Что такое лимб в геодезии

Теодоли́т — измерительный прибор для определения горизонтальных и вертикальных углов при топографических съёмках, геодезических и маркшейдерских работах, в строительстве и т. п. Основной рабочей мерой в теодолите являются лимбы с градусными и минутными делениями (горизонтальный и вертикальный). Теодолит может быть использован для измерения расстояний нитяным дальномером [1] и для определения магнитных азимутов с помощью буссоли.

Альтернативным развитием конструкции теодолита является гиротеодолит, кинотеодолит и тахеометр.

Содержание

Устройство теодолита [ править | править код ]

Конструктивно теодолит состоит из следующих основных узлов:

• Корпус с горизонтальным и вертикальным отсчётными кругами, и др. технологическими узлами;
• Подставка (иногда употребляют термин «трегер») с тремя подъёмными винтами и круглым уровнем (для горизонтирования теодолита);
• Зрительная труба;
• Наводящие и закрепительные винты для наведения и фиксации зрительной трубы на объекте наблюдения;
• Цилиндрический уровень;
• Оптический центрир (отвес) для точного центрирования над точкой;
• Отсчётный микроскоп для снятия отсчётов.

Горизонтальный круг теодолита [ править | править код ]

Горизонтальный круг теодолита предназначен для измерения горизонтальных углов и состоит из лимба и алидады.

Лимб представляет собой стеклянный круг, на скошенном крае которого нанесены равные деления с помощью автоматической делительной машины. Цена деления лимба (величина дуги между двумя соседними штрихами) определяется по оцифровке градусных (реже градовых) штрихов. Оцифровка лимбов производится по часовой стрелке от 0 до 360 градусов (0 — 400 гон). [2]

Роль алидады выполняют специальные оптические системы — отсчётные устройства. Алидада вращается вокруг своей оси относительно неподвижного лимба вместе с верхней частью прибора; при этом отсчёт по горизонтальному кругу изменяется. Если закрепить зажимной винт и открепить лимб, то алидада будет вращаться вместе с лимбом и отсчёт изменяться не будет.

Лимб закрывается металлическим кожухом, предохраняющим его от повреждений, влаги и пыли.

Геометрические условия теодолита, их поверка [ править | править код ]

Геометрические условия [ править | править код ]

• Ось цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга должна быть перпендикулярна к оси вращения алидады.
• Ось вращения алидады должна быть установлена отвесно (вертикально).
• Визирная ось трубы должна быть перпендикулярна к оси вращения трубы.
• Ось вращения трубы должна быть перпендикулярна к оси вращения алидады.
• Вертикальная нить сетки нитей должна лежать в коллимационной плоскости.

Поверка теодолитов [ править | править код ]

Поверками теодолита называют действия, имеющие целью выявить, выполнены ли геометрические условия, предъявляемые к инструменту. Для выполнения нарушенных условий производят исправление, называемое юстировкой инструмента.

Ось цилиндрического уровня алидады горизонтального круга должна быть перпендикулярна к оси вращения алидады [ править | править код ]

Это условие необходимо для приведения оси вращения инструмента (алидады) в рабочее положение, то есть чтобы при измерениях углов она была вертикальна. Для проверки выполнения условия поворотом алидады устанавливают ось проверяемого уровня по направлению каких-либо двух подъёмных винтов и одновременным вращением их в разные стороны приводят пузырек уровня в нуль пункт (на середину ампулы), тогда ось уровня займет горизонтальное положение. Повернем алидаду, а вместе с ней и уровень точно на 180 градусов.

Если после приведения пузырька уровня в нуль пункт и поворота алидады на 180° пузырек уровня останется на месте, то условие выполнено.

Для выполнения других поверок необходимо привести прибор в рабочее положение.

Одна из нитей сетки должна находиться в вертикальной плоскости [ править | править код ]

Поверку и юстировку этого условия можно выполнить при помощи отвеса, установленного в 5—10 м от инструмента. Если поверяемая нить сетки не совпадет с изображением отвеса в поле зрения трубы, то снимают колпачок, слегка ослабляют (примерно на пол-оборота) четыре винта, крепящих окулярную часть с корпусом трубы, и поворачивают окулярную часть с сеткой до требуемого положения. Закрепляют винты и надевают колпачок.

После юстировки вторая нить сетки должна быть горизонтальна. Убедиться в этом можно, наведя эту нить на какую-либо точку и вращая алидаду наводящим винтом по азимуту; нить при этом должна оставаться на данной точке. В противном случае юстировку надо повторить. Установив правильно сетку, в дальнейшем при повторении поверок эту можно не повторять.

Визирная ось должна быть перпендикулярна оси вращения зрительной трубы [ править | править код ]

Это условие необходимо для того, чтобы при вращении трубы вокруг её оси визирная ось описывала плоскость, а не конические поверхности. Визирную плоскость называют также коллимационной. Вертикальный круг вращается вокруг оси вместе с трубой. Для перевода трубы из положения КП в положение КЛ или наоборот надо перевести её через зенит при неподвижном лимбе и повернуть алидаду на глаз на 180°, чтобы можно было наводить трубу на один и тот же предмет при различных её положениях. При этом на том месте относительно лимба, где находится верньер 1, теперь будет расположен диаметрально противоположный верньер 2, а отсчёты числа градусов, взятые по верньеру I до поворота алидады и по верньеру II после поворота алидады на 180°, должны быть одинаковы. Если визирная ось перпендикулярна оси вращения зрительной трубы, то при наведении её при КП и КЛ на удалённую точку, расположенную приблизительно на уровне оси вращения зрительной трубы, по закреплённому горизонтальному лимбу получим верные отсчёты дуги с помощью I (при КП) и II (при КЛ) верньеров. Если же визирная ось не перпендикулярна оси вращения трубы и занимает при КП и при КЛ неверное положение, то в отсчёты по горизонтальному лимбу войдет ошибка, соответствующая повороту визирной оси на угол, называемый коллимационной ошибкой. Проекция этого угла на горизонтальную плоскость лимба меняется в зависимости от угла наклона визирной оси. Поэтому при выполнении этой поверки линия визирования должна быть по возможности горизонтальна.

Юстировка: ослабив слегка один вертикальный, например верхний, исправительный винт при сетке нитей, передвигают сетку, действуя боковыми исправительными винтами при ней до совмещения точки пересечения нитей с изображением наблюдаемой точки.

После юстировки надо повторить поверку и убедиться, что условие выполнено.

Ось вращения зрительной трубы должна быть перпендикулярна оси вращения инструмента (алидады) [ править | править код ]

Это условие необходимо для того, чтобы после приведения инструмента в рабочее положение коллимационная (визирная) плоскость была вертикальна. Для поверки выполнения данного условия приводят инструмент в рабочее положение и направляют точку пересечения сетки нитей на высокую и близкую (на расстоянии 10—20 м от инструмента) точку, выбранную на какой-нибудь светлой стене. Не поворачивая алидады, наклоняют трубу объективом вниз до примерно горизонтального положения её оси и отмечают на той же стене точку, в которую проецируется точка пересечения нитей. Переведя трубу через зенит, при другом положении круга снова направляют визирную ось на ту же точку и подобно предыдущему, наклонив трубу до приблизительно горизонтального положения, отмечают точку.

Если обе точки совместятся в одной точке, то условие выполнено.

Выполнение рассматриваемого условия обеспечивается заводом или производится в мастерской, так как современные теодолиты не имеют соответствующих исправительных винтов.

Место нуля вертикального круга теодолита должно быть постоянным [3] [ править | править код ]

Для поверки горизонтируют теодолит и 2-3 раза определяют место нуля. Определение места нуля включает визирование на одну и ту же точку при КЛ и КП. При каждом наведении на выбранную точку производят отсчет по вертикальному кругу теодолита. Если нет компенсатора, то предварительно пузырёк уровня при алидаде вертикального круга обязательно устанавливают в нуль-пункт. Если колебания места нуля не превышают двойной точности отсчета по кругу, то можно считать, что поверка выполняется, в исключительных случаях производится дополнительный замер через баланс осей.

Стандартный ряд теодолитов России в соответствии с ГОСТ 10529-96 [4] [ править | править код ]

Типы теодолитов:
ОТ-02, ОТБ, ОТС, ТБ-1, Theo-010, TE-B1, Т1, Т2 — высокоточные
Т5, ОТШ, Theo-020, TE-C1, ТТ-4, ОМТ-30, ТТ-5, ТТП, ТН, ТГ-5 ,Т15 — точные
Т30, Theo-120, TE-E4, ТТ-50, ТОМ, Te-5 — технические
Т60, ТМ-1 — технические (в настоящее время не выпускается) (применялись для учебного пособия и рекогносцировки местности в экспедиции).

Литера Т — обозначает «теодолит», а последующие числа — величину средней квадратической погрешности в секундах, при измерении одним приёмом в лабораторных условиях. Обозначение теодолита, изготовленного в последние годы может выглядеть так: 2Т30МКП. В данном случае первая цифра показывает номер модификации («поколения»).

М — маркшейдерское исполнение (для работ в шахтах или тоннелях; может крепиться к потолку и использоваться без штатива, помимо этого, в маркшейдерском теодолите в поле зрения визирной трубы есть шкала для наблюдения за качаниями отвеса при передаче координат с поверхности в шахту).

К — наличие компенсатора, заменяющего уровни.

П — зрительная труба прямого видения, то есть зрительная труба теодолита имеет оборачивающую систему для получения прямого (не перевернутого) изображения.

А — с автоколлимационным окуляром (автоколлимационные);

Повторительный теодолит [ править | править код ]

Повторительные теодолиты имеют специальную повторительную систему осей лимба и алидады, позволяющую лимбу вместе с алидадой вращаться вокруг собственной оси раздельно и/или совместно. Такой теодолит позволяет последовательным вращением алидады несколько раз откладывать (повторять) на лимбе величину измеряемого горизонтального угла, что увеличивает точность измерений.

Неповторительные теодолиты [ править | править код ]

В неповторительных теодолитах лимбы наглухо закреплены с подставкой, а поворот и закрепления его в разных положениях осуществляется при помощи закрепительных винтов либо приспособления для поворота.

Фототеодолит [ править | править код ]

Фототеодолит или кинотеодолит — разновидность теодолита, объединённого с фото- и/или кинокамерой и другими оптическими системами. Служит для точной фотосъёмки с угловой привязкой геологических объектов и искусственных сооружений, а также для измерения угловых координат летательных аппаратов. Конструктивно может представлять собой кинокамеру, независимую от оптического канала теодолита и жёстко скреплённую с ней или однообъективную зеркальную камеру, видоискатель которой служит оптическим каналом теодолита. Выпускавшиеся ранее кинотеодолиты осуществляли съёмку на крупноформатные фотопластинки высокой разрешающей способности. В настоящее время выпускаются плёночные, пластиночные и цифровые фототеодолиты. Если объект фотографируется двумя и более фототеодолитами, то при использовании геодезической засечки можно получить приблизительные данные относительно размера объекта, высоты и скорости полёта. [ источник не указан 3249 дней ]

Модели теодолитов [ править | править код ]

• В России первую кинофототеодолитную станцию для фотографирования летающих объектов и измерения параметров траектории полёта выпустил Красногорский завод им. С. А. Зверева
• Звенигородская обсерватория оборудована кинотеодолитом КСТ-50 (D 450 мм, F 3000мм)
• Высокоточные кинотеодолиты «ВИСМУТИН» производства БелОМОнаходятся на космодроме «Байконур».

Гиротеодолиты [ править | править код ]

Гиротеодолит [ править | править код ]

Гиротеодолит — гироскопическое визирное устройство, предназначенное для ориентирования туннелей, шахт, топографической привязки и др. Гиротеодолит служит для определения азимута (пеленга) ориентируемого направления и широко используется при проведении маркшейдерских, геодезических, топографических и др. работ. По принципу действия гиротеодолит является и принадлежит к типу гирокомпасов. Ряд схем гиротеодолитов выполнен на принципе гирокомпаса Фуко. Помимо гироскопического чувствительного элемента, гиротеодолит включает угломерное устройство для снятия отсчётов положения чувствительного элемента и определения азимута (пеленга) ориентируемого направления. Угломерное устройство состоит из лимба с градусными и минутными делениями, жёстко связанного с его алидадой. Наблюдение ведётся по штриху, проектируемому на зеркале, которое укреплено на чувствительном элементе. При этом визирная линия зрительной трубы будет располагаться параллельно оси гироскопа. Определение азимута (пеленга), ориентируемого с помощью гиротеодолита направления, производится по шкале, связанной с теодолитом. При наблюдениях гиротеодолитом все измерения относят к отвесной линии в точке наблюдений и к плоскости горизонта. Следовательно, азимут, определённый гироскопически, тождественен астрономическому азимуту. Обычно по конструктивным соображениям отсчётное устройство по горизонтальному кругу располагают под некоторым углом по отношению к оси вращения ротора гироскопа. [5]

Гиростанция [ править | править код ]

В сущности, тот же гиротеодолит с гирокомпасом Фуко на основе электронного тахеометра.

Электронный [ править | править код ]

Электронный теодолит — вид теодолита, оснащённого электронным отсчетным устройством.

Тахеометр [ править | править код ]

Разновидность электронного теодолита, оснащенная электронным устройством для вычисления и запоминания координат точек на местности и лазерным дальномером. В отличие от оптического неповторительного, полностью исключает ошибки снятия и записи отсчёта благодаря микропроцессору, выполняющему автоматические расчёты. Электронный теодолит позволяет работать в тёмное время суток.

Тотал станция (Total station) [ править | править код ]

Электронный тахеометр или оптический теодолит, оснащённый дополнительными устройствами (дальномер, GPS-приемник, контроллер (процессор и/или клавиатура), отдельно вынесенными за основной корпус инструмента.

При помощи теодолита выполняются различные действия: измерение поверхности земли при проведении строительных работ, составление топографических карт, съемка местности для разных нужд.

Рассмотрим подробнее, какие функции выполняет теодолит, что это такое , каким образом его используют.

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.

Что такое теодолит

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.

Цены на теодолит

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.

Для чего нужен горизонтальный круг теодолита

Горизонтальный круг — это одновременно некая условная плоскость, геометрическое поняти, 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.

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.

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.

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.

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:

1. Установка на точку. Положение треноги настраивается таким образом, чтобы отвес точно указывал на точку с известными параметрами (точку стояния), отмеченную на грунте.
2. 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.
3. 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.

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:

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.

Что такое повторительный теодолит

В повторительных теодолитах лимб имеет возможность вращения вместе с алидадой на заданную величину . Это помогает откладывать одинаковые углы без опасности ошибки. Такая конструкция является более совершенной, но имеет большую опасность появления ошибок за счет износа поворотных механизмов, появления люфта или прочих неисправностей.

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- В 1, 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.

Цены на электронный теодолит

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.

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.

Сферы применения теодолита

Для чего нужен теодолит в строительных или научных работах — вопрос весьма емкий.

При работе «в поле», когда не имеется никакой привязки к горизонтальной или вертикальной плоскости, точная разбивка участка без применения соответствующей аппаратуры невозможна.

Точный выбор направления при прокладке дорог, корректировка оси штреков или тоннелей — все эти действия требуют высокой точности измерений и привязки к системе триангуляции, иначе неизбежные ошибки приведут к потере направления, нарушениям в размерах зданий и сооружений.

Следует учитывать, что тоннели обычно ведутся с противоположных сторон навстречу друг другу, а при строительстве используются унифицированные элементы, имеющие определенные размеры и формы. Ошибки при измерениях приведут к полной невозможности получить нужный результат.

Немаловажную роль теодолит играет и в научной деятельности, в частности — в картографии. Точность большинства карт, которые используются сегодня — заслуга именно теодолита.

Что такое нивелир

Нивелир — геодезический оптический прибор, с помощью которого определяется горизонталь или разница в уровнях нескольких точек . По сравнению с функциями, которыми располагает теодолит, нивелир обладает иными способностями.

Возможность создания строго горизонтальных плоскостей очень важна при строительстве, так как высокие здания или сооружения, опирающиеся на основание с нарушениями геометрии, могут попросту упасть. Поэтому применение нивелиров распространено не менее широко, чем использование теодолитов, чей набор функций зачастую оказывается избыточным.

Цены на нивелир

Разница между теодолитом и нивелиром

Разница между этими приборами состоит в назначении и выполняемых функциях . Теодолит создан для измерения углов.

Нивелир производит определение горизонтальных (или вертикальных) линий или плоскостей, осуществляет сравнение имеющихся поверхностей с условной горизонталью.

При этом, если сопоставить возможности, которыми обладают теодолит и нивелир, разница оказывается в пользу теодолита.

Он способен выполнять функции нивелира, и на практике зачастую так и происходит. В то же время, нивелир имеет лишь контрольные функции, для сложного измерения он не предназначен. При этом, более простое устройство прибора означает большую надежность и устойчивость работы.

Во время подготовительного периода или при проведении работ, не имеющих первостепенной важности, нивелир оказывается надежным и точным помощником.

Возможности, которыми обладает теодолит или его разновидности, весьма важны для практической и научной деятельности. Привязка к местности и координатной сетке — важное условие для точных и ответственных работ, когда ошибка может стоить очень дорого.

Видео по теме: подготовка теодолита к работе

Геометрическая схема измерения горизонтальных и вертикальных углов

Рис. 15.2 – Геометрическая схема измерения горизонтальных и вертикальных углов

Рис. 15.2 – Геометрическая схема измерения горизонтальных и вертикальных углов

Принципиальная схема конструкции теодолита изображена на рис. 15.2. На схеме отображены четыре главные оси теодолита:

— — вертикальная ось вращения теодолита;

— — ось цилиндрического уровня;

— — горизонтальная ось вращения зрительной трубы;

— — визирная ось зрительной трубы.

Рис. 15.3 – Схема геометрических осей теодолита

Вертикальная ось вращения теодолита должна занимать отвесное положение. Приведение вертикальной оси вращения в отвесное (выделенное) положение выполняется с помощью цилиндрического уровня, продольная ось которого должна быть перпендикулярна вертикальной оси вращения теодолита ().

Наведение визирной оси зрительной трубы теодолита на точку осуществляется путем поворотов подвижной части теодолита вокруг вертикальной оси вращения и зрительной трубы вокруг горизонтальной оси . Для этого горизонтальная ось вращения зрительной трубы должна быть перпендикулярна вертикальной оси (), а визирная ось зрительной трубы должна быть перпендикулярной горизонтальной оси вращения зрительной трубы ().

Визирная ось зрительной трубы физически представлена в теодолите перекрестием сетки нитей зрительной трубы. В отличие от трех предыдущих осей визирную ось нельзя пощупать, это не материальное вещь, а «мнимая прямая», проходящая через заднюю главную точку объектива и перекрестие сетки нитей [5, с.87] . Поэтому фактически на точку наводится перекрестие сетки нитей, которое находится на визирной оси теодолита.

Повороты теодолита вокруг его вертикальной оси вращения фиксируются по лимбу горизонтального круга , а повороты зрительной трубы вокруг ее горизонтальной оси вращения — по лимбу вертикального круга . Для этого горизонтальный и вертикальный круги имеют оцифровку, а с теодолитом и зрительной трубой связаны отсчетные индексы, по которым берутся отсчеты по и .

Таким образом, принципиальная схема теодолита предполагает выполнение следующих геометрических условий:

1 – вертикальная ось вращения должна занимать отвесное положение;

2 – продольная ось цилиндрического уровня должна быть перпендикулярная вертикальной оси вращения ;

3 – горизонтальная ось вращения зрительной трубы должна быть перпендикулярна вертикальной оси вращения ;

4 – визирная ось зрительной трубы должна быть перпендикулярна горизонтальной оси вращения зрительной трубы;

5 – перекрестие сетки нитей должно лежать на визирной оси зрительной трубы либо находится в коллимационной плоскости.

Коллимационной плоскостью называется плоскость, получаемая при вращении визирной оси вокруг горизонтальной оси вращения зрительной трубы.

Устройство теодолита рассмотрим на примере теодолита Т30 (рис. 2). При этом будем использовать термин «теодолит» без указания его модели. Лишь в тех случаях, когда модели имеют какие-либо отличия, будем указывать название модели.

Конструктивно теодолит Т30 состоит из 2-х частей: нижней неподвижной, называемой подставка (иногда называют трегер), и верхней несъемной подвижной части, называемой алидада. Обе части соединены друг с другом посредством вертикальной осевой системы (рис.1, ось ).

Алидада – это часть геодезического прибора, расположенная соосно с лимбом и несущая элементы отсчетного устройства [ 1, ГОСТ 21830-76].

Лимб – это рабочая мера геодезического прибора в виде круговой шкалы, предназначенная для воспроизведения единицы плоского угла [1, ГОСТ 21830-76].

В теодолите Т30 лимб представляет собой круглую стеклянную пластину, на одной из поверхностей которой ближе к краю пластины выгравированы штрихи круговой шкалы, предназначенной для производства по ним отсчетов, как например, по обычной линейке. Только в отличие от линейки, которая всегда прямолинейна, шкала на лимбе круговая, т.е. расположена вдоль окружности.

Рисунок 15.4 – Теодолит Т30 и его основные конструктивные элементы: А) штатив и его элементы: 1 – ножка штатива; 2 – головка штатива; 3 – становой винт; 4 – крючок для нитяного отвеса; 5 – нитяный отвес; Б) теодолит и его элементы: 6 – основание подставки (футляра) теодолита; 7 – подъемные винты подставки; 8 – подставка теодолита; 9 – закрепительный винт алидады горизонтального круга; 10 – наводящий винт алидады горизонтального круга; 11 – установочный цилиндрический уровень; 12 – наводящий винт зрительной трубы; 13 – несущие колонки; 14 – рукоятка винта фокусировки зрительной трубы (кремальера); 15 – закрепительный винт зрительной трубы; 16 – коллиматорные визиры; 17 – зрительная труба; 18 – корпус вертикального круга; 19 – посадочный паз для буссоли; 20 – отсчетный микроскоп; 21 – диоптрийное кольцо окуляра зрительной трубы; 22 – объектив зрительной трубы; 23 – диоптрийное кольцо окуляра отсчетного микроскопа; 24 – зеркальце иллюминатора для подсветки оптической системы внутри теодолита; 25 – корпус горизонтального круга;. 26 – наводящий винт лимба горизонтального круга; 27 — закрепительный винт лимба горизонтального круга.

Лимб всегда закреплен на носителе лимба, который называется кругом лимба. Круг лимба – это деталь геодезического прибора, несущая лимб [1, ГОСТ 21830-76] . Различают горизонтальный и вертикальный круги. Первый из них несет лимб, предназначенный для измерения горизонтальных углов, а второй – вертикальных. Часто используют более короткие выражения типа «горизонтальный круг» или «вертикальный круг» вместо более длинных словосочетаний «лимб горизонтального круга» или «лимб вертикального круга». Соответственно, когда речь идет об алидаде, то используют выражения «алидада горизонтального круга» или «алидада вертикального круга», вместо того, чтобы говорить «отсчетное устройство или часть теодолита, предназначенная для взятия отсчетов по лимбу горизонтального круга» или «отсчетное устройство или часть теодолита, предназначенная для взятия отсчетов по лимбу вертикального круга»

Подставка 8 (рис.2) с тремя подъемными винтами 7 жестко скреплена с круглым основанием 6 металлического футляра теодолита. Этим круглым основанием теодолит устанавливается на головку 2 штатива и скрепляется с ней с помощью станового винта 3. В становом винте имеется крючок 4 для закрепления нити 5 отвеса, посредством которого теодолит центрируется над точкой. Штатив со становым винтом, крючком для отвеса и сам отвес не являются конструктивными элементами теодолита, а являются отдельными самостоятельными устройствами.

Верхняя подвижная часть теодолита состоит из корпуса горизонтального круга 25 и двух вертикальных несущих колонок 13, на одной из которых размещен корпус вертикального круга 18. Все эти части выполнены как единое целое и, как указано выше, именуется алидадой горизонтального круга. Следует, однако, заметить, что среди перечисленных выше частей не указана главная – отсчетная система, из-за которой вся верхняя подвижная часть теодолита и называется алидадой. Отсчетная система находится внутри корпуса алидады горизонтального круга.

Между несущими колонками находится корпус зрительной трубы 17 теодолита, выполненный как единое целое вместе с горизонтальной осью трубы (рис.1, ось ). Концы горизонтальной оси закреплены в так называемых лагерах (втулках), расположенных в несущих колонках алидады горизонтального круга.

Зрительная труба имеет внутреннюю фокусировку и является сложным оптико-механическим устройством. Оптическая схема зрительной трубы (рис.3) включает в себя такие оптические элементы как объектив 1, фокусирующую линзу 2, плоскопараллельную пластинку с сеткой нитей 3 и окуляр 4.

Рисунок 15.5 – Оптическая схема зрительной трубы теодолита Т30

Объективом называется линза или система линз оптического прибора, обращенная к наблюдаемому предмету и строящая действительное обратное изображение этого предмета в своей задней фокальной плоскости [6, Федоров, с.43]. Объектив 22 (рис. 2) находится с того конца зрительной трубы, который имеет больший диаметр.

Окуляр служит для увеличения действительного изображения, образованного объективом, которое совмещено с передней фокальной плоскостью окуляра, и используется как лупа, с той лишь разницей, что через лупу рассматривается предмет, а через окуляр его изображение, построенное объективом [6, Федоров, с.43]. Окуляр 21 (рис. 2) располагается на противоположном от объектива конце трубы и обращен к глазу наблюдателя.

Между фокусирующей линзой 2 (рис.3) и окуляром 4 внутри зрительной трубы размещена сетка нитей, в плоскости которой формируется изображение рассматриваемого предмета. Сетка нитей – это плоскопараллельная пластинка 3 с выгравированными на ней пересекающимися штрихами, которые видны в поле зрения окуляра зрительной трубы (рис.4).

Основные штрихи сетки используются для наведения зрительной трубы в горизонтальной и вертикальной плоскости на наблюдаемую точку или объект. Система двух вертикальных штрихов называется биссектором. Наведение зрительной трубы в горизонтальной плоскости на наблюдаемую точку рекомендуется выполнять с помощью биссектора, поскольку такое наведение всегда более точное, чем по одной нити. Точка пересечения основных штрихов сетки называется перекрестием сетки нитей. Перекрестие сетки нитей используется для визирования на наблюдаемые точки.

Рисунок 15.6 – Сетка нитей зрительной трубы теодолитов Т30, 2Т30

Фокусирующая линза и плоско-параллельная пластинка с сеткой нитей находятся внутри зрительной трубы и непосредственно для наблюдателя не видны.

Как отмечалось в разделе 2 (стр. 12) мысленная линия, соединяющая перекрестие сетки нитей и заднюю главную точку объектива, называется визирной осью зрительной трубы, а ее продолжение до наблюдаемого предмета или цели – линией визирования. Для правильной установки визирной оси оправа сетки нитей имеет два горизонтальных и два вертикальных исправительных или иначе юстировочных, что одно и то же, винта (рис.4), которые используются при исправлении или юстировке положения сетки нитей. С помощью исправительных винтов плоскопараллельная пластинка, на которой выгравирована сетка нитей, перемещается при исправлении ее положения влево-вправо или вверх-вниз.

Наблюдатель в процессе визирования на цель должен видеть в поле зрения трубы четкие изображения штрихов сетки нитей и рассматриваемого объекта. Операция по обеспечению этого условия называется установкой зрительной трубы по глазу и по предмету.

Четкое изображение штрихов сетки нитей получают путем вращения диоптрийного кольца окуляра 21 (рис.2). Эта операция называется установкой зрительной трубы по глазу и выполняется каждым наблюдателем в зависимости от остроты его зрения перед началом наблюдений и периодически уточняется.

Установку зрительной трубы по предмету или, иначе говоря, фокусировку зрительной трубы, выполняют при помощи рукоятки фокусировочного винта или (другое название) кремальеры 14 (рис.2) при визировании на каждый предмет (при этом перемещается фокусирующая линза 2 (рис.3) внутри зрительной трубы).

|	следующая лекция ==>
Основные величины, измеряемые в геодезии	|	Установка теодолита в рабочее положение

Дата добавления: 2014-01-07 ; Просмотров: 11850 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет