Устройство теодолита. Основные конструктивные части и оси

Что такое геодезия?

Геодезия — это наука, занимающаяся точным измерением земной поверхности, созданием рабочих чертежей или карт и прочими прикладными задачами. Для всех этих направлений созданы специальные разделы геодезии, но наиболее ощутимой и важной для повседневной жизни является инженерная геодезия.

Именно этот раздел занимается съемкой местности для постройки зданий и сооружений, для прокладки дорог, для определения точности проходки шахтных выработок или тоннелей. Задачи, решаемые этой отраслью, носят чисто прикладной характер, тесно соприкасающийся со строительством или картографией.

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.

Что такое теодолит и для чего он нужен?

Теодолит — оптический измерительный прибор, при помощи которого с высокой точностью выполняются измерения вертикальных или горизонтальных углов. Он является основным инструментом геодезистов или маркшейдеров, производящих съемку местности.

Назначение теодолита
— определение угла между двумя точками при помощи наведения визира поочередно на одну и другую точку, сравнения показаний на шкале самого прибора или на рейке — измерительной вертикальной линейке, которую удерживает ассистент на определенном расстоянии.
Существует много разновидностей теодолитов, различающихся по определенным признакам:

1. Степень точности.
2. Способ отсчета по вертикальной шкале.
3. Конструкция.
4. Принцип действия.

Классическая, первоначальная конструкция теодолита — чисто механическая, самая простая, но не дававшая особой точности измерений. На смену ей пришел теодолит оптический – самый популярный и распространенный по сей день.

Он обеспечивает достаточную точность измерений, но уступает лазерному типу конструкции, имеющему наименьшую погрешность и применяемому для самых ответственных работ.

Существуют также электронные теодолиты, имеющие высокое качество измерений любой степени сложности с выводом показателей на собственный дисплей. Преимуществом такого типа конструкции являются автоматически производящиеся вычисления, значительно сокращающие время на обработку данных или снижающие вероятность ошибки.

Важно!

Основные части теодолита остаются неизменными, усложняется лишь система наведения и определения значений.

ИЗМЕРЕНИЕ ВЕРТИКАЛЬНЫХ УГЛОВ ТЕОДОЛИТОМ

Вертикальным

углом (или углом наклона линии местности
АВ
) называется угол n, составленный визирной осью и ее проекцией на горизонтальную плоскость. Для его измерения необходимо, чтобы визирная ось зрительной трубы была
параллельна
линии местности
АВ
. Для этого следует измерить высоту инструмента
i
, отметить ее на вешке (рейке) в точке
В
и наводить среднюю горизон- тальную нить сетки на эту метку. Иными словами, для измерения

ное положение, то нулевой диаметр отсчетного устройства (прохо-дящий через центр круга и отсчетный индекс И

) должен совпасть с линией
О-О
. Это несовпадение характеризуется
местом нуля (МО)
— отсчетом по вертикальному кругу, когда визирная ось трубы
VV
горизонтальна, а пузырек уровня при алидаде находится в нуль-пункте.

Порядок измерения

угла наклона следующий:

1. Установив теодолит в точке А

и измерив высоту инструмента
i
, визируют на рейку в точке
В
так, чтобы средняя нить сетки располагалась на отсчете равном
i
. Берут отсчет
КЛ = +6
°
41
’.

2. Переведя трубу через зенит, вновь визируют на высоту ин-струмента i

и берут отсчет
КП = -6
°
39
’ .

У современных теодолитов применена секторная оцифровка

вертикального круга с указанием знаков
”плюс”
и
“минус”
. При взя-тии отсчетов необходимо обращать внимание на положение пузырька цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга.

3. Вычисляют место нуля МО

и угол наклона n:

МО

=
= (6
°
41
’
-6
°
39 ’
)/
2
= +°
01 ’ ,
Внимание!

По трем последним формулам должно получиться одно и то же значение угла наклона n. Угол наклона n может быть положителен или отрицателен. Для определения
МО
и n необходи-мо выполнить одни и те же действия с той разницей, что при определении
МО
теодолит можно устанавливать в
любом
месте ивизироватьна
любую
точку.

Источник

Как устроен теодолит?

Основными узлами теодолита являются:

1. Корпус.
2. Зрительная труба.
3. Система наведения (система регулирующих и настроечных винтов, позволяющих точно установить оси прибора по горизонтали и вертикали, навести зрительную трубу на определенную точку).
4. Отвес или оптический центрир, служащий для настройки вертикали и точного выбора положения прибора (установки на точку).
5. Штатив (тренога, трипод) для установки прибора в рабочем положении на грунт.

Основной элемент прибора — зрительная труба при помощи которой производится точное наведение на определенную точку, определение параметров ее расположения относительно вертикали, горизонтали или другой точки с известными параметрами.

Строение теодолита
основано на системе наведения основного элемента конструкции — визирной трубки (или зрительной трубы). Она установлена на специальной U-образной подставке и может перемещаться вокруг горизонтальной оси. Изменения наклона зрительной трубы отображаются на шкале вертикального круга.
В свою очередь, подставка вместе с трубой может поворачиваться вокруг вертикальной оси. Изменения положения или направления зрительной трубы отображаются на шкале горизонтального круга. Все положения трубы могут быть зафиксированы или скорректированы при помощи винтов тонкой настройки, от качества наведения зависит точность результата.

Установка на грунте производится с помощью штатива — треноги. Для настройки горизонтали используется отвес и настроечные винты, расположенные в нижней части корпуса.

Все, для чего предназначен теодолит, это определение вертикальных или горизонтальных углов, позволяющее вычислить расстояние между точками, разницу уровней точек по вертикали. Точность измерений зависит от двух параметров:

1. Качество прибора.
2. Точность вычислений.

Внимание!

Оптический теодолит не дает окончательных данных, большинство значений получаются путем последующей обработки, расчетов. В этом заключена ключевая особенность прибора, отличающего его от более современных типов.

Поверки и юстировки теодолитов производят для выявления и устранения ошибок, вызванных отступлением от геометрических и оптико-механических требований, заложенных в конструкцию прибора.

1. Ход подъемных винтов должен быть плавным, размеренным, без качки и заеданий.

Регулируют ход винта, вращая при помощи шпильки регулировочную гайку в ту или другую сторону до тех пор, пока не будет достигнут равномерный ход винтов.

Круглый уровень

Рис. 3.22. Веха с круглым уровнем по микроскопу, равный месту

2. Азимутальная устойчивость штатива и треножника должна быть обеспечена при вращении алидады горизонтального круга.

Закрепляют теодолит на штативе, приводят вертикальную ось вращения прибора в отвесное положение, наводят сетку нитей зрительной трубы на какой-нибудь резко выделяемый предмет. При приложении слабых вращательных усилий к головке штатива сетка нитей зрительной трубы не должна отклоняться от предмета. В противном случае следует туже затянуть винты шарнира (барашки) ножек штатива.

Добившись устойчивости штатива, аналогично проверяют устойчивость треножника теодолита, при обнаружении отклонения сетки от изображения предмета следует подтянуть гайки, регулирующие ход подъемных винтов треножника.

3. Ось цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга должна быть перпендикулярна к вертикальной оси вращения теодолита.

Устанавливают поверяемый уровень параллельно линии, соединяющей два подъемных винта треножника и, вращая их в противоположных направлениях, приводят пузырек уровня в нуль-пункт. Затем устанавливают уровень по направлению третьего подъемного винта и вновь приводят пузырек в нуль-пункт, чтобы привести ось вращения теодолита примерно в вертикальное положение. Берут отсчет по горизонтальному кругу и поворачивают алидаду горизонтального круга точно на 180°,точность установки проверяют по отсчетам по горизонтальному кругу. Если пузырек уровня отклонится от нуль-пункта, то его перемещают на половину дуги отклонения исправительным (юстировочным) винтом уровня, а на вторую половину — подъемным винтом треножника, по направлению которого он стоит.

Поверку и исправление следует выполнять до тех пор, пока после поворота алидады на 180° пузырек цилиндрического уровня будет либо оставаться в нуль-пункте, либо отклоняться от него не более чем 0,5 деления.

Поверка оси цилиндрического уровня по алидаде горизонтального может быть выполнена по способу Г. Ф. Лысова. Для этого теодолит устанавливают так, чтобы плоскость лимба была наклонена к горизонту не более чем на 2°, затем вращают алидаду с уровнем до тех пор, пока пузырек не станет в нуль-пункт, и берут отсчет по горизонтальному кругу, например 36°18′. Продолжают вращать алидаду до второго захода пузырька уровня в нуль-пункт и делают второй отсчет, например 218°02.’, После этого устанавливают алидаду на средний отсчет ± 90°. В нашем примере 37°10′.

4. Ось круглого уровня должна быть параллельна оси вращения теодолита.

Устанавливают при помощи исправленного цилиндрического уровня на алидаде горизонтального круга ось вращения теодолита в отвесное положение. Затем пузырек круглого уровня устанавливают в нуль-пункт при помощи трех винтов, крепящих оправу круглого уровня.

5. Визирная ось зрительной трубы теодолита должна быть перпендикулярна к оси ее вращения.

Приводят ось вращения теодолита в отвесное положение и наводят центральную точку пересечения сетки нитей зрительной трубы на удаленный, хорошо видный предмет. Затем берут отсчет по горизонтальному кругу (например, при круге право П^, переводят зрительную трубу через зенит и вновь наводят пересечение нитей сетки на тот же предмет, делают отсчет по горизонтальному кругу (при круге лево Л^ и вычисляют их разность: Пх—JIX. Полученная разность отсчетов Лх—П, может содержать ошибку, вызванную не только влиянием несоблюдения поверяемого условия, т. е. коллимационной ошибки С, но и эксцентриситетом алидады, величина которого в отдельных экземплярах теодолитов может достигать + Г. С целью исключения влияния эксцентриситета горизонтального круга в теодолитах с односторонним отсчитыванием берут отсчет по горизонтальному кругу, например Л2. Открепляют винт треножника, повертывают теодолит в треножнике на 180°, приводят вертикальную ось вращения теодолита в отвесное положение. Вновь наводят на тот же предмет, берут отсчет П2 и вычисляют разность Л2—П2.

Для исправления следует установить по горизонтальному кругу отсчет Л—С или П + С. Затем отвернуть колпачок, закрывающий винты и винты сетки нитей, и шпилькой при’слегка отпущенных вертикальных исправительных винтах сетки переместить оправу боковыми исправительными винтами до совмещения пересечения центра сетки нитей с изображением наблюдаемого предмета. Устранение коллимационной ошибки достигается в несколько приемов.

6. Вертикальная нить сетки (или биссектор) должна быть перпендикулярна к оси вращения трубы (лежать в коллимационной плоскости трубы).

Закрепляют теодолит на штативе и тщательно приводят по выверенному цилиндрическому уровню на алидаде горизонтального круга его вертикальную ось в отвесное положение. Выбирают отчетливо видимую точку k (например, на стене), вращая алидаду горизонтального круга наводящим винтом, смотрят, не сходит ли изображение точки k со средней горизонтальной нити сетки. Если изображение точки k будет отходить от горизонтальной нити сетки более чем на три толщины штриха для теодолитов Т5,$2Т5, Т5К, 2Т5К и на треть биссектора для теодолита ;Т 15 (если убудет двигаться в середине между штрихами биссектора), то сетка установлена правильно. В противном случае следует отвернуть колпачок, закрывающий исправительные винты сетки, слегка отпустить инты, скрепляющие окулярную часть с корпусом трубы, и повернуть окулярную часть так, чтобы при вращении алидады горизонтального круга изображение точки k не сходило с горизонтальной нити сетки. После установки сетки нитей закрыть винты и навернуть колпачок.

7. Ось вращения зрительной трубы должна быть перпендикулярна к вертикальной оси вращения теодолита.

Приводят основную ось вращения теодолита в отвесное положение и, закрепив лимб, наводят центр пересечения сетки нитей на точку k (например, на стене), расположенную в 20—30 м от теодолита под углом 30—50° к горизонту, закрепляют алидаду. После этого опускают зрительную трубу теодолита примерно до горизонтального ее положения и отмечают на стене проекцию центральной точки пересечения сетки нитей ax. Поворачивают алидаду на 180°, переводят трубу через зенит и вновь наводят пересечение центральной точки нитей на ту же точку k, затем опускают трубу до того же положения, как и в первом случае, и отмечают на стене проекцию точки пересечения сетки нитей а2. Если отмеченные на стене точки ах и а., не выходят за пределы биссектора нитей, то такой наклон оси вращения трубы теодолита допустим. Устранение несоблюдения поверяемого условия производится только в мастерской.

8. Место нуля вертикального круга должно быть близким к нулю.

Устанавливают в рабочее положение теодолит. Пересечением центральной точки сетки нитей зрительной трубы теодолита наводят на какую-нибудь хорошо видимую, удаленную на 150—200 м точку k и приводят пузырек уровня на алидаде вертикального круга в нуль-пункт в теодолитах Т15, Т5 и 2Т5. В теодолитах Т15К, Т5 и Т5К нет уровня при вертикальном круге, его роль выполняет самоустанавливающая система оптического компенсатора. Берут отсчет по вертикальному кругу. Переводят трубу через зенит и вновь наводят пересечение сетки нитей на центральную точку ту же точку k и перед отсчетом по вертикальному кругу пузырек уровня при алидаде вертикального круга приводят в нуль-пункт.

Место нуля (МО) вычисляют по формулам:

для теодолитов Т15, Т5 и Т5К

(3.2)

где П — отсчет по вертикальному кругу при круге право; J1 — отсчет по вертикальному кругу при круге лево;

для теодолитов Т15К, 2Т5 и 2Т5К, шкалы микроскопов вертикальных кругов которых имеют двойную оцифровку

(3.3)

Если МО отличается от нуля более чем на двойную точность оптического микрометра, его исправляют следующим образом.

В теодолитах Т15, Т5, 2Т5 устанавливают пузырек уровня при вертикальном круге в нуль-пункт и производят отсчет по вертикальному кругу. Затем наводящим винтом уровня уменьшают отсчет П—МО или МО —Л + 180° на величину места нуля (в случае необходимости прибавляют 360°) и ставят индекс отсчетного устройства на этот отсчет на вертикальном круге, а юстировочными винтами уровня вертикального круга приводят пузырек в нуль-пункт и снова повторяют поверку. Так повторяют поверку до тех пор, пока МО будет равно или близким 0°.

В теодолитах Т5К, 2Т5К приведение МО к 0° или близким к нему производится только в мастерской.

9. Одно деление горизонтального или вертикального круга должно быть равно длине шкалы отсчетного микроскопа.

Совмещают любой штрих горизонтального или вертикального круга с нулевым штрихом шкалы микроскопа. Отсчет снимают по следующему штриху круга. Разность между отсчитанным и номинальным его значением называют р е и о м. Величину рена определяют не менее чем по 12 совмещениям на разных участках каждого круга.

Для исправления рена микроскопа горизонтального круга теодолита необходимо предварительно снять боковую крышку подсветки и слегка ослабить винты нижнего блока. А затем, перемещая эти винты, а вместе с ними и оправу с линзами, вдоль оси, изменить увеличение микроскопа, т. е. добиться совмещения штрихов горизонтального круга со штрихами шкалы микроскопа. Исправление начинают с перемещения верхней линзы, при этом нарушится резкость изображения и появится параллакс. Затем, перемещая нижнюю линзу, устанавливают резкость изображения штрихов без заметного на глаз параллакса. По окончании установки следует закрепить винты и снова проверить рен.

Исправление рена вертикального круга производится аналогично изложенному для горизонтального круга путем перемещения линз объектива, закрепленных винтами верхнего блока.

10. Компенсатор теодолита должен обеспечивать неизменный отсчет по вертикальному кругу при наклоне вертикальной оси прибора в пределах, указанных в его паспорте.

Для поверки этого условия выбирают какую-либо визирную цель и устанавливают теодолит на штативе так, чтобы один из подъемных винтов треножника был расположен в направлении визирной цели. Приводят пузырек уровня при алидаде горизонтального круга в нуль-пункт и производят отсчет по вертикальному кругу при круге право П или круге лево Л. Затем наклоняют теодолит подъемным винтом треножника в направлении визирной цели на угол, ограничивающий диапазон действия компенсатора (определяя величину наклона по числу делений уровня), проверяют правильность установки теодолита по двум другим подъемным винтам, для этого наводят зрительную трубу на ту же цель и производят отсчет по вертикальному кругу. То же самое выполняют при наклоне теодолита на такой же угол в другую сторону, т. е. в сторону наблюдателя.

Отсчеты по вертикальному кругу, полученные при наклонах теодолита в двух противоположных направлениях (при положении пузырька цилиндрического уровня в нуль-пункте), должны находиться в пределах точности отсчета по этому кругу. Кроме того, следует убедиться, что наклон теодолита в боковых направлениях не влияет на точность измерения вертикальных углов. Для этого наклоняют теодолит на такой же угол вправо и влево от наблюдателя, наводят зрительную трубу на ту же цель и производят отсчеты по вертикальному кругу. Полученные отсчеты также должны находиться в пределах Точности отсчитывания по кругу.

11. Визирная ось оптического центрира, размещенного в али-дадной части теодолита, должна совпадать с его вертикальной осью вращения.

Для выполнения этой поверки наблюдают за положением изображения точки местности относительно центра сетки нитей при вращении алидады вокруг вертикальной оси.

Если изображение точки местности уходит с центра сетки оптического центрира, тогда отвинчивают два винта и отсоединяют крышку оптического центрира от бовокой крышки теодолита.

Освобождая слегка винты, скрепляющие окулярное колено оптического центрира, и перемещая его в плоскости боковой крышки, добиваются совмещения визирной оси оптического центрира с вертикальной осью вращения теодолита.

Снова наблюдают за положением изображения точки местности относительно центра сетки при вращении алидадной части. В этом случае изображение точки местности не должно перемещаться относительно центра сетки оптического центрира.

В теодолитах 2Т2, 2Т5К и 2Т5 оптические центриры юстируют только в мастерской.

Для чего нужен горизонтальный круг теодолита?

Горизонтальный круг — это одновременно некая условная плоскость, геометрическое понятие, и конкретная деталь конструкции прибора, служащая опорой для подставки зрительной трубы.

Горизонтальный круг служит для определения углов между различными объектами, расположенными вокруг прибора

.

При наведении зрительной трубки на определенные точки производится поворот прибора относительно вертикальной оси. Угол поворота фиксируется на шкале, расположенной на горизонтальном круге.

В этом состоит принцип работы теодолита — разница первоначального показания и значения, получившегося после поворота трубки с наведением на другую точку, составляет угловое расстояние между ними, что может послужить основой для многих расчетов.

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:

1. Размещение штатива и выравнивание теодолита по горизонтальной поверхности, принимаемой за линию отсчета;
2. Наведение поочередно на две условные отметки объекта, сначала «на глаз» с помощью трубки, а затем более точно наводящими винтами;
3. Фиксация значений расположения точек вертикальной или горизонтальной нитью на визире. Двигаться при этом нужно по часовой стрелке;
4. Проведение расчетов на основании данных, зафиксированных на горизонтальном или вертикальном лимбе при фокусе на каждой из точек. Таким образом, будет получено нужное значение угла между прямыми, на которых расположены искомые отметки.

Из чего состоит горизонтальный круг теодолита?

В состав горизонтального круга входят две основные шкалы прибора — лимб и алидада.

Они предназначены для измерения горизонтальных углов. Одна шкала остается неподвижной, а другая поворачивается вместе с визирной трубкой, показывая величину отклонения от первоначального положения.

Внимание!

Принцип работы вертикального круга практически ничем не отличается от горизонтального, он имеет такое же устройство и выполняет подобные функции. Единственная разница — расположение в вертикальной плоскости.

Описание самого теодолита

С его помощью производятся достаточно точные измерения горизонтальных и вертикальных угловых величин.

Внешне он выполнен в виде U-образного оптического устройства, расположенного на вращающейся платформе. Платформа устройства выполнена в форме круга, на котором нанесены угловые деления. Кроме горизонтального, имеется в наличии вертикальный круг с такими же угловыми делениями. Для измерения дальности его оснащают различными дальномерами. Современные теодолиты имеют электронные блоки, которые позволяют повысить точность измерений.

Что такое лимб и алидада?

Лимб — основная шкала прибора, расположенная на горизонтальном круге

. Она имеет разбивку на 360° (иногда шкала разбивается на грады или гоны, т.е. на 400 частей). Лимб условно неподвижен — во время измерений он зафиксирован винтом. При необходимости лимб открепляется и устанавливается в удобном для измерений положении — например, нулевым значением на определенную точку, относительно которой будут производиться измерения.

Алидада в теодолите
играет роль подвижной шкалы, показывающей угол отклонения от первоначального значения
. Показания определяются при помощи штриха, нанесенного на алидаду (в некоторых случаях наносится штриховой сектор с нониусом). Любой поворот зрительной трубки вызовет вращение алидады, которая покажет угол отклонения.

Съёмка теодолитом методом створов и перпендикуляров

Метод створов и перпендикуляров хорошо подходит при разбивочных работах. В этом случае мы откладываем на местности прямые углы, последовательно переставляя инструмент на полученные точки на местности. К примеру, от базисной стороны 1-2 мы получаем контрольное направление 1. Сетка нитей в этом случае играет роль шнурки. Измерив, необходимое расстояние, попадаем в стартовую разбивочную точку, а дальше работаем согласно схеме.

Теодолитом можно разбить прямоугольный полигон или проконтролировать соосность разбитого полигона. Теоретическая сумма углов в замкнутом контуре должна быть равна 360°. Устанавливая последовательно инструмент в каждую из точек объекта, измеряем внутренние углы. К примеру, невязка в 1° на 10-метровом отрезке составляет примерно 20 см. Так что можно оценить допуски в зависимости от класса сооружения, и при необходимости внести коррективы в разбивку осей.

Геометрические условия теодолита

Геометрический условия — это соотношения расположения всех узлов прибора

. Оси теодолита должны находиться в строгом соответствии друг с другом:

1. Вертикальная и горизонтальная оси должны быть перпендикулярны.
2. Ось вращения трубы должна быть перпендикулярна визирной оси.
3. Ось цилиндрического уровня (пузырькового уровня) должна быть строго горизонтальна.

Вертикальная ось (ось вращения алидады) и горизонтальная ось являются основными параметрами работы прибора, подлежат периодической поверке (контролю соответствия требованиям) или юстировке (настройке правильного положения) перед началом работы.

Поверка цилиндрического уровня

Требует его нахождения по центру своего корпуса при любом вращении теодолита вокруг оси. Это означает, что продольная ось уровня должна располагаться перпендикулярно вертикальной оси теодолита. Выполняется такая поверка теодолита первой по очередности и в следующей последовательности:

• двумя подъемными винтами, которые находятся вдоль оси уровня, его пузырек выводится по центру ампулы;
• третьим винтом, после поворота корпуса теодолита на 90 градусов, уровень устанавливается в центр;
• разворачивая теодолит на 180 градусов, ожидания установки уровня в центральном положении могут не оправдаться;
• при отклонении пузырька на два деления в одну из сторон, следует начать юстирование;
• половина величины смещения пузырька юстируются отверткой (шпилькой) исправительным винтом;
• оставшуюся часть отклонения выводят третьим подъемным винтом;
• выполнением поверки будет считаться нахождение уровня в центре в любом месте остановки теодолита в пределах предусмотренных 360-ти градусов.

Как проверить теодолит?

Для правильной, точной работы прибора требуется качественная настройка его положения и соответствия осей. Для этого проводятся регулярные проверки и юстировки

, позволяющие точно установить прибор, обеспечить правильное положение осей и плоскостей.

Проверка производится поэтапно:

• Установка на точку. Положение треноги настраивается таким образом, чтобы отвес точно указывал на точку с известными параметрами (точку стояния), отмеченную на грунте.
• Установка горизонтальной плоскости. Производится настройка горизонтали по пузырьковому уровню, затем прибор разворачивается на 180° и вновь настраивается. Приемлемым положением считается несоответствие положения пузырька не более 1 деления.
• Установка визирной оси. Выбирается и замеряется отдаленная точка. Затем труба поворачивается на 180°, прибор разворачивается и вновь производятся измерения (иначе говоря, производится измерение параметров точки при положениях КП или КЛ). Затем лимб открепляют и разворачивают на 180°, после чего все операции повторяются. Полученные значения рассчитываются по специальной методике, результат должен соответствовать паспортным значениям. При обнаружении расхождений производится настройка перпендикулярности визирной оси или оси вращения трубы.

Все проверки или юстировки производятся перед тем, как пользоваться теодолитом. Для настройки оптики прибор направляется в специализированную мастерскую или на завод.

Круглый уровень

Поверяется традиционным способом, как и практически в других приборах (нивелирах, тахеометрах и так далее). Как правило, сама ампула круглого уровня выставляется между двух подъемных винтов. И уже с помощью всех трех винтов круглый пузырек выводится в центр ампулы уровня. Разворачивая теодолит на 180 градусов наблюдаем, присутствует или нет отклонение круглого воздушного пузырька с центра. При наличии такого смещения за обозначенную линию окружности на ампуле производят юстировку уровня. Для этого исправительными винтами регулируют половину величины смещения. Оставшееся отклонение выводится в центр ампулы подъемными винтами. Для подтверждения юстировки уровня поверка снова повторяется. Постоянное нахождение уровня в центре означает выполнение поверяемого условия.

Стандартный ряд теодолитов в соответствии с ГОСТ

Теодолит — ответственный измерительный прибор, от точности и качества работы которого зависит результат строительства, прокладки дорог или тоннелей и т.д. Поэтому все технические параметры теодолитов четко определены и регламентированы ГОСТ 10529-96.

В частности, приборы подразделены на группы:

1. Высокоточные.
2. Точные.
3. Технические.

Литеры в обозначении приборов указывают на:

1. Т — теодолит.
2. М — маркшейдерский.
3. К — снабжен компенсатором положения плоскостей.
4. П — прямого видения (изображение не перевернуто).
5. А — автоколлимационный.
6. Э — электронный.

Цифры в обозначении указывают на среднюю погрешность. В новых образцах самая первая цифра — номер модификации. Каждая группа имеет свой перечень моделей, технические характеристики которых соответствуют определенным требованиям.

Погрешность замкнутого теодолитного хода, невязка

В результате несложных расчётов мы получим невязку, которую сравниваем с допустимой. В случае, если значение в допуске, погрешность пропорционально раскидывается в стороны полигона.

Для замкнутого теодолитного хода погрешность определяется по формуле:

Где

сумма углов фактическая (измеренная), а — сумма углов теоретическая, то есть которая должна быть по законам геометрии.

Вычисляется теоретическая сумма углов по формуле:

Где n — число измеренных углов.

Допустимая погрешность суммы углов замкнутого теодолитного хода определяется по формуле:

Если фактическая погрешность больше допустимой, ещё раз проверяем записи, если проблема не в этом, берём отсчёты заново. Если погрешность меньше или равна допустимой вычисляем поправку по формуле:

Значение раскидываем на все углы. Если число получается не целое, в одни углы вводим поправки больше чем в другие.

Что такое неповторительные теодолиты?

Неповторительные теодолиты имеют жестко закрепленный лимб, поворачивающийся только при ослаблении фиксирующего винта для настройки или установки точки на ноль.

Такая система является более старой, но применяется еще довольно широко.

Жестко закрепленный лимб снижает возможность появления ошибок, но лишает конструкцию некоторых возможностей, присущих повторительным образцам.

Фототеодолит

Специфическая разновидность теодолита, предназначенная для точной съемки объектов с привязкой к системе координат, угловой привязкой или прочими параметрами

. Может быть выполнена как фотокамера, объектив которой выполняет параллельно функцию зрительной трубы теодолита, или раздельная камеры и зрительная труба.

Наиболее распространенной моделью фототеодолита является комплект Photeo 19/1318, позволяющий производить качественные снимки для точных измерений местности в исследовательских или прикладных целях.

Гиротеодолит

Гиротеодолит предназначен для работы в шахтных или полевых условиях без привязки к системе триангуляции

.

Конструктивно является сочетанием гирокомпаса высокой точности с оптическим теодолитом. Прибор имеет возможность точного определения истинного азимута (величина погрешности не более 6-60″), работы в любых погодных или климатических условиях.

С практической точки зрения, это — вполне обычный теодолит, как пользоваться или как его настраивать — большой разницы с оптическими моделями не имеется. Гирокомпас, по сути, является дополнительным приспособлением, дающим возможность привязки осей к системе координат.

Наиболее распространенными моделями гиротеодолитов являются 01-В1, МВТ-2, МТ-1 и другие.

Электронный

Электронный теодолит (современное название — тахеометр) является самой совершенной конструкцией, используемой в настоящее время. Прибор имеет встроенный процессор, производящий необходимые вычисления по полученным показаниям, что практически полностью исключает возможность появления ошибок.

Кроме того, все данные по обследованным точкам остаются в памяти прибора, намного упрощая работу и исключая необходимость повторной установки и наведения прибора. Возможность использования в темное время суток и в любых погодных условиях делает электронный теодолит наиболее точным и качественным устройством.

К наиболее распространенным моделям электронных теодолитов относятся RGK T-05, RGK T-20, VEGA TEO-5B и другие.

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.

Как подготовить теодолит к работе?

Теодолит — устройство, способное к настройке практически всех механических параметров непосредственно перед использованием. Необходимость обеспечения высокой точности измерений требует постоянной проверки работоспособности и качества показаний, которое не должно выходить за допустимые пределы.

Подготовка теодолита к работе производится поэтапно:

1. Установка треноги на точку.
2. Установка на штатив теодолита, фиксация становым винтом.
3. Настройка вертикали и горизонтали (центрирование и нивелирование).
4. Настройка (фокусирование) зрительной трубки и микроскопа.
5. Установка и подключение освещения.

Все эти действия могут потребовать больших или меньших затрат времени в зависимости от состояния прибора и предыдущих настроек.

Внимание!

В паспорте прибора имеются четкие и подробные указания, каким образом производятся все подготовительные операции. Перед началом работ следует внимательно прочитать инструкцию и соблюдать все ее требования во время практических действий.

Инструкция по приведению теодолита в рабочее положение

Подготовка теодолита к работе включает в себя три основных этапа: центрирование, горизонтирование и фокусировку.

Центрирование

Подразумевает установку прибора со штативом над центральной зоной измерительного пункта. Во время геодезических операций для центрирования используют нитяной отвес или оптический центрир. Точность выполняемой работы и точность центрирована взаимосвязаны. На глаз определяют центральную точку геодезического пункта. Над этим центральным сектором размещают прибор.

Нижняя область станового винта оснащена крючком, на который следует подвесить нитяной отвес. Наблюдая за остриём груза отвеса и передвигая ножки штатива, фиксируют прибор с точностью 3–5 см. Так, чтобы расстояние между остриём грузика и центром не превышало 3–5 см. Далее следует вдавить треногу в землю, осуществляя контроль по грузику за нахождением прибора относительно центра.

Последним шагом должно быть ослабевание станового винта штатива. При перемещении трегера пальцами правой руки острие грузика отвеса должно очутиться прямо над центром. Выполнив это, можно затянуть становой винт.

Горизонтирование

Конечная цель этого этапа — добиться, чтобы горизонтальный круг теодолита оказался в горизонтальной плоскости. Ось вращения же должна принять отвесное положение. Теодолит должен быть развернут так, чтобы цилиндрический уровень поворотной линейки расположился вдоль двух подъемных винтов.

Ослабевая или затягивая подъёмные винты, приводят уровневый пузырёк в нулевой пункт. Пузырёк может быть как с левой стороны от середины, так и с правой. От этого зависит, в каком направлении нужно вращать подъёмные винты.

Дальше теодолит разворачивают на 90 градусов. Подключают третий подъёмный винтик. Пузырь приводят к нулевому пункту.

Контроль горизонтирования проводят посредством разворачивания прибора в несколько различных положений. Горизонтирование считается выполненным успешно, если в любом произвольном положении пузырёк уровня отклоняется от середины не больше чем на одну риску.

Рассматриваемая схема применима, если алидада горизонтального круга оснащена цилиндрическим уровнем. Некоторые теодолиты при поворотной линейке имеют круглый уровень. При таком раскладе прибор фиксируют в произвольном положении. Начинают поочерёдно вращать три подъёмных винтика, приводя мембранную капсулу к нулевой отметке. Осуществляют контроль качества проделанного горизонтирования.

Выполнив последовательно центрирование и горизонтирование теодолита, можно обнаружить, что ось вращения прибора приняла отвесное положение и проходит через центр геодезического пункта.

Фокусировка

Фокусируют сетку нитей этого геодезического девайса перед самым началом измерительных работ. Вращают диоптрическое кольцо окуляра наблюдательной трубы прибора до того, пока не появится чёткая картина сетки нитей.

Фокусируют шкалу отсчетного механизма путём вращения диоптрического кольца микроскопа, пока не будет наблюдаться чёткая градация шкалы. Проводя фокусировку и последующие измерения, стараются добиться достаточного освещения шкалы, используя зеркало подсветки.

Это интересно: Виды и критерии выбора шпателей для шпаклевки стен — рассмотрим досконально

Как измерить углы?

Измерение углов — основная функция прибора. По сути, это единственная операция, которую способен выполнять теодолит.

Прежде всего следует рассмотреть измерение горизонтальных углов теодолитом. Установленный на точку стояния (вершину измеряемого угла) и подготовленный к работе (отъюстированный) прибор наводится на точку, определяющую сторону угла.

Для этого труба от руки наводится таким образом, чтобы точка оказалась в поле зрения визира, после чего производится точная настройка при помощи настроечных винтов алидады. При этом лимб можно оставить в исходном положении или установить на нем нулевое положение, что упростит расчеты. Показания заносятся в журнал измерений.

Затем труба визируется на вторую точку подобным образом. Положение алидады укажет величину угла между первой и второй точками относительно вершины — точки стояния прибора.

Вертикальные углы измеряются подобным образом, но показания снимаются с вертикального круга теодолита. Существует два положения вертикального круга — КП и КЛ, означающие соответственно правое и левое расположение вертикального круга относительно трубы. При расчетах это следует учитывать, поскольку при множественных измерениях может случиться ошибка, способная коренным образом повлиять на результат.

Измерение теодолитом

Измерения горизонтальных и вертикальных углов производят на проверенном устройстве. Перед проведением измерений необходимо проверить плавность движения всех движущихся частей аппарата. Производят поворот алидады устройства, винтов, кремарьеры. Снижение возможных погрешностей достигается при вращении алидады в выбранном направлении. Движения должны быть плавные без резких рывков. Не целесообразно проводить возвратно-поступательные движения.

Перед тем, как приступить к измерениям угла в горизонтальной плоскости, устройство устанавливают вертикально над точкой отсчёта. Затем производят необходимые подготовительные действия. Для получения хороших результатов следует повторить эти действия несколько раз. Это позволит устранить возможные ошибки и неточности, которые могут негативно повлиять на результат измерений.

Процессы измерения углов в разных плоскостях принципиально отличаются. Эти отличия заключаются:

• Горизонтальный угол вычисляется как арифметическая разность между измеренными величинами. Вертикальный угол определяется между плоскостью и величиной подъёма зрительной трубы.
• Измерение горизонтального угла производится на заранее выбранных участках круга, измерение вертикального производится без проведения перестановок.
• Число приёмов определения горизонтальных углов превышает это число для вертикальных углов.

Обработка проведенных измерений заключается в проведении расчётов средних значений. Результат вычитают из других результатов. Таким образом получают «приведенное направление». В качестве подтверждающего контроля точности проведенных измерений используется оценка коллимационной ошибки. Она получается на основании имеющихся паспортных данных о точности теодолита.

Если необходимо получить боле точные вычисления можно воспользоваться методами теории вероятности и математической статистики. Вычислить математическое ожидание и дисперсию.