Для чего нужен цилиндрический уровень в теодолите
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:
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 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:
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:
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.
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.
Исследование и поверки теодолита
Чтобы теодолит обеспечивал получение неискаженных результатов измерений, он должен удовлетворять соответствующим геометрическим и оптико-механическим условиям. Действия, связанные с проверкой этих условий, называют поверками. При обнаружении невыполнения каких-либо условий производят исправление, называемое юстировкой.
— 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.
1) основная ось ZZ1, теодолита должна проходить через центр круга делений лимба (рис. 6), т.е. должен отсутствовать эксцентриситет алидады;
Рис. 6. Схема расположения осей в теодолите
2) ось цилиндрического уровня UU1 алидады горизонтального круга должна быть перпендикулярна к основной оси теодолита;
3) плоскость делений лимба должна быть перпендикулярна к основной оси теодолита;
4) визирная ось WW1 должна быть перпендикулярна к оси вращения трубы HH1;
5) ось вращения НН1 зрительной трубы должна быть перпендикулярна к основной оси теодолита ZZ1;
6) вертикальная нить сетки нитей должна находиться в коллимационной плоскости трубы.
Нарушение этих условий приводит к появлению систематических погрешностей при измерении углов. Для того, чтобы исключить влияние этих погрешностей на результаты наблюдений, теодолит подвергается специальным поверкам. Все поверки имеют свой номер и выполняются в строгой последовательности, соответствующей их нумерации.
Проверка внешнего состояния и комплектности теодолита. Проверку внешнего состояния и комплектности теодолита проводят визуальным осмотром. При осмотре устанавливается соответствие теодолита следующим требованиям: маркировка прибора и футляра должна соответствовать требованиям ГОСТ 10529-96, 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. Необходимо проверить: работоспособность замков, прижимов и винтов, фиксирующих прибор в футляре; работоспособность установочных приспособлений и плавность вращения всех подвижных частей; фиксация зеркала подсветки.
Теодолит должен удовлетворять следующим геометрическим условиям
1. Ось цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга должна быть перпендикулярна к вертикальной оси теодолита.
Осью цилиндрического уровня считается касательная в точке нормали к поверхности шлифовки.
Для поверки этого условия вначале цилиндрический уровень устанавливается параллельно каким-либо двум подъемным винтам и, вращая их в разные стороны, пузырек уровня приводят в нуль-пункт. Затем, теодолит поворачивается на 90°, и третьим подъемным винтом пузырек уровня устанавливают в нуль-пункт. Далее, теодолит поворачивают, возвращая в первоначальное положение и, если требуется, пузырек уровня приводят в нуль-пункт (подправляют его положение) вращением двух подъемных винтов. После этих действий ось вращения теодолита будет предварительно приведена в отвесное положение. Окончательно ось вращения теодолита может быть приведена в отвесное положение только после выполнения поверки, т.е. после приведения оси цилиндрического уровня в перпендикулярное положение относительно оси вращения теодолита.
Проверка и юстировка выполняется до тех пор, пока после поворота теодолита на 180° пузырек уровня будет отклоняться от нуль-пункта не более чем на 0,5 деления. Для окончательного приведения оси вращения теодолита в отвесное положение, необходимо теодолит повернуть на 90° и действием одного, третьего винта, привести пузырек на нуль-пункт. После всех этих действий, при повороте теодолита в любое положение, пузырек уровня должен оставаться на нуль-пункте или отклоняться от него не более чем на 0,5 деления уровня, что является гарантией того, что ось уровня приведена в положение, перпендикулярное оси вращения теодолита.
2. Поверка положения сетки нитей. Сетка нитей должна быть установлена так, чтобыгоризонтальная нить сетки была перпендикулярна оси вращения теодолита (линии отвеса), а вертикальная нить была параллельна оси вращения теодолита.
Приводят ось теодолита в отвесное положение и в 5-6 м от него подвешивают отвес. Вертикальную нить сетки наводят на нить отвеса. Если нить сетки точно совпала с нитью отвеса, условие выполнено. В противном случае необходимо ослабить винты, скрепляющие окуляр с корпусом трубы, и повернуть окуляр вместе с сеткой нитей.
Для поверки горизонтальной нити наводят эту нить на хорошо видимую точку местности. При перемещении трубы в горизонтальной плоскости изображение точки не должно сходить с нити.
3. Горизонтальная ось вращения зрительной трубы должна быть перпендикулярна к вертикальной оси теодолита.
Рис. 7. Схема проверки горизонтальности оси вращения трубы
Значение наклона горизонтальной оси i не должно быть более 1′. Если указанные условия не выполнены, то прибор подлежит ремонту в мастерской.
4. Визирная ось зрительной трубы должна быть перпендикулярна к оси вращения трубы.
Угол с отклонения визирной оси от перпендикуляра к оси вращения трубы называется коллимационной ошибкой (рис. 8). Для выявления коллимационной ошибки выбирают удаленную хорошо видимую точку, расположенную так, чтобы линия визирования была примерно горизонтальна. Наводят трубу эту точку при двух положениях вертикального круга, берут отсчеты по лимбу горизонтального круга.
Рис. 8. Коллимационная ошибка
Определение коллимационной ошибки делается дважды с поворотом лимба после первого определения на 180°. Величина коллимационной ошибки с определяется по формуле:
5. Определение места нуля вертикального круга.Место нуля(МО) – это отсчет по лимбу вертикального круга, соответствующий горизонтальному положению визирной оси зрительной трубы и отвесному положению вертикальной оси теодолита.
Определение места нуля (МО) выполняется путем наведения на какую-либо точку при двух положениях вертикального круга. Формула для вычисления МО будет иметь следующий вид:
, (1)
где КП и КЛ – отсчет пот лимбу вертикального круга при положении вертикального круга справа и слева от трубы.
Устройство теодолита и его назначение
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 составляет30ʹʹ. 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
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
10 – исправительные винты уровня
12 – закрепительный винт алидады
13 – наводящий винт лимба
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 V1 ┴ Н 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:
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:
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.
| 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 (НН1 ┴ JJ1).
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.
Дата добавления: 2016-09-26; просмотров: 21068;
Основные части теодолита и их назначение
Теодолит предназначен для измерения горизонтальных и вертикальных углов для измерения расстояний для измерения ориентирных углов. Приборы у которых горизонтальные и вертикальные круги выполнены из высокоточного стекла относятся к оптическим теодолитам. По точности теодолиты подразделяются:
3) технические Т15, Т30
По устройству теодолиты подразделяют на прямые и обратные.
Основным угломерным прибором на местности является теодолит – оптико-механический прибор, с помощью которого измеряют горизонтальные и вертикальные углы, расстояния и магнитные азимуты.
Основные узлы и принадлежности технического теодолита
1) горизонтальный круг, состоящий из лимба – оцифрованной по ходу часовой стрелки круговой полосы с градусными делениями;
2) алидада – часть, расположенная соосно с лимбом и несущая элементы отсчетного устройства; (штрих, по которому берем отсчет)
3) цилиндрический уровень – предназначен для приведения плоскости лимба горизонтального круга в положение перпендикулярное относительно отвесной линии (горизонтальное положение);
4) зрительная труба – состоит из объектива, окуляра, сетки нитей и фокусирующего устройства с кремальерой;
5) вертикальный круг – устроен аналогично горизонтальному и предназначен для измерения углов наклона;
6) подъемные винты – служат для приведения пузырька цилиндрического уровня на середину;
7) становой (закрепительный) винт – закрепляет теодолит на штативе и позволяет подвесить нитяной отвес.
Основные геометрические оси теодолита:
1. ОО1 – ось вращения прибора (вертикальная ось теодолита),
2. UU1 – ось цилиндрического уровня (касасельная к внутренней поверхности ампулы в нульпункте),
3. WW1 – визирная ось зрительной трубы (прямая, соединяющая оптический центр объектива и крест сетки нитей),
4.VV1 – ось вращения зрительной трубы.
С цилиндрическим уровнем и с компенсатором- это устройство внутри прибора позволяющее автоматически приводить ось прибора в отвесное положение.
Основные части теодолита.
1) Зрительная труба: объектив, окуляр, сетка нитей, линза.
Линия проходящая через центр окуляра и центр объектива называется оптическая ось. Визирная ось-линия проходящая через центр объектива и центр сетки нитей.
Характеристики зрительной трубы.
Увеличение. Поле зрение, то пространство которое видно в зрительную трубу при неподвижном её положении. Освещённость.
2) Горизонтальный круг выполняется из высокоточного стекла и он поделён на градусы.
Вертикальная ось прибора –линия проходящая через центр алидады либо ось вращения теодолита.
3)Вертикальный круг состоит из лимба и алидады. Уровень предназначен для приведения прибора в рабочее положение. Ось цилиндрического уровня- касательная линия внутри поверхности уровня в нуль пункт.
Свойство цилиндрического уровня.
Когда пузырёк находится в ноль пункте, ось уровня занимает горизонтальное положение. Центр деления угол отклонения от горизонтального положения при смещения пузырька на 1 деление.
Основные оси теодолита:
Вертикальная ось(ось вращения),ось цилиндрического уровня, горизонтальная (ось вращения зрительной трубы), визирная ось зрительной трубы.
52. Уровни в геодезических приборах, их назначение и требования к ним.
___Уровни бывают круглыми и цилиндрическими. Цилиндрический уровень состоит из стеклянной трубки, верхняя часть которой представляет дугу большого радиуса. На верхней части ампулы имеется шкала делений через 2 мм. Центральный штрих шкалы называется нуль-пунктом.
_______Прямая, касательная к внутренней поверхности уровня в его нуль-пункте, называется осью цилиндрического уровня.
_______ Чем больше радиус, тем меньше цена деления и тем уровень точнее.
Для измерения горизонтальных углов и углов наклона необходимо привести вертикальную ось теодолита в отвесное положение, а плоскость горизонтального круга – в горизонтальное положение. Для этого теодолиты снабжены цилиндрическим, реже круглым уровнем.
Цилиндрический уровень представляет собой стеклянную трубку-ампулу с хорошо отшлифованной внутренней поверхностью так, что образующая уровня представляет дугу окружности некоторого радиуса.
При изготовлении уровня в трубку наливают винный спирт или серный эфир, нагревают его, затем трубку запаивают и, когда жидкость остывает, вследствие сжатия жидкости возникает разреженное пространство и образуется пузырек 1-го уровня.
Ампулу уровня заключают в металлическую оправу с гипсом, через которую проходят исправительные винты, прикрепляющие уровень к алидаде. На верхней поверхности уровня нанесены штрихи делений, обычно через 2 мм. Один из штрихов в середине ампулы принимают за нулевой и называют нуль-пунктом. Касательную к дуге цилиндрического уровня, проходящую через нуль-пункт, называют осью уровня
Устройство теодолита – узнаем, с какой стороны подступиться к аппарату
Применяется теодолит в строительстве, топографии, геодезии и во многих других областях, где точность очень важна. Как и название устройства, так и его применимость пока что нам совсем неясны, если еще не приходилось им пользоваться. Еще большей тайной является строение прибора. Эти устройства делятся на две категории: оптические и электронные.
В оптическом приборе на линзах расположены отсчетные точки, позволяющие вычислять координаты. Электронный вариант имеет дисплей и функцию запоминания точек координат. Чтобы уяснить, как прибор работает, рассмотрим строение теодолита.
Теодолит представляет собой U-образный прибор на подставке со зрительной трубой. Основные части теодолита, с помощью которых ведется работа, следующие: горизонтальный круг, зрительная труба, вертикальный круг, цилиндрический уровень, а также 3 подъемных ножки.
Теперь рассмотрим эти части детальней. Горизонтальный круг имеет две составляющие: лимб и алиаду (это вся вращающаяся часть прибора). Лимб теодолита несет важную функцию. На нем нанесены деления, а на алиаде – отсчетные устройства. Приложенная схема теодолита поможет наглядно представить все эти части и их работу.
Лимб и алиада могут использоваться отдельно друг от друга. Если необходимо измерять несколько углов одинаковой высоты, лимб фиксируется в нужном положении, а алиаду можно вращать в зависимости от потребности. Вращение осей алиады и лимба настолько важно в приборе, что они называются основными осями теодолита.
Если алиаду и лимб рассматривать вместе со зрительной трубой, они называются основные узлы теодолита. Для того, чтобы измерить угол, необходимо разместить центр горизонтального круга над измеряемым углом. Оптический центрир поможет это сделать.
Какую роль играет вертикальный круг теодолита? Он также имеет свой лимб и алиаду. С его помощью измеряется проекция вертикальных поверхностей. Углы, находящиеся выше горизонта, называют положительными, а углы ниже горизонта – отрицательными.
Как понять, правильно ли зафиксирована нужная точка измерительного угла? Каждый теодолит имеет уровни. Важно во время установки выставить их точно. Регулирование винтов поможет достичь нужного уровня. Оптический центрир или отвес устанавливает точность центра лимба.
Зная, из чего состоит теодолит, можно приступать к практике. Как пользоваться таким устройством? Чтобы начать работать с прибором, установите его на треногу, и выберете две опорные точки. На них наводится зрительная труба теодолита.
Зрительную трубу наводим на точку «А», фиксируем прибор и измеряем вертикальной нитью. По горизонтальному кругу делаем отсчет, и данные записываются в журнал. Фиксация снимается, и отслеживаем вторую точку, назовем ее «Б», поворачивая прибор по часовой стрелке.
Следующим шагом будет перевод трубы через зенит. Меняем положение круга и наводим на точку зрительную трубу. При небольших расхождениях в измерении, среднее число является правильным. Значение лимба при измерении должно быть нулевым или приближенным к нулю. Алиада вращается до тех пор, пока штрихи нулевых значений на микроскопе и лимбе не совпадут. Все измерения делаются по кругу.
Что измеряют теодолитом?
Основное назначение теодолита – выполнять угловые измерения. До появления GNSS именно приборы такого типа позволяли создавать все существующие геодезические сети и возводить крупные и сложные сооружения.
Угловые измерения являются довольно простым и надёжным способом выполнения таких работ, как:
Функциональные возможности теодолитов
Чтобы лучше разобраться, что измеряют теодолитом, достаточно внимательно присмотреться к его устройству.
Наведение теодолита в любую точку в пределах прямой видимости возможно благодаря двум осям вращения: горизонтальной и вертикальной. Каждая из осей оснащена отсчётным кругом и алидадой.
Это позволяет фиксировать величину угловых перемещений зрительной трубы относительно вертикальной и горизонтальной плоскости, для чего и нужен теодолит.
Считывание показаний со шкал лимбов осуществляется с помощью оптической или фотоэлектрической системы.
Большинство технических и точных теодолитов, используемых для решения прикладных геодезических и инженерно-строительных задач, оснащаются нитяным дальномером. Как правило, его коэффициент равен 100, что обеспечивает простоту расчетов. Используя стандартную нивелирную рейку, с помощью таких приборов вы можете достаточно точно определять расстояния от теодолита до выбранной точки.
Из описанного выше видно, что теодолит предназначен для измерения:
Дополнительные возможности теодолитов
Помимо классической углоизмерительной конструкции, геодезические теодолиты выпускаются и в других модификациях, которые обладают дополнительной функциональностью.
Так, оснащённый цилиндрическим уровнем на зрительной трубе нивелир предназначен для выполнения геометрического нивелирования по рейке, как и обычным оптическим нивелиром.
Подобная модификация обеспечивает простоту измерения вертикальных углов: нет необходимости вычислять положение места нуля лимба, оно сразу фиксируется по пузырьку уровня.
Также выпускаются теодолиты, у которых предусмотрена возможность установки на корпус колонки ориентир буссоли. В такой комплектации теодолит предназначен для определения магнитных азимутов.
Теодолит: устройство, назначение, разновидности
Образование 12 июля 2017
При выполнении инженерно-монтажных и строительных работ очень важна точность. И делать сложные построения, что называется, «на глаз» в таких случаях недопустимо. Существует большое количество геодезических приборов, которые позволяют грамотно выполнить измерения и расчеты. Например, нивелиры, мерные ленты, тахометры и прочие приборы.
Среди них следует выделить теодолит. Это основной высокочастотный прибор, который обеспечивает корректную работу геодезистов. Теодолиты бывают оптическими и электронными. Они выполняют угловую съемку, измеряя при этом как горизонтальные, так и вертикальные углы.
Области применения
Этот геодезический прибор используют в следующих областях:
Работать с теодолитом не трудно. Чтобы выполнять сложные расчеты и измерения, необходимо приобрести определенные навыки.
Классификация устройств
Теодолиты имеют несколько разновидностей. Это:
Видео по теме
Конструкция прибора
По своей конструкции теодолиты подразделяются на следующие типы:
Теодолиты по своей точности подразделяются на:
Общее устройство
Теодолит содержит следующие элементы:
По какому принципу работает устройство
Механический теодолит работает по следующему принципу. Пользователь наблюдает изображения различных точек конструкции через окуляр подзорной трубы. Когда визир будет наведен на наблюдаемую точку, в окуляре микроскопа, который имеет штриховую либо шкальную разметку, фиксируется как вертикальный, так и горизонтальный угол. Первый является углом наклона, а второй – углом направления.
Специалист последовательно наводит трубу на контрольные точки конструкции, измеряет углы, а затем записывает в журнал данные показатели. Все это выполняется, когда применяется оптический теодолит. Замеры углов, выполненные геодезистом, играют важную роль. Они позволяют выяснить, насколько правильно выполняется проект.
При применении электронных устройств в работе отпадает необходимость зрительной фиксации углов. Ведь электронные датчики горизонтального и вертикального кругов в автоматически передают все данные на ЖК-дисплей прибора в привычном для человека цифровом виде.
Также все данные сохраняются в памяти устройства.
Применение теодолитов электронных обеспечивает повышение производительности труда специалиста и исключение ошибок, связанных с неправильным визуальным отсчетом имеющихся показаний в случае измерения углов на оптической модели.
Как работать с теодолитом?
Как определить, правильно ли была зафиксирована необходимая точка измерительного угла? Все теодолиты оснащены уровнями. В процессе установки их необходимо точно выставить. Регулируя винты, можно получить требуемый уровень. Точность центра лимба устанавливается отвесом или оптическим центриром. Когда узнали, из каких элементов состоит прибор, можно начинать работу с теодолитом.
Установка и настройка прибора
Каким же образом использовать этот инструмент? Сначала нужно установить прибор на треножник. Затем необходимо определиться с двумя опорными точками, на которые будет наводиться зрительная труба инструмента. Сначала ее наводят на первую точку.
Далее выполняют фиксацию прибора и измеряют посредством вертикальной нити. Затем выполняют отсчет по горизонтальному кругу. Все данные нужно занести в журнал, затем снять фиксацию. Далее нужно отследить вторую точку. Для этого следует повернуть теодолит по часовой стрелке.
На следующем этапе поворачивают трубу через зенит.
Далее нужно сменить позицию круга и навести трубу на точку. Если в измерениях есть незначительные расхождения, то правильным будет среднее значение. В процессе измерения лимб должен иметь нулевое или близкое к нему значение. Вращение алидады нужно прекратить в тот момент, когда совпадут штрихи с нулевыми значениями на лимбе и микроскопе. Все вышеописанные измерения выполняются по кругу.
Выбор прибора
Перед выбором прибора следует определиться с видом работ, которые будут выполняться на теодолите. В большинстве случаев подойдет самый простой прибор, который имеет средние характеристики.
Обычно такие приборы недорогие.
При выборе устройства теодолита не следует уделять большое внимание таким параметрам, как передача данных и внутренняя память, поскольку у них нет функционального использования.
Инструкция по эксплуатации теодолитов
В стандартную комплектацию каждого теодолита обязательно входит инструкция по применению. В руководстве пользователя описывается последовательность выполнения работ на устройстве.
Используя эту небольшую книжку, можно разобраться с теодолитом без посторонней помощи. Руководство пользователя – это также гарантийный талон и техпаспорт прибора.
Средняя цена теодолита электронного составляет 50-70 тысяч рублей.
Каким образом устроен теодолит?
В инструкции к теодолиту содержится минимум сведений об устройстве. Она включает в себя следующие данные:
Инструкция по эксплуатации в бумажном виде компактна и универсальна, что является большим преимуществом. Она не занимает много места и ее можно брать с собой. У такой инструкции не замерзнет ЖК-дисплей и не сядет зарядка. Из нее в любой момент можно узнать необходимую информацию, даже если вы находитесь в поле, на стройплощадке или карьере.
В инструкции для устройства теодолита есть все сведения об инструменте, которые помогут выполнить настройку и поверку.
Отечественный теодолит
Теодолит 4Т30П – это наиболее популярный геодезический прибор отечественного производства. Его изготавливает Уральский оптико-механический завод. Этот теодолит относится к категории инструментов технической точности. Теодолит 4т30п имеет следующие преимущества:
Теодолит с успехом применяется в следующих сферах:
Этот прибор теодолит часто используется в тяжелых полевых условиях. Цена теодолита составляет примерно 50-60 тысяч рублей.
Таким образом, выбор теодолита остается за вами, что непосредственно зависит от сферы проведения работ.
Источник: fb.ruАвтомобили
Коленвал – это что? Устройство, назначение, принцип работы
Коленвал – это один из главных элементов двигателя. Он является частью кривошипно-шатунного механизма. Она имеет сложное устройство. Что собой представляет данный механизм? Давайте рассмотрим.Устройство …
Автомобили
“ВАЗ-2110”: датчик коленвала. Устройство, назначение и принцип работы
Современный автомобиль, будь это иномарка или отечественный “ВАЗ”, очень трудн…
Автомобили
ШРУС наружный: устройство, назначение и принцип работы
Шарнир равных угловых скоростей (ШРУС) – это устройство, которое обеспечивает передачу крутящего момента от трансмиссии к ведущим полуосям транспортного средства. Укомплектовывается он попарно, на одну из осей а…
Автомобили
Передняя стойка амортизатора: устройство и разновидности
Современные автомобили способны обеспечить максимальный комфорт водителю и его пассажирам во время движения. Их подвеска настолько эффективно поглощает удары, что в салоне их практически не ощутить. К комфортному движ…
Автомобили
ТНВД: устройство и разновидности
Топливный насос высокого давления – это один их основных элементов системы впрыска двигателей, работающих на дизельном топливе. Данное устройство выполняет две функции – нагнетает под давлением нужное коли…
Бизнес
Качалка нефтяная: устройство, назначение. Нефтегазовое оборудование
Процесс добычи нефти сопряжен с применением специального глубинного оборудования, основу которого составляют так называемые станки-качалки. Это разновидность наземного приводного механизма, которым управляют операторы…
Домашний уют
Воздушный клапан для отопления: виды, устройство, назначение
Эффективность работы отопления зависит от совокупности нескольких факторов. Но даже при мощном котле, хороших радиаторах и грамотно организованной коммуникации КПД всей системы может быть снижен. Причина тому – воздух…
Домашний уют
Секретный болт на колесо: описание, устройство, назначение. Как снять секретный болт с колеса: возможные варианты
В связи с кризисом в экономике и прочих отраслях в нашей стране и ряде других стран многие стараются заработать любыми методами – вот автолюбители, например, столкнулись с тем, что стали воровать колеса с их авт…
Домашний уют
Дроссель для ламп дневного света: виды устройств, назначение, схема и отзывы
Лампы дневного света (ЛДС) – это первые экономичные приборы, которые появились после традиционных светильников с нитью накаливания. Они относятся к газоразрядным устройствам, где обязательно требуется элемент, огранич…
Домашний уют
Вентиляция в гараже с подвалом: принципы устройства и разновидности
Гараж с дополнением в виде погреба становится многофункциональным строением, обеспечивающим хранение не только автомобиля и приспособлений для ремонта, но и различных заготовок на зиму, овощей и консервов.Но та…
Назначение теодолита
Теодолит — это геодезический аппарат, с помощью которого измеряются вертикальные и горизонтальные углы. Он используется при ведении общестроительных работ.
Основа прибора — вращающиеся горизонтальный и вертикальный отсчетные круги (лимбы), а также зрительная (визирная) труба. Эта труба имеет какую-то кратность увеличения и работает как подзорная труба.
Упрощенно конструкция теодолита представляет собой визирную трубу, в которую смотрит пользователь, закрепленную на двух колонках. Колонки закреплены на основании. Основание устанавливается на подставку (“трегер”). Теодолит устанавливается на геодезический штатив.
Конструктивно теодолит имеет два отсчетных механизма. Первый служит для измерения и вычисления вертикальных углов. Второй, расположенный в основании, служит для замера горизонтальных углов. Прибор с помощью этих механизмов позволяет получать два значения угла, вертикального и горизонтального.
Использование теодолита в строительстве, например, возведение многоэтажного дома. Выставляются колонны.
Чтобы фиксировать вертикальность, горизонтальность каких-то конструкций, необходимо фиксировать углы установки колонны: в верхней, нижней части, горизонтальные углы или другие углы, которые заданы проектом.
Пользователь, который смотрит в окуляр визирной трубы теодолита, видит изображение и «перекрестие», которое наводит на контрольные точки на конструкции. Кроме визирной трубы, теодолит имеет микроскоп.
После того как пользователь навел зрительную трубу на искомую точку, он смотрит в микроскоп. И в этой, второй, трубе мы видим две шкалы, которые позволяют видеть горизонтальный и вертикальный угол, который был зафиксирован. Таким образом, наводя на различные точки на конструкции, пользователь измеряет углы.
Это принцип работы механического (оптического) теодолита. То есть, мы видим в микроскоп углы и зрительно определяем их.
Существуют теодолиты электронные. Датчики, которые устанавливаются в вертикальный и горизонтальный круги (лимбы), позволяют выводить информацию на ЖК дисплей в виде цифр. Работать с таком теодолитом удобнее.
Такие устройства могут обладать дополнительными функциями, которые автоматизируют работу. Но у обычного оптического теодолита есть свои плюсы. Он может стабильно работать в эстремальных условиях и при этом не требует подзарядки.
По типу точности различают:
По области применения выделяют:
По конструкции оптической системы визирной трубы приборы могут быть с прямым и обратным изображениями.
Отличие теодолита от нивелира состоит в том, что с его помощью можно проводить не только горизонтальную нивелировку (как в случае с нивелиром), но и замерить вертикальные углы.
Теодолит: устройство и назначение
Теодолиты – устройства, которые предназначены для измерения вертикальных и горизонтальных углов на месности. Теодолиты, в зависимости от точности, могут применяться в триангуляции, полигонометрии, в геодезических сетях сгущения.
Также теодолиты нашли применение в прикладной геодезии, при проведении изыскательских работ.
К тому же, теодолиты используют в промышленности при монтаже элементов конструкций машин, а также механизмов, строительстве промышленных сооружений и для выполнения иных задач.
История и современные теодолиты.
У первых теодолитов в центре угломерного круга на острие иголки помещалась линейка, которая могла свободно вращаться на этом острие (как стрелка компаса). В линейке были сделаны вырезы и в них натянуты нити, играющие роль отсчетных индексов. Центр угломерного круга помещали в вершину измеряемого угла и надежно его закрепляли.
Поворачивая линейку, совмещали ее с первой стороной угла и брали отсчет N1 по шкале угломерного круга. Затем совмещали линейку со второй стороной угла и брали отсчет N2. Разность отсчетов N2 и N1 равна значению угла. Подвижная линейка называлась алидадой, а сам угломерный круг назывался лимбом. Для совмещения линейки-алидады со сторонами угла применялись примитивные визиры.
Современные теодолиты, сохранив идею измерения угла, конструктивно значительно отличаются от старинных теодолитов.
Во-первых, для совмещения алидады со сторонами угла используется зрительная труба, которую можно вращать по высоте и по азимуту. Во-вторых, для отсчета по шкале лимба имеется отсчетное приспособление.
В-третьих, вся конструкция теодолита закрыта прочным металлическим кожухом и т.д.
Для плавного вращения алидады и лимба имеется система осей, а сами вращения регулируются зажимными и наводящими винтами. Для установки теодолита на земле применяется специальный штатив, а совмещение центра лимба с отвесной линией, проходящей через вершину измеряемого угла, осуществляется с помощью оптического центрира или нитяного отвеса.
Стороны измеряемого угла проектируются на плоскость лимба подвижной вертикальной плоскостью, которая называется коллимационной плоскостью. Коллимационная плоскость образуется визирной осью зрительной трубы при вращении трубы вокруг своей оси.
Визирная ось трубы (или визирная линия) – это воображаемая линия, проходящая через центр сетки нитей и оптический центр объектива трубы.
Основные части теодолита
Теодолит состоит из следующих частей (рис.1):
В теодолитах различают три разных вращения: вращение зрительной трубы, вращение алидады и вращение лимба; при этом вращение трубы и вращение алидады снабжаются двумя винтами каждое – зажимным и наводящим.
Что касается вращения лимба, то оно оформляется по-разному. В повторительных теодолитах лимб может вращаться только вместе с алидадой; в теодолите Т30 (2Т30 и т.п.
) для вращения лимба имеются два винта: зажимной и наводящий, причем они работают только при зажатом винте алидады.
В теодолите Т15 первых выпусков лимб скреплялся с алидадой с помощью специальной защелки и в таком положении совместное вращение алидады и лимба регулировалось винтами алидады. В точных и высокоточных теодолитах вращение (перестановка) лимба выполняется специальным бесконечным винтом (позиция 12 на рис. 1б).
Электронные теодолиты – инновационные устройства для измерения углов. При использовании электронных теодолитов исключаются ошибки снятия отсчета, т.к. значения углов выводятся на экран прибора.
Теодолитным ходом (рис. 8.14) называют систему закрепленных в натуре точек, например, 1, 4, 5, координаты которых определены из измерения углов β и расстояний D.
Теодолитный ход начинают создавать с осмотра местности – рекогносцировки, цель которой – определить наиболее благоприятные места для закрепления вершин теодолитного хода и створов для промеров углов и линий между ними. Как правило, теодолитные ходы прокладывают между точками государственной геодезической сети, например, II, III. Связь теодолитных ходов с пунктами более высокого класса называют привязкой.
Если теодолитные ходы не привязаны к государственным геодезическим сетям, 20% точек закрепляют железобетонными знаками. Эти знаки, в свою очередь, привязывают к предметам местности: зарисовывают глазомерно план и измеряют расстояния не менее чем до трех постоянных предметов местности – углов капитальных зданий, колодцев, деревьев.
Если производят съемку в масштабе 1:2000, то на застроенной территории длина хода допускается до 2 км, а на незастроенной – до 3 км.
Рис. 8.14. Схема теодолитного хода
После того как выбраны и закреплены вершины сторон теодолитного хода, производят измерения сторон и горизонтальных углов.
Общепринятая погрешность измерения сторон в теодолитных ходах от 1:1000 до 1:2000. Это означает, что если, например, измерена линия длиной 154 м, то при заданной предельной относительной погрешности измерения 1:1000 результат измерения “прямо” может отличаться от результата измерения “обратно” не более чем на 154 м/1000=15 см. Результаты измерений записывают в графу 9 табл. 8.4.
Измерение горизонтальных углов между точками теодолитного хода (либо левые, либо правые по ходу продвижения) выполняют теодолитами.
В зависимости от применяемых теодолитов правильность измерений контролируют по разности углов между полуприемами П и Л (см. графы, 5, 6 табл. 8.4).
В журнале измерения горизонтальных углов часть места отводят для схематической зарисовки (абриса) положения точек теодолитного хода и показательных записей (см. графу 10 табл. 8.4). Абрис служит основным документом, по которому находят на местности точки теодолитного хода.
Для передачи координат на точки теодолитных ходов производят привязку их к геодезическим пунктам более высокого класса. Привязка состоит в том, что определяют положение хотя бы одной точки хода относительно точек более высокого класса: измеряют между ними расстояние и примычный угол. Плановую привязку называют передачей координат и дирекционных углов с пунктов привязки на точки ходов.
В зависимости от количества пунктов государственной геодезической сети, удаленности их от точек теодолитного хода привязку производят разными способами. Например, пункты государственной геодезической сети II, III включают в теодолитный ход, измеряют примычные углы β1 и β2 и линии DII-1, DIII-4 (рис. 8.15).
Рис. 8.15. Схема привязки теодолитного хода к твердым пунктам
Первичную обработку результатов линейных и угловых измерений (нулевой контроль и оценку их пригодности для последующих вычислений), выполняют непосредственно в полевых журналах. При первичной обработке находят среднее значение из ряда измерений одной и той же величины, определяют допустимость отклонений, делают повторные вычисления (выполняет другой специалист).
Основную обработку результатов измерений в теодолитном ходе выполняют после полевого контроля и записывают на бланках-ведомостях. Исходные данные для обработки: горизонтальные углы, длины сторон, дирекционный угол примычной стороны и координаты точек государственной геодезической сети, к которым привязывают теодолитный ход.
Последовательность обработки и записи результатов приведена в табл. 8.5.
Для замкнутого теодолитного хода сумму углов подсчитывают как сумму углов многоугольника: ∑βтеор = 180°(n – 2). Подсчитывают невязку fμ в сумме углов, равную разности суммы измеренных и теоретических углов: fβпракт = ∑βпракт – ∑βтеор.
Для разомкнутого теодолитного хода, т. е. хода, привязанного к пунктам государственной геодезической сети с двух сторон, невязку вычисляют по формуле fβпракт = αкон.лин – αнач.лин ± ∑βизм, где αкон.лин, αнач.лин – дирекционные углы сторон, к которым привязан теодолитный ход, ∑βизм – сумма измеренных углов на вершинах теодолитного хода.
Как правило, поправки вводят с округлением до десятых долей минуты, если углы измерены с точностью до минут. Если измерения
3. Теодолит, его назначение, устройство, работа
Теодолит — геодезический инструмент для определения направлений и измерения горизонтальных и вертикальных углов при геодезических работах, топографических съемках, в строительстве и других видах работ.
Теодолиты предназначены для измерения горизонтальных, вертикальных углов, расстояний нитяным дальномером, магнитных азимутов с использованием буссоли и нивелирования как горизонтальным, так и наклонным лучом (тригонометрическое нивелирование).
Теодолиты различают по точности, назначению, материалам изготовления кругов, конструктивным особенностям и по другим признакам.
Согласно ГОСТ 10529–70 теодолиты различают по материалу изготовления кругов (лимбов) и по точности измерения угла.
По материалам изготовления кругов и по устройству отсчетных приспособлений теодолиты подразделяют на две группы: с металлическими лимбами и со стеклянными лимбами (оптические теодолиты). ГОСТом предусмотрено изготовление только оптических теодолитов взамен устаревших конструкций теодолитов с металлическими лимбами.
По конструкции теодолиты делят на повторительные и простые.
У повторительных теодолитов лимб и алидада имеют независимое и совместное вращение, что позволяет измерять угол путем последовательного его откладывания п раз на лимбе, который имеет закрепительный и наводящий винты.
У простых теодолитов лимб может поворачиваться, но совместно с алидадой вращения не имеет.
Теодолит, имеющий вертикальный круг, устройство для измерения расстояний (дальномер) и буссоль, называют теодолитом-тахеометром.
Выпускаемые технические теодолиты являются тахеометрами.
По точности измерения углов среди оптических теодолитов выделяются: высокоточные ТО5, Т1, точные Т2, Т5, Т5К и технические Т15, ТЗО, ТОМ, 2Т30, 2Т30П, характеризующиеся средней квадратической ошибкой (погрешностью) измерения угла одним приемом. Например, ТЗО означает, что погрешность угла, измеренного одним полуприемом, будет составлять ± 30″.
Устройство теодолита-тахеометра. В теодолите выделяют горизонтальную ось цилиндрического уровня L–L, вертикальную ось вращения теодолита О–О, горизонтальную ось вращения трубы Н–Н, параллельную горизонтальной плоскости лимб, и перпендикулярную ей визирную ось V– V (рис. 2).
Рассмотрим устройство одного из самых распространенных на производстве геодезических инструментов — теодолита ТЗО (рис. 3). Теодолит имеет горизонтальный 5 и вертикальный круги 9, закрытые крышкой 7, зрительную трубу 11 и отсчетное приспособление.
Горизонтальный круг, или лимб, предназначен для измерения горизонтальных углов. Он представляет собой стеклянный круг, по краю которого нанесены деления через 10 (цена деления лимба), оцифрованные через 1о от 0 до 360° по часовой стрелке. Горизонтальный круг 5 имеет полую вертикальную ось 22, которая входит во втулку подставки 1.
Для приведения лимба в горизонтальное положение подставка имеет три подъемных винта 2 (рис. 3, а), которые своими заостренными концами упираются в дно (основание) футляра 3. На штатив теодолит крепят с помощью станового винта.
Горизонтальный круг закрывается корпусом низка 23 (рис. 3, б), который вместе с колонкой 15 составляет основную несущую конструкцию алидадной части теодолита. Ось алидадной части теодолита 75 входит во втулку лимба 21 (рис. 3, в).
При общей оси вращения лимба и алидады конструкция теодолита обеспечивает возможность как их совместного вращения, так и вращения по отдельности. Для этого лимб и алидада снабжены соответственно наводящими 4 и закрепительным (остался за плоскостью чертежа) винтами. На рисунке 3.77 видна только втулка 26 закрепительного винта алидады.
Закрепительный винт лимба не виден, так как расположен за плоскостью чертежа. Алидадную часть теодолита с лимбовой крепят пластиной 27.
На алидадной части теодолита (см. рис. 3, а) расположены цилиндрический уровень 19, вертикальный круг 9, зрительная труба 11 и узлы отсчетной системы.
Цилиндрический уровень предназначен для приведения осей (плоскостей) теодолита в вертикальное и горизонтальное положение. Он представляет собой стеклянную ампулу, у которой основанием служит плоскость, а верхней частью — шаровой сегмент.
Ампулу заполняют нагретым спиртом или эфиром. При остывании в ней образуется пузырек. На внешней поверхности ампулы нанесены деления. Наивысшая точка ампулы имеет средний штрих шкалы, и ее называют нуль-пунктом. Цена деления уровня соответствует 45″. Уровень имеет юстировочные винты. Они входят в гнезда 24 подставки уровня 25 (см. рис. 3, б).
Зрительная труба является визирным устройством, с помощью которого точно наводят на предмет (вешку, рейку). Труба состоит из объектива 12 и окуляра 75 (рис. 4, а). С помощью окуляра наблюдатель видит предмет увеличенным, обратным и мнимым.
Кроме того, в поле зрения окуляра видна сетка нитей 16, предназначенная для точного визирования. Она имеет взаимно перпендикулярные вертикальную и три горизонтальные нити, награвированные на стеклянной (круглой формы) пластине.
Эта пластина установлена в оправе и закреплена четырьмя исправительными винтами. Расположена она в фокальной плоскости окуляра и закрыта колпачком 16 (см. рис. 3, а). Фокусирование изображения сетки нитей осуществляют диоптрийным кольцом 17.
Воображаемую линию, проходящую через центр сетки нитей (пересечение вертикальной и средней горизонтальной нитей) и оптический центр объектива, называют визирной осью. За пределами объектива визирная ось превращается в визирный луч. Зрительная труба должна давать резкое изображение предмета.
Этого достигают перемещением внутренней линзы 17 (см. рис. 4, а) трубы с помощью кремальеры 14 (см. рис. 3, а). При наведении трубы на предмет сначала добиваются четкого изображения сетки нитей, а затем самого предмета.
С осью вращения зрительной трубы наглухо закреплен лимб вертикального круга 9. Он предназначен для измерения вертикальных углов. Устройство вертикального лимба аналогично устройству горизонтального. Зрительная труба снабжена наводящим 18 и закрепительным 13 винтами.
В стойке колонки 15 (см. рис. 3, б) со стороны вертикального круга установлены узлы отсчетной системы теодолита. С помощью оптической системы деления лимбов горизонтального и вертикального кругов передаются в штриховой микроскоп 6 (отсчетное приспособление). В теодолите применена одноканальная оптическая схема.
Оптическая схема теодолита показана на рисунке 4, а. От зеркала 6 через иллюминатор 5 свет падает на вертикальный 11 и горизонтальный 19 крути лимба.
Изображение штрихов вертикального лимба с помощью призмы 7 и линз 2, 4 объектива передается в плоскость штрихов горизонтального лимба с помощью линзы 17, объектива горизонтального крута 3, призмы 8 на конденсатор 9, на котором нанесен индекс для отсчитывания.
Совместное изображение индекса и штрихов деления лимбов передается посредством призмы 10 и объектива 12 на плоскость изображения шкалы 13, которое через окуляр 14 наблюдается в поле зрения микроскопа. На рисунке 3.78, б в поле зрения микроскопа видны штрихи деления горизонтального Г и вертикального В кругов (см. рис. 3).
Зрительная труба имеет оптические визиры 12 (см. рис. 3), которые служат для приближенного наведения трубы на предмет.
Поле зрения микроскопа и отсчеты по горизонтальному Г и вертикальному В кругам теодолита ТЗО показаны на рисунке 5.
Для установки теодолита над точкой местности — вершиной измеряемого угла служит штатив (рис. 6).
Ножки 3 штатива шарнирно соединены с головкой 1. Болтами 2 регулируют их вращение в шарнирах. Высоту штатива изменяют выдвижением ножек, после чего их закрепляют винтом 4. Наконечники ножек углубляют в грунт, нажимая ногой на их упоры.
Теодолит устанавливают на плоскость головки и закрепляют становым винтом 7. На крючок внутри винта подвешивают нитяной отвес. При транспортировании ножки вдвигают до упора, закрепляют винтами 4 и стягивают ремнем 5. Регулируемый ремень 6 служит для переноски штатива на плече или за спиной. На одной из ножек имеется пенал с крышкой для нитяного отвеса и гаечного ключа.
В комплект теодолита ТЗО входят окулярные насадки и ориентир-буссоль.
Окулярные насадки применяют для удобства наблюдения предметов, расположенных под углами более 45° к горизонту, и центрирования теодолита над точкой с помощью зрительный трубы.
Надевают их на окуляры зрительной трубы и отсчетного микроскопа. Окулярная насадка представляет собой призму, изменяющую направление визирной оси на 80°. Призма заключена в оправу, свободно вращающуюся в обойме.
Насадка на зрительную трубу снабжена откидным светофильтром для визирования на солнце.
Ориентир-буссоль служит для измерения магнитных азимутов. При работе ее устанавливают в паз 10 (см. рис. 3) и закрепляют винтом.
Положение магнитной стрелки наблюдают в зеркале, которому придают нужный наклон. Магнитную стрелку арретируют вращением винта 3 арретира. Для уравновешивания стрелки на южном конце установлен передвижной грузик.
Футляр теодолита имеет колпак, которым его закрывают. При этом плоские пружины, опираясь на колонку теодолита, фиксируют положение алидадной части. Поворотом рукояток замков 2 колпак скрепляют с основанием.
В гнезде внутри колпака закрепляют ориентир-буссоль.
Рейки. При выполнении тахеометрических съемок теодолитом-тахеометром ТЗО удобны в работе трехметровые складные нивелирные рейки. На них нанесены сантиметровые и дециметровые деления.
Рейки имеют две стороны: рабочую, на которой сантиметровые деления нанесены черной краской и нуль совмещен с пяткой; дополнительную, на которой деления нанесены красной краской так, чтобы пятка рейки совпадала с отсчетом 4683 или 4783 мм.
Такие рейки предназначены для определения расстояния по нитяному дальномеру и измерения горизонтальных и вертикальных углов.