Для чего применяется теодолит
Электронные и оптические теодолиты – в чем разница?
Содержание:
Первые электронные теодолиты появились в 70-е годы прошлого столетия и очень быстро завоевали популярность, потому что значительно упростили процесс замера. В них ведущая роль отведена микропроцессору, который обрабатывает всю информацию и помогает произвести настройки точнее. Более того, с ним не нужно иметь диплом специалиста, чтобы успешно пользоваться такой техникой – это отличительная особенность и один из несомненных плюсов электронных теодолитов.
Но не будет лишним уточнить, что профессиональные строители и геодезисты часто отдают предпочтение оптическим теодолитам. И для этого есть причины: такие приборы исправно работают при любых погодных условиях, при грамотной настройке они выдают максимально точные результаты измерений, даже при очень низких или высоких температурах.
Электронный теодолит лучше?
У оптического теодолита (как и у электронного) есть зрительная труба (11), которая состоит из окуляра (обращен к глазу) и объектива (оптический прицел). Зрительная труба поворачивается на оси между колонками. Настроить фокус зрительной трубы возможно кремальером (10), а винтом (7) закрепить положение. Начальное наведение трубы на цель осуществляется за счет визира, установленного на трубе. Если в него посмотреть, будет виден белый крест, который нужно навести на объект измерений.
Для того, чтобы увидеть отдаленные объекты, предусмотрен окуляр или по-другому шкаловый микроскоп (12). Сбоку находится вертикальный круг (13), который необходим для замеров вертикальных углов. В некоторых устройствах есть компенсатор. При уклоне вертикального круга он выполняет роль противовеса, тем самым сохраняется точность измерений. Блокировать компенсатор можно нажатием на кнопку-винт (8).
Для замеров горизонтальных углов предусмотрен горизонтальный круг. Он состоит из лимба и алидады. Лимб — это стеклянное кольцо с делениями от 0 до 360 градусов. Алидада — это оптическая система, вычисляющая градусы. Она вращается вокруг неподвижного лимба. Наводить лимб и алидаду можно с помощью специальных винтов (4 и 6). Чтобы алидада вращалась вместе с лимбом без изменения отсчета, нужно закрепить ее винтом (5), а для закрепления лимба потребуется винт 3. Стоит отметить, что лимб обычно находится в металлическом корпусе, поэтому он защищен от повреждений или загрязнений.
Вся конструкция устанавливается на подставку (1), ее называют трегер. Корпус оптического прибора свободно вращается вокруг своей оси, поэтому работать еще удобнее. Для регулировки высоты можно воспользоваться винтами (2). Ровно ли установлен аппарат по горизонтали, можно проверить с помощью цилиндрического уровня (9). Он помещен в надежный стальной футляр.
Комментарий специалиста. У оптических теодолитов отечественного производства маркировка может выглядеть так — 2Т30МКП. Цифра, стоящая перед буквой Т («теодолит») значит номер модификации (2 — второе поколение, 3 — третье и т. д.). Если цифры нет — первое поколение. После буквы также всегда стоит цифра, которая указывает на точность измерений в секундах. К классу технических устройств относятся теодолиты с цифрами 30 и 15, с 2 или 5 — к точным, а с 1 — к высокоточным. У оборудования иностранного производства обозначения иные, поэтому для ознакомления с параметрами внимательно почтите техническую документацию.
Прибор оснащен панелью управления с двух сторон. Учитывая то, что корпус теодолита свободно вращается вокруг своей оси, работать очень удобно. При повороте дисплей всегда будет перед глазами. На панели управления находятся несколько кнопок. Они достаточно крупные и легко нажимаются, поэтому для изменения настроек не потребуется снимать перчатки.
Рассмотрим на примере теодолита CST/berger DGT10 F0340543N0, представленного в нашем магазине, какие основные команды можно настраивать с помощью клавиатуры. У оборудования других производителей подобные операции также присутствуют.
Клавиша V% обозначает переход от минут/секунд к процентам. Это удобно при определении наклона от вертикальной оси. Клавиша Оset — сброс показаний. Клавиша L/R — переход от вертикальных показаний к горизонтальным. С помощью клавиши Hold измерения вносятся в память устройства. Специальной кнопкой (с изображением фонарика) можно включить подсветку дисплея. Это позволит работать даже когда освещения не достаточно. На экране отображаются координаты вертикального и горизонтального угла одновременно. Кроме этого есть показания времени и даты, а также индикатор заряда батареи. Оборудование оснащено специальной ручкой (у оптических приборов таких ручек не предусмотрено). С ее помощью удобно переносить прибор и устанавливать его на трегер.
Некоторые модели электронных теодолитов оснащены дальномером. В этом случае можно определять и расстояние до объекта.
Комментарий специалиста. Считается, что применение теодолита (и оптического, и электронного) неудобно при исследовании пещер. Под землей случаются обвалы, которые сложно предвидеть, поэтому измерения должны быть не только точными, но и очень быстрыми, а теодолит «не терпит» спешки особенно при установке. В связи с этим чаще применяются лазерные дальномеры и, конечно же, компасы, эклиметр (показания которых лишь примерные).
Дополнительная и необходимая комплектация
Любые теодолиты чаще всего используются на открытых площадках, при строительстве здания, проложении дорог, электропроводов, исследовании территории. Поскольку измерения занимают продолжительное время, теодолит всегда устанавливается на штатив. При покупке обратите внимание, прилагается ли он в комплекте. В другом случае его придется приобретать отдельно. Чаще всего у прибора резьба под штатив соответствует 5/8 дюйма. Согласитесь, погодные условия могут быть разными — сильный ветер, дождь, снег. Чтобы теодолит сохранял устойчивость, штатив должен быть надежным и прочным. В нашем магазине Вы сможете подобрать подходящий вариант здесь.
Перед чем нажать на кнопку «купить», проверьте, все ли необходимое входит в комплект к теодолиту. Там должны быть:
При покупке не забывайте про сопутствующую документацию. Все приборы причисляются к классу сложных оптико-механических, поэтому проходят поверку в метрологической службе. В нашем магазине представлены модели оптических теодолитов ADA PROF-X6, ADA PROF-X2, у которых есть документы, подтверждающие данную поверку.
Для чего нужен теодолит
Основная задача теодолита — определить угол, вершиной которого является место расположения прибора, а сторонами угла линии соединяющие две произвольные точки и теодолит. Измерения выполняются в горизонтальной или вертикальной плоскости. Для работы нужен один человек. Измерения проводятся между точками расположенными на поверхности земли (геодезические измерения), воды (морские измерения) или в атмосфере (астрономические наблюдения).
Чаще всего теодолит востребованы во время начала строительных работ для выполнения разметки на местности; проектирование дорожного полотна для автомобилей или железнодорожных путей; укладка подземных коммуникаций.
Вторая по значимости функция теодолита — это определения больших расстояний.
Устройство теодолита
Устройство теодолита эволюционирует много столетий. Сейчас выпускают приборы разной комплектации и дополнительными функциями. Точное устройство прибора зависит от специфики его использования, но есть элементы присущие каждому теодолиту.
Тренога из дерева или металла, обычно покупается отдельно. Используется для фиксации прибора на рабочем месте.
Для ровной установки теодолита применяют отвес и уровень встроенный в прибор.
Три подъёмных винта для горизонтального выравнивания прибора.
Алидада — вращающаяся часть прибора со зрительной трубкой и отсчётным механизмом.
Вертикальный и горизонтальный круг (лимб) с разметкой на угловые градусы.
Зрительная трубка с окуляром и объективом.
Отсчётное устройство для считывания показаний.
В некоторых моделях отсутствуют детали: определённые винты, оптический визир отсчётного устройства. Есть модели с разной комплектацией: фотокамера, видеокамера, лазерная указка, дисплей, клавиши управления настройками.
Особенности оптических и электронных теодолитов
Устройство приборов мало отличаются. Основное отличие электронного теодолита от оптического — наличие микропроцессора, блока электроники и табло для выведения информации. Особенности и преимущества оптического теодолита.
Работают при любых погодных условиях и в любых температурах (крайний север, тропики).
Вычисления происходит вручную.
Используются в подземном строительстве с тяжёлыми внешними факторами.
Можно работать в полевых условиях без источника питания.
Вычисление происходит автоматически, результат выводится на экран.
Сводятся к минимуму ошибки при вычислениях.
Можно сохранять данные в памяти для дальнейшего использования.
Удобно работать в тёмное время суток.
Поверка и юстировка теодолита
Перед началом работы любой измерительный прибор должен пройти поверку. Поверка — это определение корректности работы прибора и подтверждение что погрешность измерения не выходит за норму указанную в инструкции. Если поверка выявила неточность работы прибора, тогда проводят юстировку. Юстировка — это выставление настроек «по умолчанию» или «нулевых». Поверку и юстировку выполняют в специальных мастерских.
В начале эксплуатации прибора специалист проводит контроль.
Горизонтальные оси на объективах должны быть параллельны.
Ось вращения зрительной трубки перпендикулярна основной оси прибора.
После поворота зрительной трубки на 180 градусов визирная ось на сместиться от базового значения.
Нити в оптической сетки трубки строго горизонтальны и вертикальны.
Правила измерения теодолитом
Измерения оптическим теодолитом состоит из нескольких этапов.
Установить теодолит с треногой на точке отсчёта и выставить прибор горизонтально и вертикально.
Навести зрительную трубку на точки измерения с помощью наводящих винтов.
Фиксация значений нитью на визире.
Снять показания с помощью микроскопа.
Проведение расчётов с использованием данных на горизонтальном и вертикальном лимбе.
Работа с электронным теодолитом.
Навести вертикальную нить на первую отметку, зафиксировать положение кнопкой.
Навести окуляр на вторую точку, после этого прибор сам подсчитает угол и выведет данные на экран.
Правила эксплуатации теодолита
Теодолит и нивелир, что общего в чём разница.
Теодолит измеряет углы между точками. Нивелир — разницу в высоте от базовой линии между двумя или более точками. Для работы с нивелиром требуется два человека.
Предложение интернет-магазина Анталекс.рф для покупателей теодолитов
В интернет-магазине Анталекс.рф продаются оптические и электронные теодолиты производства BOIF и ADA Instruments. Стоимость оптических теодолитов от 30 000 рублей, цена электронных от 35 000 рублей.
Уточнить информация об условиях оплаты и доставки теодолитов 8 800 50-50-021 семь дней в неделю с 9 до 18 часов по-московскому времени.
Простыми словами: теодолит – что это такое?
Предназначенный для проведения горизонтальных и вертикальных замеров на местности, теодолит один из наиболее востребованных устройств при проведении геодезических измерений.
Его прообраз был известен уже жителям древней Греции и Рима, а современный, известный всем топографам и геодезистам вид он обрел в 18-19 веке с развитием механики и оптики.
Прогресс не стоит на месте и вместе с ним повышается качество и функционал прибора и, как следствие, точность и диапазон его измерений.
Геодезия – что это
Методы геодезической науки используются при проведении «на местности» измерений, необходимых при осуществлении хозяйственно-экономической деятельности человека: строительстве, прокладки дорожной инфраструктуры, кадастровых и иных разграничений.
Что такое теодолит в геодезии и что он делает? На этот вопрос вы получите ответ далее, прочитав нашу статью.
Описание
Теодолит представляет собой оптический прибор высокой точности, предназначенный для замера углов между выбранными точками «в поле».
Устройство нужно для того, чтобы проводить съемку и измерение как горизонтальных, так и вертикальных углов на рельефе земной поверхности, а также на промышленных и жилых конструкциях. Также он предназначен для измерения дальномерных расстояний.
Практичный и надежный, теодолит сегодня применяется в самых разных сферах хозяйственно-экономической деятельности. Им пользуются и на суше, и на воде: строители и железнодорожники, геодезисты и геологи, полярники и нефтяники. С развитием промышленности и приборостроения постоянно совершенствуется точность измерений и расширяется модельный ряд устройств: на рынке появляются приборы, удовлетворяющие самым разным запросам, как по конструктивным и функциональным особенностям, так и по цене.
В статье рассмотрим устройство инструмента, его принцип действия и применение.
Устройство
Конструкция теодолита состоит из базовых частей, которые усложнялись с развитием техники, оснащая его большим количеством функций. Строение инструмента:
В современных моделях могут отсутствовать некоторые составные части (например, винты или оптический визир отсчетного устройство), но, при этом, содержать в конструкции дополнительные элементы, например, фото- видеокамеру, лазерную указку, дисплей и клавишную панель настройки.
Основные части современного теодолита – алидада, зрительная труба, лимб или горизонтальный круг, подставки, цилиндрический уровень, подъемные винты и вертикальный круг.
Устройство зрительной трубы теодолита:
Горизонтальный круг
Горизонтальный и вертикальный круги теодолита – основные круговые оси прибора, необходимые для замера углового наклона исследуемого объекта.
Горизонтальный круг, или лимб [в переводе с англ. кромкакайма] представляет собой кольцо из стекла, с нанесенными на него штриховыми угловыми числовыми значениями (градусы, минуты, иногда и секунды).
Шкала представляет собой полный круг от 0-го до 359-го градуса.
Шаг лимба зависит от показателя точности теодолита.
Лимб и алидада
Алидадой [от арабской транслитерации – alidade – бок, сторона] называется вся верхняя конструкционная часть теодолита. Она закрепляется на оси непосредственно над лимбом и позволяет конструкции вращаться в горизонтальной плоскости.
Алидада включает в себя колоннообразные опоры: на одной из них располагается вертикальный замерный круг, а в другую вмонтирован микроскоп отсчетного устройства, с помощью которого можно точно определить угол заданный поворотом алидады по окружности лимба. Между опорами располагается подвижный в вертикальной плоскости цилиндр трубки. Алидада и лимб закрываются герметичными кожухами из металла или высокопрочного пластика для предохранения от загрязнения и деформации.
Алидада, трубка и лимб являются ведущими подвижными элементами прибора. Алидада задает отсчет относительно исследуемых точек, после чего для фиксации системы координат кольцо лимба вращается и закрепляется винтами относительно исследуемых точек.
Важно! Во время работы «в поле» вертикальная ось, на которой вращается алидада, условно соединяется с вертикалью, пересекающей вершину угла, который нужно измерить, и по зафиксированному горизонтальному лимбу ведется отсчет.
На видео вы можете посмотреть про назначение и устройство теодолита:
Сегодня индустрия измерительных приборов поставляет на рынок множество моделей теодолитов.
Классификация осуществляется по ГОСТ 10529-96 на основании ряда критериев и позволяет выбрать то устройство, которое подойдет для решения задачи, поставленной перед исследователем-астрономом, маркшейдером, топографом или инженером-геодезистом.
Классификация по точности
По величине средней квадратичной погрешности угловых измерений, приборы подразделяются на:
Справка! При работе на стройплощадках, кадастровом замере или прокладке дорожной инфраструктуры используются в основном теодолиты второго типа – они наиболее популярны и распространены в свободной продаже.
По области применения
По сфере, в которой используется прибор, он может относиться к:
Другие области, в которых активно применяются теодолиты – это картография, навигация, укладка трубопроводов и кабелей, и т.д.
Также производятся различные гибридные варианты (Фототеодолиты, Гиротеодолиты, Тахеометры и т.д.), сочетающие в себе функции нескольких приборов – не только замерение углов, но и, например, измерение расстояния до контрольных точек объекта.
По конструкции отсчетного устройства
Конструктивные особенности прибора позволяют подразделять его на:
В отличие от традиционных моделей, теодолиты с компенсационным механизмом угла наклона не требуют особенно «тонкой» настройки и используется в закрытых пространствах с неровной или колеблющейся поверхностью для проведения менее точных измерений.
По физической природе носителя информации
По данному параметру теодолиты могут быть:
Справка! В электронных моделях лимб подразделяется не на градусы, а на дорожки, содержащие закодированные в системе 0 и 1 зоны, что позволяет МПЦ считывать сигнал и преобразовывать его в изображение, как с компакт-диска.
Точность измерения определяется качеством материала лимба и количеством нанесенных дорожек кодовой маски.
Поверка и юстировка
Перед началом работы большинство измерительных приборов необходимо откалибровать и убедиться, что он работает корректно, а измеряемые геометрические величины не выходят за пределы установленных погрешностей. Такая процедура называется поверкой. Если же после ее завершения обнаруживаются, что аппарат работает некорректно, необходимо произвести юстировку – то есть с помощью винтов или клавиш корректно выставить «нулевые» показатели прибора.
Для корректной работы теодолита, при первой эксплуатации следует убедиться, что:
В современных приборах, корпус которых пломбируют, за соблюдение этих показателей отвечает изготовившее устройство предприятие. Если по какому-то из пунктов поверки наблюдаются расхождения, следует обратиться в специализированную мастерскую или к представителю компании-изготовителя.
Про поверки “относительно” кратко, вы можете ознакомиться на видео:
Принцип работы
Базовый принцип действия прибора заключается в наведении зрительной трубки на цель, после чего, с помощью геометрической проекции наблюдаемых через объектив горизонтальной и вертикальной осей, через отсчетное устройство по лимбу возможно измерить углы отклонения каждой оси.
Для того, чтобы работать с теодолитом, от оператора требуется определенный уровень знаний в области геометрии, механики и астрономической геодезии, а также практические навыки обращения с высокоточными устройствами. Существующие в промышленности электронные приборы во многом упрощают эксплуатацию, но и в принципах их работы желательно разобраться заранее.
В упрощенном виде, процедура работы с теодолитом, не зависимо от его типа, сводится к следующим действиям:
Справка! В геодезических и картографических вузах обращению с прибором посвящается специальный курс; отдельные программы подготовки разработаны также в центрах повышения профессиональной квалификации.
Подготовка к работе
Для того чтобы проводить качественные замеры на местности, теодолит важно установить и привести в рабочее положение.
Для этого последовательно проводится ряд предварительных операций.
Центрирование
Это первый этап развертывания прибора, который подразумевает выбор центральной точки отсчета при проведении замеров. Когда точка определена, оператор укрепляет над ней штатив, после чего, используя оптику (центрир) или нить с грузом, закрепленную на штативе (отвес), выравнивает площадку так, чтобы она располагалась по линии центра и параллельно нити отвеса. Таким образом, размещенный на штативе теодолит не будет отклоняться по вертикальной оси.
Горизонтирование
После того как прибор будет ровно стоять по вертикали, необходимо также произвести выравнивание по горизонтальной оси. Эта процедура называется горизонтированием и осуществляется тремя подъемными винтами горизонтальной алидады. Ориентироваться, в зависимости от модели прибора, необходимо на цилиндрический или круглый уровень алидады горизонтального круга. Оперируя винтами, оператор приводит воздушный пузырек уровня в положение 0. Допустимое отклонение не должно превышать 1 деление на уровне.
Фокусировка
После того, как теодолит выровнен и закреплен по центру точки отсчета, проводится фокусировка – настройка точности прорисовки сетки зрительной трубки и отсчетного устройства. Первая осуществляется поворотом окулярного кольца трубки до тех пор, пока нити сетки не будут видны максимально четко.
Для фокусировки второму оператору следует вращать диоптрийное кольцо на отсчетном устройстве, добиваясь четкого видения штрихов-делений на шкале микроскопа.
Справка! В современных электронных моделях теодолита отсчетное устройство не настраивается, но программируется на предприятии-изготовителе. Визир микроскопа в такой конструкции не предусматривается, а показания по замеряемым углам отображаются на специальном мониторе.
На видео предоставлена подробная инструкция:
Как правильно измерить вертикальные и горизонтальные углы
Измерение горизонтальных углов с использованием теодолита проходит в две или три стадии, в зависимости от типа устройства. Если используется классический теодолит, к двум измерительным добавится одна вычислительная.
Принимая, что вершиной искомого угла является установленный прибор, оператор наводит вертикальную нить сетки зрительной трубки на первую отметку и фиксирует значение на горизонтальном лимбе. В современных теодолитах с электронной «начинкой» отметка определяется на лимбе автоматически и закрепляется как 0 с помощью кнопок на панели прибора; в традиционных – отмечается оператором через окуляр отсчетного устройства и заносится в журнал измерений.
После этого по часовой стрелке трубка наводится на вторую отметку. Электронный прибор, при этом, высчитает угол сам и выведет показания на экран. При работе с традиционным устройством, оператор должен будет через микроскоп снять показания с горизонтального лимба и, путем геометрических операций, вычислит значение искомого угла.
Нагляднее вы можете ознакомиться со способами измерения горизонтальных углов на видео:
Вертикальные углы меряют таким же способом. При этом вращение трубки будет осуществляться не в плоскости горизонтального, но в плоскости вертикального лимба, с совмещением отметок не с вертикальной, а с горизонтальной нитью сетки трубки.
Как работать с теодолитом, инструкция-ликбез для новичков:
Правильная эксплуатация
Не зависимо от того, какой моделью теодолита – электронной или классической, предстоит пользоваться, важно помнить, что это чувствительный прибор высокой точности, требующий аккуратного обращения и корректной эксплуатации.
От пункта к пункту его следует перевозить в специальном, предназначенном для конкретной модели коробе или футляре, стараясь не допускать тряски и падения прибора с высоты.
Механические детали конструкции при вращении на осях или винтах должны свободно двигаться, но не должны быть разболтаны и при необходимости плотно фиксироваться во время эксплуатации устройства.
Рекомендуется также всегда внимательно следить за оптическими компонентами – окуляры и визиры необходимо беречь от пыли и грязи, и не допускать их деформации (сколы, трещины и т.п.)
Отдельное внимание уделяется штативу – при размещении следует убедиться, что тренога расположена устойчиво, а все ножки и площадка крепко зафиксированы.
Во время проведения замеров, работа с прибором должна быть достаточно бережной, после чего перед упаковкой в короб или футляр, его необходимо проверить и прочистить.
Что такое нивелир
В картографических и геодезических измерениях в паре с теодолитом применяется еще одно устройство – нивелир.
Прибор служит для определения горизонтали поверхности и измерения разницы в высотах на ландшафте или строящемся объекте.
В чем разница нивелира и теодолита
Главное отличие в том, что по конструкции нивелир проще теодолита, но для работы с ним при проведении расчетов нужен помощник. В базовой комплектации устройство также состоит из трубки, установленной на штативе, но, в отличие от теодолита, нивелир имеет только одну горизонтальную плоскость вращения.
Именно по ней оператор ориентирует сетку трубки прибора, проводя измерения. При этом разница в высотах фиксируется с помощью размеченной рейки, которую в точке измерений вертикально держит помощник.