Тема « измерение углов теодолитом и определение расстояний по дальномеру»

Устройство теодолита

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.

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).

Рекомендовать Google:

Инструкция по приведению теодолита в рабочее положение

Подготовка устройства является очень важным этапом перед проведением измерений.

Центрирование

Действие предполагает предварительный выбор, последующую установку теодолита точно над центром известного геодезического пункта. Обычно его проводят, используя оптический центрир. В иных случаях используют обычный строительный отвес.

Горизонтирование

Предполагает установку горизонтального круга, используя показания уровней в горизонтальное положение.

Горизонтирование теодолита

Его выполняют, завершив дополнительную проверку уровня алидады. Регулировку производят подъёмными винтами.

Фокусировка

Фокусировка устройства предполагает установку чёткого изображения. Точность установки оценивается по чёткости наблюдаемой сетки нитей. Её проводят медленным изменением положения диоптрийного кольца. Перемещение продолжается, пока не будет получено отчётливое изображение каждой нити.

Виды ошибок измерений линий 20 м стальной ленты, меры борьбы с ними.

Точность
измерений лентой
в разных
условиях различна и зависит от многих
причин — неточное укладывание ленты в
створ, ее непрямолинейность, изменения
температуры ленты, отклонения угла
наклона ленты от измеренного эклиметром,
неодинаковое натяжение ленты, ошибки
фиксирования концов ленты, зависящие
от характера грунта и др. Приближённо
точность измерений лентой ЛЗ считают
равной 1:2000. При благоприятных условиях
она в 1,5 – 2 раза выше, а при неблагоприятных
– около 1:1000.

При
измерении линий могут быть погрешности,
которые различаются по свойствам и в
зависимости от них разделяются на три
группы: грубые, систематические и
случайные.

Чтобы
уменьшить величину погрешностей,
необходимо учитывать следующее:

1.
Отклонение концов рулетки от створа
измерений всегда уменьшает измеряемую
длину. Чем меньше отклоняются концы от
створа, тем меньше погрешность измерения.
При измерениях для многих целей укладку
мерных приборов в створ производят с
использованием оптических труб. К такому
приему прибегают в тех случаях, когда
хотят получить результат с относительной
погрешностью менее 1:3000 от измеряемой
длины. Отклонения от створа концов 50 и
30 м рулетки более чем на 0,15 м недопустимы.

2.
Большую погрешность в измеряемую длину
может внести разное натяжение прибора
при эталонировании и практической
работе. Следует избегать избыточного
натяжения, так как тонкое полотно рулеток
растягивается, при этом часто не
восстанавливая начальную длину.
Достаточно точно (до ± 100 Н)
можно выдержать натяжение, используя
для этого ручные приборы — динамометры
типа ПН-2 или пружинные бытовые весы.

3.
Недопустимо ослаблять внимание при
отсчитывании по концам мерного прибора
или его фиксации. Достигнутая точность
может быть утрачена при неодновременном
снятии отсчетов, подвижке мерного
прибора во время фиксации его концов.
Поэтому не следует пренебрегать
возможностью дважды или даже трижды
взять отсчеты по концам мерного прибора
и сравнить разности отсчетов по переднему
и заднему концам (П-3)

Разность отсчетов
(для одного пролета измерений) при работе
рулетками не должна превышать 2 мм, а
при измерении мерными лентами — 1 см.

4.
Необходимо следить не только за
превышением концов мерного прибора, но
и за его изгибом в вертикальной плоскости.
Точность определения поправки за наклон
зависит от точности определения
превышений: чем короче линия, тем точнее
надо знать превышение. Как правило,
достаточно их знать с погрешностью до
1,0 — 1,5 см на 100 м длины.

5.
При введении поправок за отличие
температуры, данной в уравнении рулетки
(+20 °С), и температуры измерений следует
помнить, что измеряют температуру
воздуха, а поправку вводят за изменение
температуры металлического мерного
прибора. Поэтому при прямом солнечном
облучении мерного прибора термометр
подкладывают под его полотно и держат
3 — 5 мин с тем, чтобы точнее определить
температуру мерного полотна. Разность
температуры воздуха и мерного прибора
измеряют с погрешностью не грубее 5 °С.

6.
Существенно исказить результат измерения
может плохое закрепление точек, между
которыми ведется измерение. Вязкая
почва, зыбко забитые кол, штырь или
шпилька, изменяющие свое положение от
случайных ударов, приводят к появлению
недопустимых погрешностей в измеряемой
длине.

1.2. Типы теодолитов:

В зависимости от
точности
теодолиты подразделяют на:

• высокоточные –
  применяются
  для угловых измерений плановых
  государственных сетей 1 и 2 класса, для
  производства высокоточных геодезических
  работ при строительстве и эксплуатации
  особо ответственных инженерных
  сооружений. (Т1)

• точные –
  применяются при создании плановых
  государственных геодезических сетей
  3 и 4 класса, сетей сгущения и при
  геодезических разбивочных работах.
  (Т2, Т5).

• технические –
  применяются при развитии съемочных
  сетей и топографических съемках.
  (Т15,Т30, Т60).

По материалу
изготовления кругов
теодолиты бывают с металлическими и
со стеклянными кругами. Теодолиты со
стеклянными кругами называют оптическими.
Они компактны, удобны в работе и их
устройство для отсчитывания по лимбам
позволяет отсчеты делать быстро.

По назначению
различают теодолиты:

— маркшейдерские
(применяются в подземных работах, в шифр
добавляет- ся буква М, например Т30М);

— проектировочные;

— кодовые (на
угломерные круги нанесены штриховые
кодовые дорожки и применена фотоэлектрическая
регистрация отсчетов при измерении
углов, результаты измерений выдаются
либо в числовой, либо в кодовой форме);

— универсальные;

— специальные.

По виду отсчетных
приспособлений делятся на:

Верньерные, шкаловые
и штриховые.

Пошаговая инструкция как пользоваться теодолитом

• 1 шаг. При работе с геодезическим оборудованием, стоит учитывать, что для получений точных результатов измерений необходимо проводить регулярные поверки и юстировки теодолита. Кроме этого требуется делать периодический контроль геометрических параметров, так как результаты работы геодезиста или строителя, порой, не терпят ошибок даже в несколько угловых секунд.
• 2 шаг. Когда оборудование проверено можно приступать к работе с теодолитом. Для начала необходимо закрепить прибор над точкой с известными координатами, используя штатив-треногу и центрир или нитяной отвес. Приняв ее за точку отсчета, с помощью уровней и наводящих винтов отцентрировать прибор. Итогом должно стать абсолютно горизонтальное положение прибора, а также расположение теодолита строго над точкой.
• 3 шаг. С помощью визира необходимо предварительно навестись на цель, а винтами навест сетку нитей на цель наиболее точно. Таким образом определяется центр измеряемого объекта. Данные действия производятся с помощью зрительной трубы, но при недостаточности света можно использовать дополнительно специальное зеркало с подсветкой. После выполнения этой процедуры производится снятие отсчетов вертикального и горизонтального углов с помощью микроскопа теодолита.
• 4 шаг. Для получения высокой достоверности результатов измерений проведение измерений теодолитом рекомендуется повторить несколько раз (приемов). По результатам многократных измерений определяются средние значения вертикальных и горизонтальных углов.

Разновидности конструкций теодолитов

Теодолит был изобретен сравнительно давно (1875 г.), но вместе с технологическим прогрессом постоянно совершенствуется и его конструкция. В зависимости от конструкции, рассматриваемые измерительные приборы также подразделяются на три вида:

• Лазерные;
• Электронные;
• Оптические.

Лазерные устройства были изобретены самыми последними и считаются самыми прогрессивными. Они вооружены лазерным лучом, который визуально подсвечивает отметку на измеряемом объекте. Оператор устанавливает настройку такого теодолита особым образом, чтобы луч проходил через две точки. В это время устройство само рассчитывает угол наклона, по которому и проходит лазер. Главный минус таких приборов – крайне ограниченная дальность, ведь с увеличением расстояния лазерный луч будет рассеиваться. Основная область применения подобных теодолитов – возведение несущих колонн и постройка мостов.

Электронные приборы оснащены дисплеем на жидких кристаллах и оборудованы системой датчиков. По завершению того, как оператор выставит прибор по точкам, между которых нужно измерить угол, устройство самостоятельно определит наклон и выведет его числовое значение на дисплей. Плюсом таких моделей является улучшенная визуализация измерительных значений, т. к. оператору нет необходимости внимательно всматриваться в шкалу.

Оптические теодолиты были изобретены самыми первыми. Принцип действия их основано на использовании визирной трубки, которая имеет нанесенную на линзу шкалу. По данной шкале и осуществляется ориентирование по размерам угла между несколькими горизонтальными/вертикальными точками измеряемого объекта.

Устройство простейшего теодолита

Хоть простейшими и являются оптические приборы, но работать с ними гораздо сложнее, нежели с электронными или лазерными. Причиной тому является осуществление большей части измерительной работы непосредственно оператором.

Оптический теодолит состоит из:

• Специальной подставки;
• Защитного корпуса;
• Визирной трубы;
• Винтов-регулировщиков наведения;
• Цилиндрического уровня;
• Отвеса (сродни обычному строительному);
• Микроскопа для отчета.

Корпус прибора закрепляется на специальной подставке. В нем установлена визирная трубка, которая совмещена с микроскопом для отчета. Трубка является подвижной и нужна для выцеливания объекта измерения. Прибор также оснащается двумя видами уровней – отвесом и цилиндрическим уровнем. Первый нужен для выставления прямого уровня по вертикали, а второй – по горизонтали.

Трубка визира нужна для осуществления наблюдения за объектом, который находится на некотором расстоянии от устройства. Трубка может давать увеличение в пределах кратности от 15 до 50. Чем выше выдаваемое трубой увеличение, тем точнее прибор. В окуляре трубки вставлена специальная линза, которая оснащена измерительной сеткой. Сетка прочно отрисована на стекле и не стирается даже со временем. В некоторых дорогостоящих приборах она попросту выгравирована.

Эту сетку использует оператор для ориентирования устройства при настройке. Главное ее предназначение – выставление точек на исследуемом предмете по вертикали/горизонтали. Однако, прежде чем приступить к исследованию объекта, оператору необходимо выровнять аппарат с помощью уровня и отвеса. Ведь даже при наличии небольших перекосов в установке прибора можно получить совершенно неточные значения.

Уровни отвечают за правильное положение устройства для производства последующих измерений. Более точными считаются цилиндрические уровни, в бюджетных моделях они круглые. При использовании круглого уровня для правильного выставления аппарата необходимо постараться установить его таким образом, чтобы пузырек воздуха расположился ровно по центру блюдца. При этом необходимо регулировать с помощью винтов длину опор треноги. Большой ошибкой считается пренебрегать такой регулировкой, а вместо этого подкладывать под опоры ненадежные в плане устойчивости предметы (камушки, плитку и т.п.).

Сердцем оптического теодолита является микроскоп. Он имеет большую степень увеличения и оборудован особой делительной сеткой, на которую нанесена шкала. Именно эта шкала указывает градусы с минутами. Более современные и дорогостоящие модели вдобавок еще могут показывать не только минуты, но и секунды. Шкала именуется лимбом. Она определяет точный наклон между двумя нужными точками, которые были установлены с помощью визирной трубки.

Теодолит 4Т30П

4Т30П является представителем четвертого поколения оптических теодолитов. Отсчетным устройством, использующимся в его схеме, остается шкаловый микроскоп. В устройство включены другие модификации, повышающие качество и скорость выполнения измерений.

В механизме прибора имеется оптический центрир с двукратным увеличением. С его помощью осуществляется точное центрирование на геодезический пункт или точку.

Устройство теодолита 4Т30П включает в себя нитяной дальномер, позволяющий определить горизонтальное положение до визирной цели, используя специальные рейки.

Данный прибор до сегодняшнего дня используется в строительстве, геодезических изысканиях и маркшейдерских работах, благодаря небольшой массе, компактности и удобству в использовании.

8.3.1. Изучение устройства теодолита типа т30

При изучении устройства теодолита
следует обратить внимание на работу
наводящих винтов: они должны занимать
среднее положение, чтобы была воз­можность
перемещения подвижных частей теодолита
вправо и влево, вверх и вниз. Наводящие
винты перемещаются при закрепленном
положении закрепи­тельных винтов

До начала наблюдений и снятия отсчетов
выполняется фокусировка нитей сетки
(установка по глазу) и наблюдаемого
предмета (установка по предмету). Во
время угловых измерений фокусировку
менять не рекомендуется.

Теодолит типа Т30(рис. 8.9) представляет
собой широко применяемый прибор, хорошо
зарекомендовавший себя для технических
работ на стройке, разбивке и строительстве
сооружений и дорог, линий электропередач
и связи и т.д.

Рис. 8.9. Устройство
теодолита типа Т30:

1пружинящая пластина;
2подставка ко­жуха;
3закрепительный
винт лимба ГК; 4наводящий
винт алидады ГК; 5горизон-тальный
круг (ГК); 6колонки;
7оптичес-кий
микроскоп; 8вертикальный
круг (ВК); 9буссоль;
10объектив зритель­ной
трубы; 11закрепительный
винт зри­тельной трубы; 12кремальера;
13наводящий винт
зрительной трубы; 14цилиндрический
уровень; 15исправительные
винты уровня; 16закрепительный
винт алидады ГК; 17наво­дящий
винт лимба ГК.

7

9

8

7

6

5

4

3

2

1

10

11

12

13

14

15

16

17

В последнее время появились модификации
теодолита Т30 (рис.8.10): прямое изо­бражение,
отличная система отсчитывания, имеется
в наличии винт, переме­щающий лимб
(см. рис. 8.10, 9), что удобно при
ориентировании лимба во время выполнения
теодолитной и тахеометрической съемок.

Рис. 8.10. Устройство теодолита 4Т30П:

1кремальера;
2закрепительный
винт трубы; 3отсчетный
микроскоп; 4визир;
5зеркало подсветки;
6колонка; 7подс-
тавка с подъемными винтами; 8ограни-читель;
9рукоятка перестановок
лимба; 10закрепительный
винт алидады; 11юс-тировочные
винты уровня; 12окуляр
зрительной трубы; 13колпачок
юстировочных винтов сетки; 14уровень
при алидаде ГК; 15наводящий
винт алидады; 16наво-дящий
винт трубы; 17визир

Что такое теодолит?

Теодолит – прибор, предназначенный для измерения вертикальных и горизонтальных углов. Также применим для определения расстояний по нитяному дальномеру и магнитных азимутов при помощи буссоли. Используется при геодезических работах, строительстве, проведении топографической съемки и т.п.

Различают два вида теодолитов: оптические и электронные. Более современные электронные модели способны с высокой точностью определить углы, высоту строения, разбить прямоугольник или проверить разбивку осей здания. Теодолит прост в управлении, имеет небольшой вес и доступную цену. В этой статье мы расскажем, как работать с теодолитом для получения максимально точного результата.

Рабочее состояние: особенности

Трубу необходимо отрегулировать на глаз, то есть вращать окуляр, пока нити не станут четкими. Кремальера регулируется до четкости цели. Положение по горизонтали корректируется винтом для наводки, перед этим закрепляется алидада, по вертикали — винт, затем закрепляется еще одним винтом.

Поле зрение — это место, обозреваемое трубой в неподвижности. Штрихи, цифры попадают в поле зрения микроскопа, его фиксируют диоптрийным кольцом на глаз, пока не поосвещение.

Алидада служит отсчетной деталью, она соосная плоскости с градацией. Круг по вертикали такой же, как горизонтальный, он измеряет наклонные углы.

Устройство зрительной трубы, установка ее для наблюдений

Угловые измерения. Устройство теодолита. Типы теодолитов.

Угловые измерения необходимы для определения взаимного положения точек в пространстве и используются при развитии триангуляционных сетей, проложений полигометрических и теодолитных ходов, выполнении топографических съемок, решении многих геодезических задач при строительстве различных объектов. Необходимая точность измерений и построений горизонтальных и вертикальных углов на местности составляет от десятых долей секунды до одной минуты.

Основным угломерным прибором на местности является теодолит — оптико-механический прибор, с помощью которого измеряют горизонтальные и вертикальные углы, расстояния и магнитные азимуты.

По точности теодолиты различают трех типов: высокоточные — ТО5,Т1; точные -Т2, Т5 и технические — Т15, Т30. В перечисленных типах теодолитов цифры соответствуют точности (средней квадратической погрешности) измерения горизонтального угла одним приемом в секундах.

Основные узлы и принадлежности технического теодолита (рис.20):

Рис.20. Общая схема основных частей и осей теодолита

1) горизонтальный круг, состоящий из лимба — оцифрованной по ходу часовой стрелки круговой полосы с градусными делениями;

2) алидада — часть, расположенная соосно с лимбом и несущая элементы отсчетного устройства;

3) цилиндрический уровень — предназначен для приведения плоскости лимба горизонтального круга в положение перпендикулярное относительно отвесной линии (горизонтальное положение);

4) зрительная труба — состоит из объектива, окуляра, сетки нитей и фокусирующего устройства с кремальерой;

5) вертикальный круг — устроен аналогично горизонтальному и предназначен для измерения углов наклона;

6) подъемные винты — служат для приведения пузырька цилиндрического уровня на середину;

7) становой (закрепительный) винт — закрепляет теодолит на штативе и позволяет подвесить нитяной отвес.

Основные геометрические оси теодолита:

1) ОО₁ — ось вращения прибора (вертикальная ось теодолита),

2) UU₁ — ось цилиндрического уровня (касасельная к внутренней поверхности ампулы в нульпункте),

3) WW₁– визирная ось зрительной трубы(прямая,соединяющая оптический центр объектива и крест сетки нитей), 4)VV₁ — ось вращения зрительной трубы.

Зрительная труба предназначена для высокоточного наведения на удаленные предметы и точки (визирные цели) при работе с теодолитом. Состоит из следующих основных частей: объектива, окуляра, фокусирующей линзы, сетки нитей, кремальеры (винта, перемещающего фокусирующую линзу внутри трубы). В зрительной трубе различают две оси: визирную и оптическую. Прямая соединяющая оптический центр объектива с центром сетки нитей называется визирной осью. Прямая соединяющая оптический центр объектива и окуляр — оптической осью трубы.

Подготовка зрительной трубы для наблюдений выполняется в следующей последовательности:

а) установка зрительной трубы «по глазу» — вращением окуляра (от –5 до +5 диоптрий) до получения четкого изображения сетки нитей;

б) установка зрительной трубы по предмету (визирной цели) — вращением кремальеры до четкого изображения визирной цели;

в) устранение параллакса, возникающего в тех случаях, когда изображение предмета не совпадает с плоскостью сетки нитей и при перемещении глаза относительно окуляра точка пересечения нитей будет проецироваться на различные точки наблюдаемого предмета. Параллакс сетки нитей устраняется небольшим поворотом кремальеры.

Зрительные трубы в геодезических приборах характеризуются увеличением, полем зрения и точностью визирования. Под увеличением u b понимают отношение угла a, под которым предмет виден в трубу, к углу b, под которым этот же предмет виден невооруженным глазом рис.21: u = a/ b.

Полем зрения называется пространство, видимое в трубу при неподвижном ее положении. Его определяют углом зрения f по формуле j = 38.2° /u, где u — увеличение трубы.

Точность визирования выражается средней квадратической погрешностью m_в = 60″/u,

где 60″ — средняя погрешность визирования невооруженным глазом (разрешающая способность глаза человека — предельно малый угол, при котором две точки еще воспринимаются раздельно).

Источник

5 место “Shivaki SVC 1748”

Заключение