Лимб теодолита – Теодолит

Содержание

Описание и назначение устройства теодолита: виды, основные части, применение

С точки зрения входящих в комплект частей, устройство теодолита простое. Трудности возникают в процессе настройки прибора. Дело это тонкое и требуют постоянные проверки. Однако в строительстве и проектировании прибор просто незаменим. Геодезисты знают об этом, мы же попробуем описать, так сказать, строение теодолита и его работу более популярным языком.

Основные части теодолита

Приспособление позволяет с высокой точностью замерять углы в пространстве и работать в горизонтальной или вертикальной плоскости. Как правило, выбирается относительный метод, когда за основу принимается эталонный объект, а по нему уже отсчитывается искомый угол. Измерение таким способом известно с XIX века, но сегодняшние теодолиты — это усовершенствованные приспособления, которых существует несколько разновидностей.

Шкала. Этот элемент, представленный горизонтально или вертикально расположенным кругом, показывает результат. Находится на подставке, имеющей регулировочные винты для управления главными узлами. Измеритель смотрит в окуляр, управляемый винтами, которые позволяют навести окуляр на объект и закрепить его, когда найдена контрольная точка.

Лимб и алидада. Части горизонтального круга, активно использующиеся при измерении горизонтальных углов.

  • Лимб — это стационарное стеклянное кольцо с делениями на 360°.
  • Алидада — элемент, вращающийся с примыкающей частью прибора и выставляющий отсчет.

Для фиксации отсчета и дальнейшего проведения измерений относительно него закрепляется специальный винт и отпускается лимб, корпус в этом случае останется неподвижным, двигаться же будут лимб и алидада.

Это и есть главные части теодолита. Но снимать показания помогают и другие устройства, с которыми тоже будет полезно познакомиться. Степень горизонтальности установки теодолита контролируется с помощью цилиндрического уровня, а точку отсчета потерять не дает оптический центрир. Отсчеты снимаются по микроскопу, и это финальная стадия работы замерщика.

Виды устройств

Имеются следующие виды устройств:

  • Механические. Наиболее простой по конструкции и самый дешевый тип, однако у него и самая низкая точность, поэтому для серьезной работы он не подходит.
  • Электронные. Электронный теодолит удобен, потому что оснащен устройством для считывания и обработки результатов, геодезисту остается правильно выставить его, а остальное прибор сделает сам.
  • Оптические. Наиболее широкое распространение получил теодолит оптический. Он не производит расчеты, как электронный, но стоимость устройства и качество измерения привлекают.
  • Лазерные. Эти теодолиты самые дорогие, но и более совершенные устройства. Позволяют делать измерения с большой точностью и удобны в использовании, но приобретать их имеет смысл лишь для постоянных работ, где высоки требования к результату.

Два принципиально разных вида теодолитов отличаются по подвижности алидады и лимба. В повторительных типах данные элементы могут закреплять поочередно, а показания снимать методом последовательных повторений. Обыкновенные варианты этого не допускают, так как алидада с осью представляют в них единое неподвижное целое, и для каждого измерения требуется отдельная настройка.

Маркировка

Марка теодолита — это совокупность букв и цифр. В каждой есть связка литеры «Т» с какой-либо цифрой. Буква указывает на то, что прибор — теодолит, цифры показывают погрешность измерения в секундах, чем они больше, тем больше и погрешность.

  • Цифрой 1 маркируются высокоточные приборы.
  • Цифрами 2 и 5 маркируются точные теодолиты.
  • Цифрами 15 и 30 маркируются технические приборы.

Стоит цифра точности после литеры «Т», а если перед буквой есть другая цифра, она служит для обозначения поколения прибора или его модификации в категории марки.

Требования перед работой

Перед измерением углов теодолит проверяется. Нужно проверять специальную отметку или пломбу, а также периодически — геометрические параметры, так как ошибка в пару градусов со временем может привести к катастрофе!

  • Важна абсолютная вертикальность оси алидады и ее перпендикулярность цилиндрическому уровню.
  • Визирная ось зрительной трубы должна быть перпендикулярна ей, не выполнив этого коллимационного условия, четкая система отсчета невозможна.
  • Оси трубы и алидады должны быть перпендикулярными.
  • Проверяем, насколько измерительная сетка расположена в вертикальной коллимационной плоскости.

Использование теодолита

Приемов профессионального использования приборов много, и им учат на специальных курсах, здесь же приведем основные из них.

  • Установка теодолита. Первым шагом станет нахождение точки отсчета. На местности находим ровную поверхность, по которой центрируем прибор на подставке уровнями и зажимными винтами. В итоге положение прибора должно получиться строго горизонтальным.
  • Ловим объект. Визиром отыскиваем цель и точнее наводим винтами измерительную сетку, чтобы установить центр объекта. На это смотрим через окуляр, а если света недостаточно, улучшить ситуацию поможет специальное зеркальце (как в случае с микроскопом). После выставления центра окуляром фиксируется его значение.
  • Обработка результатов. Лучше сделать не одно, а несколько измерений. Новый отсчет рекомендуется на известную величину, к примеру, 90°. Если новые измерения отличаются от предыдущих на 90°, то результат можно фиксировать, если нет — производится еще пара подобных измерений с разным отсчетом и вычисляется среднее значение.

История приборов

Первые теодолиты в центре угломерного круга на острие иголки имели линейку, способную вращаться на этом острие свободно (подобно стрелке компаса). В линейке делались вырезы, в которых натягивались нити, служащие отсчетными индексами. Центр угломерного круга помещался в вершину измеряемого угла, где и закреплялся.

Поворачивая линейку, ее совмещали с первой стороной угла и по шкале круга брали отсчет N1. Потом линейку совмещали со второй стороной угла и брали отсчет N2. Разность N2 и N1 равнялась значению угла. Подвижную линейку назвали алидадой, а угломерный круг — лимбом. Совмещение линейки-алидады со сторонами угла осуществлялось с помощью примитивных визиров.

Современные теодолиты существенно отличаются от предшественников.

  • Совмещение алидады со сторонами угла производится с помощью зрительной трубы, которая может вращаться по высоте и азимуту.
  • Для отсчета по шкале лимба применяется отсчетное приспособление.
  • Конструкцию покрывает прочный металлический кожух.
  • Прочее.

Плавное вращение алидады и лимба обеспечивает система осей, а регулируются вращения наводящими и зажимными винтами.

Установки теодолита производятся с помощью специального штатива. Центр лимба с отвесной линией, которая проходит через вершину измеряемого угла, осуществляется оптическим центриром или нитяным отвесом.

Коллимационная плоскость образуется визирной осью окуляра при вращении зрительной трубы вокруг собственной оси. Стороны угла проектируются на лимб подвижной вертикальной плоскостью, называющейся коллимационной плоскостью. Плоскость эта образуется визирной осью зрительной трубы, когда труба вращается вокруг своей оси.

Визирной осью трубы (визирной линией) называется воображаемая линия, которая проходит через центр сетки нитей и оптический центр объектива трубы.


tokar.guru

2.2. Типы и устройство теодолитов

2.2.1. Классификация теодолитов

Теодолит– это
геодезический прибор, предназначенный
для измерения горизонтальных и
вертикальных углов.

В настоящее время
отечественными заводами в соответствии
с действующим ГОСТом 10529–96 изготавливаются
теодолиты четырех типов: Т05, Т1, Т2, Т5 и
Т30.

Для обозначения модели
теодолита используется буква Т и цифры,
указывающие угловые секунды средней
квадратической ошибки однократного
измерения горизонтального угла.

 По точности теодолиты
подразделяются на три группы:

техническиеТ30,
предназначенные для измерения углов
со средними квадратическими ошибками
до ±30″;

точныеТ2 и Т5 – до
±2″ и ±5″;

высокоточныеТ05 и
Т1 – до ±1″.

ГОСТом 10529–96 предусмотрена
модификация точных и технических
теодолитов. Так, например, теодолит Т5
должен изготовляться в двух вариантах:
с цилиндрическим уровнем при алидаде
вертикального круга и с компенсатором,
заменяющим этот уровень. Теодолит с
компенсатором при вертикальном круге
обозначается Т5К. Компенсатор
представляет собой линзу или призму,
подвешенную на четырех тонких проволоках.
При наклоне оси вращения теодолита
(вертикальной оси) в небольших пределах
(1′
– 2′)
линза, сместившись под действием силы
тяжести, сместит изображение делений
вертикального круга таким образом, что
отсчет по нему будет соответствовать
отвесному положению оси вращения
прибора, т.е. автоматически компенсирует
наклон этой оси. Поэтому отсчет по
вертикальному кругу при горизонтальном
положении визирной оси будет равным
или близким 0° даже при не строго
отвесном положении оси вращения
теодолита. Этот отсчет называют местом
нуля.

Технические и эксплуатационные
характеристики теодолитов постоянно
улучшаются. Шифр обновленных моделей
начинается с цифры, указывающей на
соответствующее поколение теодолитов:
2Т2, 2Т5К, 3Т5КП, 3Т30, 3Т2, 4Т30П и т. д.

 По конструкции,
предусмотренной ГОСТом 10529–96 типы
теодолитов делятся на повторительные
и неповторительные.

У
повторительных
теодолитов лимб имеет закрепительный
и наводящий винты и может вращаться
независимо от вращения алидады.

Неповторительнаясистема осей предусмотрена у высокоточных
теодолитов.

2.2.2. Устройство теодолитов

Устройство теодолита
основано на принципе измерения
горизонтального угла (рис. 15).

При геодезических работах
измеряют не угол между сторонами, а его
ортогональную (горизонтальную) проекцию,
называемую горизонтальным углом. Так,
для измерения угла АВС (рис. 15) нужно
предварительно спроектировать на
горизонтальную плоскость точкиА,В, иС и измерить горизонтальный
уголabc= β.

Рис.
15. Принцип измерения

горизонтального
угла

Рассмотрим двугранный
угол между вертикальными плоскостями
V1иV,
проходящими через стороны углаАВС.
Уголβдля данного двугранного угла
является линейным. Следовательно, углуβравен всякий другой линейный угол,
вершина которого находится в любой
точке на отвесном ребреВВ1двугранного угла, а стороны его лежат
в плоскости, параллельной плоскостиМ.
Итак, для измерения величины углаβможно в любой точке, лежащей на ребреВВ1двугранного угла,
допустим в точкеb1,
установить горизонтальный круг с
градусными делениями и измерить на нем
дугуa1c1,
заключенную между сторонами двугранного
угла, которая и будет градусной мерой
углаa1b1c1,
равнойβ, т. е. уголabc
= β.

Для измерения горизонтальных
проекций углов между линиями местности
в теодолите используется горизонтальный
угломерный круг с градусными делениями,
называемый лимбом. Стороны угла
проектируют на лимб с использованием
подвижной визирной плоскостизрительной
трубы
. Она образуетсявизирной
осью1
трубы при её вращении вокруг горизонтальной
оси. Данную плоскость поочередно
совмещают со сторонами углаВАиВС, последовательно направляя
визирную осьзрительной
трубы на точки А
и С.
При помощи специального отсчетного
приспособления алидады,
которая находится над лимбом соосно с
ним и перемещается вместе с визирной
плоскостью, на лимбе фиксируют начало
и конец дуги a1c1
(см. рис. 15),
беря отсчеты по градусным делениям.
Разность взятых отсчетов является
значением
измеряемого угла β.

Лимб и алидада, используемые
для измерения горизонтальных углов,
составляют в теодолите горизонтальный
круг
17(рис. 16).Ось вращения
алидады горизонтального круга называют
основной осью теодолита
.

В теодолите также имеется
вертикальный круг 18с лимбом
и алидадой, служащий для измерения
вертикальных проекций углов – углов
наклона. Принято считать углы наклона
выше горизонта положительными, а ниже
горизонта – отрицательными. Лимб
вертикального круга обычно наглухо
скреплён со зрительной трубой и вращается
вместе с ней вокруг горизонтальной оси
теодолита.

Рис.
16. Устройство теодолита Т30: 1
– основание; 2
– исправительный винт цилиндрического
уровня; 3,
4
– закрепительный и наводящий винты
алидады; 5
– цилиндрический уровень; 6
– наводящий винт зрительной трубы; 7
– кремальера; 8
– закрепительный винт зрительной трубы;
9
– визир; 10
– окуляр зрительной трубы; 11
– окуляр отсчетного микроскопа; 12
– колонка; 13
– подставка; 14
– закрепительный винт лимба; 15
– подъемный винт; 16
– наводящий винт лимба; 17
– гори­зонтальный круг; 18
– вертикальный круг; 19
– объектив зрительной трубы; 20
– зеркальце для подсветки штрихов
отсчетного микроскопа; 21 – кронштейн
для ориентир-буссоли

Перед измерением углов
центр лимба горизонтального круга с
помощью отвеса или оптического центрира
устанавливают на отвесной линии,
проходящей через вершину измеряемого
угла, а плоскость лимба приводят в
горизонтальное положение, используя с
этой целью три подъемных винта 15и
цилиндрический уровень5. В результате
данных действий основная ось теодолита
должна совпасть с отвесной линией,
проходящей через вершину измеряемого
угла.

Для установки, настройки
и наведения теодолита на цели в нем
имеется система винтов: становой и
подъемные винты, закрепительные
(зажимные) и наводящие (микрометренные)
винты, исправительные (юстировочные)
винты.

Становымвинтом
теодолит крепят к головке штатива,подъемнымивинтами – горизонтируют.

Закрепительнымивинтами скрепляют подвижные части
теодолита (лимб, алидаду, зрительную
трубу) с неподвижными.Наводящимивинтами сообщают малое и плавное вращение
закрепленным частям.

Зрительные трубы теодолитов
чаще всего бывают астрономические,
дающие обратное (перевернутое) изображение.
Но в последнее время применяются трубы,
которые дают прямое изображение.

При наблюдении предметов
на них наводится вполне определенная
точка трубы. Такой точкой является центр
сетки нитей, представляющий собою
пересечение горизонтальной нити и
продолженной вертикальной. Сетка нитей
(рис. 17) видна в поле зрения трубы и
изображена на специальной сеточной
диафрагме, размещенной вблизи переднего
фокуса окуляра. Сеточная диафрагма
представляет собою стеклянную пластинку
в металлической оправе.

Она может слегка перемещаться
в горизонтальном и вертикальном
направлениях исправительнымивинтами сетки. Симметрично относительно
горизонтальной нити нанесены дальномерные
штрихи для определения расстояний.

К оптическим характеристикам
зрительной трубы относятся: увеличение,
поле зрения, относительная яркость и
разрешающая способность, которую
принимают за точность визирования
трубой.

Увеличение зрительной
трубы показывает во сколько раз
увеличивается размер предмета,
рассматриваемого в зрительную трубу,
по сравнению с размером этого же предмета,
видимого невооруженным глазом.

Полем зрения трубыназывается то пространство, которое
видно в трубу при ее неподвижном
положении.

Яркость изображения
определяется количеством света, которое
падает на глаз в секунду времени на
квадратный миллиметр изображения.
Такая яркость называется абсолютной,
ее нельзя выразить определенным числом.
Поэтому пользуются относительной
яркостью, представляющей собой отношение
абсолютной яркости вооруженного
зрительной трубой глаза и невооруженного
глаза.

Для приведения осей и
плоскостей прибора в отвесное или
горизонтальное положение служат уровни,
они бывают двух типов: круглые – для
предварительной, грубой установки
приборов и цилиндрические – для
окончательной, точной установки.
Цилиндрический уровень представляет
собой стеклянную трубку, внутренняя
поверхность которой отшлифована в виде
бочкообразного сосуда, в продольном
сечении представляющего дугу окружности
некоторого радиуса.

Стеклянные сосуды уровней
заполняют эфиром или смесью эфира со
спиртом в подогретом состоянии. Когда
наполнитель остынет и сожмется в объеме,
образуется пространство, заполненное
парами наполнителя, то есть пузы­рек.
При изменении температуры пары наполнителя
легко переходят из парообразного
состояния в жидкое и наоборот, отчего
размеры пузырька изменяются. В
цилиндрических уровнях добиваются,
чтобы длина пузырька составляла примерно
1/3 длины трубки при температуре +20С.
Чтобы можно было судить о перемещении
пузырька, на наружной поверхности уровня
наносятся штрихи. Расстояние между
штрихами обычно равно 2 мм. Середина
трубки уровня называется нуль-пунктом.
На цилиндрическом уровне нуль-пункт
обычно не обозначается, а относительно
него штрихи наносятся симметрично.
Касательная к внутренней поверхности
трубки, проходящая через нуль-пункт
вдоль длины цилиндрического уровня,
называется осью уровня. Когда середина
пузырька уровня совпадает с нуль-пунктом,
ось уровня занимает горизонтальное
положение. При смещении пузырька уровня
на одно деление ось уровня наклоняется
на некоторый угол, который называетсяценой деления уровня. Чем меньше
цена деления уровня, тем чувствительнее,
точнее уровень.

Рассмотрим подробно
устройство и характеристики теодолита
Т30 и его модификаций (2Т30, 4Т30П), которые
обычно используются в инженерно-геодезических
работах.

Теодолит
Т30
(см. рис.16) и его
модификации относятся к разряду
технических с повторительной системой
вертикальной оси. Система отсчитывания
односторонняя. Увеличение трубы 18х
(Т30) и 20х
(2Т30, 4Т30П), пределы визирования от 1,2 м
до бесконечности, цена деления
цилиндрического уровня 45″.
Данные теодолиты применяются для
прокладывания теодолитных и тахеометрических
ходов, плановых и высотных съемок.

На зрительной трубе
имеется оптический визир 9, в поле
зрения которого виден светлый крест.
Этот крест совмещается с целью (предметом),
который должен попасть в поле зрения
трубы, но изображение предмета может
быть размытым (иногда его изображение
вообще не будет видно). Чтобы изображение
предмета было четким, сначала вращением
диоптрийного кольца окуляра трубы10получают отчетливое изображение сетки
нитей (это действие называется установкой
зрительной трубы по глазу). Затем с
помощью кремальеры7перемещают в
трубе специальную фокусирующую линзу
до тех пор, пока изображение цели не
станет четким, т. е. выполняют установку
трубы по предмету. После этого зажимные
винты зрительной трубы8и алидады
горизонтального круга3закрепляются,
и микрометренными винтами алидады4и трубы6 центр сетки нитей наводится
на предмет.

В теодолите Т30 подставка
13жестко скреплена с основанием1,
служащим одновременно донцем футляра,
что позволяет закрывать теодолит
футляром, не снимая его со штатива. Ось
вращения теодолита устанавливается в
отвесное положение с помощью подъемных
винтов15и цилиндрического уровня
при алидаде горизонтального круга5.

Полая вертикальная ось
теодолита позволяет центрировать прибор
над точкой местности с помощью зрительной
трубы. Прибор снабжается окулярными
насадками для зрительной трубы и
микроскопа, которые применяют при
наблюдении предметов, расположенных
относительно горизонта под углом более
45° .

В теодолитах Т30 имеется
только один цилиндрический уровень при
алидаде горизонтального круга 5,
который прикрепляется к подставке
зрительной трубы параллельно визирной
плоскости. Положение уровня изменяется
юстировочными (исправительными) винтами2. При алидаде вертикального круга
уровня нет.

Теодолит по особому заказу
может быть укомплектован ориентир-буссолью
и уровнем, который прикрепляется к трубе
для нивелирования горизонтальным
визирным лучом. Обычно к зрительной
трубе прикрепляют два визира. При
установке уровня на трубе один из визиров
должен быть снят.

На рис. 18 приведено
устройство технического теодолита
4Т30П.

В качестве отсчетных
приспособлений в технических теодолитах
применяются штриховой и шкаловой
микроскопы (рис. 19).

В теодолите Т30 отсчетное
приспособление выполнено в виде
штрихового микроскопа (рис. 19, а),
позволяющего брать отсчеты с точностью 1′,
а в его модификациях (2Т30, 4Т30П) – шкалового
микроскопа тридцатисекундной точности
(рис. 19,б, в).

Изображение штрихов и
цифр обоих кругов передаются в поле
зрения микроскопа. Поворотом и наклоном
зеркала 16 (см. рис. 18) достигают оптимального
освещения поля зрения микроскопа и
вращением диоптрийного кольца его
окуляра 15 устанавливают по глазу четкое
изображение отсчетного устройства.

В верхней части поля
зрения отсчётного микроскопа, обозначенной
буквой В, видны штрихи вертикального
круга; в нижней части, обозначенной
буквой Г, – штрихи горизонтального
круга.

Рис.
18. Устройство теодолита 4Т30П: 1
– головка штатива; 2
– основание;
3
– подъемный винт; 4
– наводящий винт алидады; 5
– закрепительный винт алидады; 6
– наводящий винт зрительной трубы; 7
– окуляр зрительной
трубы; 8
– предохранительный колпачок сетки
нитей зрительной трубы;
9 –
кремальера; 10
– закрепительный винт зрительной трубы;
11
– объектив зрительной трубы; 12
– цилиндрический уровень; 13
– винт поворота лимба;
14
– закрепительный винт; 15
– окуляр отсчетного микроскопа с
диоптрийным кольцом; 16
– зеркальце для подсветки штрихов
отсчетного микроскопа; 17
– колонка; 18
– ориентир-буссоль; 19
– вертикаль­ный круг; 20
– визир; 21
– диоптрийное кольцо окуляра зрительной
трубы; 22
– испра­вительные винты цилиндрического
уровня; 23
– подставка

В
штриховом микроскопе теодолита Т30 в
середине поля зрения виден штрих,
относительно которого осуществляется
отсчет по лимбу (рис. 19, а).Перед отсчетом по лимбу необходимо
определить цену деления лимба. В теодолите
Т30 цена деления лимба составляет 10
угловых минут, так как градус разделен
на шесть частей. Число минут оценивается
на глаз в десятых долях цены деления
лимба. Точность отсчета составляет 1′.

В шкаловом микроскопе в
поле зрения видна шкала, размер которой
соответствует цене деления лимба (рис.
19, б,в). Для теодолита технической
точности размер шкалы и цена деления
лимба равны 60′. Шкала разделена на
двенадцать частей и цена ее деления
составляет 5 угловых минут. Если перед
числом градусов знака минус нет, отсчет
производится по шкале от 0 до 6 в направлении
слева направо (рис. 19,б). Если перед
числом градусов стоит знак минус, то
минуты отсчитываются по шкале вертикального
круга от –0 до –6 в направлении справа
налево (рис. 19,в). Десятые доли цены
деления шкалы берутся на глаз с точностью
до 30».

Рис.
19. Поле зрения отсчетных устройств: а
– штрихового
микроскопа с отсчетами по вертикальному
кругу 358°48′, по горизонтальному 70°04′; б
– шкалового микроскопа с отсчетами: по
вертикальному кругу 1°11,5′, по горизонтальному
18°22′; в
– по вертикальному кругу – минус
0°46,5′, по горизонтальному – 95°47′

Чтобы
теодолит обеспечивал получение
неискаженных результатов измерений,
он должен удовлетворять соответствующим
геометрическим и оптико-механическим
условиям. Действия, связанные с проверкой
этих условий, называют поверками.
Поверки теодолита выполняются в
соответствии с паспортом-инструкцией,
прилагаемой к прибору, или инструкцией
по проведению технологической поверки
геодезических приборов [2].

Если
какое-либо условие не соблюдается, с
помощью исправительных винтов производят
юстировку
прибора.

studfiles.net

1.2. Типы теодолитов

Теодолиты
различаются по точности, способу
отсчитывания по лимбу, по конструкции,
назначению и другим признакам.

По
точности теодолиты делятся на:

  • высокоточные,
    с помощью которых горизонтальный угол
    измеряется одним полным приемом со
    средней квадратической погрешностью
    от 0,5″ до  1″;

  • точные,
    позволяющие измерять горизонтальный
    угол одним приемом со средней
    квадратической погрешностью
    от  2″ до  15″;

  • технические 
    со средней квадратической погрешностью
    от  20″ до  60″.

Средняя
квадратическая погрешность измерения
горизонтального угла указывается в
шифре теодолита цифрами, например, Т2,
Т5, Т30. В случае применения зрительной
трубы с прямым изображением в шифре
теодолита добавляется буква П, например,
2Т30П — теодолит со средней квадратической
погрешностью измерения горизонтального
угла  30″ и
с трубой прямого изображения. Цифра 2
впереди шифра обозначает, что это
теодолит второго поколения, то есть
более совершенный, чем теодолит марки
Т30.

Теодолит
Т5 выпускается в двух вариантах — с
уровнем при вертикальном круге (шифр
Т5) и без уровня при вертикальном круге,
но с компенсатором (шифр Т5К). Компенсатор
представляет собой линзу или призму,
подвешенную на четырех тонких проволоках.
При наклоне оси вращения теодолита
(вертикальной оси) в небольших пределах
(1-2′)
линза, сместившись под действием силы
тяжести, сместит изображение делений
вертикального круга таким образом, что
отсчет по нему будет соответствовать
отвесному положению оси вращения
прибора, т.е. автоматически компенсирует
наклон этой оси. Поэтому отсчет по
вертикальному кругу при горизонтальном
положении визирной оси будет равным
или близким 0 даже
при не строго отвесном положении оси
вращения теодолита. Этот отсчет
называют местом
нуля,
 и
точность его установки компенсатором
определяется средней квадратической
ошибкой  6″.

По
конструкции теодолиты делятся на
повторительные и простые. У повторительных
теодолитов лимб и алидада имеют раздельное
и совместное вращение, что позволяет
производить измерения горизонтальных
углов путем откладывания значения угла
на лимбе несколько раз (при измерении
углов способом повторений). У простых
теодолитов цилиндрическая вертикальная
ось жестко скреплена с алидадой.

Ниже
рассмотрим точный теодолит Т5,
технический теодолит
Т30
 и
их модификации, которые обычно используются
в инженерно-геодезических работах.

Теодолит
Т5
 (рис.3)
и его модификации (Т5К, 2Т5, 2Т5К) относятся
к разряду точных, с повторительной
системой вертикальной оси и отсчетным
приспособлением в виде шкалового
микроскопа с ценой деления шкалы 1′,
позволяющим производить отсчеты с
точностью 0,1′(6″).
Система отсчитывания односторонняя.
Увеличение трубы 27х,
пределы визирования от 2 м до бесконечности,
цена деления цилиндрического уровня
30″.

В
теодолите Т5 при вертикальном круге
имеется цилиндрический уровень, в
теодолитах Т5К и его модификациях уровня
при вертикальном круге нет, его заменяет
компенсатор. Если на вертикальном круге
теодолита Т5К установить отсчет, равный
месту нуля, визирная ось трубы будет
горизонтальна, и теодолит можно
использовать как нивелир.

Горизонтальный
круг (лимб) может быть скреплен с алидадой
или отсоединен от нее с помощью специальной
защелки повторительного устройства.
Когда необходимо повернуть лимб вместе
с алидадой, нажимают на клавишу защелки
5 (рис.3). Для того, чтобы горизонтальный
круг оставался неподвижным, его
отсоединяют от алидады нажатием на
фиксатор защелки. На подставке зрительной
трубы расположены закрепительный и
микрометренный винты 3. В верхней части
подставки с вертикальным кругом
расположено зеркало для подсветки
оптической системы, передающей изображения
делений одной стороны горизонтального
и вертикального кругов в отсчетный
микроскоп. Вращением диоптрийных колец
окуляры микроскопа и трубы устанавливаются
по глазу до отчетливой видимости шкалы
микроскопа и сетки нитей трубы.

Все
эти теодолиты имеют оптический
центрир. Объектив
центрира расположен внутри вертикальной
оси, а окуляр 2 выведен наружу и
расположен у одной из подставок
зрительной трубы. Для
предварительного центрирования приборов
может быть использован обычный нитяный
отвес.

Теодолит
Т30
 (рис.4)
и его модификации (2Т30, 2Т30П) относятся
к разряду технических, с повторительной
системой вертикальной оси. Система
отсчитывания односторонняя. Увеличение
трубы 18х (Т30)
и 20х (2Т30),
пределы визирования от 1,2 м до бесконечности,
цена деления цилиндрического уровня
45″.
Данные теодолиты применяются для
прокладывания теодолитных и тахеометрических
ходов, плановых и высотных
съемок.

Рис.4.
Теодолит Т30: 1 – основание; 2 –
исп­ра­ви­тельный винт цилиндрического
уровня;   3, 4 – закрепительный
и наводящий винты алидады; 5 – цилиндрический
уровень; 6 – наводящий винт зрительной
трубы; 7 – кремальера; 8 – закрепительный
винт зрительной трубы; 9 – визир; 10 –
окуляр зрительной трубы;   11 –
окуляр отсчетного микроскопа; 12 –
колонка;         13
– подставка; 14 – закрепительный винт
лимба;           15
– подъемный винт

 

В
теодолите Т30 отсчетное приспособление
выполнено в виде штрихового микроскопа,
позволяющего брать отсчеты с точностью
1′,
а в его модификациях (2Т30, 3Т30) — шкалового
микроскопа тридцатисекундной точности.
На зрительной трубе имеется оптический
визир 9 (рис.4), в поле зрения которого
виден светлый крест. Этот крест совмещается
с предметом, который должен попасть в
поле зрения зрительной трубы, но
изображение предмета может быть размытым
(иногда его изображение вообще не будет
видно). Для получения четкого изображения
предмета необходимо с помощью кремальеры
7 перемещать в трубе специальную
фокусирующую линзу до тех пор, пока его
изображение не станет четким. Зажимные
винты зрительной трубы 8 и алидады
горизонтального круга 3 закрепляются,
и микрометренными винтами алидады
горизонтального круга 4 и зрительной
трубы 6 центр сетки нитей наводится на
предмет. Отчетливость изображения сетки
нитей получают вращением диоптрийного
кольца окуляра трубы 10.

В
теодолите Т30 подставка 13 жестко скреплена
с основанием 1, служащим одновременно
донцем футляра, что позволяет закрывать
теодолит футляром, не снимая его со
штатива. Ось вращения теодолита
устанавливается в отвесное положение
с помощью подъемных винтов 15 и
цилиндрического уровня при алидаде
горизонтального круга 5.

Полая
вертикальная ось теодолита позволяет
центрировать прибор над точкой местности
с помощью зрительной трубы. Прибор
снабжается окулярными насадками для
зрительной трубы и микроскопа, которые
применяют при наблюдении предметов,
расположенных относительно горизонта
под углом более 45  .

В
теодолитах Т30 имеется только один
цилиндрический уровень при алидаде
горизонтального круга 5, который
прикрепляется к подставке зрительной
трубы параллельно визирной плоскости.
Положение уровня изменяется юстировочными
(исправительными) винтами 2. При алидаде
вертикального круга уровня нет.

Теодолит
по особому заказу может быть укомплектован
ориентир-буссолью и уровнем, который
прикрепляется к трубе для нивелирования
горизонтальным визирным лучом. Обычно
к зрительной трубе прикрепляют два
визира. При установке уровня на трубе
один из визиров должен быть снят.

   1.3.
Уход за теодолитами

Теодолиты
относятся к сложным оптико-механическим
приборам. Для обеспечения их надежной
работы необходимо бережное обращение
с ними и постоянный уход. Перед
использованием теодолита для наблюдений
необходимо проверить общее состояние
прибора, состояние оптических поверхностей
и ампул уровней, наличие указанных в
паспорте принадлежностей в комплекте.
Далее проверяют вращение алидады и
зрительной трубы, работу переключателя
отсчетной системы, зажимных и отсчетных
устройств, окуляров, кремальеры, плавность
вращения подъемных винтов.

Разборка
и чистка внутренних частей теодолита
требует определенных навыков, наблюдатель
же может выполнить несложные операции,
особенно осторожно следует выполнять
чистку просветленной оптики теодолита,
которая особенно чувствительна к
механическим повреждениям.

Во
время производства наблюдений прибор
рекомендуется защищать от нагрева
солнцем и непосредственного воздействия
осадков. Если теодолит попал под дождь,
его необходимо обсушить и протереть
мягкой салфеткой, не допуская сушку
теодолита вблизи источников тепла.

При
внесении теодолита с холода в теплое
помещение футляр необходимо оставить
закрытым в течение часа, а потом постепенно
приоткрывать, обеспечивая плавный
переход от холода к теплу. Перевозить
и переносить теодолит нужно только в
вертикальном положении, предварительно
убедившись в надежном закреплении
прибора в упаковке.

  1.4.
Угловые измерения

Перед
началом наблюдений следует проверить
взаимодействие подвижных частей
теодолита. Рекомендуется сделать
несколько поворотов алидады, следя за
положением пузырька уровня, и, в случае
необходимости, произвести юстировку
уровня.

Для
компенсации погрешностей рекомендуется
все операции в полуприеме выполнять
однообразно, алидаду вращать в полуприеме
только в одном направлении, в разных же
полуприемах алидаду необходимо вращать
в противоположном направлении. Отсчеты
рекомендуется производить без остановок
и задержек, так как задержки иногда
приводят к плохим результатам. Не следует
излишне затягивать зажимные винты
алидады и трубы, а окончательное наведение
трубы осуществлять однообразным
вращением, лучше ввинчиванием. Всегда
необходимо пользоваться средней частью
винтовой нарезки всех наводящих
устройств. Надо следить за тем, чтобы
алидада вращалась без рывков и заметных
усилий, избегать возвратных движений
алидады. После наведения на предмет не
прилагать к трубе, подставкам трубы и
алидаде каких-либо усилий, которые могут
вызвать смещение частей теодолита.

При
измерении горизонтальный угол определяется
как разность отсчетов по горизонтальному
кругу

,

где З —
отсчёт по горизонтальному кругу при
наблюдении задней точки, П —
отсчет при наблюдении передней точки.

Так
как деления на горизонтальном круге
подписаны с возрастанием по часовой
стрелке, то отсчет на заднюю точку должен
быть всегда больше отсчета при наблюдении
передней точки. В случае, если нулевое
деление на горизонтальном круге
размещается внутри измеряемого угла,
отсчёт на заднюю точку будет меньше
отсчёта на переднюю точку, тогда для
получения величины угла к заднему
отсчету необходимо добавить 360  .

При
измерении горизонтального угла теодолит
ставится над вершиной измеряемого угла:
центрируется и горизонтируется.
Центрирование и горизонтирование
взаимно зависимы, поэтому после
горизонтирования необходимо проверить
центрирование и, если нужно, произвести
исправление, а затем проверить
горизонтирование.

Наиболее
распространены в инженерной практике
следующие способы измерения горизонтальных
и одновременно вертикальных углов:
приемов, круговых приемов, повторений.
Измерение вертикальных углов значительно
проще, чем измерение горизонтальных
углов. Во-первых, горизонтальный угол
есть разность измерений двух направлений,
вертикальный же угол определяется одним
направлением относительно некоторой
фиксированной линии или плоскости, чаще
горизонтальной; во-вторых, горизонтальный
угол измеряется на различных участках
круга, а вертикальный круг чаще всего
перестановок не имеет; в-третьих, число
приемов при измерении вертикальных
углов значительно меньше, чем при
измерении горизонтальных углов.

Наиболее
часто при измерении горизонтальных
углов применяются способ
приемов
 и способ
повторений
.
Когда из вершины выходит более двух
направлений, применяется способ
круговых приемов
.

В способе
приемов
 горизонтальный
угол измеряется двумя
самостоятельными полуприемами —
при «круге лево» (Л)
и при «круге право» (П).
Наводят центр сетки нитей зрительной
трубы при Л на
заднюю точку и берут отсчет по
горизонтальному кругу, затем, открепив
алидаду горизонтального круга, центр
сетки нитей трубы наводят на переднюю
точку и тоже берут отсчет по горизонтальному
кругу. На этом первый полуприем закончен.
Величина угла в полуприеме определяется
как разность отсчетов по горизонтальному
кругу — заднего и переднего. Необходимо
помнить, что отрицательных горизонтальных
углов не бывает и, в случае отрицательного
значения разности следует добавить
полную окружность, т.е. 360  .

При
выполнении второго полуприема необходимо
«сбить лимб». Закрепительный винт
подставки теодолита (лимб) открепляется,
лимб поворачивается вокруг оси на 90 ,
при закрепленной алидаде горизонтального
круга. Затем труба переводится через
зенит (поворачивается вокруг горизонтальной
оси на пол-оборота) и при П наводится
на переднюю точку (лимб закреплен, а
алидада открепляется и теодолит
поворачивается вокруг оси в нужном
направлении). В предыдущем полуприеме
наблюдения закончились на передней
точке, и труба отфокусирована на эту
точку. Целесообразно, чтобы не делать
лишнюю фокусировку трубы, наблюдения
во втором полуприеме начинать с передней
точки. Берут последовательно передний
и задний отсчеты по горизонтальному
кругу и определяют величину горизонтального
угла во втором полуприеме.

Значения
угла, полученные в каждом из полуприемов,
должны различаться между собой не более
чем на двойную точность теодолита (для
Т30 –
2′,
для 2Т30 — 1′).
Если это различие более допустимого,
результаты измерений угла признаются
неудовлетворительными, и измерения
продолжаются до получения разницы
значений в полуприемах в пределах
допуска. За окончательное значение
принимается среднее арифметическое из
значений угла, полученных в двух
полуприемах.

Если
при какой-либо точке (вершине) требуется
измерить несколько горизонтальных
углов, то применяют способ
круговых приемов
.
Отцентрировав теодолит над вершиной и
приведя его в рабочее положение, трубу
наводят на точку начального направления
при Л и
производят отсчет по горизонтальному
кругу, который записывается в журнал.
Вращением алидады по часовой стрелке
трубу наводят на точки следующих
направлений и записывают каждый раз
соответствующий отсчет. Расхождение
начального и конечного отсчетов на
точку начального направления не должно
превышать двойную точность теодолита,
что гарантирует неподвижное положение
лимба. На этом заканчивается первый
полуприем.

Переведя
трубу через зенит, ее снова наводят на
точку начального направления, но уже
при П,
берут отсчет и, вращая алидаду против
часовой стрелки,последовательно наводят
трубу на точки следующих направлений
и записывают соответствующие отсчеты
по горизонтальному кругу. Этими
наблюдениями заканчивается второй
полуприем. Два же полуприема составляют
один прием. Таких приемов может быть
несколько. Между приемами лимб «сбивают»
на угол 180 /n,
где n-число
приемов.

Обработка
наблюдений сводится к вычислению средних
отсчетов на каждую наблюдаемую точку
при Л и П,
при этом градусы записывают те, которые
были получены в первом полуприеме. После
этого определяют средний из средних
отсчетов, полученных при наблюдении
начального направления. Затем данный
средний отсчет вычитают из средних
отсчетов, вычисленных для точек следующих
направлений, и получают, так называемые
приведенные направления, которые
являются углами между направлениями.

Дополнительным
контролем измерения углов является
постоянство значения двойной коллимационной
ошибки, определяемой при Л и П.
Колебания в значении двойной коллимационной
ошибки допускаются в пределах двойной
точности теодолита.

В способе
повторений
,
как и в способе приемов, труба теодолита
наводится на заднюю точку при Л,
производится отсчет по горизонтальному
кругу и записывается в журнал наблюдений.
Открепив алидаду, трубу наводят на
переднюю точку, при этом как только
точка появится в поле зрения трубы,
закрепительный винт алидады закрепляется,
а окончательное наведение трубы на
точку осуществляется микрометренными
винтами алидады и трубы. Производится
отсчет по горизонтальному кругу, который
называется контрольным, и записывается
в графу «примечания» с указанием
номера (или обозначения) точки, на которую
сделан отсчет.

После
этого, при закрепленной алидаде,
открепляется лимб, и труба наводится
на заднюю точку, при этом окончательное
наведение трубы на точку осуществляется
микрометренными винтами лимба (подставки
теодолита) и трубы. Отсчет по горизонтальному
кругу не производится (он останется
прежним).

Далее,
открепив алидаду, труба снова наводится
на переднюю точку, отсчет по горизонтальному
кругу не производится. Важно помнить,
что при откреплении алидады, окончательное
наведение трубы на точку осуществляется
микрометренными винтами алидады и
трубы, а когда открепляется лимб,
окончательное наведение трубы на точку
осуществляется микрометренными винтами
лимба и трубы.

Затем,
при открепленном лимбе, труба наводится
на заднюю точку в третий раз. Теперь
открепляется алидада, и труба наводится
на переднюю точку. Производится отсчет
по горизонтальному кругу и записывается
в соответствующую графу журнала. Вычитая
из первого отсчета по горизонтальному
кругу на заднюю точку последний отсчет
на переднюю точку, получают трехкратное
значение угла, которое делится на три
(на число повторений). Так получают
величину угла в полуприеме.

Для
вычисления значения угла при Л необходимо
к исходному отсчету на заднюю точку
прибавить 360 столько
раз, сколько раз указатель отсчетного
микроскопа прошел мимо нуля лимба.
Определить это легко, так как известно
приближенное значение угла, которое
получается как разность между первым
отсчетом на заднюю точку и контрольным
отсчетом на переднюю точку, который
записан в графу “примечания”.

Во
втором полуприеме (при П) угол
измеряется на других частях лимба, для
чего «сбивается лимб» (как и в
способе приемов). Кроме того, если
наблюдения при Л начинаются
с задней точки, то при П наблюдения
начинаются с передней. Если наведение
трубы на заднюю точку при Лосуществлялось
при открепленном лимбе, то теперь, при П,
наведение трубы на заднюю точку
осуществляется при открепленной алидаде,
а наведение трубы на переднюю точку —
при открепленном лимбе. Во втором
полуприеме надобность в контрольном
отсчете отпадает, так как предварительное
значение угла уже известно.

Сделав
отсчет на переднюю точку при П,
после трехкратного повторения, когда
при открепленной алидаде труба в третий
раз будет наведена на заднюю точку,
производится отсчет. Разность между
последним и первым отсчетом даст
трехкратное значение угла. Разделив
его на три, получают величину угла во
втором полуприеме (при П).
За окончательное значение угла принимается
среднее арифметическое из значений
угла при Л и П,
если эти значения отличаются друг от
друга не более, чем на двойную точность
теодолита. В рассмотренном случае было
три повторения, в практике геодезических
измерений повторений может быть больше,
например четыре или шесть.

При
измерении углов несколькими приемами,
расхождение между значениями угла в
различных приемах для теодолита Т2 может
быть 10″,
для Т5 — 20″,
для Т30 – 1,5′.

  1.5.
Поверки теодолитов Т30 и 2Т30

Чтобы
теодолит обеспечивал получение
неискаженных результатов измерений,
он должен удовлетворять соответствующим
геометрическим и оптико-механическим
условиям. Действия, связанные с проверкой
этих условий, называют поверками.
Если какое-либо условие не соблюдается,
производят его исправление, т.е. юстировку.

Оптико-механические
условия:

  • зрительные
    трубы, лупы и микроскопы должны иметь
    надлежащее увеличение и достаточное
    поле зрение, обеспечивать четкие
    изображения предметов наблюдения и
    отсчетных шкал;

  • подвижные
    части теодолита должны правильно и
    плавно перемещаться в соответствующих
    плоскостях.

Геометрические
условия (рис.5):

  • ось
    цилиндрического уровня при алидаде
    горизонтального круга PQ должна быть
    перпендикулярна к вертикальной оси
    вращения теодолита MN;

  • визирная
    ось зрительной трубы CD должна быть
    перпендикулярна к горизонтальной оси
    ее вращения AB;

  • ось
    вращения зрительной трубы AB должна
    быть перпендикулярна к оси вращения
    теодолита MN.

  •  

Нарушение
этих условий приводит к появлению
систематических погрешностей при
измерении углов. Для того, чтобы исключить
влияние этих погрешностей на результаты
наблюдений, теодолит подвергается, в
соответствии [1], специальным поверкам.
Все поверки имеют свой номер и выполняются
в строгой последовательности,
соответствующей их нумерации.

  1.5.1.
Проверка внешнего состояния и комплектности

Проверку
внешнего состояния и комплектности
теодолита проводят визуальным осмотром.
При осмотре устанавливается соответствие
теодолита следующим требованиям:
маркировка прибора и футляра должна
соответствовать требованиям ГОСТ
10529-86, а также технической документации
на поверяемый теодолит; прибор и футляр
не должны иметь механических повреждений,
следов коррозии, препятствующих или
затрудняющих работу с ними; теодолит
должен иметь чистые поля зрения зрительной
трубы и отсчетных устройств, а также
четкие изображения визирных целей и
отсчетных шкал; комплектность прибора
должна соответствовать указанной в
паспорте для данного вида работ.

studfiles.net

Теодолит. Виды и работа. Устройство и применение. Как выбрать

Теодолит – это распространенное измерительное устройство для определения горизонтальных и вертикальных углов. Оно применяется при проведении общестроительных работ, геодезических исследований и топографических съемок. С его помощью можно определить вертикальные и горизонтальные углы в градусах с минутами.

Отдельные модификации устройства оснащаются дальномером, который увеличивает возможность прибора и позволяет с его помощью определять расстояние до объектов. На базе данной конструкции были разработаны другие приборы, адаптированные под определенные условия съемки, где использование базовой комплектации будет менее удачным.

Разновидности теодолитов

В зависимости от точности теодолиты делятся на три категории:

  • Высокоточные.
  • Точные.
  • Технические.

Высокоточное устройство дает погрешность при измерении равно или меньше 1°. Это дорогостоящее оборудование, которое применяется на ответственных объектах. Оно редко используется, поскольку большинство задач, которые выполняют теодолитом, не требуют столь высокой точности.

Точные имеют погрешность не более 10°. Такие устройства являются самыми востребованными. Подавляющее большинство предлагаемых на рынке приборов соответствуют именно такой погрешности.

Технические могут иметь ошибку в измерении угла до 60°. На первый взгляд это довольно много, но существуют цели, где большая точность не столь важна. В первую очередь это общестроительные задачи, когда осуществляется возведение неответственных объектов. Подобные устройства могут применяться только в малоэтажном строительстве.

Теодолит является давним устройством, поэтому неудивительно, что существует несколько его модификаций, которые имеют схожий принцип действия, но конструктивно отличаются между собой.

Теодолит бывает следующих видов:
  • Оптические.
  • Электронные.
  • Лазерные.

Оптические были изобретены первыми. Их принцип действия заключается в использовании визирной трубы с нанесенной на линзы шкалой. По шкале осуществляется ориентирование параметров угла между несколькими вертикальными или горизонтальными точками объекта исследования.

Электронные оснащаются жидкокристаллическим дисплеем и системой датчиков. После того как прибор устанавливается и выставляется по точкам, между которыми необходимо измерить угол, он самостоятельно определяет наклон и выводит его в цифровом значении на свой дисплей. Это позволяет минимизировать работу оператора, поскольку в отличие от применения оптических устройств, ему не нужно внимательно присматриваться к шкале.

Лазерные оснащаются лазерным лучом, который высвечивает визуально заметную линию на объекте измерения. Оператор настраивает ее таким образом, чтобы она проходила через две требуемые точки. Прибор сам автоматически определяет угол наклона, по которому осуществляете свечение лазерного луча. Подобные устройства имеют ограниченную дальность, поскольку лазерный луч не может распространяться очень далеко. Такие приборы применяют в общестроительных работах. Особенно они удобны для установки колонн и возведения мостов.

Как устроен простейший теодолит

Простейшей и самой безотказной конструкцией теодолита являются оптические приборы. Их главными составными частями являются:

  • Подставка.
  • Корпус.
  • Зрительная труба.
  • Регулировочные винты для наведения.
  • Цилиндрический уровень.
  • Отвес.
  • Отсчетный микроскоп.

Корпус устройства закреплен на подставке. В нем удерживается зрительная труба, которая спарена с отчетным микроскопом. Она является подвижной, что позволяет выставлять нацеливание на объект измерения. Также устройство оснащается двумя типами уровней – цилиндрическим и отвесом. Первый применяется для выставления горизонтали, а второй вертикали.

Зрительная труба используется для наблюдения за объектом, находящимся на удалении от устройства. Кратность увеличения, которую дает труба, обычно составляет от 15 до 50 раз. Чем оно выше, тем точнее прибор и на большем расстоянии может находиться от объекта. В окуляр зрительной трубы устанавливается линза, на которой нанесена сетка. Она надежно прорисована на стекле, поэтому не стирается. У дорогостоящего оборудования она не нарисована, а нанесена путем гравировки.

Сетка используется для ориентирования теодолита при настройке. Именно по ней выставляются интересующие точки на предмете исследования по горизонтали и вертикали. Конечно, перед этим прибор выставляется по уровню, поскольку наличие при его установке перекосов не позволяет получать данные даже приблизительной точности.

Уровни предназначены для установки устройства перед началом измерения. С их помощью определяется, насколько постановка его корпуса соответствует горизонтали и вертикали. Обычно приборы оснащаются цилиндрическими уровнями, которые отличаются высокой точностью. У более бюджетного оборудования, или легкого, используется круглый уровень.

При круглом уровне для выставления устройства необходимо постараться, чтобы пузырек воздуха стал по центру блюдца. Выставлять прибор по уровню позволяет регулируемая подставка, сделанная в виде треноги. Желательно всегда пользоваться именно ею, а не подкладывать камушки или другие ненадежные предметы под ножки треноги.

Также важным элементом теодолита является оптическое устройство или микроскоп. Он обладает большой степенью увеличения и оснащается делительной сеткой с размеченной шкалой. Она указывает на градусы и минуты. Более точные устройства показывают также и секунды. В оптическом устройстве применяется шкала, которая называется лимб. Она позволяет определить точный наклон между двумя точками, которые были зафиксированы сеткой на визирной трубе.

Отличие теодолита от нивелира

Часто теодолит путают с нивелиром, поскольку внешне они действительно похожи. На самом деле существует довольно много отличий, позволяющих разделить эти устройства на два лагеря. В первую очередь они различаются по назначению. Теодолиты применяются для измерения углов, а нивелиры для определения вертикальных превышений.

Оба устройства оснащаются подобной системой измерения с сеткой, по которой оператор ориентируется, выбирая нужные точки. У теодолита зрительная труба вращается в горизонтальной и вертикальной плоскости, а у нивелира она двигается только по горизонтали.

Теодолит не требует помощь ассистента. Чтобы с ним работать, необходима только достаточная видимость, чтобы оператор мог ориентироваться по точкам на объекте, по которым можно измерить угол наклона. Для нивелира нужен помощник, который будет удерживать нивелирную рейку в вертикальном положении, находясь непосредственно на траектории видимости зрительной трубы.

Узкоспециализированные теодолиты

По сути, теодолит является универсальным устройством, которое может измерять углы практически в любых условиях. Тем не менее, были разработаны усовершенствованные узкоспециализированные конструкции, дающие большие удобства для определенных целей. Такие устройства теряют свою универсальность, но приобретают ряд преимуществ.

Фототеодолит

Также называют кинотеодолит. Данный прибор соединяет в себе функции теодолита и фотокамеры. С его помощью осуществляется фотосъемка углов интересующих объектов. Также фототеодолиты используются для фиксации угловых координат для летающей техники при ее испытаниях. Несмотря на развитие современных технологий в сфере оборудования для фотосъемок, фототеодолиты выпускаются не только в виде цифровых камер, но и пленочных.

Гиротеодолит

Является гироскопическим устройством, с помощью которого осуществляется ориентирование при строительстве тоннелей и разработки шахт. Также с его помощью можно осуществлять топографические привязки. Им определяется азимут направления. По принципу действия данные устройства похоже на гирокомпас.

Критерии выбора устройства

При выборе теодолита важными критериями, на которые необходимо обратить внимание, являются:

  • Уровень погрешности.
  • Степень влагозащиты.
  • Тип измерения.
  • Вес.
  • Степень ударопрочности.

Что касается уровня погрешности, то он определяется исключительно по предназначению устройства. Для ответственных съемок требуется высокоточное оборудование. Если прибор применяется для общестроительных задач при возведении малоэтажных объектов, то вполне можно обойтись оборудованием низкого ценового сегмента.

Степень влагозащиты также немаловажный аргумент выбора того или иного прибора. Особенно это важно, если подбирается электронный или лазерный теодолит. Уровень влагозащиты IP65 позволит осуществлять съемку в условиях повышенной сырости и даже дождя. Такие приборы не бояться окунуться в воду на небольшую глубину.

Что касается типа измерения, то в основном стоит сложность выбора между оптическим и электронным теодолитом. Оптическое устройство более сложное в применении, поскольку от оператора требуется большая сосредоточенность при просматривании шкалы для определения угла. При этом такой прибор не требует подзарядки. Он имеет большую температурную устойчивость. С ним можно работать даже если на улице температура ниже -30 градусов.

Вес устройства имеет большое значение если требуется осуществлять измерение с переходами. Легкие теодолиты будут незаменимы при топографических исследованиях, когда с оборудованием нужно двигаться по пересеченной местности проходя много километров пешком.

Теодолиты являются дорогостоящим оборудованием, поэтому не лишним будет наличие ударопрочного корпуса. При отсутствии устойчивости к механическим повреждениям, малейшее падение и прибор потребует ремонта или замены.

Похожие темы:

tehpribory.ru

Устройство теодолита

На местности измерения горизонтальных и вертикальных углов производится прибором, называемым теодолитом. Теодолиты в зависимости от точности разделяются на высокоточные, точные и технические. К последней группе относятся теодолиты, применяемые в строительное- монтажном производстве (Т – 30, 2Т — 30), средняя квадратическая погрешность измерения углов в таких теодолитах составляет 30ʹʹ. Схема устройства теодолита представлена на рисунке 23. Теодолит имеет стеклянный или металлический лимб, разделённый по окружности на 360º. Над лимбом установлен вращающийся круг –алидада.

К подставкам теодолита прикреплена зрительная труба, вращающаяся в вертикальной плоскости вокруг оси НН1.

Ось ZZ1 является вертикальной осью вращения прибора. В горизонтальное положение теодолит приводится с помощью трёх подъёмных винтов (17) и цилиндрического уровня (4). На оси вращения трубы наглухо с ней прикреплён вертикальный круг (9). Он может располагаться справа или слева от зрительной трубы; первое положение называется «круг право» – КП, второе положение «круг лево» – КЛ. В комплект теодолита входят буссоль, штатив и отвес. Теодолит крепится к штативу с помощью станового винта. Вращающиеся части теодолита снабжены закрепительными винтами (2,8,12) для закрепления их в неподвижное состояние и наводящими винтами (3,5,16) для точного ориентирования прибора по заданному направлению (рис.28, 29).

 

 

Рис.28 Схема устройства теодолита

 

J J1 – вертикальная ось вращения теодолита

U U1 – ось цилиндрического уровня горизонтального круга

Н Н1 – горизонтальная ось вращения трубы

V V1 – визирная ось зрительной трубы

 

Рис. 29 Основные части теодолита

 

1 – подставка

2 – закрепительный винт лимба

3 – наводящий винт алидады

4 – наводящий винт зрительной трубы

5 – окуляр отсчётного устройства

6 – оптический визир

7 – вертикальный круг

8 – закрепительный винт зрительной трубы

9 – кремальера

10 – исправительные винты уровня

11 – уровень

12 – закрепительный винт алидады

13 – наводящий винт лимба

14 – трегер

15 – подъёмные винты

16 – пружинящая пластина

 

У оптических теодолитов данного типа отсчётными устройствами являются: штриховой и шкаловой микроскопы. На рисунке 30 показано поле зрения штрихового микроскопа, где кроме делений лимба с ценой деления 10′ виден штрих, по которому на глаз оценивают десятые доли наименьшего деления лимба.

 

 

Рис.30 Штриховой микроскоп Рис.31 Шкаловой микроскоп

 

Более точные отсчёты даёт шкаловой микроскоп. На рисунке 31 изображена шкала с наименьшим делением лимба 60′. Шкала микроскопа разделена на 12 частей, т.е. одно деление равняется 5′.

 

 

Поверки теодолита

Чтобы обеспечить ожидаемую точность измерения углов, теодолит должен удовлетворять определённым оптико – механическим и геометрическим условиям. Первые условия обычно гарантирует завод – изготовитель. Геометрические условия чаще всего подвержены изменениям в процессе работы и транспортировки прибора. Поэтому геометрические условия необходимо проверять перед началом полевых работ. При геодезическом обслуживании строительно-монтажных работ малейшее несоблюдение этих условий вызовет брак, особенно при монтаже строительных конструкций. В связи с этим требуется систематически выполнять поверки теодолита. Каждая поверка состоит из двух частей: 1) выявления нарушения или соблюдения данного условия; 2)исправления (юстировки) положения соответствующей части инструмента для устранения нарушения поверяемого условия.

Поверки – это действия, которыми контролируют правильность взаимного расположения осей.

Я поверка.

Ось цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга должна быть перпендикулярна вертикальной оси вращения теодолита ( U U1 J J1).

Порядок подготовки.Перед выполнением поверки проводят предварительное нивелирование теодолита. Для этого устанавливают уровень параллельно плоскости двух подъёмных винтов и вращением этих винтов в разные стороны приводят пузырёк уровня в нуль-пункт. Далее поворачивают верхнюю часть теодолита на 90º и вращением третьего винта приводят пузырёк уровня на середину.

Порядок поверки.Устанавливают уровень в плоскости двух подъёмных винтов, вращением этих винтов в разные стороны, приводят пузырёк уровня в нуль-пункт. Ослабляют закрепительный винт алидады и поворачивают верхнюю часть теодолита на 180º. Если пузырёк уровня остался на середине или сместился менее чем на одно деление, то условие выполнено. В противном случае проводят юстировку.

Порядок юстировки. Действуя исправительными винтами, перемещают пузырёк уровня к нуль-пункту на половину дуги отклонения, другую половину устраняют подъёмными винтами. Эти действия повторяют до тех пор, пока пузырёк уровня будет отклоняться от середины не более чем на одно деление.

Исправительные винты вращают с помощью специальной шпильки. Если пузырек уровня требуется сместить по направлению к исправительным винтам, то следует ослабить верхний винт и подтянуть нижний. Перемещение пузырька начинают с ослабления одного из винтов. Вращают их в одном направлении.

Я поверка.

Визирная ось зрительной трубы должна быть перпендикулярна горизонтальной оси вращения трубы (V V1Н Н1).

Порядок подготовки. Приводят вертикальную ось теодолита в отвесное положение (нивелирование теодолита). Выполняют также, как и перед первой поверкой.

Порядок поверки.

Закрепляют лимб и поворотом алидады наводят перекрестие сетки нитей на точку, примерно расположенную на одном уровне с теодолитом. Берут отсчёт по горизонтальному кругу – КЛ, результат записывают в журнал (табл.1). Переводят трубу через зенит и наводят зрительную трубу на ту же точку, берут отсчёт по горизонтальному кругу – КП, результаты заносят в журнал.

Погрешность, которую называют коллимационной, вычисляют по формуле:

С =

Если коллимационная погрешность по абсолютной величине не превышает двойной точности отсчётного устройства, условие выполнено.

│С│ 2t

Если │С│ 2t, производят юстировку.

Порядок юстировки.Вычисляют свободный от влияния коллимационной погрешности отсчёт:

N =

и устанавливают его на лимбе (табл.3). Перекрестие сетки нитей при этом сойдёт с наблюдаемой точки. С помощью исправительных винтов, сетку нитей совмещают с изображением точки. После выполнения юстировки, поверку повторяют.

Табл. 3

Точка визирования Отсчёт по горизонтальному кругу  
Вычисления
 
 
КЛ КП
До юстировки  
 
 

 
 
 
 
30º 29ʹ
 
 
210º 21ʹ
 
С1 = = + 4ʹ
 
2t = 2ʹ
 
 
После юстировки  
 
 
30° 24ʹ
 
210° 25ʹ
 
N = = 30°25ʹ
 
 
С2 = = – 30ʹʹ
 
 
 

 

Я поверка.

Горизонтальная ось вращения зрительной трубы должна быть перпендикулярна оси вращения прибора (НН1JJ1).

При подготовке к поверке необходимо вертикальную ось теодолита привести в отвесное положение (нивелирование теодолита).

Порядок поверки.На расстоянии 20 – 30 м от стены здания устанавливают теодолит и наводят перекрестие сетки нитей на точку М в верхней части стены. Опускают зрительную трубу до уровня высоты теодолита и отмечают на стене точку М1, на которую проецируется перекрестие сетки нитей. Переводят трубу через зенит и повторяют те же действия при другом положении круга, отмечают точку М2 (рис.32).

Если в поле зрения трубы отрезок ММ1 укладывается в биссекторе сетки нитей, то условие считают выполненным.

Юстировку производят только в оптико-механических мастерских, либо на заводе изготовителе.

 

 

Рис.32 Схема поверки горизонтальной оси теодолита

 

Я поверка.

Сетка нитей зрительной трубы должна быть поставлена правильно.

Порядок поверки.Для выполнения поверки приводят теодолит в рабочее положение (нивелируют). Наводят зрительную трубу на точку (которую можно обозначить на стене здания) так, чтобы изображение её оказалось совмещённым с одним из концов вертикальной сетки нитей. Затем плавно перемещают зрительную трубу вверх или вниз наводящим винтом. Если изображение точки совпадёт с нитью на всём её протяжении, то условие выполнено. В противном случае производят юстировку.

Порядок юстировки.Ослабляют винты, закрепляющие окулярную часть, и поворачивают её вместе с сеткой нитей до совмещения вертикальной нити с наблюдаемой точкой. После этого повторяют поверку 2.

 

Похожие статьи:

poznayka.org

Теодолит — характеристики

Введите ваш запрос для начала поиска.

Статья о теодолите, описание геодезического прибора, характеристики теодолита и несколько приемов работы с теодолитом.

Измерять вертикальные и горизонтальные углы можно прибором теодолит, устройство которого состоит из таких элементов:

• горизонтального круга, который, в свою очередь, включает в себя два независимых круга — алидады — отсчетного устройства;

• лимба с делениями и зрительной трубы, одним своим концом зафиксированной с вертикальным кругом и способной вращаться вокруг вертикальной оси.

Применение и его особенности

В основном теодолит применяется в геодезии, строительстве, астрономии. И даже появление оборудования, позволяющего получать максимально точные результаты не позволяет специалистам отказаться от его использования. Помощь теодолита, позволяющего получить довольно точные результаты, незаменима при разметке профилей дорожного полотна, контуров строений, расстояний между объектами и пространственных углов между ними. Иногда теодолиты используются в лесном хозяйстве, мелиорации. Особая роль отводится прибору при проведении оценки состояния старых строений: он позволяет выявить возможную деформацию строения, а также влияние на данный разрушительный процесс как веса здания, так и природный явлений.

Теодолит — один из первых приборов, с которым строители, а до них и геодезисты, приходят на строительную площадку. На начальной стадии ведения работ и возведения фундамента, он используется для определения рельефа, оценки его наклона. Именно при помощи теодолита гарантируется строгая вертикаль высотных конструкций.

Теодолиты незаменимы для выполнения расчетов и различных измерений при строительстве туннелей, шахт, мостов и т.д. Современные устройства с лазерным лучом могут использоваться даже в условиях слабой освещенности, позволяют в более краткие сроки провести целый комплекс самых разных измерений с высокой точностью результата.

Устройство и его характеристики

Цилиндрический уровень и верньеры теодолита используются для приведения оси алидады в вертикальное положение, в тоже время лимб устанавливается в горизонтальное. Всего в приборе используются два вида винтов: закрепительные или зажимные, наводящие или микрометренные. И именно для соединения неподвижный частей теодолита с подвижными и используются закрепительные винты. А наводящие винты обеспечивают плавное вращение скрепленным им частям прибора.

В теодолитах используются чаще всего астрономические зрительные трубки, с помощью которых получают перевернутое (или обратное) изображение. В приборах нового поколения на место им иногда приходят трубки прямого изображения — земные. Зрительная трубка характеризуется следующими параметрами:

• полем зрения;

• разрешающей способностью;

• увеличением;

• относительной яркостью.

Как проводятся измерения с использованием теодолита

За положение плоскостей и осей прибора отвечают уровни: круглый — для обычной установки, а цилиндрический, в виде стеклянной трубки в форме бочкообразного сосуда внутри, служит для точной. Для цилиндрического уровня используется такая характеристика как пузырек. Для цилиндрических уровней нормой является пузырек размером в треть трубки, при условии температуры окружающей среды 20°C. Для измерения длины пузырька используется шкала, нанесенная на уровень, одно деление которой составляет 2 мм.

Ноль пункт или середина уровня, не указывается, но его легко найти по симметрично расположенным штрихам шкалы в обе стороны от центра. Ноль пункт служит и для определения оси уровня: касательная, которая проходит через него по длине уровня и служит для этого. Совпадение с ноль-пунктом середины пузырька показывает горизонтальное положение теодолита, а если пузырек смещается на деление, наклоняется и ось уровня на соответствующий угол, величина которого является ценой деления. Следовательно, более точным является тот прибор, у которого цена деления уровня меньше.

Для отсчетов служат микроскопы (шкаловой или штриховой), а также оптический микрометр, но до начала отсчета определяется цена деления лимба.

Классификация, основные моменты

Несмотря на то что устройство теодолита принципиально не отличается друг от друга, они вполне поддаются классификации. За основу классификации принимаются следующие параметры:

• точность;

• конструктивные особенности;

• способы отсчетов по лимбу;

• предназначение.

По первому параметру, например, теодолиты бывают высокоточные, точные и технические, а по своей конструкции — простыми и повторительными. Повторительные теодолиты отличаются от простых следующей особенностью: возможностью совместного и/или раздельного вращения. Такая конструкция позволяет измерять угол неоднократно, методом откладывания на лимбе нескольких его значений.

Кроме того, теодолиты бывают механическими и электронными. У первых используется оптический метод для проведения измерений, а у электронных устройств — лазер.

Так как теодолит является сложным техническим устройством это накладывает некоторые требования в уходе и подготовке к работе. До того, как приступить к измерениям, кроме общего осмотра состояния прибора в целом, необходимо проверить ампулы уровней и, особенно, его оптические поверхности. Далее проводится оценка качества вращения алидады, отсчетных, зажимных устройств, окуляров и, конечно, зрительной трубки.

Как и многие измерительные устройства или приборы, теодолиту необходимо регулярное проведение поверок, целью которых является соответствие в нем точного взаиморасположение всех осей.

Эксплуатация теодолита также имеет некоторые особенности и ограничения. Он не должен подвергаться влиянию прямых солнечных лучей или атмосферных осадков. При резкой смене температурного режима, рекомендуется некоторое время поддержать устройство в футляре с целью стабилизации температуры. Если прибор необходимо перенести на какое-то расстояние, то следует делать исключительно в вертикальном положении и предварительно следует проверить правильность и надежность его фиксации в футляре. Так как прибор требует периодической чистки, то эту работу следует выполнять после того, как освоены определенные знания и особенно навыки для этого. В ином случае — лучше доверить эту работу специалистам.

Некоторые приемы при работе с теодолитом

С помощью теодолита даже неспециалисту вполне возможно выполнить простые измерения, но выполнение сложных требует специальных знаний, а иногда и дополнительного оборудования для проведения исследований и получения максимально точных результатов.

Целью измерений, проводимых с помощью теодолита, является получение неизвестных данных высот или координат, а в качестве исходных данных для этого используются значения и данные об известных координатах и точках. Естественно, сначала прибор должен быть установлен в рабочее состояние на специальном штативе прямо над точкой, данные о которой известны. Далее выполняется так называемое центрирование устройства, заключающееся в том, чтобы устройство над точкой было установлено строго по горизонтали.

Следующий шаг — непосредственное выполнение измерений и получение результатов. Рекомендуется, для полного исключения ошибки, измерения и вычисления выполнять несколько раз и выводить среднеарифметическое значение.

В зависимости от стоящих задач, выбирается и способ съемки теодолитом: метод створов и перпендикуляров (является основным в строительстве, особенно на этапе планирования территории) и полярный.

stroy-masterden.ru

Устройство теодолита и как им пользоваться

Прибор теодолит используется при выполнении строительных, геодезических и других работ. Устройство теодолита позволяет точно определять значение вертикальных и горизонтальных углов (существуют такие оптические и электронные приборы).

Схема осей повторительного и простого теодолитов: 1 — подставка теодолита, 2 — лимб, 3 — алидада, JJ — основная ось теодолита, UU — ось уровня, VV — визирная ось, ТТ — горизонтальная ось вращения трубы.

Кроме того, что указанным прибором выполняется измерение горизонтальных и вертикальных углов, его также используют для определения расстояния.

В зависимости от точности прибора существует следующая классификация:

  • оборудование высокой точности имеет обозначение Т1;
  • приборы с обычной точностью обозначаются Т2, Т5;
  • для технического использования подойдут приборы Т15, Т30;
  • учебное оборудование маркируется Т60.

Исходя из маркировки прибора можно узнать среднеквадратичную погрешность, которую он будет допускать при измерении углов.

Устройство прибора

Устройство теодолита Т-30.

Если говорить об устройстве теодолита, то оно может быть прямым и обратным, в нем может быть компенсаторный или цилиндрический уровень, от этого будет зависеть, как правильно пользуются конкретным оборудованием.

В указанном приборе достаточно большое количество деталей, но если не вникать в подробности, то основные части теодолита такие.

  1. Наблюдательная труба. В своем составе она имеет окуляр, сетку, линзу и объектив. Одной из основных характеристик указанного элемента является оптическая ось, которая представляет собой линию, проходящую через центр объектива и окуляра. Есть еще визирная ось, которая проходит через объективный центр и нитевую сетку. Схема работы данного элемента теодолита позволяет приближать исследуемый объект, а все, что вы видите в объективе, называется полем зрения прибора.
  2. Горизонтальный круг. Чтобы сделать этот элемент, используют особо прочное стекло, на которое потом наносят шкалу, и каждое деление соответствует одному градусу. Линия, которая проходит через центр вращения указанного прибора, называется его вертикальной осью.
  3. Вертикальный круг. Он состоит из алидады и лимба.

Благодаря своей компактности, данный прибор получил широкое распространение как при выполнении строительных и геодезических работ, так и в астрономии, других сферах деятельности.

Сейчас чаще всего используют электронные приборы, которые имеют измерительный лазер. Это позволяет работать в условиях слабой освещенности, так как есть дополнительный источник света, что очень удобно при прокладывании туннелей, строительстве мостов, шахт или других аналогичных объектов.

Оптические приборы имеют более простую конструкцию, они также позволяют точно проводить все необходимые измерения, их преимуществом является более низкая стоимость.

Геометрические параметры прибора

Для того чтобы точность измерений была высокой, необходимо выполнение определенных требований, которые предъявляются к геометрическим условиям прибора:

  • в цилиндрическом уровне его центральная линия при градштоке должна быть под углом 90 градусов к оси вращения;
  • линия вращения градштока должна располагаться вертикально;
  • визирная ось должна быть под углом 90 градусов к линии поворота наблюдательной трубы;
  • ось вращения градштока должна быть перпендикулярна оси вращения зрительной трубы;
  • нити сетки должны быть расположены в коллимационной плоскости.

Правила эксплуатации

Для того чтобы выполнять высокоточные измерения, необходимо знать, как пользоваться теодолитом. От правильности выполненных измерений будет зависеть, насколько точно полученные цифры будут соответствовать действительности и насколько прочным и долговечным получится здание или другое сооружение.

Виды теодолитов.

Преимущества данного прибора:

  • он позволяет выполнять высокоточные угловые измерения, которые не зависят от погодных условий или географических особенностей местности;
  • работу можно проводить при температурах от -20 до +50 градусов, и это не будет влиять на точность выполненных измерений;
  • хорошо переносит трудные условия работы, поэтому теодолитом удобно пользоваться даже в экспедициях;
  • имеет небольшие размеры, удобен при транспортировке;
  • просто и быстро выставляется и юстирует свои характеристики.

Чтобы правильно работать с теодолитом, необходимо иметь хотя бы представление о нем и его устройстве.

Последовательность работы с теодолитом:

  • прибор устанавливают на треногу;
  • зрительную трубу наводят на две опорные точки;
  • прибор наводят на первую точку, фиксируют и измеряют вертикальную нить, потом отсчитывают по горизонтальному кругу и данные записывают. То же самое делают и со второй точкой;
  • зрительную трубу переводят через зенит и меняют положение круга;
  • если расхождения небольшие, то правильным будет среднее число;
  • показание лимба должно равняться нулю или быть близким к этому значению;
  • вращение алидады проводится до совпадения нулевых отметок на лимбе и микроскопе;
  • измерения проводят по кругу.

Измерение вертикального угла теодолитом.

Для того чтобы при помощи данного прибора правильно выполнять измерения, необходимо соблюдать правила его хранения. Он должен иметь свой кейс, в котором постоянно хранится, укладка и доставание теодолита из кейса должны выполняться только за подставки и рукоятки.

По завершении работы прибор необходимо упаковать, перед этим надо отпустить винты, что расположены на наблюдательной трубе и алидаде, после укладки в кейс они снова зажимаются. Правильная укладка теодолита позволяет легко закрыть крышку сейфа, если же она не закрывается, то он уложен неправильно.

Для установки штатива ослабляются винты, и таким образом ножки становятся «мягкими». После того как выполнится регулировка, все винты полностью зажимаются. После установки прибора на штатив выполняется его надежная фиксация при помощи станового винта.

Нельзя допускать, чтобы наводящие и подъемные винты были полностью зажаты или отпущены. Если надо перенести теодолит на небольшое расстояние, то его переносят вместе со штативом на плече. Если предполагается перемещение на большое расстояние, то прибор необходимо сложить в кейс.

При укладке в кейс необходимо использовать фиксирующие зажимы, тогда даже при случайном падении прибор не повредится.

Данный прибор относится к высокоточным, а использование в нем электроники предполагает исключение контакта с водой, поэтому, если необходимо работать в туман или дождь, теодолит надо закрывать пленкой. Если он намок, необходимо его хорошо вытереть и дать время полностью просохнуть.

Выполнение таких простых требований позволит выполнять точные измерения, а срок службы прибора будет большим, и он будет работать всегда надежно и правильно.

Автор:


Иван Иванов

Поделись статьей:

Оцените статью:

Загрузка…

masterinstrumenta.ru

Автор: admin

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о