專利名稱：用于視覺定位的裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及根據對弧方法用于視覺自定位的裝置，使得可以觀測陸標之間的角度偏差以及在地圖上標繪對應的位置。
背景技術：
本發明的裝置是對文獻FR1450588A和US3410642A中描述的發明的改進。
為了航海的安全性，僅依靠電子定位技術是不可能的。盡管電子定位技術具有較好的精確度，自動系統可能會給出錯誤的指示，這些錯誤的指示對于系統本身是難以識別的。這就會導致發出錯誤信號或者傳播異常信號。用戶會認可所使用坐標系的錯誤。接受裝置將會損壞，導致沉入水中。因此需要可以交叉檢查從多個獨立的系統(無線電導航，天文導航，船位推算，測深索，方位測定)發出的信息。
看見陸地時，當危險增大時，被交叉測定搞糊涂了的導航員應該不相信他所看見之外的任何事情，因為由電子設備提供的顯示裝置的緣故，導航員經常會在決定羅盤或者地球磁場的校正，朝東還是朝西應用這些校正，讀出并標繪方位時遇到困難。在最壞的情況下，導航員加入了錯誤，在最好的情況下，導航員加入了不準確的東西。
相對便宜、有效、不需要能源、僅光學的和手動的裝置可以使用戶避免這樣的錯誤或者不確定性。除了可以檢查使用的其它系統的真實性之外，這些裝置可以非常地可靠并精確地定位。這些裝置的簡單性使它們獲得與基于電子學的尖端技術相并列的適當地位。
在使用這些光學裝置過程中會產生這樣的問題，即在通過反射映象觀測時會比較困難。
在FR1450588A和US3410642A中描述的裝置修正了這些問題，允許同時進行位置的觀測以及在地圖上標繪。這基本上由三個重合的、具有端部瞄準器的方位透明標尺，以及在瞄準軸線的交叉點上垂直標尺所在平面樞轉的定向盤(鏡)構成。定向盤具有透明的反射部分，透明部分的豎直邊與定向盤和標尺的旋轉軸線對齊。
基于兩個側部陸標分別位于中心陸標每一側，觀測分為兩個階段進行。通過樞轉鏡的定向，第一側部陸標的鏡像反映在(bring onto)中心陸標上，所述中心陸標設置在從中心軸線看過去的直達的直線上，通過在定向盤的鏡中尋找側部軸線并使兩個瞄準器重疊，使側部軸線與中心軸線位于一條直線上。第二側部陸標的操作重復上述步驟。
側部標尺的對齊不改變鏡子先前的方位，因為三個標尺的組件構成樞轉的定向盤的軸窩并且與中心標尺結合為一整體。
通過緊固螺栓固定在一定位置上的這些軸線，可拆卸樞轉定向盤是可拆卸的，因此可以把軸線作用到地圖上，使這些軸線經過相應的陸標的定位點，船的位置標繪在軸線的交叉點上輪軸的孔中。
已經授權的專利申請US4245393A和US4383372A通過在某些方面與前述裝置相似的裝置可以同時觀測三個陸標。
這些文獻公開了兩個實施例。第一實施例具有不使用鏡子的特定特征。為了通過反射鏡像觀測，第二實施例在中心處沒有設置鏡，但是在每個側部標尺上具有一個六分儀型式的鏡子并且在中心標尺上具有兩個靶鏡，從而把圖象送入在中心標尺后面的共同的目鏡。
無鏡裝置缺乏精確度，眼睛在交叉點上不能準確地定位，并且不能同時沿著三根軸線滿意地瞄準。在其它的情況下，在穿過目鏡的必經路徑上設置較多的鏡子會大大減小了視野的范圍。
在FR1450588A和US3410642A中提出的在三根瞄準軸線的交叉點上設置一個鏡子的結構有利地使得僅僅依靠一個鏡像成為可能，來尋找和保持鏡中的圖象。在優點方面，不用目鏡是可能的，因為當沿著三根軸線瞄準時，在透明部和反射部之間的邊界可以發揮作用。
發明內容
本發明的目的是為了提出對該裝置的改進從而簡化裝置的使用，并且縮短定位的時間。
因此，本發明的主題是一種用于視覺定位的裝置，該類型的裝置包括一個安裝在底座上的限定一根軸線(Y)的固定標尺，用于指向第一陸標，至少兩個共劃線軸線(X，Z)與軸線(Y)相交的活動標尺，用于指向其它陸標，活動標尺連接在一個固定在底座上的組件上，底座的中心具有孔，至少一個定向盤或者定向棱鏡安裝在一個樞軸上，該樞軸以可拆卸的方式插入在所述孔中，所述定向盤或者所述棱鏡允許同時進行第一陸標的直接瞄準以及至少一個其它陸標的反射瞄準，其特征在于該裝置包括用于簡化在定向盤或棱鏡定向之后或者在定向的同時所進行的軸線(X，Y，Z)定位和縮短其定位時間的機構。
所述固定標尺設置在兩個活動標尺之間。
所述用于簡化軸線(X，Y，Z)定位和縮短其定位時間的機構由一個設置在底座的外周邊上的刻度圈構成。
所述機構由可以使所述活動標尺隨著至少一個定向盤或棱鏡的旋轉而旋轉的機構構成。
所述可以機構所述活動標尺隨著至少一個定向盤或棱鏡的旋轉而旋轉的機構包括設置在活動標尺上的帶齒的扇區，與所述帶齒的扇區相配合的帶齒的輪，以及至少一個與定向盤或棱鏡結合成一體的以及與至少一個小齒輪相嚙合的帶齒的輪，該小齒輪與一個或者其它的帶齒的扇區嚙合。
所述裝置包括多個與活動標尺的數目相同的定向盤或棱鏡，齒輪和小齒輪。
所述定向盤包括一個凹陷部以及在定向盤的至少一個表面上的反射部，所述凹陷部的一個邊緣位于活動標尺的鉸接軸線(T)上。
所述定向盤是透明的并且可以在定向盤的整個表面上反射。
所述標尺包括位于其軸線上的瞄準器。
應當知道的是，本發明涉及以一種簡單有效的方式使活動標尺的定向與形成鏡子的定向盤或棱鏡的定向相關聯的裝置，從而可以在鏡子的視野范圍內容易地發現，或者甚至自動發現活動標尺的瞄準器。這可以簡化位置的標繪和縮短其標繪時間。標繪時間的縮短可以減少由于標繪操作過程中船位置的明顯變化產生的錯誤。
根據第一實施例，鏡子或者棱鏡的定向獨立于標尺，印制在底座上的刻度圈，其中底座與固定標尺結合為一整體并且活動標尺可以在底座上轉動，使得活動標尺的軸線相對于鏡子或者棱鏡與固定標尺的軸線呈對稱，因此如果需要可以容易地發現標尺上的瞄準器，并且完成標尺的對準。
根據第二實施例，本發明的裝置包括一個通過鏡或者棱鏡的定向從而使每個活動標尺定向的機構，例如使用一些通過凹槽連接的不滑動的輪盤和扇區，或者其它的具有相同作用的裝置，這些裝置可以是通過粘附材料的摩擦裝置或者傳動帶。
通過閱讀下面的描述并參考附圖可以更好地理解本發明圖1為本發明裝置的一般原理的透視圖；圖2為本發明的第一實施例的頂視圖；圖3為本發明第二實施例的頂視圖；圖4為圖3中所示裝置的局部側視圖；具體實施方式
圖1表現了本發明旨在改進的裝置的設計的一般原理。該裝置包括一個圓形的底座1，在該底座1上具有一個中心固定的標尺2，該標尺2的直邊3限定了一根固定軸線Y。固定標尺2的端部具有一個設置在Y軸線上的瞄準器4，該瞄準器4用于瞄準被稱為中心陸標的第一陸標5。兩個疊置的側部活動標尺6、7鉸接在底座1的中心區域并且可以圍繞經過底座1的中心的軸線T轉動。第一活動標尺6具有一個限定了X軸線的直邊，并且在該標尺6的端部具有一個設置在X軸線上的用于瞄準第一側部陸標10的瞄準器9。同樣地，第二活動標尺7具有一個限定了Z軸線的直邊，并且在該標尺7的端部具有一個設置在Z軸線上的用于瞄準第二側部陸標13的瞄準器12。在底座的中心，軸線(X，Y，Z)相交，底座1包括一個孔14，安裝有定向盤15的臂可旋轉地插入到該孔14中。定向盤15優選地為橢圓形(如圖所示)而不是矩形，因此當瞄準時可以增大視野范圍并且降低風阻。該定向盤15包括一個允許直接瞄準中心陸標5的凹陷部16，以及一個與軸線T相重合的側邊17。定向盤15的其它部分由一個反射表面18組成，側部陸標10，13可以通過該反射表面反射。該凹陷/反射定向盤15可以由任何其它類型的具有相同功能的裝置代替，例如棱鏡或者均勻的半透明定向盤。該裝置的使用模式在本文的前述部分中進行了回顧。
在圖2和3中，為了更清楚地圖示，定向盤15被忽略。
根據顯示在圖2中的本發明的第一變型，底座1的周邊上具有一個刻度圈19，一方面，該刻度圈可以用來確定Y軸線與定向盤15之間的角度偏差，另一方面可以用來確定X軸線與Z軸線之間的角度偏差。通過這種方式，當用戶確定定向盤15的角度位置時，該位置允許用戶使中心陸標5與側部陸標10，13其中之一的映象相重疊，用戶通過刻度圈讀出在X軸線和定向盤15之間形成的角度θ值。然后，用戶把與被瞄準的側部陸標10，13相對應的活動標尺6，7的其中之一放置在2θ的角度位置上。通常，用戶可以馬上獲得相應的瞄準器9，12與中心陸標5重疊。此外，需要稍稍改變活動標尺6，7的角度位置從而進行精調節。這種簡單的操作可以縮短精確瞄準側部陸標10，13的時間。在每一次瞄準后，相應的活動標尺6，7的位置通過指輪20，21鎖定在底座上。然后將定向盤15從孔14中移走，并且裝置以這樣的方式放置在地圖上，即X，Y，Z軸線分別經過它們各自的陸標10，5，13的位置。船的位置可以通過地圖上的中心孔14的位置給出。
根據圖3和圖4所示的第二實施例，活動標尺6，7的旋轉可選擇由定向盤15的旋轉而被驅動。通過這種方式，每個活動標尺6，7的正確角度位置可以在中心陸標5與相應的側部陸標10，13的映象重疊時獲得，不需要再作改變。
根據非限制性實施例，標尺的組裝件22，其上部作為定向盤15的輪軸，且具有與活動標尺6，7的端部相同的直徑，活動標尺6、7中的一個在另一個上滑動并包括一個帶齒的扇區23，這些帶齒的扇區23在其平面上與相同直徑的帶齒的輪24相配合。定向盤15與帶齒的輪25結合為一整體，帶齒的輪25與小齒輪26相配合。帶齒的輪25與小齒輪26的尺寸比例如為1比2。具有銷軸的小齒輪26沿著它的軸線在兩個可能的位置上平移，當X和Z軸線重疊時可互換。在一個或者另一個位置上小齒輪26與帶齒的輪25保持嚙合。平移的目的是為了使一個或者另一個標尺6、7的帶齒的扇區與，小齒輪26的銷軸相接合。為了在第一次觀測后改變活動標尺6、7，側部軸線X與軸線Z再次重合。定向盤15歸位于側部軸線X和中心軸線Z重合的位置上。有利地，在定向盤15的兩個面上形成定向盤反射表面18，從而不用翻轉定向盤。裝置優選地部分裝入一個殼體(沒有顯示)中，該殼體與活動標尺6、7的組裝件以及在中心標尺2上的底座1形成為一體。不論小齒輪的位置如何，殼體從定向盤15的帶齒的輪25以及小齒輪26下經過。該殼體連同底座1，包括用于小齒輪26和帶齒的輪24的共同的軸銷的軸頸。
觀測分為兩個步驟，定向盤15驅動活動標尺6、7中的一個或者另一個，直到通過直接瞄準的中心陸標5和中心瞄準器4與通過反射瞄準的側部陸標10或13和側部瞄準器9或12重疊。通過指輪20，21將兩個活動標尺6、7的位置固定住，移開定向盤15，三根軸線X，Y，Z經過觀測的陸標5，10，13在地圖上的相應位置，鉛筆插入輪軸孔14中從而在交叉點上標繪位置。
同樣對定向盤15進行改進，該定向盤15對于同時保證直視視野和反射視野，以及對于在軸線的交叉點上區分瞄準軸線是關鍵的。除了使用一種半透明材料(透明并可反射的)或者棱鏡同時使兩個視野滿足要求之外，根據一個非限制性實施例，通過在軸線T的兩側擴展反射表面18，定向盤15可以有利地減少直接瞄準的視野并擴大反射瞄準的視野。反射表面18優選地設置在軸線的兩側，提供一個或者多個可直接瞄準的透明或者凹陷表面16，直視視野的軸線劃定透明部16和反射部18之間的邊界17。初始使用一個較大的定向盤15有利于習慣使用該定向盤所花的時間，其不足之處在于風阻。
不能沿著整個長度作用到地圖上的軸線X，Y，Z，重合的標尺5，6，7，較好地為透明的或者經過一個凹槽，通過標尺2，6，7的豎直方向上呈現的側邊3，8，11劃出的軸線，可以在地圖上沒有視差錯誤地與陸標5，10，13重合。同樣還可以使用大頭針幫助引導通過三個陸標10，5，13尋找經三個軸線X，Y，Z的連接。
標尺2，6，7優選地具有稍微不同的長度，它們位于同一個軸線上時不會使瞄準器4，9，12相互碰靠。
根據一個非限制性實施例或者本發明裝置的使用方式，對三個陸標5，10，13的觀測在中心陸標5的每一側分兩個階段進行，更多的陸標的觀測通過新的操作進行。在不偏離本發明精神的條件下可以增加設置一個或者更多的標尺，從而可以在同一個操作下觀測更多的陸標。
根據本發明，通過重合兩個互相獨立定向的定向盤，從而實現同時觀測三個陸標5，10，13同樣是可能的，在標尺端部上的瞄準器可以有利地非常精確地升高，從而可以在兩個平行的平面里瞄準。下部的定向盤有兩個部分，這兩個部分安裝在中心處的管子上，該管子安裝在圓環區域的樞軸上。上部的定向盤的圓柱形樞軸可以通過下盤的瞄準軸線和樞軸。
定向盤的旋轉與相應的活動標尺的旋轉相關聯起來通過齒環以相同的方式實現。活動標尺的方位從動于定向盤方位，通過與圖4所示的機構相似的機構獲得，該機構獨立于標尺并且設置在固定標尺的每一側上，每個定向盤上都設有一個驅動輪，活動標尺重新設計因此這種新的設置不會妨礙活動標尺的定向。
除了上述的裝置，其它的通過定向盤或者多個定向盤的方位來改變活動標尺位置的裝置也是可行的。這樣的裝置例如可以為傳動帶或者摩擦表面而不是凹槽。
在不偏離本發明的范圍情況下，除了通過對弧方法確定位置之外，該裝置還用于分度(graduation)，例如比例規或者量角器。
在所描述和說明的變型中，活動標尺位于固定標尺的兩側(固定標尺與底座實質上為一體但是也可以為連接在底座上的一個部件)。然而該布置不是必需的活動標尺可以位于固定標尺的相同側。因此，說“中心陸標”和“側部陸標”不再是合理的，但是可能一般會說，“第一陸標”表示由固定標尺的軸線瞄準的陸標，“其它陸標”表示由活動標尺的軸線瞄準的陸標。
權利要求
1.一種用于視覺定位的裝置，該類型的裝置包括一個安裝在底座(1)上的限定一根軸線(Y)的固定標尺(2)，用于指向第一陸標(5)；至少兩個活動標尺(6，7)，其劃定與軸線(Y)相交的軸線(X，Z)，用于指向其它陸標(10，13)，活動標尺(6，7)鉸接在一個固定在底座(1)上的組件(22)上，底座(1)的中心具有孔(14)；至少一個定向盤(15)或者定向棱鏡，其安裝在一個樞軸上，該樞軸以可拆卸的方式插在所述孔(14)中，所述定向盤(15)或者所述棱鏡允許同時進行第一陸標(5)的直接瞄準以及至少一個其它陸標(10，13)的反射瞄準，其特征在于該裝置包括用于簡化在定向盤(15)或棱鏡定向之后或者在與定向的同時所進行的軸線(X，Y，Z)定位和縮短其定位時間的機構。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述固定標尺(2)設置在兩個活動標尺(6，7)之間。
3.根據權利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述用于簡化軸線(X，Y，Z)定位和縮短其定位時間的機構由一個設置在底座(1)的外周邊上的刻度圈(19)構成。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的裝置，其特征在于，所述機構由可以使所述活動標尺(6，7)隨著所述至少一個定向盤(15)或棱鏡的旋轉而旋轉的機構構成。
5.根據權利要求4所述的裝置，其特征在于，所述可以使所述活動標尺(6，7)隨著所述至少一個定向盤(15)或棱鏡的旋轉而旋轉的機構包括設置在活動標尺(6，7)上的帶齒的扇區(22)、與所述帶齒的扇區(22)相配合的帶齒的輪(24)以及至少一個與定向盤(15)或棱鏡結合成一體的并與至少一個小齒輪(27)相配合的帶齒的輪(25)，該小齒輪(27)與一個或者其它的帶齒的扇區(22)嚙合。
6.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于，包括與活動標尺(6，7)的數目相同的多個定向盤(15)或棱鏡、帶齒的輪(25)和小齒輪(26)。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的裝置，其特征在于，所述定向盤(15)包括一個凹陷部(16)，以及在定向盤的至少一個表面上的反射部(18)，所述凹陷部(16)的一個邊緣(17)位于活動標尺(6，7)的鉸接軸線(T)上。
8.根據權利要求1至6中任一項所述的裝置，其特征在于，所述定向盤(15)是透明的并且定向盤的整個表面都能反射。
9.根據權利要求1至8中任一項所述的裝置，其特征在于，所述標尺(2，6，7)包括位于所述軸線(Y，X，Z)上的瞄準器(4，9，12)。
全文摘要
本發明涉及一種用于視覺定位的裝置，該類型的裝置包括一個安裝在底座(1)上的、限定一根軸線(Y)的固定標尺(2)，用于指向第一陸標(5)；至少兩個與軸線(Y)相交的形成軸線(X，Z)的活動標尺(6，7)，用于指向其它陸標(10，13)，活動標尺(6，7)連接在一個固定在底座(1)上的組件(22)上，底座(1)的中心具有孔(14)；至少一個轉向盤(15)或者轉向棱鏡安裝在一個樞軸上，該樞軸以可拆卸的方式插入在所述孔(14)中。所述定向盤(15)或者所述棱鏡允許同時進行第一陸標(5)的直接瞄準以及至少一個其它陸標(10，13)的反射瞄準。本發明的特征在于，包括用于緊接著在定向盤(15)或棱鏡定向之后或者在定向的同時，簡化和加快軸線(X，Y，Z)定位的裝置。
文檔編號G01C21/20GK1764819SQ200480007978
公開日2006年4月26日 申請日期2004年3月24日 優先權日2003年3月25日
發明者讓－貝爾納·查斯 申請人:讓－貝爾納·查斯
專業數控銑床產品供應商
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