Грамотная эксплуатация
Соблюдение эксплуатационных правил теодолита даст возможность не позволить серьёзных ошибок при проведении измерений. Данные правила включают очередность действий на разных стадиях эксплуатации аппарата:
- во время хранения;
- при приготовлении к работе;
- в период выполнения измерений;
- очередность оценки полученных результатов;
- порядок сборки теодолита после работы.
Большое внимание необходимо выделять всем данным правилам в особенных условиях внешней среды: температуре, влаги, силе ветра, освещённости. Фактически все теодолиты имеют интервал разрешённых для эксплуатирования температур от -25 °С до +50 °С абсолютно любой влаги. Но не забывайте, что чрезмерно невысокие или большие температуры оказывают влияние на точность снимаемых показаний
Но не забывайте, что чрезмерно невысокие или большие температуры оказывают влияние на точность снимаемых показаний.
Виды
Классификация осуществляется по ГОСТ 10529-96 на основании ряда критериев и позволяет выбрать то устройство, которое подойдет для решения задачи, поставленной перед исследователем-астрономом, маркшейдером, топографом или инженером-геодезистом.
Классификация по точности
По величине средней квадратичной погрешности угловых измерений, приборы подразделяются на:
- Высокоточные (Т1) – величина погрешности составляет до 2-1,5 угловых сек.;
- Точные (Т2, Т5) – с погрешностью до 10 угловых сек.;
- Технические (Т15, Т30, Т60) – с величиной погрешности от 10 угловых секунд до 40-60 угловых сек.
По области применения
По сфере, в которой используется прибор, он может относиться к:
- Маркшейдерскому – средне-точные (до 15 угловых сек.) теодолиты, с расширенным диапазоном вертикальных углов, особенности конструкции которых, такие как встроенное освещение отчетных устройств, дополнительный компенсатор горизонтальной опоры и предохраняющий от взрыва ударный корпус, позволяют использовать их как на рельефе, так и под землей, в горнодобывающей промышленности;
- Геодезические – точные теодолиты, используемые для проведения большинства строительных, земельных, конструкторских и иных технологических угловых измерений.
- Астрономические – одни из первых в истории, служили морякам, астрономам и картографам для вычисления местонахождения кораблей относительно земли, составления карт и исследования положений небесных тел.
Другие области, в которых активно применяются теодолиты – это картография, навигация, укладка трубопроводов и кабелей, и т.д.
Также производятся различные гибридные варианты (Фототеодолиты, Гиротеодолиты, Тахеометры и т.д.), сочетающие в себе функции нескольких приборов – не только замерение углов, но и, например, измерение расстояния до контрольных точек объекта.
По конструкции отсчетного устройства
Конструктивные особенности прибора позволяют подразделять его на:
- Простые (или традиционные), в которых горизонтальный круг фиксируется с алидадой и может вращаться только вместе с ней;
- Повторительные – в них лимб может вращаться свободно и фиксируется только после установки алидады;
- С наличием уровня на вертикальном круге – прибор относится к более точным благодаря установленной цилиндрической шкале на алидаде вертикального круга, необходимой для выравнивания нуля. При отсутствии заменяется оптического горизонтального компенсатора;
- С установкой компенсатора угла наклона. Компенсатор представляет собой механическую или гидромеханическую маятниковую конструкцию (состоит из призмы и зеркал), которую располагают в смотровой трубке между двумя линзами так, чтобы при любом наклоне для смотрящего сохранялась горизонталь. За счет наличия «мягкой» демпферной прокладки механизм компенсатора позволяет, до определенного предела, избежать грубых неточностей измерений, связанных с невозможностью выверения уровня.
В отличие от традиционных моделей, теодолиты с компенсационным механизмом угла наклона не требуют особенно «тонкой» настройки и используется в закрытых пространствах с неровной или колеблющейся поверхностью для проведения менее точных измерений.
По физической природе носителя информации
По данному параметру теодолиты могут быть:
- Механическими – такими были первые модели и прообразы, в которых лимб был из метала, а измерения производились «на глаз», с использованием дополнительных механических устройств отсчета: лупы с штрих-шкалой или верньерной линейки;
- Оптическими – «классические» теодолиты, в которых шкала наносится на стеклянный лимб-кольцо, отсчет ведется благодаря микрометру или микроскопу с индексом или шкалой;
- Электронным – набирающим популярность и более точным, но менее прихотливым, чем традиционные модели. Эти модели не нуждаются в «тонкой» настройке со стороны наблюдателя. Он, как оператор, визирует цель измерения, задает и оценивает точность. При этом высчитывание величины углов осуществляется микропроцессором (МПЦ) и выводится на встроенный или закрепленный дисплей.
Точность измерения определяется качеством материала лимба и количеством нанесенных дорожек кодовой маски.
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
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.
Каким образом устроен теодолит?
В инструкции к теодолиту содержится минимум сведений об устройстве. Она включает в себя следующие данные:
- важнейшие технические характеристики;
- сфера применения;
- назначение кнопок;
- как правильно установить инструмент и подготовить к измерению;
- как использовать прибор;
- наведение на цель;
- как выполнить поверку и настройку инструмента;
- уход за устройством.
Инструкция по эксплуатации в бумажном виде компактна и универсальна, что является большим преимуществом. Она не занимает много места и ее можно брать с собой. У такой инструкции не замерзнет ЖК-дисплей и не сядет зарядка. Из нее в любой момент можно узнать необходимую информацию, даже если вы находитесь в поле, на стройплощадке или карьере.
В инструкции для устройства теодолита есть все сведения об инструменте, которые помогут выполнить настройку и поверку.
Смотреть галерею
Устройство теодолитов Т30 и 2Т30
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1
«Устройство теодолитов Т30 и 2Т30»
Теодолит
– это геодезический прибор, предназначенный для измерения горизонтальных и вертикальных углов. Происхождение слова «теодолит», связано с греческими словами theomai смотрю, вижу и dolichos — длинный, далеко.
Теодолиты различаются по точности, способу отсчитывания по лимбу, по конструкции, назначению и другим признакам.
По точности теодолиты делятся на:
— высокоточные (Т-1)
— точные (Т-2,Т-5)
— технические (Т-15, Т-30)
(цифры – это средняя квадратичная ошибка измерения углов).
ТЕОДОЛИТ Т30
Теодолит Т30 (рис.1) относится к разряду технических, с повторительной системой вертикальной оси. Система отсчитывания односторонняя. Увеличение трубы 18х, пределы визирования от 1,2 м до бесконечности, цена деления цилиндрического уровня 45″. Данный теодолит применяется для прокладывания теодолитных и тахеометрических ходов, плановых и высотных съемок.
Рис.1. Теодолит Т30 Рис.2.Отчетное устройство теодолита Т30(Штриховой микроскоп)
1 – основание; 2 – исправительный винт цилиндрического уровня; 3, 4 – закрепительный и наводящий винты алидады; 5 – цилиндрический уровень; 6 – наводящий винт зрительной трубы; 7 – кремальера; 8 – закрепительный винт зрительной трубы; 9 – визир; 10 – окуляр зрительной трубы; 11 – окуляр отсчетного микроскопа; 12 – колонка; 13 – подставка; 14 – закрепительный винт лимба; 15 – подъемный винт
В теодолите Т30 отсчетное устройство выполнено в виде штрихового микроскопа(рис.2), позволяющего брать отсчеты с точностью 1′.
На зрительной трубе имеется оптический визир 9 (рис.1), в поле зрения которого виден светлый крест. Этот крест совмещается с предметом, который должен попасть в поле зрения зрительной трубы, но изображение предмета может быть размытым (иногда его изображение вообще не будет видно). Для получения четкого изображения предмета необходимо с помощью кремальеры 7 перемещать в трубе специальную фокусирующую линзу до тех пор, пока его изображение не станет четким. Зажимные винты зрительной трубы 8 и алидады горизонтального круга 3 закрепляются, и микрометренными винтами алидады горизонтального круга 4 и зрительной трубы 6 центр сетки нитей наводится на предмет. Отчетливость изображения сетки нитей получают вращением диоптрийного кольца окуляра трубы 10.
В теодолите Т30 подставка 13 жестко скреплена с основанием 1, служащим одновременно донцем футляра, что позволяет закрывать теодолит футляром, не снимая его со штатива. Ось вращения теодолита устанавливается в отвесное положение с помощью подъемных винтов 15 и цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга 5.
Полая вертикальная ось теодолита позволяет центрировать прибор над точкой местности с помощью зрительной трубы. Прибор снабжается окулярными насадками для зрительной трубы и микроскопа, которые применяют при наблюдении предметов, расположенных относительно горизонта под углом более 45° .
В теодолитах Т30 имеется только один цилиндрический уровень при алидаде горизонтального круга 5, который прикрепляется к подставке зрительной трубы параллельно визирной плоскости. Положение уровня изменяется юстировочными (исправительными) винтами 2. При алидаде вертикального круга уровня нет.
Теодолит может быть укомплектован ориентир-буссолью и уровнем, который прикрепляется к трубе для нивелирования горизонтальным визирным лучом. Обычно к зрительной трубе прикрепляют два визира. При установке уровня на трубе один из визиров должен быть снят.
ТЕОДОЛИТ 2Т30
Теодолит 2Т30 (рис.3) также относится к разряду технических, с повторительной системой вертикальной оси. Является модификацией теодолита Т30. Система отсчитывания односторонняя. Увеличение трубы 20х (2Т30). Данный теодолит также применяется для прокладывания теодолитных и тахеометрических ходов, плановых и высотных съемок.
Теодолит его важные части
Устройство теодолита основано на законах оптики, механики, электроники.
Устройство теодолита 2т30
Схема теодолита включает следующие весомые части:
- оптическую часть устройства составляет зрительная труба;
- два, перпендикулярно размещенных круга (один вертикальный, другой горизонтальный);
- трагерные системы (разрешающие находится долгое время в устойчивом состоянии);
- встроенный микроскоп (способ измерения может быть штриховой или шкаловой);
- специализированная поворотная линейка (именуемая алидадой);
- закрепительный и наводящий винты;
- регулируемый штатив (воспользовавшись его помощью происходит установка на местности и подготовка прибора к работе).
Для чего нужна поверка?
В отличие от нивелира теодолит позволяет определить только вертикальные и горизонтальные углы с помощью лимбов с градусным делением, измерять расстояние и определять магнитные азимуты.
Первая поверка теодолита.
Приборы разделяются на 3 группы в зависимости от степени точности:
- Высокоточные. Погрешность находится в пределах – от +/- 0,5-1 с. Высокоточный теодолит применяется для вычисления полного угла.
- Точные. Погрешность может составлять +/- 2-15 с. Используются для вычисления угла в один замер.
- Технические. Погрешность может быть от +/- 20 до +/-60 с.
Приборы в государственной ответственности должны иметь заключение о прохождении проверки на указанный срок. При сборке теодолита не всегда удается соблюдать геометрическую схему. В результате аппарат может иметь инструментальную погрешность, соответственно, результаты измерения могут несколько отличаться от реальных показателей.
Право проводить поверку теодолита имеют метрологические службы, имеющие квалифицированных специалистов данного профиля, а также необходимое оборудование и документы:
- методы и схемы, с помощью которых проходит поверка и юстировка теодолита;
- нормативы соответствия получаемых результатов проверки нивелиров и теодолитов;
- используемый эталон измерительных единиц;
- приборы требуемой точности.
Для выявления инструментальных погрешностей производятся поверки теодолита и нивелира, которые затем устраняют с помощью регулировки или юстировки.
Погрешность может возникнуть вследствие механических или климатических влияний. Так как в таком случае погрешность будет очень сильной, необходимо осуществить внеочередную поверку и юстировку измерительного устройства.
Порядок выполнения поверок теодолита:
1.Поверка цилиндрического уровня — Ось цилиндрического уровня на оризонтальном круге должна быть перпендикулярна оси вращения теодолита. Теодолит устанавливают на штатив. Алидаду поворачивают таким образом, чтобы ось поверяемого уровня была параллельна двум подъемным винтам. Вращая эти винты в разные стороны, выводят пузырек уровня на середину (в нуль-пункт). Затем алидаду поворачивают на 90о и третьим подъемным винтом устанавливают пузырек уровня на середину. Затем нужно повернуть алидаду на 180ои оценить смещение пузырька уровня от нуль-пункта. Если отклонение больше одного деления, необходимо выполнить юстировку.
Юстировка цилиндрического уровня — исправительными винтами уровня (см. рис.5) переместить пузырек уровня к нуль-пункту на половину отклонения. Исправительные винты вращать при помощи шпильки поочередно в нужном направлении. Другую половину отклонения устранить подъемными винтами. Для проверки правильности юстировки поверку повторить.
2.Поверка визирной оси трубы.
Визирная ось зрительной трубы должна быть перпендикулярна горизонтальной оси вращения трубы. Вертикальную ось теодолита привести в отвесное положение с помощью выверенного уровня(горизонтирование). Выбрать удаленную неподвижную точку на высоте теодолита, и навести трубу теодолита на эту точку. Взять и записать отсчет по горизонтальному кругу. Затем трубу перевести через зенит, снова навести на эту же точку при другом круге, и записать отсчет по горизонтальному кругу. Затем зажать закрепительный винт алидады, ослабить закрепительный винт лимба, повернуть теодолит на 180о и зажать лимб. Далее повторить действия по взятию отсчетов на точку при круге влево и круге право при втором положении лимба. Подсчитать коллимационную погрешность (неперпендикулярность визирной оси зрительной трубы оси ее вращения) по формуле
С=0,25
Повторить определение коллимацинной погрешности С и вычислить ее среднее значение из двух определений. Если это значение превышает по абсолютной величине 1’ , необходимо выполнить юстировку, и затем повторить поверку.
Юстировка коллимационной погрешности — вычисляется отсчет по лимбу, свободный от влияния коллимационной погрешности, по формуле
Ло = L2 – С или По = П2 + С
Алидаду наводящим винтом устанавливают на один из этих отсчетов (в зависимости от того, при каком круге закончили поверку). В зрительной трубе видно, что крест сетки нитей, с наблюдаемой точки сместился на угол С. Необходимо открутить колпачок на зрительной трубе со стороны окуляра, закрывающий крепежные и исправительные винты сетки нитей. Ослабив шпилькой верхний и нижний исправительные винты сетки, вращением боковых исправительных винтов в одну сторону навести крест сетки нитей на цель при верном отсчете. Закрепить сетку, завернуть колпачок.
3. Поверка сетки нитей зрительной трубы — горизонтальная нить сетки нитей должна быть перпендикулярна вертикальной оси теодолита. Вертикальную ось теодолита привести в отвесное положение. Навести зрительную трубу на удаленную неподвижную точку на высоте теодолита. Наводящим винтом алидады крест сетки нитей навести на левый конец горизонтальной нити, а затем плавно переместить к правому концу. Если при этом крест сместился с горизонтальной нити вверх или вниз более чем на 3 ширины этой нити, выполнить юстировку и затем повторить поверку.
Юстировка наклона сетки нитей — нужно открутить колпачок на зрительной трубе со стороны окуляра ослабить отверткой четыре крепежных винта окуляра и повернуть его так, чтобы нить сетки расположилась горизонтально. После юстировки сетки нитей закрепить окуляр и навинтить колпачок.
Билет 15: Полевые работы при теодолитной съемке.
Рекогносцировка – осмотр и обследование местности, по которой прокладывается теодолитный ход. В процессе рекогносцировки намечают положение вершин полигона. После детального изучения снимаемого участка, составляется проект плановой основы, отвечающий следующим требованиям:
· Хорошая взаимная видимость между соседними пунктами основы;
· Пункты основы должны обеспечивать хороший обзор местности для топографической съемки;
· Количество пунктов их взаимное расположение выбирают с таким расчетом, чтобы с этих пунктов можно было снять полностью весь участок съемки. При съемке расстояние от пункта основы до снимаемой точки не должно превышать 100 м;
· Удобство установки инструмента;
· Удобство для линейных измерений;
· Расстояние между соседними пунктами должно быть не более 150 м и не менее 50 м.
· По результатам рекогносцировки составляется схематический план местности.
Особенности, настройки
Существует такое понятие, как геометрические условия прибора. Основным его правилом является перпендикулярность всех осей инструмента относительно друг друга, а также вертикали и горизонтали. Если какая-то ось смещена, получить точные измерения не удастся. Поэтому перед началом работы прибор устанавливают — с помощью собственного отвеса и пузырькового уровня настраивают его положение. После установки производят настройку теодолита, в ходе которой проверяется точность соблюдения геометрических условий.
Правила настройки теодолита
Если обнаруживаются отклонения или неточности, производится юстировка — исправление обнаруженных недостатков. Все недочеты можно без проблем исправить, используя настроечные винты. Они регулируют горизонтальное и вертикальное положение инструмента, а также позволяют установить его в соответствии с заданными пространственными координатами.
Настройка заключается в приведении нитей к идеальному состоянию. Например, вертикаль поверяют по отвесной линии, размещенной в некотором отдалении от теодолита (5-10 м). Настройка инструмента проходит в три основных этапа:
- центровка. Теодолит устанавливают на точку так, чтобы отвес треноги указывал не нее с максимальной точностью. Положение регулируют с помощью центрира;
- настройка горизонтали. Устанавливают сам прибор, добиваясь горизонтального положения лимба. Контролируют его с помощью пузырькового уровня. После этого сразу проверяют и настраивают положение алидады;
- производят фокусировку визирной трубы, добиваясь максимальной четкости нитей и сетки.
Эта последовательность всегда одинакова. Ее выполняют после каждой перестановки инструмента, приводя его в полностью идеальное состояние. Настройка занимает некоторое время, но без нее получить точные и корректные результаты не удастся.
Разновидности теодолитов
Современные образцы отличаются многообразием конструктивных особенностей. В основу классификации устройств положены следующие признаки:
- принцип действия;
- допустимая точность проводимых измерений (типы теодолитов);
- конструкции;
- видовым особенностям.
По принципу действия устройства выпускаются:
- механические;
- оптические (отсчёт производится на основе оптической системы);
- цифровые (отсчёт производится с помощью электронных устройств);
- лазерные (заложен принцип лазерных измерителей).
Типы теодолитов:
- высокоточные;
- точные;
- технические.
Цифровой теодолит
Конструктивно устройства выполняются двух вариантов: повторительный, неповторительный.
Виды теодолитов бывают:
- традиционный;
- с встроенным компенсатором;
- автокаллимационный;
- прямого видения;
- маркшейдерский;
- электронный.
Сегодня принята следующая система обозначения подобных устройств. Буквами обозначают отношение по принятой классификации:
- «Т» — наименование устройства, то есть теодолит. Следующие буквы указывают на отношение к определённому классу.
- М – это, так называемый маркшейдерский теодолит. Их применяют в шахтах, тоннелях, пещерах, горных проходах.
- К – свидетельствует о наличие специального компенсатора, который всецело заменяет уровни.
- П – оснащение инструмента зрительной трубой прямого видения (изображение получается не перевёрнутым).
- А – встроенный автокаллиматор.
- Э – электронные теодолиты.
Оптический маркшейдерский теодолит 2Т30М
Высокоточные позволяют производить угловые измерения с допустимой погрешностью в интервале от 0,5 угловых секунд, но не более одной угловой секунды. Второй тип (точные) приборы производят такие измерения с точностью от двух до пятнадцати угловых секунд. Точность технических агрегатов находится в интервале от двадцати до шестидесяти угловых секунд.
