PL B1. UNIWERSYTET PRZYRODNICZY WE WROCŁAWIU, Wrocław, PL BUP 25/06

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: (51) Int.Cl. G01C 9/06 ( ) G01C 9/18 ( ) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: (54) Pochyłomierz (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 25/06 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 03/11 (73) Uprawniony z patentu: UNIWERSYTET PRZYRODNICZY WE WROCŁAWIU, Wrocław, PL (72) Twórca(y) wynalazku: KAZIMIERZ ĆMIELEWSKI, Wrocław, PL OLGIERD JAMROZ, Wrocław, PL KRZYSZTOF KOWALSKI, Wrocław, PL (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Stanisław Mączka PL B1

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest pochyłomierz. Może on znaleźć zastosowanie do pomiaru pochyleń elementów konstrukcyjnych budowli inżynierskich oraz geodezyjnych słupów obserwacyjnych. W praktyce pomiarowej stosowane są powszechnie libelle rurkowe lub pudełkowe posiadające naczynia z cieczą, odpowiednio osadzone w obudowie. Wskaźnikiem uzyskania położenia poziomego lub pionowego jest górowanie pęcherzyka powietrza znajdującego się w naczyniu z cieczą (Szymoński J.: Instrumentoznawstwo geodezyjne. Cz. I PPWK, Warszawa 1982, prospekty firm produkujących sprzęt geodezyjny, Kern, Leica, Sokkisha, Topcon, Zeiss). Powszechnie znane są też fotoelektryczne i elektroniczne libelle indukcyjne, oparte o działanie wahadła swobodnego, którego położenie przetwarzane jest na odpowiednie wielkości elektryczne, a następnie na wielkości kątowe. (Gocał J.: Metody i instrumenty geodezyjne w precyzyjnych pomiarach maszyn i urządzeń mechanicznych, AGH, Kraków, 1993). Libelle elektroniczne posiadają dwa zasadnicze zespoły: pomiarowy i rejestrujący. Znanych jest kilka typów libell elektronicznych (Tatarczyk J.: Wybrane zagadnienia z instrumentoznawstwa geodezyjnego. AGH, Kraków, 1981, s ). Libella elektroniczna Tayvel firmy Rank Precision Industries Ltd. działa na zasadzie pionu połączonego z przetwornikiem, którego zadaniem jest uchwyceniem pionu względem obudowy przyrządu. Role pionu spełnia wahadło podwieszone na pięciu drutach pomiędzy elementami wykrywacza. Sygnał elektryczny wskazujący położenie wahadła uzyskano przez zastosowanie indukcyjnego obwodu mostkowego Maxwela. Obwód elektryczny jest w równowadze wtedy, gdy wahadło znajduje się w równej odległości od obydwu zwojów przetwornikowych. Pochylenie libelli powoduje zbliżenie się wahadła do jednego ze zwojów, co narusza równowagę elektryczną, powodując ruch wskazówki urządzenia odczytowego, proporcjonalnie do wychylenia wahadła. Z opisu patentowego PL nr znane jest urządzenie do pomiaru zmian nachylenia elementu konstrukcyjnego. Urządzenie to ma konstrukcję nośną, na której jest zawieszona przysłona fotorezystorów, będąca wahadłem o zarysie ściętego stożka, oraz czujnik fotoelektryczny zawierający zamocowaną na podstawie płytkę z fotorezystorami. Nad wahadłem ma przymocowaną do konstrukcji nośnej płytę środkową z rozmieszczonymi na niej współśrodkowo źródłami światła. Istotą wynalazku jest pochyłomierz, którego obudowa tworzy komorę, w której, w górnej jej części, umieszczony jest system centralnej rejestracji i przetwarzania danych (CRPD) z usytuowanym pod nim odbiornikiem fotodetekcyjnym i ekranem, w którym osadzone są symetrycznie, w pobliżu jego brzegów, co najmniej dwa światłowody. Jedne końce światłowodów zwrócone są czołami w kierunku wspomnianego odbiornika fotodetekcyjnego, a drugie ich końce zamocowane są w elementach optycznych I, osadzonych w bocznych ścianach obudowy. Dolna część wspomnianej obudowy tworzy podstawę, na której zamocowany jest nadajnik laserowy wyposażony w element optyczny II. Pomiędzy ekranem a nadajnikiem laserowym usytuowany jest co najmniej jeden przeźroczysty pojemnik z cieczą przepuszczającą promienie świetlne. Korzystnie jest gdy element optyczny II jest układem kolimującym, element optyczny I jest soczewką wypukłą, ekran jest matową płytką płasko-równoległą, nadajnik laserowy jest diodą laserową półprzewodnikową albo laserem helowo-neonowym a odbiornik fotodetekcyjny jest matrycowym przetwornikiem fotodetekcyjnym CCD. Korzystnie też jest gdy komora ma kształt pudełka prostopadłościennego albo cylindrycznego a pojemnik na ciecz ma kształt pudełka prostopadłościennego albo cylindrycznego. Pochyłomierz, według wynalazku, może stanowić uzupełnienie geodezyjnych zestawów pomiarowych stosowanych do pomiarów niwelacyjnych niewielkich elementów obiektów inżynierskich, w szczególności podlegającym pomiarom o podwyższonej dokładności. Umożliwia on również wykonywanie pomiarów pochyleń geodezyjnych słupów obserwacyjnych zastabilizowanych na obiektach badawczych. Pozwala to na oszacowanie wielkości występujących ruchów własnych słupów i ich uwzględnienia w innych rodzajach pomiarów. Pochyłomierz, według wynalazku, charakteryzuje się prostą budową, łatwą obsługa oraz portatywnością. Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym: fig. 1 - przedstawia pochyłomierz w przekroju, w rzucie pionowym a fig. 2 - pochyłomierz w rzucie pionowym, w trakcie wykonywania pomiaru.

3 PL B1 3 P r z y k ł a d. Przyrząd według wynalazku posiada obudowę 15 tworzącą komorę 1, w której pod jej górną ścianką umieszczony jest system centralnej rejestracji i przetwarzania danych (CRPD) 3, pod którym umocowany jest odbiornik fotodetekcyjny 4 z ekranem 14. W pobliżu brzegów ekranu 14 osadzone są symetrycznie światłowody 5. Jedne końce światłowodów 5 zwrócone są czołami 2 w kierunku wspomnianego odbiornika fotodetekcyjnego 4, a drugie ich końce osadzone są w elementach optycznych I 6 zamocowanych w pionowych ścianach obudowy 15. Pod ekranem 14 usytuowane są cztery przeźroczyste pojemniki 7 wypełnione cieczą 8 przepuszczającą promienie świetlne. Pod pojemnikami 7, na podstawie 9 obudowy 15 osadzony jest centralnie nadajnik laserowy 11 z elementem optycznym II 12. Dla wyznaczenia wartości pochylenia elementu konstrukcyjnego 10 stawia się na nim pochyłomierz, według wynalazku, tak aby podstawa 9 dokładnie przylegała do powierzchni badanego obiektu. Jeżeli powierzchnia badanego elementu konstrukcyjnego 10 znajduje się w płaszczyźnie poziomej wówczas ciecze 8 znajdujące się w pojemnikach 7 tworzą jednolitą warstwę, zachowując się jak płytka płaskorównoległa. Po włączeniu nadajnika laserowego 11, emitowana przez niego wiązka laserowa 13 przechodzi przez warstwy cieczy 8 o jednolitej grubości, biegnie po linii prostej, i jest rzutowana na ekran 14 w punkcie A. Położenie punktu A jest określane odbiornikiem fotodetekcyjnym 4, względem świecących czół 2 światłowodów 5, a następnie rejestrowane i przetwarzane w systemie CRPD 3 w przyjętym na ekranie 14 układzie współrzędnych prostokątnych. W przypadku wystąpienia pochylenia elementu konstrukcyjnego 10 wspomniane warstwy cieczy 8 przyjmują postacie klinów, powodujących załamanie wiązki laserowej 13 i jej rzutowanie na ekran 14 w punkcie B. Położenie punktu B, analogicznie jak punktu A, określane jest odbiornikiem fotodetekcyjnym 4 względem świecących czół 2 światłowodów 5, a następnie rejestrowane i przetwarzane w systemie CRPD 3. Różnica współrzędnych punktów A i B, uzależniona funkcyjnie od kierunku i wartości kątowego pochylenia α elementu konstrukcyjnego 10, przetwarzana jest w systemie CRPD 3 i na bieżąco wyświetlane występujące wartości kątowe pochyleń badanego obiektu. Zastrzeżenia patentowe 1. Pochyłomierz posiadający obudowę, odbiornik fotodetekcyjny, nadajnik laserowy oraz system centralnej rejestracji i przetwarzania danych, znamienny tym, że obudowa (15) tworzy komorę (1), w której, w górnej jej części, umieszczony jest system centralnej rejestracji i przetwarzania danych (3) z usytuowanym pod nim odbiornikiem fotodetekcyjnym (4) i ekranem (14) z osadzonymi, symetrycznie w pobliżu jego brzegów, co najmniej dwoma światłowodami (5), których jedne końce zwrócone są czołami (2) w kierunku wspomnianego odbiornika fotodetekcyjnego (4), a drugie ich końce zamocowane są w elementach optycznych I (6), osadzonych w bocznych ścianach obudowy (15), a dolna część wspomnianej obudowy (15) tworzy podstawę (9), na której zamocowany jest nadajnik laserowy (11) wyposażony w element optyczny II (12), przy czym pomiędzy ekranem (14) a nadajnikiem laserowym (11) usytuowany jest co najmniej jeden przeźroczysty pojemnik (7) z cieczą (8) przepuszczającą promienie świetlne. 2. Pochyłomierz według zastrz. 1, znamienny tym, że element optyczny II (12) jest układem kolimującym. 3. Pochyłomierz według zastrz. 1, znamienny tym, że element optyczny I (6) jest soczewką wypukłą. 4. Pochyłomierz według zastrz. 1, znamienny tym, że ekran (14) jest matową płytką płasko -równoległą. 5. Pochyłomierz według zastrz. 1, znamienny tym, że nadajnik laserowy (11) jest diodą laserową półprzewodnikową albo laserem helowo-neonowym 6. Pochyłomierz według zastrz. 1, znamienny tym, że komora (1) ma kształt pudełka prostopadłościennego albo cylindrycznego. 7. Pochyłomierz według zastrz. 1, znamienny tym, że pojemnik (7) ma kształt pudełka prostopadłościennego albo cylindrycznego, 8. Pochyłomierz według zastrz. 1, znamienny tym, że odbiornik fotodetekcyjny (4) jest matrycowym przetwornikiem fotodetekcyjnym CCD.

4 4 PL B1 Rysunki

5 PL B1 5

6 6 PL B1 Departament Wydawnictw UP RP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)