Тема « измерение углов теодолитом и определение расстояний по дальномеру»

Характеристика прибора

Штатив и оптический центрир – служат для установки теодолита над точкой, закрепленной на местности.

Измерения угловых величин нужны, чтобы определять положение объектов в пространстве. Такие манипуляции производят для триангуляционной сети. Классическим видом работ являются геодезические замеры для строительства всевозможных сооружений.

Точность прибора, приближенная к идеалу, выражается в минутах, долях секунд. Теодолит имеет оптическое и механическое устройство для замеров углов, расстояния, магнитных азимутов. Приборы разделяются на виды в зависимости от точности, среди которых технический 2т30. Цифровые индексы в названии обозначают точность, то есть квадратическую погрешность при определении угла за один прием в секундах. Прибор теодолит 2т30 состоит из узлов:

• кремальера, кольцо диоптрий, колпачок с регулируемыми винтами сети нитей;
• визир с оптикой, вертикальное кольцо, распорка трубы;
• винты для регулировки, закрепления лимба, алидады, трубы, подъема, наводки лимба;
• уровень формы цилиндра, основа чехла, труба, подставка;
• элементы, зеркальные поверхности.

Ориентир-буссоль необходим для измерения магнитных азимутов и устанавливается в паз, расположенный на боковой крышке вертикального круга теодолита.

Он оснащается микрометром, это повышает точность замеров. С помощью его элементов делается геометрическое нивелирование, центрир позволяет производить работы в трехштативной системе. Расстояние возможно высчитывать по нивелирной рейке.

Уровень-цилиндр двигает горизонтальный лимб перпендикулярно линии в отвесном состоянии. Являет собой трубку из стекла наподобие ампулы, ее разрез – это дуга радиуса 3,5 до 200 м. Эта емкость заполнена, как правило, спиртом, эфиром, то есть легкоподвижными свойствами. Она запаивается в нагретом состоянии. Охлаждаясь, создается пузырек. За нуль берут точку по центру шкалы ампулы.

Устройства такого характера имеют уровни в форме цилиндра, круга, они различны параметрами деления, чувствительностью, конструкцией.

Цилиндр ампулы оформлен в оправу из металла, она с винтом настройки, снаружи трубки есть деления с расстоянием в 2 мм, точка по центру – нульпункт. Его ось – линия касаемо уровня внутри, в нульпункте.

Поле зрения отсчетного микроскопа.

Круглый – ампула из стекла, внутри отшлифованная, с определенной округлостью. Тут нульпунктом является центр в круге. Осью выступает нормаль, проложенная сквозь нуль, она перпендикулярна.

Нулевое расположение делается ровнее контактными уровнями. Они состоят из уровневого цилиндра, над ним есть прибор с оптикой, передающий грани концов пузырька на объектив. Он размещается в нуле при совмещающихся противоположных его гранях.

Уровневая цена – это угловой показатель смещения пузырька в один штрих. Она может быть в цилиндрических 5-60, в круглых – 5-20.

Чувствительность – заметное наименьшее пузырьковое движение, оно, как правило, это 0,1 штриха или 0,2 мм. Элементы трубы – винты, оптические детали, размерная сетка. В ней располагаются визирная, оптическая оси. Первая соединяет объектив с нитями размерной сетью. Окуляр с объективом соединяется второй.

Марки теодолитов – как понять, что покупаем?

Если вы хоть раз участвовали в выборе теодолита, то наверняка видели в указании модели много непонятных цифр и букв, но все они имеют значение. Непосредственно литера «Т» в названии оповещает нас, что мы имеем дело именно с теодолитом. Цифра после этой буквы обозначает класс точности, а именно, погрешность в минутах: Т1 – высокоточный (погрешность до ± 1”), Т2-5 – точный, Т15-60 – технический.

Цифра перед буквой «Т» обозначает поколение прибора: чем выше цифра, тем новее поколение. Имеются также буквы и после Т, они могут сказать нам о дополнительных функциях рассматриваемой модели (М, П, К, А, Э). Чаще всего востребованы функции К – компенсатор, П – прямое видение (имеет особое устройство зрительной трубы), Э – электронные приборы.

Устройство прибора

Маркировка теодолита «2Т30П» расшифровывается следующим образом:

• «2» — инструмент второго поколения, которое имеет некоторые усовершенствования по сравнению с предыдущим;
• «Т» — теодолит;
• «30» — класс точности, определяющий погрешность в минутах, относит данный теодолит к техническим инструментам, обладающим малой точностью;
• «П» — особое устройство зрительной трубы теодолита дает изображение прямого видения.

Зрительная труба имеет среднее значение увеличения – 20-кратное, изображение прямого типа формируется четкое и контрастное, обеспечивающее большее удобство выполнения работ и максимальный комфорт для зрения обслуживающего специалиста. Расположенный на зрительной трубе уровень позволяет выполнять с помощью инструмента простейшее нивелирование.

Конструкция оснащена шкаловым микроскопом, отсчет в котором ведется по размеченной шкале. Система вертикальной оси – повторительная.

Выполненный из сверхпрочного композитного материала корпус обеспечивает максимальную защиту механизмам теодолита от пылевых загрязнений, влаги, конденсата и прочих неприятных факторов. Для присоединения буссоли с целью определения магнитных азимутов имеется посадочный паз.

В стандартную комплектацию входят:

• сам инструмент со съёмной подставкой;
• набор юстировочных инструментов;
• техническая документация: инструкция по эксплуатации теодолита 2Т30П, технический паспорт, свидетельство заводской поверки;
• каркасный футляр, прочно соединяющийся с основанием прибора замками, и служащий для комфортной транспортировки и надёжного хранения.

Опционально в комплекте могут присутствовать:

• оптический центрир;
• буссоль;
• геодезический штатив-треного;
• фонарь подсветки микроскопа.

Ёмкий диапазон возможных для корректной работы теодолита температур, в также отсутствие в конструкции инструмента электронных элементов позволяет использовать эту модель в различных климатических зонах и при разных погодных условиях, даже критически низкие температуры не страшны надежному и согласованному устройству.

• 1 — кремальера,
• 2 — диоптрийное кольцо,
• 3 — колпачок, под которым расположены исправительные винты сетки нитей,
• 4 — оптический визир,
• 5 — вертикальный круг,
• 6 — колонка,
• 7 — закрепительный винт лимба,
• 8 — основание футляра,
• 9 — становой винт,
• 10 — исправительные винты уровня,
• 11 — закрепительный винт алидады,
• 12 — уровень,
• 13 — закрепительный винт зрительной трубы,
• 14 — зрительная труба,
• 15 — наводящий винт зрительной трубы,
• 16 — наводящий винт алидады,
• 17 — подставка,
• 18 — подъемные винты,
• 19 — наводящий винт лимба,
• 20 — окуляр микроскопа,
• 21 — зеркало.

Основные поверки устройства

Есть пять поверок. Горизонтальная ось цилиндра-уровня теодолита 2т30 делается перпендикулярной оси по вертикали I-I1. Алидуда выставляется для расположения оси настраиваемого цилиндра-уровня в параллельной плоскости болтам для подъема, которые располагают пузырь в нульпункт. Ее двигают, а вместе и цилиндр на 180 градусов.

1. При пузыре в нульпункте или при отклонении его не больше чем на 1 деление поверка сделана. Если нет, винтами корректируют его вполовину показателя погрешности, вторую половину удаляют болтами для подъема. Приводят ось по вертикали в положение отвеса. Цилиндрический уровень располагают в сторону регулирующих болтов, пузырь – на нуле. Алидада разворачивается на 90°, пузырь заводят в центр третьим болтом. Делают до погрешности менее одной черточки.
2. Визир (ось трубы) V-V1 необходимо расположить против H-H1. Угол погрешности визира от перпендикуляра к оси по горизонтали H-H1 именуется коллимационным отклонением. При проверке намечают точку М, она должна быть наравне с осью трубы. Визируют ее, делают счет (R) по горизонтальной плоскости, трубу проводят сквозь зенит, направляют на пункт, снова отсчет (L). Если есть коллимационное отклонение, то: L – R ± 180° = 0. L и R – отсчет по вертикальной плоскости слева (КЛ) и справа (КП). При отклонении в первом наведении визирная ось будет в состоянии V-V ‘, после второго – V1-V1’. Тогда L – R ± 180° = 2с. В результате с = (L – R ± 180°)/ Надо, чтобы коллимационная погрешность не была больше точности вдвойне отсчетного элемента (1′). Чтобы избежать недопустимого отклонения, алидаду располагают на один из счетов. Формулы: NR = R + c (при КП) или NL= L – с (при КЛ). Тогда центр сети перейдет на угол с. Болтами ее центр совмещается с точкой М.
3.  H-H1 в перпендикуляре к I-I1. На стене за 20-30 м выбирают точку А, наводят центр осей. Трубу располагают горизонтально, намечают пункт а1, в нее проектируется центр сети. Проводя трубу сквозь зенит, наводят на тот же пункт, также намечают пункт а2. Пункты а1 и а2 должны совпадать или быть в биссекторе сети.
4. Штрих сети по вертикали в параллельной плоскости к I-I1. Центр наводится на отвесную нить, установленную в 5-10 м. При вращении трубы черта и нить совпадают. Все выполнено.
5. Центрирная ось располагается параллельно вертикали. Проекцию центра намечают на бумажном листе, его кладут под штатив. Фиксирующий болт ослабляют, двигают прибор. Центрирная ось параллельна оси по вертикали.

Виды теодолитов

Устройство теодолитов подразделяется на механическое, оптическое и электронное.

Наиболее примитивными являются механические теодолиты. Они включают в себя такое отсчетное устройство, как верньер. Подобный прибор не имеет оптической системы, а значение угла берется на глаз. На данный момент оптические и электронные теодолиты полностью вытеснили механические приборы по причине низкой точности работы последних.

Теодолит с оптической системой устройства был изобретен в начале двадцатого века. Данные приборы наиболее многочисленны: они включают в себя микроскоп-оценщик, односторонний и двухсторонний оптический микрометр, шкаловый микроскоп. Все системы имеют разный принцип снятия отсчетов и разную точность.

Сегодня оптические теодолиты постепенно вытесняются электронными, но все еще применяются для выполнения геодезических работ. Это происходит ввиду низкой стоимости, более дешевого обслуживания и удовлетворительной точности работ. Главным поставщиком приборов в России является Уральский оптико-механический завод. Он выпускает такие модели, как 2Т30, 2Т30П, 4Т30П.

Электронные теодолиты-тахеометры являются представителями последнего поколения. Они полностью автоматизируют процесс снятия отсчетов и вычислений необходимых значений. Для того чтобы измерить нужный вертикальный или горизонтальный угол с помощью такого прибора, достаточно навести его на заданную точку и нажать кнопку на панели тахеометра. На дисплее отобразятся вычисленные углы и расстояния.

Описание

Теодолиты 4Т30П относятся к оптическим шкаловым теодолитам технической точности. В зависимости от цены деления шкалы микроскопа теодолит изготавливается в двух вариантах исполнения.

Теодолиты 4Т30П выполнены в виде единого оптико-механического блока, включающего в себя зрительную трубу прямого изображения с нитяным дальномером, совмещенную систему отсчета горизонтальных и вертикальных углов, жидкостные уровни для установки прибора в рабочее положение.

Теодолиты снабжены съемной подставкой со встроенным центриром, механизмом перевода горизонтального круга. Уровень при зрительной трубе позволяет выполнять нивелирные работы.

Схема пломбирования теодолита 4Т30П от несанкционированного доступа:

Mil А

тт

Рисунок 1 — Теодолит 4Т30П (вид слева и справа)

Для предотвращения несанкционированного доступа к внутренним частям теодолита 4Т30П при выпуске из производства пломбируют винты «А» и «Б» боковых крышек, а также футляры с уложенными частями комплекта.

Знак поверки наносится на свидетельство о поверке.

16.1. ПРИНЦИП ИЗМЕРЕНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО УГЛА

При геодезических работах измеряют не углы между сторонами на местности, а их ортогональные (горизонтальные) проекции, называемые горизонтальными углами. Так, для измерения угла АВС, стороны которого не лежат в одной плоскости, нужно предварительно спроектировать на горизонтальную плоскость точки А, В, и С (рис. 16.1) и измерить горизонтальный угол abc = β.

Рис. 16.1. Принцип измерения горизонтального угла

Рассмотрим двугранный угол между вертикальными плоскостями V₁ и V₂ , проходящими через стороны угла АВС. Угол β для данного двугранного угла является линейным. Следовательно, углу β равен всякий другой линейный угол, вершина которого находится в любой точке на отвесном ребре ВВ₁ двугранного угла, а стороны его лежат в плоскости, параллельной плоскости М.
Для измерения горизонтального угла достаточно установить угломерный круг так, чтобы его центр находился на ребре двугранного угла, а его плоскость была горизонтальна (параллельна плоскости М); он вычисляется по разности отсчетов а1 и с1 на лимбе:

β = а₁– с₁

Таким образом, прибор для измерения горизонтальных углов на местности должен иметь угломерный круг, приспособление для наведения на точки местности и устройство для отсчитывании по шкале угломерного круга; такой прибор называется теодолитом.

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.

Общее устройство теодолитов

Теодолит – устройство, состоящее из горизонтального и вертикального лимба для измерения углов. Лимб представляет собой круг с оцифрованными значениями от 0 до 360 градусов. Для более точного взятия отсчетов на теодолите имеется также алидада – отсчетное устройство, позволяющее помимо величины в градусах определить еще значения минут и секунд.

Прибор имеет зрительную трубу с многократным увеличением для наведения на цель. Таким образом, можно измерить угол или положение до цели, которая находится на значительном расстоянии от теодолита. Кроме того, имеется труба микроскопа, где можно увидеть значение с точностью до минут и секунд. По ней берется отсчет горизонтального или вертикального угла.

На теодолите есть круглый или цилиндрический уровень. С их помощью прибор приводится в горизонтальное положение. Обычно современные теодолиты оснащаются двумя видами уровней для более точной установки прибора и повышения качества работы.

Уровень теодолита устанавливается в необходимое положение с применением установочных винтов, расположенных на подставке-трегере. Кручением этих винтов можно изменить положение плоскости прибора.

Теодолит 2Т30 и 2Т30П

Теодолит 2Т30 – оптический прибор второго поколения, разработанный Уральским оптико-механическим заводом. Имеет ряд модификаций, не включенных в комплектацию Т30.

В качестве отсчетного устройства теодолит 2Т30 включает в себя шкаловый микроскоп. Данный вид механизма облегчает работу с прибором и повышает точность работы. Для того чтобы снять отсчет минутной доли, необходимо по имеющимся штрихам определить местоположение биссектора, а для уточнения времени – на глаз определить его положение между двумя минутными делениями. Такой механизм позволяет находить углы с точностью до тридцати секунд. Это также относит 2Т30 к классу технических теодолитов.

Устройство теодолита 2Т30 имеет повторительную систему снятия отсчета. Лимб теодолита может вращаться отдельно, без задействования алидады, что позволяет измерять углы на несколько направлений.

Теодолит имеет микрометренный винт для горизонтального и вертикального круга. Это предоставляет возможность более точного наведения на визирную цель. Для быстрого поиска и грубого наведения также используют коллиматорные визиры, расположенные снизу и сверху зрительной трубы.

2Т30 имеет перевернутое изображение зрительной трубы. Устройство теодолита 2Т30П, аналогичного первому, имеет в своей конструкции специальную призму, поворачивающую пучок света на 180 градусов так, что изображение становится прямым. Конструкция прибора позволяет выполнять сложнейшие работы, которые требуют высокой точности измерений.

Устройство прибора

Съемная конструкция трегера и центрир с показателем оптической кратности 1,8 делает возможным легкую и быструю постановку теодолита на любой опорной точке выполняемой съемки. Подъёмные винты осуществляют горизонтирование цилиндрического уровня горизонтальной алидады. Перестановка лимба для отсчетных методов осуществляется поворотом специализированной рукоятки, упрощающей и ускоряющей рабочий процесс. Закрепляющий лимбовый винт позволяет зафиксировать его конечное местоположение.

1. кремальера,
2. винт трубы закрепительный,
3. окуляр микроспока,
4. визир,
5. зеркало подсветки,
6. колонка,
7. подставка,
8. рукоятка перевода лимба,
9. винт алидады закрепительный,
10. винт юстировочный,
11. кольцо окуляра диоптрийное,
12. колпачок
13. уровень при алидаде,
14. винт алидады наводящий,
15. винт трубы наводящий
16. визир.

Современный дизайн корпуса не имеет ничего лишнего, что могло бы усложнить или сделать некомфортной работу оператора.

Широкий температурный эксплуатационный режим позволяет использовать инструмент в различных климатических зонах, даже в суровых условиях зимы при критически низких температурах.

Стандартная комплектация содержит следующие составляющие:

• сам инструмент со съемной подставкой;
• отвес;
• набор юстировочных инструментов;
• вспомогательные опциональные приспособления: ориентир-буссоль, штатив-тренога с отвесом, фонарик для подсветки шкалы микроскопа для работ в условиях недостаточной видимости;
• инструкция по эксплуатации теодолита 4Т30П;
• свидетельство о метрологической поверке;
• транспортировочный кейс.

Расшифровка маркировки прибора «4Т30П»:

• «4» — теодолит относится к усовершенствованным приборам четвертого поколения;
• «Т» — тип измерительного прибора: теодолит;
• «30» — максимальное среднеквадратическое отклонение, определенное по вертикальному углу, составляет 30» и относит данную модель к инструментам технической точности;
• «П» — зрительная труба формирует прямое изображение.

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.

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.