Поверки теодолита – устройство, классификация и принцип действия прибора

1. Теодолиты, их устройство и поверки

 1.1. Теодолит, его устройство

Теодолит – это геодезический прибор, предназначенный для измерения горизонтальных и вертикальных углов. Происхождение слова “теодолит”, по-видимому, связано с греческими словами theomai смотрю, вижу и dolichos – длинный, далеко.

Теодолит имеет следующие составные части: горизонтальный круг, состоящий из двух самостоятельных кругов – лимба с нанесенными по краю делениями и алидады, несущей отсчетные устройства; зрительную трубу, вращающуюся в вертикальной плоскости вокруг оси, на одном из концов которой жестко скреплен с ней вертикальный круг для измерения вертикальных углов. Для приведения оси вращения алидады (ось вращения теодолита) в отвесное положение, а плоскости лимба в горизонтальное положение, служит цилиндрический уровень и три подъемных винта.

При измерении углов центр горизонтального круга теодолита размещают над вершиной измеряемого угла с помощью нитяного отвеса или оптического центрира.

В теодолите имеются закрепительные (зажимные) и микрометренные (наводящие) винты. Закрепительными винтами скрепляют подвижные части (лимб, алидаду, зрительную трубу) с неподвижными, наводящими винтами, сообщают малое и плавное вращение закрепленным частям.

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

При наблюдении предметов на них наводится вполне определенная точка трубы. Такой точкой является центр сетки нитей, представляющий собою пересечение горизонтальной нити и продолженной вертикальной. Сетка нитей видна в поле зрения трубы и изображена на специальной сеточной диафрагме, размещенной вблизи переднего фокуса окуляра (рис.1). Сеточная диафрагма представляет собою стеклянную пластинку в металлической оправе.

рисунок сетки нитей?

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

Воображаемая прямая, проходящая через оптический центр объектива и центр сетки нитей, называется визирной осью. Отвесная плоскость, проходящая через визирную ось трубы, называется визирной плоскостью.

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 трубы называется 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.

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 называется ценой деления уровня. Чем меньше цена деления уровня, тем чувствительнее, точнее уровень.

В качестве отсчетных приспособлений применяются штриховой и шкаловой микроскопы (рис.2), микроскоп-микрометр и оптический микрометр.

В штриховом микроскопе в середине поля зрения виден штрих, относительно которого осуществляется отсчет по лимбу (рис.2,в). Перед отсчетом по лимбу необходимо определить цену деления лимба. Цена деления лимба составляет 10 угловых минут, т.е. градус разделен на шесть частей. Число минут оценивается на глаз. Точность отсчета составляет 1′.

Рис.2. Поле зрения отсчетных устройств: штрихового микроскопа с отсчетами по вертикальному кругу – 358 48 , по горизонтальному – 70 05 (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 шкаловом микроскопе в поле зрения видна шкала, размер которой соответствует цене деления лимба (рис.2,а,б). 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, где перед цифрами от 0 до 6 знака минус нет, в направлении слева направо (рис.2,а). 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.2,б). Десятые доли минуты берутся на глаз с точностью до 30”.

Поверки теодолита — устройство, классификация и принцип действия прибора

Оптический теодолит одни из геодезических измерительных приборов, который считается самым надежным по своей конструкции. Разнообразные их:

• типы (высокоточные, точные, технической точности);
• сферы использования (геодезический, маркшейдерский, астрономический, тахеометр);
• конструкции (с компенсатором, прямым изображением, в обычном исполнении)

говорят о значительном спросе и популярности этих угломерных приборов. Теодолитом с определенной точностью можно решать любые виды практических геодезических задач, начиная от основных, изыскательских, картографических и заканчивая отраслевыми работами в строительной, промышленной, горнодобывающей, военной сферах. С его помощью существуют возможности совершать угловые измерения, определять превышения, высоты, и даже осуществлять линейные измерения. Весь набор конструктивных возможностей теодолитов в свое время делал его самым передовым из геодезических инструментов, с помощью которых были выполнены, если хотите, все возведённые основные производственные и общественные фонды в стране, все жилищное и городское строительство, да практически всё материальное производство.

Для того чтобы оптические теодолиты выполняли свою конструктивную функцию необходимо обеспечение точного их приборостроения, с возможностью проведения поверочных и юстировочных операций отдельных узлов и прибора в целом.

В совокупности перед началом геодезических работ возможно три отдельных этапа проведения поверок:

• на заводе изготовителе с фиксацией в его паспорте отметки об этом;
• в государственной метрологической службе с выдачей заключения в виде свидетельства о рабочем состоянии прибора;
• квалифицированными инженерами, специалистами геодезистами и маркшейдерами при принятии инструмента в эксплуатацию.

В зависимости от конструкции теодолитов поверочные работы могут исчисляться разным количеством поверок теодолита. Общие из них представлены таким списком поверок для отдельных частей и определения параметров:

• цилиндрического уровня;
• оптического (шнурового) отвеса;
• коллимационной ошибки;
• сетки нитей;
• места нуля;
• нитяного дальномера.

Поверка цилиндрического уровня

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

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

Разновидности угломерных устройств

В зависимости от цели использования выбирается прибор подходящего класса точности. Теодолиты бывают:

• Высокоточными.
• Точными.
• Техническими.

Высокоточные приборы дают погрешность при измерении до 1″ включительно. Имеют высокую стоимость и используются довольно редко, так как в большинстве случаев, когда требуются измерения теодолитом, в такой высокой точности нет необходимости. У точных устройств ошибка не должна быть выше 10″. Такие приборы наиболее востребованы, их разновидности предлагаются на рынке в самом широком ассортименте. Технические измерители углов применяются при возведении неответственных объектов и имеют погрешность 10″.

Классификация теодолитов по конструктивному устройству:

• механические;
• оптические;
• электронные;
• лазерные;
• кодовые.

Угломерные приборы разделяют в зависимости от конструкции у отсчетного устройства на простые, компенсаторные, повторительные и др. Маркируются теодолиты буквой Т, за которой следуют цифры, указывающие точность прибора, например, Т15 означает, что при измерении этим устройством допустима ошибка 15″.

Цифрами 2 и 3 перед Т обозначают то, что все детали приборов унифицированы, т. е. могут быть использованы в разных моделях. Другие буквы указывают на конструктивные особенности конкретной модели: К — наличие компенсаторов; А — автоколлимационный окуляр; П — прямое изображение. Все устройства, кроме Т60, оснащены электроподсветкой.

Круглый уровень

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

Замер угла

В точках, где планируется возведение строительных конструкций, необходимо предусмотреть временный каркас. При помощи теодолита на одну из выделенных точек установленной конструкции направляется окуляр, который будет взят за ноль. Чтобы изначально обеспечивались корректные показания, следует рассмотреть вопрос о том, как пользоваться теодолитом на неровной местности. Для этого важно заранее обеспечить в первую очередь надежную основу. Далее в грунт внедряются опорные стойки, желательно также выполнить дополнительную фиксацию.

Затем можно приступать к вычислению углов. По отношению к начальной точке выбирается позиция, от которой будут производиться дальнейшие расчеты. Это может быть и вертикальный угол, и вычисления по горизонтали. Шкала с координатами позволит выполнить замеры с небольшой погрешностью. В случае с электронными моделями расчеты производятся за несколько секунд автоматически.

Поверки оптического и шнурового отвеса

Точное центрирование над и под геодезическими и маркшейдерскими пунктами важная часть в полевых измерениях. Этому уделяется особое внимание. В теодолитах с оптическими отвесами инструмент центрируется над выбранной точкой с центром в виде накерненного отверстия величиной от 1 до 3 мм. Вначале производится горизонтирование прибора. Затем с помощью окуляра оптического центрира индивидуально под свое зрение выставляются фокусировки, чтобы были видны одновременно и точка стояния, и сетка центрира в виде окружности. После чего с вращением корпуса инструмента на 180 градусов наблюдают смещение окружности оптического центрира вокруг выбранной точки. Половину отклонения устраняют перемещением сетки. Вторую половину исправляют смещением самого корпуса теодолита в точку, над которой центрируется прибор. И так действуют до полного максимально возможного приближения точки к центру.

Кроме этого в маркшейдерском деле существует поверка теодолита под точкой, когда точка центрирования находится сверху зрительной трубы. В некоторых из них устанавливать местоположение точки центрирования сверху приходиться самостоятельно. Изначально, установив зрительную трубу в горизонтальное, а сам прибор в отвесное положение, его центрируют совмещением острия нитяного отвеса над меткой. При вращении геодезического инструмента отклонение метки от острия отвеса не должно отклоняться более, чем на 1 мм. В случае большего значения смещения верхнюю точку центрировки на зрительной трубе нужно сместить. После удовлетворительного проведения данной поверки на месте новой метки можно просверлить не большое отверстие, которое будет являться точкой совмещенной с осью прибора. После чего еще один раз провести окончательные наблюдения над центрировочной меткой и произвести измерения контрольных горизонтальных углов.

Известно, что при закреплении корпуса прибора на штативах становым винтом в нижней его части подвешивается шнуровой отвес. С его помощью осуществляется центрирование теодолита над точкой, и для определения правильного места подвешивания отвеса в нем выполняется данная поверка. Контрольными измерениями для этой поверки считаются определение положение центра оптическим центриром или зрительной трубой в конструкциях приборов с отверстием в нижней части корпуса. При подвешивании шнурового отвеса его острие должно находиться над точкой центрировки. При значительном (более 1 мм) отклонении необходимо механическим способом сместить место подвеса нитяного отвеса.

Общие сведения

Теодолитом называется геодезическое устройство, которым измеряют горизонтальные и вертикальные углы между линиями и плоскостями различных поверхностей, а при оснащении дальномером — направления и расстояния до предметов. Измерения производятся в угловых градусах и минутах и секундах. До изобретения теодолита существовали приборы, которыми можно было измерять только вертикальные или только горизонтальные углы. Первое упоминание о теодолитусе (что переводится с греческого как theomai смотрю и dolichos — далеко) встречается в трактате по землемерии, написанном изобретателем Леонардом Диггесом в 1571 году.

Сейчас, когда при геодезических и топографических работах широкое распространение получили информационные технологии, теодолиты используют в основном на строительстве жилых зданий и промышленных объектов, в том числе подземных. Прибор применяется:

• перед началом строительства, когда определяется угол уклона рельефа, на котором планируется закладка строения;
• на последующих этапах проверяется правильность проведения работ и соблюдение вертикальности построенных частей объекта.

Современные теодолиты также используются при возведении мостов и колонн, маркшейдерских изысканиях и наблюдении за астрономическими объектами. Приборы, которые используются в разных климатических условиях, в любое время года и при любой погоде по инструкции должны выдерживать температуры от -20 до + 50 °C и относительную влажность до 95%. Высокая точность и производительность теодолитов должна быть обеспечена при длительной эксплуатации в трудных условиях. Желательно, чтобы приборы были лёгкими, с небольшими габаритами и имели высокую надежность.

Сетка нитей и коллимационная погрешность

Взаимоувязаны в части исправительного инструментария, то есть при не выполнении, требуемых условий исправление производится винтами (кольцом) сетки нитей.

Первая из них поверяется наведением на леску подвешенного тяжелого отвеса. При этом, вертикальная нить на всем своем протяжении должна совпадать с отвесной линией.

Вторая поверка выполняется при ориентировочно горизонтальном положении трубы. На удаленную точку выполняется точное наведение перекрестия сетки нитей. Далее, снимаются отсчеты. Сначала, при круге справа (КП). Затем,- при круге слева (КЛ). Разность этих отсчетов плюс-минус 180 градусов дает значение двойной коллимационной ошибки (2с), а именно:

2с=КП-КЛ±180

Значение коллимационной погрешности определяют независимо дважды. Допустимой величиной предельного отклонения коллимационной ошибки считается двойное значение точности поверяемого прибора. При превышении этого значения производят юстировочные операции. Вычислив среднее арифметическое значение отсчета, выставляют его микрометренным винтом. В этот момент происходит смещение центра сетки нитей. Используя кольцо или винты сетки нитей, осуществляют ее горизонтальное перемещение в выбранную точку.

Место нуля

Геодезический термин, относящийся к отсчету по ВК теодолита при горизонтальном положении зрительной трубы. Априори он должен соответствовать своему названию, то есть быть равным нулю. Для проведения такой поверки теодолита выбирается удаленная точка на уровне горизонта инструмента. На нее при двух положениях круга (КП и КЛ) производится наведение перекрестия сетки нитей и соответственно снятие двух отсчетов. Определение абсолютного значения места нуля (МО) осуществляется по формуле:

МО=0,5×(КП+КЛ±180)

Известно, что место нуля редко имеет соответствующее своему названию значение. Если его величина после вычислений находится в пределах двойной точности прибора, то никаких юстировочных работ не следует выполнять. При больших значениях МО юстировка производится в определенной последовательности:

• вычисляется значение нужного отсчета по ВК из разности величин КЛ и МО;
• устанавливается полученный отсчет микрометренным винтом ВК, в результате чего сетка нитей отклоняется с наведенного положения на точку в вертикальной плоскости;
• юстировочными винтами уровня ВК пузырек перемещают в центральное положение его корпуса;
• или винтами сетки нитей в теодолитах с компенсаторами перемещают перекрестие в наблюдаемую точку.

Производители теодолитов

Данный сегмент можно охарактеризовать как узкоспециализированный и рассчитанный на профессиональное проектирование. Соответственно, и компаний в данной нише представлено немного. Традиционно качественное измерительное оборудование для строительной отрасли выпускает фирма ADA, в линейке которой можно найти модели для разных задач. Например, специально для вертикального проектирования предусмотрена линейка ADA Vertical. Для универсального применения подойдет теодолит Vega Teo, к особенностям которого можно отнести наличие двух дисплеев, предоставляющих расчетные данные с высокой точностью. Впрочем, за эргономику и функционал такого оборудования придется заплатить немалые деньги – порядка 50-60 тыс. руб.

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.

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°С.

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.

Теодолиты: устройство, правила работы

Теодолит представляет собой геодезический прибор, предназначенный для измерения горизонтальных и вертикальных углов. Он используется при топографических, геодезических работах, в строительстве, при монтаже промышленных механизмов, элементов машин, возведении сооружений и т.д.

Устройство теодолита

Основные элементы стандартного теодолита следующие:

– лимб. Угломерный круг, на который нанесены градусные деления – от 0 до 360.

– алидада. Подвижная часть прибора, к которой крепятся зрительная труба и система отсчитывания по лимбу. Изменение положения алидады осуществляется путем регулировки подъемных винтов.

– зрительная труба (крепится к алидадной части)

– вертикальный круг. Предназначен для измерения вертикальных углов.

– подставка (также называемая трегер). На ней располагаются подъемные винты.

– зажимные (стопорные) винты, а также винты перестановки лимба и винты фокусировки зрительной трубы

– уровни горизонтального и вертикального круга

Более детальное устройство теодолита представлено на рисунке. Обозначения: 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.

Принцип работы теодолита

Основной принцип работы теодолита заключается в следующем: при наведении зрительной трубы на исследуемую область (при условии, что центр визирной линии попадает на нужный объект), можно измерить угол каждой из осей (горизонтальной и вертикальной). Измерения проводятся при помощи шкалы, градуированной в угловых секундах. Стороны угла, который необходимо измерить, проектируются на плоскость лимба подвижной вертикальной плоскостью (ее также называют коллимационной, она образуется при вращении зрительной трубы вокруг своей оси). Далее отсчет производится по горизонтальному кругу.

Работа с теодолитом требует соблюдения определенных правил (геометрических условий): ось цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга должна быть перпендикулярна к оси вращения алидады; ось вращения алидады должна находиться в строго вертикальном положении; визирная ось и ось вращения трубы должны располагаться перпендикулярно друг к другу; ось вращения алидады также должна быть перпендикулярна оси вращения трубы; одна из нитей сетки должна располагаться в вертикальной плоскости. Регулировка прибора для достижения этих правил называется юстировкой.

Как пользоваться теодолитом?

Перед тем, как пользоваться теодолитом желательно пройти обучение ну и, конечно же, обязательно следует ознакомиться с инструкцией по эксплуатации прибора. Помните, что действия наобум не дадут нужных результатов.

В этой статье обозначим лишь основные нюансы, как работать с теодолитом.

Порядок действий следующий:

– сначала теодолит надежно закрепляется на штативе, при необходимости проводится калибровка.

– выбираются две точки объекта измерения (к примеру, назовем их А и Б).

– с помощью фокусирующего винта и диоптрийного кольца зрительная труба наводится на выбранные точки.

– далее зрительная труба вертикальной нитью наводится на точку А, по горизонтальному кругу считываются показания (результаты измерений фиксируются в журнале). Ослабив фиксирующий винт, зрительная труба перемещается по часовой стрелке на точку Б, снимаются показания. Следующий полуприем выполняется при ином положении круга, переведя зрительную трубу через зенит. Измерения при каждом полуприеме должны быть примерно одинаковыми (допустимое расхождение – не более двойной точности микроскопа). Итоговое значение определяется как среднеарифметическое.

При работе с теодолитом можно пользоваться так называемым круговым приемом, он целесообразен в том случае, если необходимо произвести измерения из одной точки. Выполняется этот прием следующим образом:

– Теодолит устанавливается непосредственно над точкой. Обратите внимание, что лимба в данном случае должна быть приближена к нулю.

– Алидаду вращают, соединяя нулевой штрих микроскопа со штрихом нулевого давления на лимбе. Далее, чуть ослабить винт, необходимо закрепить алидаду и навести трубу на точку.

– После закрепления стопорного винта проводятся расчеты.

– Для снятия отсчета со следующей точки необходимо, двигая трубу по часовой стрелке, направить ее на цель.

– Затем алидада переводится в исходное положение, зрительная труба переводится через зенит и точно таким же образом снимаются отсчеты второго полуприема.

– Далее необходимо вычислить среднее значение, при этом важно учитывать погрешность.

Поверки теодолита — устройство, классификация и принцип действия прибора

Общие сведения

Теодолитом называется геодезическое устройство, которым измеряют горизонтальные и вертикальные углы между линиями и плоскостями различных поверхностей, а при оснащении дальномером — направления и расстояния до предметов. Измерения производятся в угловых градусах и минутах и секундах. До изобретения теодолита существовали приборы, которыми можно было измерять только вертикальные или только горизонтальные углы. Первое упоминание о теодолитусе (что переводится с греческого как theomai смотрю и dolichos — далеко) встречается в трактате по землемерии, написанном изобретателем Леонардом Диггесом в 1571 году.

Сейчас, когда при геодезических и топографических работах широкое распространение получили информационные технологии, теодолиты используют в основном на строительстве жилых зданий и промышленных объектов, в том числе подземных. Прибор применяется:

• перед началом строительства, когда определяется угол уклона рельефа, на котором планируется закладка строения;
• на последующих этапах проверяется правильность проведения работ и соблюдение вертикальности построенных частей объекта.

Современные теодолиты также используются при возведении мостов и колонн, маркшейдерских изысканиях и наблюдении за астрономическими объектами. Приборы, которые используются в разных климатических условиях, в любое время года и при любой погоде по инструкции должны выдерживать температуры от -20 до + 50 °C и относительную влажность до 95%. Высокая точность и производительность теодолитов должна быть обеспечена при длительной эксплуатации в трудных условиях. Желательно, чтобы приборы были лёгкими, с небольшими габаритами и имели высокую надежность.

Разновидности угломерных устройств

В зависимости от цели использования выбирается прибор подходящего класса точности. Теодолиты бывают:

• Высокоточными.
• Точными.
• Техническими.

Высокоточные приборы дают погрешность при измерении до 1″ включительно. Имеют высокую стоимость и используются довольно редко, так как в большинстве случаев, когда требуются измерения теодолитом, в такой высокой точности нет необходимости. У точных устройств ошибка не должна быть выше 10″. Такие приборы наиболее востребованы, их разновидности предлагаются на рынке в самом широком ассортименте. Технические измерители углов применяются при возведении неответственных объектов и имеют погрешность 10″.

Классификация теодолитов по конструктивному устройству:

• механические;
• оптические;
• электронные;
• лазерные;
• кодовые.

Угломерные приборы разделяют в зависимости от конструкции у отсчетного устройства на простые, компенсаторные, повторительные и др. Маркируются теодолиты буквой Т, за которой следуют цифры, указывающие точность прибора, например, Т15 означает, что при измерении этим устройством допустима ошибка 15″.

Цифрами 2 и 3 перед Т обозначают то, что все детали приборов унифицированы, т. е. могут быть использованы в разных моделях. Другие буквы указывают на конструктивные особенности конкретной модели: К — наличие компенсаторов; А — автоколлимационный окуляр; П — прямое изображение. Все устройства, кроме Т60, оснащены электроподсветкой.

Устройство самого теодолита

Устройство теодолита.

Теодолит при проведении проверки измерения на местности расстояний, горизонтальных и вертикальных углов просто незаменим. Основными рабочими элементами служат круглые градуированные шкалы. Проведение всего возможного диапазона исследований обеспечивается наличием как горизонтальной, так и вертикальной измерительной шкалы.

В одной плоскости с измерительным лимбом имеется еще один вращающийся круг – алидада. На нем закреплено приспособление для произведения отсчетов по лимбу.

Кроме лимбов и алидад, измерительный прибор включает в свой состав следующие незаменимые узлы:

1. Подставку с встроенным уровнем. Для обеспечения большей устойчивости и выставления относительно горизонтального уровня основание имеет три ноги, снабженные регулирующими их длину приспособлениями.
2. Оптическую зрительную трубу.
3. Винты точной настройки и фиксации оптики на предмете измерения.
4. Цилиндрический уровень, отражающий вертикальные углы наклона самого прибора в процессе измерений.
5. Оптический отвес.
6. Отсчетный микроскоп (штриховой или шкаловый, в зависимости от конструкции теодолита) для снятия результатов замеров.

Конструктивные особенности

Разновидности теодолитов отличаются друг от друга преимущественно системами отсчета по лимбу. У механических приборов лимб металлический, у оптических — стеклянный, со шкаловым микроскопом или оптическим микрометром для отсчетов. Некоторые конструктивные особенности присущи угломерам, предназначенным для маркшейдерских и астрономических исследований.

Существуют гироскопические теодолиты, конструкция которых включает гироскоп, указывающий направление истинного меридиана при определении азимута направления, что особенно важно в маркшейдерском деле. Принцип действия оптических устройств основан на применении визитной трубы со шкалой, нанесенной на линзы. При исследовании объекта производится ориентирование угла между выбранными горизонтальными или вертикальными точками на объекте исследования. Электронные теодолиты оснащены системой датчиков и жидкокристаллическим дисплеем.

Они самостоятельно определяют угол, который нужно измерить между выбранными точками, и выводят его цифровое значение на дисплей. Оператору легче работать с таким угломером, так как нет необходимости присматриваться к шкале очень внимательно. У лазерных приборов облегчено наведение на объект измерения — лазерный луч высвечивает линию между двумя требуемыми точками. Дальность таких теодолитов средняя, так как лазерный луч распространяется на не слишком большие расстояния.

Подготовка к проведению измерений/проверки

Центрирование теодолита: 1 – теодолит; 2,3 – ножки штатива, 4 – отвес.

Если все предусмотренные регламентом проверки успешно пройдены, можно считать, что инструмент исправен и им можно работать. Перед началом проведения измерения вертикальных углов теодолит необходимо вначале подготовить к работе.

Подготовка заключается в выполнении следующих операций:

1. Проверка положения измерительного прибора – установка центрального положения лимба над заданной точкой при помощи штатного отвеса. В качестве центральной точки обычно используется вершина горизонтального или вертикального угла.
2. Установка поверхности измерительной круговой шкалы в горизонтальную плоскость. Процедура осуществляется регулировкой подъемных винтов до тех пор, пока положение пузырька в ампуле уровня не совпадет с нуль-пунктом.
3. Настройка оптики видимости – вращение кольца диоптрийной настройки до получения наилучшей видимости сетки.
4. Настройка оптики в измеряемой точке; вращением кремальеры регулируется четкость изображения объекта.

Устройство прибора

Схема теодолита включает следующие технологические узлы:

• Корпус с отсчетными кругами.
• Подставку с круглым уровнем, необходимым для горизонтирования теодолита.
• Зрительную трубу.
• Винтовые механизмы.
• Цилиндрический уровень.
• Оптический отвес (центрир).
• Отсчетный микроскоп.

Корпус прибора закреплен на подставке-треноге, а его положение регулируется с помощью трех специальных винтов. Главная измерительная часть теодолита — горизонтальный круг, состоящий из лимба и алидады. Лимбом называется шкала прибора, представляющая собой стеклянный круг со скошенным краем. На него по часовой стрелке нанесены оцифрованные деления от 0 до 360º. Алидада является приспособлением для измерения углов в виде специальной оптической системы — отсчетного устройства. Она находится вверху теодолита и соосно соединена с лимбом.

Ось алидады входит в ось вращения (ОВ) лимба, проходящую через отверстие в подставке. Ее колонки являются опорой для ОВ зрительной трубы и ее вертикального круга. Для установки ОВ алидады в отвесную позицию служат два подъемных винта на подставке.

Чтобы исключить перекосы устройства, перед началом использования его настраивают по уровням. В зависимости от конструкции они бывают цилиндрическими или круглыми и представляют собой ампулу цилиндрической или сферической формы с запаянными в нее парами эфира или спирта, образующими пузырек уровня. На стенку уровня наносятся штрихи, точка их симметрии называется нуль-пунктом.

Во время проведения измерений теодолит крепят на штатив становым винтом и с его помощью производят центрирование над вершиной угла. Винты разделяются на закрепительные, которыми неподвижно фиксируют вращающиеся части, и наводящие — с их помощью эти части плавно поворачивают. За удаленным объектом наблюдают через зрительную трубу, кратность увеличения которой варьируется от 15 до 50 раз.

У особо точных устройств, способных работать с наиболее удаленными объектами, кратность самая высокая. Зрительная труба спарена с отсчетным микроскопом, а на ее окуляре находится линза с нестираемой или выгравированной сеткой. По сетке ориентируют прибор при настройке, выставляя точки на объекте по вертикали и горизонтали. Подвижность зрительной трубы позволяет точно нацеливать теодолиты на объект измерения. У разных теодолитов бывают трубы прямого и обратного изображения.

Теодолиты

https://liveporn.fun/
Любое строительство, на начально стадии, предусматривает серию точных расчетов и замеров. Для того чтобы с высокой точностью измерять вертикальные и горизонтальные углы используют прибор – Теодолит. Его возможное применение не ограничивается одной лишь сферой строительно-монтажных работ, это устройство широко используют в геодезии, с его помощью проводят маркшейдерскую съемку, в комплексный состав которой входит топографическая съемка, распознавание геологического строения месторождений и многое другое.

Своим названием теодолит обязан двум словам из греческого языка – theomai и dolichos, которые в переводе, соответственно, обозначают – «смотрю» и «далеко». Впервые этот прибор был упомянут как «теодолитос» в документальном источнике, датированным 1571 годом. На тот момент это был большой, массивный инструмент, однако, не смотря на ряд недостатков, он уже способен был выполнять свою главную функцию и продажа теодолитов начала неуклонно расти. Основные виды теодолитов Конструкция любого теодолита состоит из семи основных элементов. Сюда входит оболочка с двумя кругами, отсчитывающими значения по горизонтали и вертикали, подставка, содержащая три подъемных винта, которую еще называют «трегер», а также круглый уровень, служащий для фиксации уровня горизонтирования прибора. Еще одними обязательными элементами являются зрительная труба и винты, позволяющие вращать и закреплять ее положение. Центрирование достигают за счет применения центрира или отвеса, а результаты отсчетов демонстрирует специальный микроскоп.

На данный момент теодолиты оказывают очень большую помощь во многих сферах. Они делятся на два основных вида – оптические и электронные. Последние демонстрируют минимальную погрешность, однако долгое время их стоимость была намного выше оптических и лишь в недавнее время эта разница начала существенно снижаться. Необходимо понимать, что цена на теодолит прямо пропорциональна той точности и набору функций, которые он может продемонстрировать. Современная эксплуатация приборов Помимо заниженной величины погрешности, электронные устройства еще и очень удобны в работе, поскольку измеряющему не приходится визуально отслеживать изменения отсчетов. Все показания, при наведении прибора на объект, мгновенно выводятся на экран, что исключает ошибки при фиксировании замеров и, соответственно, способствует проведению предельно точных работ.

Современные теодолиты изготавливаются с учетом возможности эксплуатации прибора в неблагоприятной среде, поэтому электронные приборы надежно защищены водонепроницаемой оболочкой, могут выдерживать перепад температур в диапазоне от -20°С до +5°С. Для некоторых моделей предусмотрена подсветка, облегчающая работу при нехватке освещения, что очень удобно, если прибор часто используется для проведения замеров внутри сооружений, в туннелях и так далее. Плюсы электронных теодолитов Одной полной зарядки аккумулятора для современных электронных теодолитов достаточно для беспрерывной работы прибора сроком 1-2 сутки. Длительность зависит от конкретной модели и производителя. Стоит отметить, что большинство из них предусматривают и возможность работы от обычных батареек класса «АА», что является прекрасной альтернативой, если основной источник питания разряжен, а возможность его зарядки отсутствует. Так что, приняв решение купить теодолит, следует учитывать множество различных моментов.

Наличие ряда преимуществ у электронных теодолитов не сказывается на популярности оптических приборов. Такое положение дел связано с простотой конструкции последних, которая делает их очень надежными. К списку плюсов относится отсутствие хлопот об источнике питания, к тому же отсутствие аккумулятора делает их очень подходящими для эксплуатации в агрессивной экстремальной среде, как например, в условиях крайнего севера. Также у нас выполняется гарантийное и послегарантийное обслуживание приборов и проводится их метрологическая аттестация.

Инженерная графика для чайников — основы теории и требования к чертежам

Для студентов технического вуза первым и очень важным предметом в изучении является инженерная графика. Именно она обучает человека черчению и чтению разнообразных схем и объектов, а также написанию букв. Курс инженерной и компьютерной графики проходят все будущие инженеры и от ее успешного прохождения зависит дальнейшее освоение технических дисциплин в университете.

Требования к чертежам деталей

К рабочим чертежам деталей предъявляются требования, которые устанавливаются согласно ГОСТ 2 .109−73. Согласно ему, каждый элемент требуется чертить на отдельном листе бумаги с соблюдением формата. При этом технический чертеж инженерной графики, согласно современным методичкам, должен содержать в рамке и целом:

• Достаточное число изображений (виды, сечения, перспективы, разрезы), которые смогут раскрыть форму деталей.
• Необходимые размеры как главные, так и вспомогательные.
• Сведения о материале изготавливаемой детали.
• Требования технического характера.

После установления количества изображений и выбора главного вида необходимо рациональное заполнение чертежа по основам инженерной графики. Решить вопрос в лекциях помогает выбор правильного масштаба рисунка согласно ГОСТ 2 .301−68.

Для деталей, обрабатываемых на токарном станке, в учебниках рекомендуется горизонтальное расположение. Это значит, что основная надпись чертежа по шрифту должна располагаться параллельно геометрической оси. В правую сторону нужно направить тот профильный конец, который будет наиболее удобным для последующей обработки.

При наличии внутренних расточек на продольном разрезе изображать ее в примере следует для того, чтобы наибольший диаметр расточки располагался фронтальным и справа. Отверстия для соединения деталей наносятся на сборочные чертежи, где деталь является составной частью изделия.

Условности и упрощения

Выполнение чертежей сложных деталей представляет достаточно объемную и трудоемкую работу. Поэтому на чертежах допускается ряд упрощений без потери важной информации: