logo NCGeo

A self-reducing range-finder with an automatic registration system

PoG 10, M.J.M. Bogaerts, A self-reducing range-finder with an automatic registration system

M.J.M. Bogaerts

Publications on Geodesy 10 (Vol. 3 Nr. 1). Delft, 1969. 110 pagina's.
ISBN-13: 978 90 6132 210 8. ISBN-10: 90 6132 210 3.


Summary

In the present thesis a description is given of a new self-reducing range-finder by means of which both reduced and unreduced distances, height differences, and bearings can be measured. The thesis also deals with the way in which measuring data and the further data regarding the points to be measured are automatically registered on a magnetic tape. This is followed by the description of an electronic apparatus by means of which the data are transferred from the magnetic tape to punched cards, needed for carrying out the calculations with the measuring data in a computer.
Lastly, four computing programmes are described which are necessary for effecting a check upon the measurements, calculating the areas of the plots measured, and producing the input for the electronic drawing machine to permit of automatically mapping the survey.

The optical section of the range-finder is dealt with in chapter 3. The measurement of the reduced and the unreduced distance and of the height difference to a point to be determined is effected by measuring the distance between two pentaprisms which can be shifted along a base rail. In order to obtain the parallactic triangle, two triangular prisms are mounted between the shiftable pentaprisms. For the purpose of measuring at an angle of inclination of α grades the pentaprisms are rotated through α grades with respect to the triangular prisms in determining the reduced distance, whereas in determining the height difference this rotation is (100-α) grades.

For the determination of the deviations in the measuring result a computing programme was prepared. By this means it was determined at the same time what effect is exerted upon the measuring result by disadjustments and deformations of the optical elements. The result of the calculations was, inter alia, that the slight systematic deviation occurring in the distance measurement is compensated by giving one of the refractive faces of the two nonshiftable pentaprisms, which likewise belong to the optical system, a rotation of 50 dmgr. The measured height difference is corrected in the computer for the systematic deviation that may occur by means of a third degree equation in terms of the angle of inclination α.

The distance between the shiftable pentaprisms is measured with the aid of an optical coded disk. This disk has thirteen tracks in the Gray code, which are read with the aid of two sources of light and thirteen photo-electric cells.

Angular measurement is effected by means of two coded disks, the first of which is devided into 1024 sectors. By means of the second disk, which acts as a micrometer, 1/64, part of one sector can be measured. An additional advantage of this construction is that the pattern of the code need not be marked so very accurately upon the disks. It is thus possible to use cheap coded disks.
In chapter 5 attention is paid to measurement by means of the coded disks, the production of these disks and the method of determining their accuracy.

Besides the measuring data that are collected by means of the coded disks a number of further data are registered: point numbers, code numbers for various categories of measurements, possible error signals, etc. These additional data are set on 9 thumb-wheel switches.

In chapter 6 there follows a description of the electronic section of the equipment. All the measuring data are registered in an easily accessible memory, viz. a small cassette tape recorder.
Some electronic equipment has been added, since the signals of the coded disks and the thumb-wheel switches are presented in parallel and have to be converted into series for the purpose of registration.

The numbering of the detail points per station runs automatically and is rendered visible on the instrument by means of indicators. The observations collected in the memory by means of the field equipment have to be made suitable for automatic processing in the computer. The equipment required for this purpose consists of a reading unit for the magnetic tape and a card-punching machine.

In this way the incoming data from a large number of field instruments can be successively processed by means of automatic registration.


Contents

  1. Introduction  7
  2. Principle of the new optical distance-measuring equipment  13
  3. Optical section  17
  4. Some concepts in switching algebra  47
  5. Coded disks  50
  6. Electronic section  75
  7. Computing programmes  94
  8. Conclusions  102

References  105
Summary  107
Samenvatting  109


Samenvatting

In dit proefschrift wordt een beschrijving gegeven van een nieuwe zelfreducerende basisafstandmeter, waarmee wel en niet gereduceerde lengten, hoogteverschillen en richtingen kunnen worden gemeten. Tevens wordt behandeld hoe deze meetgegevens en de andere gegevens betreffende de op te meten punten automatisch worden geregistreerd op een magneetband.

Hierna volgt de beschrijving van een elektronisch apparaat waarmee de gegevens van de magneetband worden overgebracht in ponskaarten, die nodig zijn om de berekeningen met de meetgegevens in een elektronische rekenmachine te kunnen uitvoeren.

Tenslotte worden vier rekenprogramma's beschreven, die noodzakelijk zijn voor het uitvoeren van controle op de metingen, het berekenen van de grootten van de opgemeten percelen en de vervaardiging van de invoer voor de elektronische tekenmachine teneinde de opgemeten situatie automatisch in kaart te kunnen brengen.

In hoofdstuk drie wordt het optische gedeelte van de basisafstandmeter behandeld. De meting van de we1 en de niet gereduceerde lengte en van het hoogteverschil naar een te bepalen punt geschiedt door de afstand te meten tussen twee pentagoonprisma's die verschuifbaar zijn langs een basisrail. Voor de vorming van de parallactische driehoek zijn twee driezijdige prisma's opgesteld tussen de verschuifbare pentagoonprisma's. Bij meting onder een hellingshoek van α graden zijn bij de bepaling van de gereduceerde lengte de pentagoonprisma's ten opzichte van de driezijdige prisma's gedraaid over α graden, terwijl bij de bepaling van het hoogteverschil deze draaiing (100-α) graden bedraagt.

Voor de bepaling van de afwijkingen in het meetresultaat is een rekenprogramma vervaardigd. Met behulp hiervan is tevens bepaald hoe groot het effect op het meetresultaat is als gevolg van ontregelingen en vervormingen van de optische elementen. Het resultaat van de berekeningen is onder meer geweest dat de geringe systematische afwijking die optreedt in de lengtemeting wordt gecompenseerd door een van de brekende vlakken van de twee niet-verschuifbare pentagoonprisma's, die eveneens tot het optische stelsel behoren, een verdraaiing van 50 dmgr te geven. Het gemeten hoogteverschil wordt in de computer gecorrigeerd voor de optredende systematische afwijking met behulp van een derdegraadsvergelijking in de hellingshoek α.

De afstand tussen de verschuifbare pentagoonprisma's wordt gemeten met behulp van een optische codeschijf. Deze is voorzien van 13 sporen in de gray-code, die worden afgelezen met behulp van twee lichtbronnen en dertien foto-elektrische cellen.

De hoekmeting geschiedt met twee codeschijven, waarvan de eerste is verdeeld in 1024 sectoren. Met de tweede schijf die als micrometer fungeert kan 1/64 gedeelte van één sector worden gemeten. Een bijkomend voordeel van deze constructie is, dat het patroon van de code niet erg nauwkeurig op de schijven hoeft te worden aangebracht. Het is daardoor mogelijk goedkope codeschijven te gebruiken.

In hoofdstuk vijf wordt aandacht besteed aan de meting met behulp van de codeschijven, de vervaardiging en de bepaling van de nauwkeurigheid van deze schijven. Behalve de meetgegevens die worden verzameld met de codeschijven moet nog een aantal gegevens worden geregistreerd: puntnummers, codenummers voor verschillende soorten metingen, eventuele foutmeldingen, enz. Deze bijkomende gegevens worden ingesteld op negen dekadeschakelaars.

In hoofdstuk zes volgt een beschrijving van het elektronisch gedeelte van de apparatuur. Alle meetgegevens worden geregistreerd in een gemakkelijk toegankelijk geheugen en wel in een kleine cassettebandrecorder. Enige elektronische apparatuur is toegevoegd, omdat de signalen van de codeschijven en de dekadeschakelaars parallel worden aangeboden en voor de registratie in serie moeten worden omgezet. De nummering van de detailpunten per standplaats verloopt automatisch en wordt op het instrument zichtbaar gemaakt met behulp van indicatoren. De waarnemingen die met het veldinstrumentarium in het geheugen zijn verzameld, moeten geschikt worden gemaakt voor de automatische verwerking in de computer. De apparatuur die hiervoor benodigd is, bestaat uit een leeseenheid voor de magneetband en een ponskaartmachine. Hiermee kunnen achtereenvolgens de binnenkomende gegevens van een groot aantal veldinstrumenten met automatische registratie worden verwerkt.

Ga naar boven
JSN Boot template designed by JoomlaShine.com