dem Gehäuse des nordsuchenden Kreiselgerätes 1 befestigt ist, zieht die fortschreitende kreisförmige Bewegung des ETockenendes in den Schlitz 141 hinein das nordsuchende Kreiselgerät in Sichtung auf die Flatte 5· Sine Drehung des Knopfes 135 iß Uhrzeigersinn bewegt das Nockenende 140 aus dem Schlitz 141 heraus, so daß eine leichte Trennung des nordsuchenden Kreiselgerätes 1 von der Halterung 2 ermöglicht wird. Jeder der beiden oberen Eckbereiche (ähnlich dem Bereich 12) des nordsuchenden Kreiselgerätes ist mit einem Klemmsystem von der Art versehen, wie es in den Fig. 7» 8 und 9 gezeigt ist, wobei diese Klemmsysteme mit jeweiligen Stiften 102a¹, 102b¹ zusammenwirken. Ein federvorgespannter Stift mit einem Lagerkopf 137 ist in einer Bohrung des Handgriffes 136 verschiebbar und berührt die Innenoberfläche einer bogenförmigen Oberfläche 131, die einstückig mit dem Gehäuse des nordsuchenden Kreiselgerätes 1 ausgebildet ist. Die Reibberührung zwischen dem Lagerkopf 137 und der Innenoberfläche I3I trägt dazu bei, den drehbaren Knopf 135 in seiner manuell eingestellten Position zu halten, bis die Reibungskräfte manuell über einen Betriebsbereich überwunden werden. Die Anordnung nach den Fig. 7, 8 und 9 ermöglicht eine schnelle Befestigung (oder Trennung) des nordsuchenden Kreiselgerätes 1 an der Halterung 2.

Bei von dem Theodoliten 152 getrennt betriebenem nordsuchendem Kreiselgerät 1 (auf dessen Halterung 2) erfolgt die Übertragung von Azimut-Bezugsdaten (siehe Fig. 10) optisch durch Visieren mit dem Theodolit-Teleskop auf das retroreflektierende Prisma 99» das genau bezüglich des nordsuchenden Kreiselgerätes ausgerichtet wurde. Auf diese Weise ist keine Kodifikation des im Handel erhältlichen Theodoliten erforderlich, obwohl ein übliches selbstkollimierendes Okular erforderlich ist.

Im Betrieb wird die aus dem nordsuchenden Kreiselgerät 1 und der Halterung 2 bestehende Baugruppe (Fig. 10) in der allgemeinen Umgebung der ausgewählten Position des Theodoliten 152 angeordnet und der Theodolit wird nivelliert und in die allgemeine Sichtung oder Achse I5I des nordsuchenden Kreiselgerätes 1 gerichtet. Die nordsuchende Baugruppe 1, 2 wird dann auf den Boden oder irgendeine geeignete Oberfläche an dem ausgewählten Platz aufgesetzt und eine Grobnivellierung wird durch manuelle Einstellung der Winkel der Füße 26, 26a, 26b durchgeführt. Die nordsuchende Baugruppe 1, 2 wird dann unter Verwendung der Feineinstellschrauben 23 der Nivelliereinstelleinrichtung 19 genauer nivelliert, wobei die Libelle 14 beobachtet wird. Die Azimut-Achse der Halterung 2 wird dann durch Betätigen des Nockens 74 entriegelt, wobei die Stange 58 angehoben und die Platte 20 freigegeben wird, so daß sie manuell in Azimut-Richtung gedreht werden kann. Bei einer Betrachtung allgemein nach unten von der Rückseite des Instrumentes aus auf die spiegelnden Flächen 97a, 97b dreht die Bedienungsperson die Platte 20 und damit die darauf befestigte Baugruppe. Bei fortgesetzter Drehung erreicht die Baugruppe schließlich den Azimut-Winke1, bei

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dem die Bedienungsperson eine Reflexion des Bildes des Theodoliten 152 sieht. Bei dem genauen Winkel, bei dem der Teiler 96 das Bild der Objektivlinse des Theodoliten aufspaltet, ist die nordsuchende Baugruppe 1, 2 richtig ausgerichtet, so daß sie in Azimut-Richtung verriegelt werden kann. Es hat sich in der Praxis herausgestellt, daß diese Anordnung eine schnelle Ausrichtung der nordsuchenden Baugruppe mit einer Genauigkeit von 0,5 ° ermöglicht, was ausreicht, damit die Bedienungsperson sehr schnell das reflektierte beleuchtete Fadenkreuzbild findet, das von ihm in dem Teleskop des Theodoliten gesehen wird. Die Bedienungsperson verriegelt die oberen und unteren Teile der nordsuchenden Baugruppe in Azimut-Richtung dann durch Drehen des Nockens 74-, wodurch die Stange 53 abgesenkt wird und die benachbarten Oberflächen der Flatten 20_r 21 unter der Virkung der Feder 71 gegeneinander verriegelt werden. Schließlich wird die horizontale Lage der Baugruppe 1, 2 genau unter Verwendung der Schrauben 23 abgeglichen, um die Libelle 4- für die kritische Achse zu zentrieren und um eine abschließende Nivellierung des nordsuchenden Kreiselgerätes 1 um die zx^eite oder weniger kritische Achse unter Verwendung der Libelle 1A- zu erzielen.

Es besteht keine Notwendigkeit für eine weitere Verzögerung beim Starten des Kreiselgerätes 1 und anderer Teile des nordsuchenden Kreiselgerätes 1, beispielsweise durch Verwenden geeigneter Steuereinrichtungen 8, 9 (Fig. 1). Das nordsuchende. Kreiselgerät 1 wird aus einer (nicht gezeigten) Quelle elektrisch gespeist und kann seine Aufgabe weiter erfüllen, während unabhängige Vorgänge gleichzeitig erfolgen. Der Brennpunkt des Teleskops des

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Theodoliten 152 wird unter Verwendung des beleuchteten Fadenkreuzes des selbstkollimierenden Okulars so eingestellt, daß ein klares Bild des retroreflektierenden Prismas 99 am Auge der Bedienungsperson gebildet wird. Als nächstes wird die Brennweiteneinstellung des Theodoliten 152 verdoppelt, bis die Objektivlinse des Theodoliten klar in dem Teleskop-Okular abgebildet ist. Irgendein geringer Azimut-Richtungsfehler des Teleskops des Theodoliten 152 wird dann von der Bedienungsperson in üblicher Weise korrigiert. Eine langsame Vergrößerung der Brennweite bei beleuchtetem Fadenkreuz bringt schließlich das beleuchtete Bild des Jadenkreuzes in Scharfeinstellung mit dem Auge der Bedienungsperson des Theodoliten, um eine abschließende genaue Azimut-Einstellung des Theodoliten zu ermöglichen. Die Azimut-Ausrichtung der optischen Achse des Theodoliten ist dann genau gleich der der nordsuchenden Baugruppe 1, 2, wobei beide Ausrichtungen entlang der Achse 151 liegen.

Die Azimut-Skala des Theodoliten 152 wird dann abgelesen und der Theodolit wird in Azimut-Richtung auf eine neue Achse 153 ausgerichtet, die ein zu vermessendes Objekt 154 schneidet, wie dies allgemein üblich ist. Der Azimut-Winkel der nordsuchenden Baugruppe 1, 2 wird in üblicher Weise auf einer Anzeige 7 (Fig. 1) zu irgendeiner geeigneten Zeit abgelesen, die auf die Beendigung des Nordsuch-Zyklus des Kreiselgerätes folgt. Die Richtung I50 nach Norden ist bekannt, so daß die Richtung des Objektes 154 bezüglich der Nordrichtung leicht berechnet werden kann.

Weil das nordsuchende Kreiselgerät mit Abstand von dem

Theodoliten angeordnet ist, werden Messungen und Peilungen mit dem Theodoliten vorgenommen, während der ITordsuch-Gang noch im Gange ist, und die optische Azimut-Übertragung kann zu einer Zeit erfolgen, die wesentlich früher liegt als bei bisherigen Vermessungseinrichtungen. Selbst bei einer nordsuchenden Einrichtung, die eine sehr schnelle ITordbestimmung durchführen kann, verkürzt die Trennung des Theodoliten von dieser nordsuchenden Einrichtung die Gesamtzeit für jeden Betriebsvorgang. In manchen Fällen kann eine vergrößerte Genauigkeit durch die Verwendung einer mehrfachen oder wiederholten Betriebsperiode der Nordsuch-Sinrichtung erzielt werden, wie dies in den beiden oben erwähnten Offenlegungsschriften beschrieben ist. Zusätzlich kann, die Genauigkeit und Zuverlässigkeit vergrößert werden, weil die Halterung für die nordsuchende Einrichtung relativ niedrig sein kann, so daß sie gegenüber Windeinflussen relativ unempfindlich ist.

Die nordsuchende Einrichtung wird entsprechend auf einer eigenen niedrigen Halterung und von dem Theodoliten getrennt betrieben. Die Übertragung der Azimut-Bezugswerte wird optisch dadurch durchgeführt, daß das Theodolit-Teleskop auf einen Eetro-Reflektor gerichtet wird, der mit der Sucheinrichtung verbunden ist und der gegenüber der nordsuchenden Einrichtung genau ausgerichtet wurde.

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Claims

Patentanwälte .DifDl.-ln@...Cu.pt Wallach

31 18822 "jDip^:l:-ilrigf:.43ini:h^r Koch

**Di*pl.-PYiy*s"Dr.Tino*Haibach

Dipl.-Ing. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 12. Mai 1981

Unser Zeichen: 17 206 F/Nu

Paten, t ansprüche

1) Vermessungseinrichtung unter Verwendung eines Kreiselgerätes, dadurch gekennzeichnet , daß eine nordsuchende Kreiselkompaß einrichtung (1) und eine Halterungseinrichtung (2) vorgesehen sind, daß die Halterungseinrichtung (2) Einrichtungen zur Nivellierung der nordsuchenden Kreiselkompaßeinrichtung (1) und Einrichtungen zur selektiven Einstellung der nordsuchenden Kreiselkompaßeinrichtung in Azimutrichtung einschließt, daß eine Visiereinrichtung (6) in fester WinkelbeZiehung auf der kreiselsuchenden Kreiselkompaßeinrichtung (1) angeordnet und durch die Objektivlinse eines Teleskops eines benachbarten Theodoliten (152) betrachtbar ist, der zumindest in Azimutrichtung einstellbar ist, und daß retroreflektierende Einrichtungen (5) in der gleichen festen Vinkelbeziehung auf der nordsuchenden Kreiselkompaßeinrichtung (1) angeordnet und durch das Teleskop des Theodoliten "betrachtbar sind, so daß ein Ausrichten der Azimutachse des Teleskops des Theodoliten mit der aktiven Achse der retroreflektierenden Einrichtungen (5) ausrichtbar ist.

2. Verraessungseinrichtung unter Verwendung eines

Kreiselgerätes, dadurch gekennzeichnet , daß eine nordsuchende Kreiselkompaßeinrichtung (1) und eine Halterungseinrichtung (2) vorgesehen sind, daß die Halterungseinrichtung (2) Einrichtungen zur Nivellierung der nordsuchenden Kreiselkompaßeinrichtung und Einrichtungen zur selektiven Einstellung der nordsuchenden Kreiselkompaßeinrichtung in Azimutrichtung einschließt, daß Theodolit-Einrichtungen (152) mit Abstand von der norsuchenden Kreiselkompaßeinrichtung (1) angeordnet sind und Teleskopeinrichtungen aufweisen, die in Richtung auf die nordsuchende Kreiselkompaßeinrichtung (1) ausrichtbar sind, daß eine Visiereinrichtung (6) in fester Winkelbeziehung auf der nordsuchenden Kreiselkompaßeinrichtung (1) zur Betrachtung der Objektivlinse der Teleskopeinrichtungen bei geeigneter Einstellung der Azimutrichtung der nordsuchenden Kreiselkompaßeinrichtung (1) vorgesehen sind und daß retroreflektierende Einrichtungen (5) fest in Azimutrichtung mit der Visiereinrichtung (6) ausgerichtet und durch die Teleskopeinrichtungen derart betrachtbar sind, daß die Azimutachse der Teleskopeinrichtung genau mit der aktiven Achse der retroreflektierenden Einrichtungen (5) ausrichtbar ist.

Vermessungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Nivellierung der nordsuchenden Kreiselkompaßeinrichtung (1) einstellbare Stativfußeinrichtungen (26, 26a, 26b) und eine Anzahl von Einstellschrauben (23) zur Einstellung der Position der

nordsuchenden Kreiselkompaßeinrichtung (1) um eine normalerweise vertikale Achse einschließen.

4·. Vermessungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur selektiven Einstellung der nordsuchenden Kreiselkompaßeinrichtung (1) in Azimutrichtung zwischen den einstellbaren Stativfußeinrichtungen und der Anzahl von Einstellschrauben angeordnete Einrichtungen zur Festlegung der nordsuchenden Kreiselkompaßeinrichtung (1) in einer festen Azimutrichtung einschließen.

5. Vermessungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Visiereinrichtungen (6) erste und zweite coplanare Spiegelelemente (97a, 97b) und einen lichtundurchlässigen Teiler (96) einschließen, der unter rechten Winkeln zwischen den ersten und zweiten coplanaren Spiegelelementen (97a? 97b) angeordnet

' ist, und daß die coplanaren Spiegelelemente (97a, 97b) fest unter einem spitzen Winkel bezüglich der normalerweise horizontalen Ebene angeordnet sind.

6. Vermessungseinrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der spitze Winkel einen Betrag von im wesentlichen 22,5 ° aufweist.

7« Vermessungseinrichtung nach einem der vorhergehenden

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Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die retroreflektierenden Einrichtungen (5) ein gleichschenklig-dreieckiges optisches Prisma (99) mit einer breiten optisch "betrachtbaren Fläche einschließen.

8. Verfahren zur Bestimmung der Nordrichtung in der Vermessungstechnik unter Verwendung der Vermessungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7» S ^e kennzeichnet durch die folgenden Schritte: Aufstellen und Nivellieren der Theodolit-Einrichtungen (152) derart, daß ihre Teleskopeinrichtungen in der allgemeinen Richtung auf den Aufstellplatz der nordsuchenden Kreiselkompaßeinrichtung (1) ausgerichtet sind, Aufstellen und Nivellieren der nordsuchenden Kreiselkompaßeinrichtung (1), Entriegeln der nordsuchenden Kreiselkompaßeinrichtung (1) für eine Bewegung um ihre Vertikalachse, Drehen der nordsuchenden Kreiselkompaßeinrichtung (1) um die vertikale Achse unter Überprüfung des Blickfeldes der . Visiereinrichtung (6), Verriegelung der nordsuchenden Kreiselkompaßeinrichtung (1) gegen eine weitere Azimutbewegung, wenn das Betrachtungsfeld der Visiereinrichtung (6) auf der Objektivlinse der Teleskopeinrichtungen zentriert ist, Überführen der nordsuchenden Kreiselkompaßeinrichtung (1) in den Nordsuchbetrieb, Fokussieren der Teleskopeinrichtungen zur Erzielung eines klaren Bildes der retroreflektierenden Einrichtungen (5) in· dem Okular der Teleskopeinrichtungen, Verdoppeln der Brennweite der Teleskopeinrichtungen, bis ein Bild der Objektivlinse klar in

dem Okular der Teleskopeinrichtungen abgebildet ist, und Korrektur irgendeines kleineren Azimutfehlers in dem Richtungswinkel der Teleskopeinrichtungen, so daß der Bezugswinkel der Teleskopeinrichtung bezüglich der xiahren Nordrichtung durch Ablesen der nordweisenden Anzeige der nordsuchenden Kreiselkompaßeinrichtung (1) bestimmt ist.