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

Прибор для измерения на местности горизонтальных и вертикальных углов называется теодолитом.

У первых теодолитов в центре угломерного круга на острие иголки помещалась линейка, которая могла свободно вращаться на этом острие (как стрелка у 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.

Перечислим основные части теодолита (рис.4.4):

Лимб – угломерный круг с делениями от 0o до 360o; при измерении углов лимб является рабочей мерой (на рис.4.4 не показан).

Алидада – подвижная часть теодолита, несущая систему отсчитывания по лимбу и визирное устройство – зрительную трубу. Обычно всю вращающуюся часть теодолита называют алидадной частью или просто алидадой (2 на рис.4.4).

  • Зрительная труба крепится на подставках на алидадной части (3).
  • Система осей – обеспечивает вращение алидадной части и лимба вокруг вертикальной оси.
  • Вертикальный круг служит для измерения вертикальных углов (4).
  • Подставка с тремя подъемными винтами (5).
  • Зажимные и наводящие винты вращающихся частей теодолита: лимба (8,9), алидады (6,7), трубы (10,11); зажимные винты называют также закрепительными и стопорными, а наводящие – микрометренными.
  • Штатив с крючком для отвеса, площадкой для установки подставки теодолита и становым винтом.
  • 12 – винт перестановки лимба;
    13 – уровень при алидаде горизонтального круга;
    14 – уровень вертикального круга;
    15 – винт фокусировки трубы;
  • 16 – окуляр микроскопа отсчетного устройства.
  • Описание и назначение устройства теодолита: виды, основные части, применение

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

Рис.4.4

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.4.4-б).

Источник: https://geodesy-bases.ru/geodezicheskie-izmereniya/izmerenie-gorizontalnyx-i-vertikalnyx-uglov/ustrojstvo-teodolita

2.2. Типы и устройство теодолитов

2.2.1. Классификация теодолитов

  • Теодолит– это
    геодезический прибор, предназначенный
    для измерения горизонтальных и
    вертикальных углов.
  • В настоящее время
    отечественными заводами в соответствии
    с действующим ГОСТом 10529–96 изготавливаются
    теодолиты четырех типов: Т05, Т1, Т2, Т5 и
    Т30.
  • Для обозначения модели
    теодолита используется буква Т и цифры,
    указывающие угловые секунды средней
    квадратической ошибки однократного
    измерения горизонтального угла.
  •  По точности теодолиты
    подразделяются на три группы:
  • техническиеТ30,
    предназначенные для измерения углов
    со средними квадратическими ошибками
    до ±30″;
  • точныеТ2 и Т5 – до
    ±2″ и ±5″;
  • высокоточныеТ05 и
    Т1 – до ±1″.

ГОСТом 10529–96 предусмотрена
модификация точных и технических
теодолитов. Так, например, теодолит Т5
должен изготовляться в двух вариантах:
с цилиндрическим уровнем при алидаде
вертикального круга и с компенсатором,
заменяющим этот уровень. Теодолит с
компенсатором при вертикальном круге
обозначается Т5К.

Компенсатор
представляет собой линзу или призму,
подвешенную на четырех тонких проволоках.

При наклоне оси вращения теодолита (вертикальной оси) в небольших пределах
(1'
– 2')
линза, сместившись под действием силы
тяжести, сместит изображение делений
вертикального круга таким образом, что
отсчет по нему будет соответствовать
отвесному положению оси вращения
прибора, т.е. автоматически компенсирует
наклон этой оси. Поэтому отсчет по
вертикальному кругу при горизонтальном
положении визирной оси будет равным
или близким 0° даже при не строго
отвесном положении оси вращения
теодолита. Этот отсчет называют местом
нуля.

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

  1.  По конструкции,
    предусмотренной ГОСТом 10529–96 типы
    теодолитов делятся на повторительные
    и неповторительные.
  2. У
    повторительных
    теодолитов лимб имеет закрепительный
    и наводящий винты и может вращаться
    независимо от вращения алидады.
  3. Неповторительнаясистема осей предусмотрена у высокоточных
    теодолитов.

2.2.2. Устройство теодолитов

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

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

Рис. 15. Принцип измерения

горизонтального угла

Рассмотрим двугранный
угол между вертикальными плоскостями
V1иV,
проходящими через стороны углаАВС.
Уголβдля данного двугранного угла
является линейным.

Следовательно, углуβравен всякий другой линейный угол,
вершина которого находится в любой
точке на отвесном ребреВВ1двугранного угла, а стороны его лежат
в плоскости, параллельной плоскостиМ.

Итак, для измерения величины углаβможно в любой точке, лежащей на ребреВВ1двугранного угла,
допустим в точкеb1,
установить горизонтальный круг с
градусными делениями и измерить на нем
дугуa1c1,
заключенную между сторонами двугранного
угла, которая и будет градусной мерой
углаa1b1c1,
равнойβ, т. е. уголabc= β.

Для измерения горизонтальных
проекций углов между линиями местности
в теодолите используется горизонтальный
угломерный круг с градусными делениями,
называемый лимбом. Стороны угла
проектируют на лимб с использованием
подвижной визирной плоскостизрительной
трубы
.

Она образуетсявизирной
осью1
трубы при её вращении вокруг горизонтальной
оси. Данную плоскость поочередно
совмещают со сторонами углаВАиВС, последовательно направляя
визирную осьзрительной
трубы на точки А
и С.

При помощи специального отсчетного
приспособления алидады,
которая находится над лимбом соосно с
ним и перемещается вместе с визирной
плоскостью, на лимбе фиксируют начало
и конец дуги a1c1(см. рис. 15),
беря отсчеты по градусным делениям.

Разность взятых отсчетов являетсязначением
измеряемого угла β.

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

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

Рис.
16.

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

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

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

Становымвинтом
теодолит крепят к головке штатива,подъемнымивинтами – горизонтируют.

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

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

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

  • К оптическим характеристикам
    зрительной трубы относятся: увеличение,
    поле зрения, относительная яркость и
    разрешающая способность, которую
    принимают за точность визирования
    трубой.
  • Увеличение зрительной
    трубы показывает во сколько раз
    увеличивается размер предмета,
    рассматриваемого в зрительную трубу,
    по сравнению с размером этого же предмета,
    видимого невооруженным глазом.
  • Полем зрения трубыназывается то пространство, которое
    видно в трубу при ее неподвижном
    положении.

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

Читайте также:  Особенности выбора канцелярского степлера: принцип работы, критерии выбора

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

Стеклянные сосуды уровней
заполняют эфиром или смесью эфира со
спиртом в подогретом состоянии. Когда
наполнитель остынет и сожмется в объеме,
образуется пространство, заполненное
парами наполнителя, то есть пузы­рек.

При изменении температуры пары наполнителя
легко переходят из парообразного
состояния в жидкое и наоборот, отчего
размеры пузырька изменяются. В
цилиндрических уровнях добиваются,
чтобы длина пузырька составляла примерно
1/3 длины трубки при температуре +20С.

Чтобы можно было судить о перемещении
пузырька, на наружной поверхности уровня
наносятся штрихи. Расстояние между
штрихами обычно равно 2 мм. Середина
трубки уровня называется нуль-пунктом.
На цилиндрическом уровне нуль-пункт
обычно не обозначается, а относительно
него штрихи наносятся симметрично.

Касательная к внутренней поверхности
трубки, проходящая через нуль-пункт
вдоль длины цилиндрического уровня,
называется осью уровня. Когда середина
пузырька уровня совпадает с нуль-пунктом,
ось уровня занимает горизонтальное
положение.

При смещении пузырька уровня
на одно деление ось уровня наклоняется
на некоторый угол, который называетсяценой деления уровня. Чем меньше
цена деления уровня, тем чувствительнее,
точнее уровень.

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

Теодолит
Т30
(см. рис.16) и его
модификации относятся к разряду
технических с повторительной системой
вертикальной оси. Система отсчитывания
односторонняя.

Увеличение трубы 18х
(Т30) и 20х
(2Т30, 4Т30П), пределы визирования от 1,2 м
до бесконечности, цена деления
цилиндрического уровня 45″.

Данные теодолиты применяются для
прокладывания теодолитных и тахеометрических
ходов, плановых и высотных съемок.

На зрительной трубе
имеется оптический визир 9, в поле
зрения которого виден светлый крест.
Этот крест совмещается с целью (предметом),
который должен попасть в поле зрения
трубы, но изображение предмета может
быть размытым (иногда его изображение
вообще не будет видно).

Чтобы изображение
предмета было четким, сначала вращением
диоптрийного кольца окуляра трубы10получают отчетливое изображение сетки
нитей (это действие называется установкой
зрительной трубы по глазу).

Затем с
помощью кремальеры7перемещают в
трубе специальную фокусирующую линзу
до тех пор, пока изображение цели не
станет четким, т. е. выполняют установку
трубы по предмету.

После этого зажимные
винты зрительной трубы8и алидады
горизонтального круга3закрепляются,
и микрометренными винтами алидады4и трубы6 центр сетки нитей наводится
на предмет.

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

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

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

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

На рис. 18 приведено
устройство технического теодолита
4Т30П.

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

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

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

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

Рис.
18.

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

В
штриховом микроскопе теодолита Т30 в
середине поля зрения виден штрих,
относительно которого осуществляется
отсчет по лимбу (рис. 19, а).Перед отсчетом по лимбу необходимо
определить цену деления лимба.

В теодолите
Т30 цена деления лимба составляет 10
угловых минут, так как градус разделен
на шесть частей. Число минут оценивается
на глаз в десятых долях цены деления
лимба. Точность отсчета составляет 1'.

В шкаловом микроскопе в
поле зрения видна шкала, размер которой
соответствует цене деления лимба (рис.
19, б,в). Для теодолита технической
точности размер шкалы и цена деления
лимба равны 60'. Шкала разделена на
двенадцать частей и цена ее деления
составляет 5 угловых минут.

Если перед
числом градусов знака минус нет, отсчет
производится по шкале от 0 до 6 в направлении
слева направо (рис. 19,б). Если перед
числом градусов стоит знак минус, то
минуты отсчитываются по шкале вертикального
круга от –0 до –6 в направлении справа
налево (рис. 19,в).

Десятые доли цены
деления шкалы берутся на глаз с точностью
до 30''.

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

Чтобы
теодолит обеспечивал получение
неискаженных результатов измерений,
он должен удовлетворять соответствующим
геометрическим и оптико-механическим
условиям.

Действия, связанные с проверкой
этих условий, называют поверками.

Поверки теодолита выполняются в
соответствии с паспортом-инструкцией,
прилагаемой к прибору, или инструкцией
по проведению технологической поверки
геодезических приборов [2].

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

Источник: https://studfile.net/preview/5943983/page:7/

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:

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

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

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

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

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

Теодолит бывает следующих видов:

  • Оптические.
  • Электронные.
  • Лазерные.

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

Электронные оснащаются жидкокристаллическим дисплеем и системой датчиков.

После того как прибор устанавливается и выставляется по точкам, между которыми необходимо измерить угол, он самостоятельно определяет наклон и выводит его в цифровом значении на свой дисплей.

Это позволяет минимизировать работу оператора, поскольку в отличие от применения оптических устройств, ему не нужно внимательно присматриваться к шкале.

Лазерные оснащаются лазерным лучом, который высвечивает визуально заметную линию на объекте измерения. Оператор настраивает ее таким образом, чтобы она проходила через две требуемые точки.

Прибор сам автоматически определяет угол наклона, по которому осуществляете свечение лазерного луча. Подобные устройства имеют ограниченную дальность, поскольку лазерный луч не может распространяться очень далеко. Такие приборы применяют в общестроительных работах.

Особенно они удобны для установки колонн и возведения мостов.

Как устроен простейший теодолит

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

  • Подставка.
  • Корпус.
  • Зрительная труба.
  • Регулировочные винты для наведения.
  • Цилиндрический уровень.
  • Отвес.
  • Отсчетный микроскоп.
Читайте также:  Зенкер по металлу: для чего необходим этот инструмент и как правильно делать зенкерование

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

Зрительная труба используется для наблюдения за объектом, находящимся на удалении от устройства. Кратность увеличения, которую дает труба, обычно составляет от 15 до 50 раз.

Чем оно выше, тем точнее прибор и на большем расстоянии может находиться от объекта. В окуляр зрительной трубы устанавливается линза, на которой нанесена сетка. Она надежно прорисована на стекле, поэтому не стирается.

У дорогостоящего оборудования она не нарисована, а нанесена путем гравировки.

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

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

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

Также важным элементом теодолита является оптическое устройство или микроскоп. Он обладает большой степенью увеличения и оснащается делительной сеткой с размеченной шкалой. Она указывает на градусы и минуты.

Более точные устройства показывают также и секунды. В оптическом устройстве применяется шкала, которая называется лимб.

Она позволяет определить точный наклон между двумя точками, которые были зафиксированы сеткой на визирной трубе.

Отличие теодолита от нивелира

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

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

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

Узкоспециализированные теодолиты

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

Фототеодолит

Также называют кинотеодолит. Данный прибор соединяет в себе функции теодолита и фотокамеры. С его помощью осуществляется фотосъемка углов интересующих объектов.

Также фототеодолиты используются для фиксации угловых координат для летающей техники при ее испытаниях.

Несмотря на развитие современных технологий в сфере оборудования для фотосъемок, фототеодолиты выпускаются не только в виде цифровых камер, но и пленочных.

Гиротеодолит

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

Критерии выбора устройства

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

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

Что касается уровня погрешности, то он определяется исключительно по предназначению устройства. Для ответственных съемок требуется высокоточное оборудование.

Если прибор применяется для общестроительных задач при возведении малоэтажных объектов, то вполне можно обойтись оборудованием низкого ценового сегмента.

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

Что касается типа измерения, то в основном стоит сложность выбора между оптическим и электронным теодолитом.

Оптическое устройство более сложное в применении, поскольку от оператора требуется большая сосредоточенность при просматривании шкалы для определения угла. При этом такой прибор не требует подзарядки.

Он имеет большую температурную устойчивость. С ним можно работать даже если на улице температура ниже -30 градусов.

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

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

Похожие темы:

Источник: https://tehpribory.ru/glavnaia/pribory/teodolit.html

Устройство теодолита, разновидности, инструкция по измерениям + видео

Устройство теодолита не отличается сложностью с точки зрения комплектующих, но вот настройка этого прибора довольно тонкая и требует постоянной поверки, он незаменим в строительстве и проектировании. Каждый геодезист знает, как пользоваться этим приспособлением, а мы постараемся разобраться вместе с вами.

Устройство теодолита – составные части и их назначение

Это приспособление позволяет замерять углы в пространстве с высокой точностью, работает как в горизонтальной плоскости, так и в вертикальной.

 Обычно действует относительным методом, то есть за основу берется какой-то эталонный объект, а уже по нему ведется отсчет искомого угла.

Способ такого измерения известен еще с XIX века, на сегодняшний день лишь усовершенствовано строение теодолита и разработано несколько его разновидностей.

Шкала, по которой наблюдается результат, представлена в виде горизонтального и вертикального кругов. Находится вся конструкция на подставке, на которой имеются регулировочные винты для управления основными узлами.

Человек производит измерение углов теодолитом через зрительную трубу, которая управляется винтами.

Они позволяют правильно навести окуляр на объект и закрепить саму трубу в нужном положении, когда контрольная точка была найдена.

Лимб и алидада – это функциональные части горизонтального круга, которые активно используются, когда мы делаем измерение горизонтальных углов теодолитом.

Лимб – неподвижное стеклянное кольцо с делениями на 360 градусов, а алидада вращается вместе с примыкающей частью прибора и выставляет таким образом отсчет.

Чтобы зафиксировать отсчет и дальше проводить измерения относительно него, следует закрепить специальный винт и отпустить лимб, тогда корпус будет статичен, а лимб и алидада – двигаться.

Основные части теодолита нам уже известны, но нельзя игнорировать приспособления, с помощью которых мы можем быть уверены в надежности снимаемых показаний.

Например, контролировать степень горизонтальности установки прибора помогает цилиндрический уровень, а оптический центрир не даст нам упустить точку отсчета и убедит нас в том, что мы центрированы ровно над ней.

А сами отсчеты снимаются по микроскопу, это финальный этап работы замерщика. Теперь мы точно знаем, из чего состоит теодолит, пора приступить к обсуждению его видов.

Измерение углов теодолитом – изучаем марки приборов

В этом разделе мы хотим не только коснуться видов теодолита, но и его маркировки, ведь это в первую очередь бросается в глаза и вызывает некую растерянность при покупке прибора, а также при знакомстве с его работой.

Итак, для начала разберемся, какими же приборами располагает промышленность с точки зрения их работы. Имеется механическое устройство, оптическое, лазерное и электронное.

Первый тип – самый дешевый и простой, но имеет самую низкую точность, поэтому подойдет, скорее всего, только для изучения, а не для серьезных разработок.

Электронный удобен тем, что имеет устройство для считывания и обработки результатов, то есть геодезист должен только правильно его выставить, а остальное сделает машина.

Но самым распространенным считается оптический теодолит, в нем приятно сочетаются цена и качество измерения, хоть он и не обладает мозгом, как электронный.

А вот самым дорогим, но и более совершенным является лазерный, это самый точный прибор и удобный в использовании, однако имеет смысл для постоянных работ с высокими требованиями к качеству результатов.

Есть два принципиально отличающихся вида теодолитов по конструкции корпуса, а именно, подвижности лимба и алидады. В повторительных типах эти элементы можно закреплять поочередно и снимать показания методом последовательных повторений.

А вот в простых этого делать нельзя, алидада и ось представляют там одно неподвижное целое, каждое измерение потребует отдельной настройки.

Теперь напоследок рассмотрим маркировку инструмента, чтобы не путаться и не ожидать от измерений чего-то большего, чем они могут дать.

Марка теодолита включает совокупность цифр и букв, которые будет легко прочитать после нашего небольшого пояснения.

В каждом имеется связка буквы «Т» и цифры, это – основа основ и показывает нам, что это действительно Теодолит, а цифры показывают погрешность измерения в секундах, чем они выше, тем больше погрешность. 1 маркирует высокоточные приборы, 2 и 5 – точные, 15 и 30 – технические.

Цифра точности стоит после буквы «Т», а если какой-то номер стоит перед этой литерой, она обозначает поколение прибора, то есть его модификацию в заявленной категории предложенной марки.

После точности идут еще несколько букв, они обозначают особенности конструкции и исполнения. (М – маркшейдерское назначение, Э – электронный, А – автоколлимация, П – дает прямое изображение, К – имеет компенсаторы).

Строение теодолита – требования перед началом работы

Измерение вертикальных углов теодолитом и горизонтальных нельзя делать на не проверенном приборе.

 Кроме специальной отметки или пломбы требуется периодически проверять геометрические параметры, ведь ошибка в пару градусов, а то и меньше, может со временем перерасти в катастрофу для многих людей.

Читайте также:  Двутавровая балка: преимущества и геометрические характеристики, конструкция, этапы изготовления

А раз работа геодезиста или замерщика другого рода настолько важна, приведем основные требования к инструменту перед началом изысканий.

Важно соблюдать абсолютную вертикальность оси алидады, а также перпендикулярность ее относительно цилиндрического уровня.

Далее обращаем внимание на зрительную трубу, визирная ось должна быть ей перпендикулярна, это коллимационное условие, без него вывести четкую систему отсчета будет невозможно. Ось трубы должна быть перпендикулярна оси алидады.

Остается проверить насколько измерительная сетка расположена в вертикальной коллимационной плоскости. Как провести проверку этих условий, можно почитать в руководстве, хотя на крупных предприятиях этим занимаются отдельные специалисты.

Как пользоваться теодолитом – осваиваем прибор

Приведем основной принцип, как пользоваться теодолитом, однако приемов, которыми производится профессиональная разметка местности очень много, их надо осваивать на специальных курсах, понять новичку все нюансы со слов будет очень сложно.

Наверняка вы догадались, что нам нужна точка отсчета, именно это и будет нашей задачей на первом шаге. Находим на местности ровную поверхность, принимая ее за начальную точку, по ней и центрируем прибор с помощью уровней и зажимных винтов на подставке. В итоге нужно получить исключительно горизонтальное положение прибора.

Визиром находим цель, а винтами наводим измерительную сетку более точно, чтобы установить центр объекта. На все это можно смотреть через зрительную трубу, если света вокруг недостаточно, то можно специальным зеркальцем немного улучшить ситуацию (кто хоть раз работал с микроскопом, должен владеть этим приемом). Когда центр выставлен, окуляром микроскопа фиксируем его значение.

Одним измерением лучше всего не обходиться, сделайте измерение несколько раз, причем брать нужно новый отсчет, например, сдвинув его на известную вам величину, допустим 90 градусов.

Если новые измерения будут отличаться от предыдущих ровно на 90 градусов, то результат можно фиксировать окончательно, если нет, то следует сделать еще пару таких измерений с разным отсчетом и вычислить среднее значение.

Источник: https://remoskop.ru/stroenie-izmerenie-uglov-ustroistvo-teodolita.html

Теодолит, его составные части

Измерения горизонтальных проекций углов между линиями местности производят геодезическим угломерным прибором теодолитом. Для этого теодолит имеет горизонтальный угломерный круг с градусными делениями, называемый лимбом.

Стороны угла проектируют на лимб с использованием подвижной визирной плоскости зрительной трубы. Она образуется визирной осью трубы при её вращении вокруг горизонтальной оси.

Данную плоскость поочередно совмещают со сторонами угла ВА и ВС, последовательно направляя визирную ось зрительной трубы на точки А и С.

При помощи специального отсчетного приспособления алидады, которая находится над лимбом соосно с ним и перемещается вместе с визирной плоскостью, на лимбе фиксируют начало и конец дуги a1c1 (см. рис. 40), беря отсчеты по градусным делениям. Разность взятых отсчетов является значением измеряемого угла β.

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

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

Перед измерением углов центр лимба с помощью отвеса или оптического центрира устанавливают на отвесной линии, проходящей через вершину измеряемого угла, а плоскость лимба приводят в горизонтальное положение, используя с этой целью три подъемных винта 3 и цилиндрический уровень 12 (рис. 41). В результате данных действий основная ось теодолита должна совпасть с отвесной линией, проходящей через вершину измеряемого угла.

Рис. 41.

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

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

Становым винтом теодолит крепят к головке штатива, подъемными винтами – горизонтируют.

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

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

  • Классификация теодолитов
  • В настоящее время отечественными заводами в соответствии с действующим ГОСТ 10529 – 96 изготавливаются теодолиты четырех типов: Т05, Т1, Т2, Т5 и Т30.
  • Для обозначения модели теодолита используется буква «Т» и цифры, указывающие угловые секунды средней квадратической ошибки однократного измерения горизонтального угла.
  • По точности теодолиты подразделяются на три группы:
  • · технические Т30, предназначенные для измерения углов со средними квадратическими ошибками до ±30″;
  • · точные Т2 и Т5 – до ±2″ и ±5″;
  • · высокоточные Т05 и Т1 – до ±1″.

ГОСТом 10529 – 86 предусмотрена модификация точных и технических теодолитов. Так, например, теодолит Т5 должен изготовляться в двух вариантах: с цилиндрическим уровнем при алидаде вертикального круга и с компенсатором, заменяющим этот уровень. Теодолит с компенсатором при вертикальном круге должен обозначаться дополнительно буквой «К», например обозначается Т5К.

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

  1. По конструкции предусмотренной ГОСТ 10529 – 96 типы теодолитов делятся на повторительные и не повторительные.
  2. У повторительных теодолитов лимб имеет закрепительный и наводящий винты и может вращаться независимо от вращения алидады.
  3. Неповторительная система осей предусмотрена у высокоточных теодолитов.
  4. Основные узлы теодолита

4.4.1. Отсчетные приспособления

4.4.2. Уровни

4.4.3. Зрительные трубы и их установка

Отсчетные приспособления

Отсчетные приспособления служат для отсчитывания делений лимба и оценки их долей. Они делятся на штриховые (теодолит Т30) и шкаловые (2Т30, Т5, 2Т5) микроскопы (рис.42) и микрометры (теодолит Т2). Угловая цена деления лимба называется ценой деления лимба.

Рис.42. Поле зрения отсчетных устройств: штрихового микроскопа с отсчетами по вертикальному кругу – 358° 48' , по горизонтальному – 70° 04' (а); шкалового микроскопа с отсчетами: по вертикальному кругу – 1° 11,5', по горизонтальному – 18° 22' (б); по вертикальному кругу – -0° 46,5', по горизонтальному – 95° 47' (в).

В штриховом микроскопе теодолита Т30 в середине поля зрения виден штрих, относительно которого осуществляется отсчет по лимбу (рис. 42, а). Перед отсчетом по лимбу необходимо определить цену деления лимба.

В теодолите Т30 цена деления лимба составляет 10 угловых минут, т.к. градус разделен на шесть частей. Число минут оценивается на глаз в десятых долях цены деления лимба. Точность отсчета составляет 1'.

В шкаловом микроскопе теодолита 2Т30 в поле зрения видна шкала, размер которой соответствует цене деления лимба (рис. 42, б, в). Для теодолита технической точности размер шкалы и цена деления лимба равны 60'. Шкала разделена на двенадцать частей и цена ее деления составляет 5 угловых минут.

Если перед числом градусов знака минус нет, отсчет производится по шкале от 0 до 6 в направлении слева направо (рис.42, б). Если перед числом градусов стоит знак минус, в этом случае минуты отсчитываются по шкале вертикального круга, где перед цифрами от 0 до 6 стоит знак минус в направлении справа налево (рис.42, в).

Десятые доли цены деления шкалы берутся на глаз с точностью до 30''.

Уровни

Уровни служат для приведения отдельных осей и плоскостей геодезических приборов в горизонтальное или вертикальное положение. Они состоят из ампулы, оправы и регулировочного приспособления.

В зависимости от формы ампулы уровни бывают цилиндрические и круглые. Ампулу цилиндрического уровня, внутренняя поверхность которой отшлифована по дуге круга радиуса R, заполняют нагретым серным эфиром или спиртом и запаивают.

Свободную от жидкости часть ампулы, заполненную парами жидкости, называют пузырьком уровня. На внешней поверхности рабочей части такой ампулы через 2 мм нанесены штрихи.

Точка, соответствующая средней части центрального деления ампулы, называется нуль-пунктом уровня.

Рис. 43. Цилиндрический уровень

Прямая uu1 – касательная к внутренней поверхности ампулы в нуль-пункту О, называется осью цилиндрического уровня (рис. 43).

При любом положении ампулы уровня его пузырек будет всегда занимать наивысшее положение, а касательная, проведенная к самой высокой точке О' пузырька, будет горизонтальна.

Если совместить точки О и О', то ось цилиндрического уровня тоже займет горизонтальное положение.

Центральный угол τ соответствующий одному делению ампулы, определяет чувствительность уровня, т.е. способность пузырька быстро и точно занимать в ампуле наивысшее положение. Величину этого угла называют ценой деления уровня и рассчитывают по формуле

τ = ρ'' ∙ l / R ,

где R – радиус внутренней поверхности ампулы, мм; ρ'' – величина радиана в секундах; l – длина деления ампулы, мм.

Чем больше R, тем меньше цена одного деления и тем точнее уровень. У точных теодолитов цена деления уровня колеблется в пределах 15 – 40″ на 2 мм, а у технических – в пределах 45 – 60″ на 2 мм.



Источник: https://infopedia.su/8xb164.html

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector