Устройство теодолита и его назначение

Теодолит: устройство, назначение, разновидности

Устройство теодолита и его назначение

При выполнении инженерно-монтажных и строительных работ очень важна точность. И делать сложные построения, что называется, «на глаз» в таких случаях недопустимо. Существует большое количество геодезических приборов, которые позволяют грамотно выполнить измерения и расчеты. Например, нивелиры, мерные ленты, тахометры и прочие приборы.

Среди них следует выделить теодолит. Это основной высокочастотный прибор, который обеспечивает корректную работу геодезистов. Теодолиты бывают оптическими и электронными. Они выполняют угловую съемку, измеряя при этом как горизонтальные, так и вертикальные углы.

Области применения

Этот геодезический прибор используют в следующих областях:

  • когда нужно построить топографические карты и планы или целую сеть геодезических пунктов на сформированном треугольниками участке местности;
  • когда нужно определить месторасположение точек на участке по отношению друг к другу;
  • для выполнения строительных работ, например, когда нужно зафиксировать горизонтальность или вертикальность строительных сооружений (сваи, колонны и т. п.);

Работать с теодолитом не трудно. Чтобы выполнять сложные расчеты и измерения, необходимо приобрести определенные навыки.

Классификация устройств

Теодолиты имеют несколько разновидностей. Это:

  1. Оптические теодолиты. Устройства этого типа являются наиболее распространенными. Они точны и надежны для использования в полевых условиях. Теодолиты этого вида пользуются популярностью среди геодезистов. Они имеют ряд преимуществ перед электронными собратьями: не нуждаются в элементах питания для работы и их легко применять. Оптические теодолиты могут выполнять работу в достаточно широком температурном диапазоне, даже при отрицательной температуре. Теодолиты этого вида имеют минимальные возможности. Отчеты выполняются по угломерной шкале. Если инструмент не содержит внутреннюю память, то необходимо будет обзавестись полевым журналом, в который будут заноситься все данные.
  2. Лазерные теодолиты тоже не отличаются сложностью эксплуатации. В таком приборе используется лазерный луч, который служит точным указателем. В устройстве объединены функции двух устройств – визира и высокочастотного электронного инструмента для измерений. Прибор оборудован мощным процессором, который выполняет все расчеты и результаты выводит на дисплей устройства. Легкость использования и удобство такого теодолита очевидны.
  3. В цифровых теодолитах не применяют вертикальные и горизонтальные круги, содержащие поградусную разметку. Вместо них используются штрих-кодовые диски. Прибор выполняет замеры автоматизированным способом. Конструкция такого прибора содержит запоминающее устройство. Теодолит хранит данные во внутренней памяти. С цифровыми теодолитами не следует работать в условиях сложного климата и при низких температурах, поскольку эти устройства содержат источники питания и ЖК-дисплей.
  4. Фототеодолиты и кинотеодолиты относятся к категории инструментов, имеющих специфическое назначение. Конструкция первых объединяет в себе теодолит и фотокамеру, которая определяет топографические координаты. Основное назначение кинотеодолитов – фиксация траектории перемещения объектов как на земле, так и в воздухе.

По своей конструкции теодолиты подразделяются на следующие типы:

  • Простые. В схемах теодолитов алидада и лимб вращаются независимо.
  • Повторительные. Вращение лимба и алидады может происходить как по отдельности, так и совместно.

Теодолиты по своей точности подразделяются на:

  • Технические, имеющие погрешность 15 – 60 угловых секунд.
  • Точные с погрешностью менее 10 секунд.
  • Высокоточные. Позволяют выполнить измерения с погрешностью до 1 угловой секунды.

Общее устройство

Теодолит содержит следующие элементы:

  • Визирная труба. Она имеет некоторую кратность увеличения. Эта деталь зафиксирована на двух колонках, которые установлены на трегере.
  • Отсчетные механизмы. К ним относят вертикальный и горизонтальный круг (лимб). Первый находится в колонке, а второй в основании прибора.
  • Штриховой или шкаловой микроскоп. Это отсчетное устройство теодолита применяется в механических инструментах. В первом отсчет выполняется по штриху индексу, а во втором – по шкале. Микроскоп предназначен для считывания показаний с лимбов.
  • Алидада. Представляет собой поворотную линейку, которая имеет жесткое соединение с корпусом лимба. Содержит отсчетный механизм – нониусы.
  • Закрепительные и наводящие винты. В ходе настойки и юстировки эти винты сообщают механизмам прибора мягкое движение.
  • Центрир. С помощью этого встроенного оптического отвеса выполняется точное центрирование над точкой.
  • Штатив-тренога. Этот элемент применяется при выполнении работ на конкретной местности. На него устанавливают теодолит.

По какому принципу работает устройство

Механический теодолит работает по следующему принципу. Пользователь наблюдает изображения различных точек конструкции через окуляр подзорной трубы. Когда визир будет наведен на наблюдаемую точку, в окуляре микроскопа, который имеет штриховую либо шкальную разметку, фиксируется как вертикальный, так и горизонтальный угол. Первый является углом наклона, а второй – углом направления.

Специалист последовательно наводит трубу на контрольные точки конструкции, измеряет углы, а затем записывает в журнал данные показатели. Все это выполняется, когда применяется оптический теодолит. Замеры углов, выполненные геодезистом, играют важную роль. Они позволяют выяснить, насколько правильно выполняется проект.

При применении электронных устройств в работе отпадает необходимость зрительной фиксации углов. Ведь электронные датчики горизонтального и вертикального кругов в автоматически передают все данные на ЖК-дисплей прибора в привычном для человека цифровом виде.

Также все данные сохраняются в памяти устройства.

Применение теодолитов электронных обеспечивает повышение производительности труда специалиста и исключение ошибок, связанных с неправильным визуальным отсчетом имеющихся показаний в случае измерения углов на оптической модели.

Как работать с теодолитом?

Как определить, правильно ли была зафиксирована необходимая точка измерительного угла? Все теодолиты оснащены уровнями. В процессе установки их необходимо точно выставить. Регулируя винты, можно получить требуемый уровень. Точность центра лимба устанавливается отвесом или оптическим центриром. Когда узнали, из каких элементов состоит прибор, можно начинать работу с теодолитом.

Установка и настройка прибора

Каким же образом использовать этот инструмент? Сначала нужно установить прибор на треножник. Затем необходимо определиться с двумя опорными точками, на которые будет наводиться зрительная труба инструмента. Сначала ее наводят на первую точку.

Далее выполняют фиксацию прибора и измеряют посредством вертикальной нити. Затем выполняют отсчет по горизонтальному кругу. Все данные нужно занести в журнал, затем снять фиксацию. Далее нужно отследить вторую точку. Для этого следует повернуть теодолит по часовой стрелке.

На следующем этапе поворачивают трубу через зенит.

Далее нужно сменить позицию круга и навести трубу на точку. Если в измерениях есть незначительные расхождения, то правильным будет среднее значение. В процессе измерения лимб должен иметь нулевое или близкое к нему значение. Вращение алидады нужно прекратить в тот момент, когда совпадут штрихи с нулевыми значениями на лимбе и микроскопе. Все вышеописанные измерения выполняются по кругу.

Выбор прибора

Перед выбором прибора следует определиться с видом работ, которые будут выполняться на теодолите. В большинстве случаев подойдет самый простой прибор, который имеет средние характеристики.

Обычно такие приборы недорогие.

При выборе устройства теодолита не следует уделять большое внимание таким параметрам, как передача данных и внутренняя память, поскольку у них нет функционального использования.

Инструкция по эксплуатации теодолитов

В стандартную комплектацию каждого теодолита обязательно входит инструкция по применению. В руководстве пользователя описывается последовательность выполнения работ на устройстве.

Используя эту небольшую книжку, можно разобраться с теодолитом без посторонней помощи. Руководство пользователя – это также гарантийный талон и техпаспорт прибора.

Средняя цена теодолита электронного составляет 50-70 тысяч рублей.

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.

Отечественный теодолит

Теодолит 4Т30П – это наиболее популярный геодезический прибор отечественного производства. Его изготавливает Уральский оптико-механический завод. Этот теодолит относится к категории инструментов технической точности. Теодолит 4т30п имеет следующие преимущества:

  • отсчеты снимаются с помощью шкалового микроскопа;
  • можно применять трехштативный метод. В этом случае используют съемную подставку с встроенным оптическим центриром;
  • содержится зрительная труба прямого изображения;
  • перестановка лимба выполняется при вращении особого винта прибора;
  • присутствует съемный трегер;
  • прибор можно использовать в разных климатических регионах;
  • малый вес;
  • небольшие габариты устройства.

Теодолит с успехом применяется в следующих сферах:

  • сельское хозяйство;
  • геодезия;
  • ландшафтный дизайн;
  • геология;
  • лесное хозяйство.

Этот прибор теодолит часто используется в тяжелых полевых условиях. Цена теодолита составляет примерно 50-60 тысяч рублей.

Таким образом, выбор теодолита остается за вами, что непосредственно зависит от сферы проведения работ.

Теодолит: поверки, устройство, измерение

Устройство теодолита и его назначение

В настоящее время во многих областях науки, техники и промышленности требуется проводить работы, связанные с привязкой объекта к местности. Это предполагает измерение трёх координат: вертикальных и горизонтальных углов, дальности до стационарного объекта.

Они необходимы для подготовки строительных площадок, географической съёмке местности, установке орудийных батарей, зенитных ракетных дивизионов, радиолокационных станций. Особое внимание уделяется этим измерениям на аэродромах.

Для решения таких задач применяют различные измерительные устройства. К ним относится теодолит.

Устройство теодолита

Описание самого теодолита

С его помощью производятся достаточно точные измерения горизонтальных и вертикальных угловых величин.

Внешне он выполнен в виде U-образного оптического устройства, расположенного на вращающейся платформе. Платформа устройства выполнена в форме круга, на котором нанесены угловые деления.

Кроме горизонтального, имеется в наличии вертикальный круг с такими же угловыми делениями. Для измерения дальности его оснащают различными дальномерами.

Современные теодолиты имеют электронные блоки, которые позволяют повысить точность измерений.

Теодолит его составные части

Устройство теодолита основано на законах оптики, механики, электроники.

Устройство теодолита 2т30

Схема теодолита включает следующие основные части:

  • оптическую часть устройства составляет зрительная труба;
  • два, перпендикулярно расположенных круга (один вертикальный, другой горизонтальный);
  • трагерные системы (позволяющие находится длительное время в устойчивом состоянии);
  • встроенный микроскоп (способ измерения может быть штриховой или шкаловой);
  • специальная поворотная линейка (именуемая алидадой);
  • закрепительный и наводящий винты;
  • регулируемый штатив (с его помощью происходит установка на местности и подготовка прибора к работе).

Основные узлы теодолита

Несмотря на многообразие таких измерительных устройств, строение теодолита сохраняется прежним:

  • визирная труба, которая закреплена между двух вертикальных колонок;
  • отсчётные приспособления (выполнены в форме кругов с нанесёнными по периметру измерительными шкалами);
  • в механических аппаратах отсчётные устройства имеют штриховую или шкаловую систему;
  • оптический отвес (называется «центрир»);
  • настроечное приспособление (называется «кремарьера»);
  • все перечисленные системы устройства расположены на штативе.

Электронный теодолит

Кремарьера теодолита позволяет решать следующий круг задач:

  • жёстко фиксировать положение визирного оптического устройства (это необходимо для точного снятия показаний с лимба);
  • измерять дальность до выбранного объекта;
  • производить точное визирование на объекты не зависимо от дальности;
  • осуществлять регулировку фокусирующей линзы;
  • приводить в строго вертикальное положение главную ось всего аппарата;
  • способствует получению так называемого «мнимого изображения».

Отсчётные приспособления

Эти приспособления позволяют отсчитывать деления лимба устройства вплоть до разрешённых долей. Они делятся на три категории: штриховые, шкаловые, микрометры. Угловая шкала может быть расположена на окружности. В этом случае её называют угломерным кругом или лимбом.

У каждого из них угловая цена деления лимба имеет свою величину. В реальных приборах точность деления изменяется в интервале от одного градуса до пяти угловых минут. Размер лимба (диаметр) определяется конструкцией теодолита. Величина может изменяться от 72 мм до 270 мм.

Отсчётные приспособления

В качестве отсчётного индекса могут использоваться: одиночный штрих, двойной штрих, который носит название бисектор, нулевой штрих, штрих основной шкалы имеющегося лимба.

Самым простым отсчётным приспособлением является верньер.

Уровни

Они необходимы для точной юстировки теодолита относительно его вертикальной направляющей. С их помощью производят замеры углов небольшой величины в вертикальной плоскости. Любой уровень состоит из следующих элементов:

  • небольшой стеклянной колбы, внутри которой находится специальная жидкость;
  • корпуса, которые предохраняет колбу от механических воздействий.

Они изготавливаются круглые или цилиндрические.

Колбы цилиндрических уровней производят из специального стекла, в состав которого введён молибден. Жидкость внутри колбы является этиловым спиртом. На её поверхность наносят не смываемые штрихи с интервалом в 2 мм. Величина минимального угла наклона в любую сторону, при котором наблюдается смещение пузырька, называется величиной предельной чувствительности.

Круглый уровеньЦилиндрический уровень

На поверхность стекла цилиндрических уровней наносят окружности от цента к краю с таким же интервалом.

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.

Принцип измерения горизонтального угла

Основной принцип измерения угла заключается в определении градусной величины между направлениями на два выбранных объекта. Прежде чем приступить к измерению необходимо повести подготовительные операции, включая горизонтирование.

Далее следует нулевую отметку угломерного круга расположить в направлении на ось измеряемого угла. После этого производят отсчёт угла по шкале горизонтального круга.

Наиболее распространёнными методами измерения считаются:

  • метод последовательных повторений;
  • метод круговых приёмов.

Последовательность реализации первого метода заключается в следующем. Подготовка и установка в указанном месте. Оптический визир наводится сначала на один выбранный объект. Затем его направляют в направлении на другой объект. Перед этим производится предварительная визуальная наводка.

Применяя винт фокусировки, одновременно регулируя диоптрийное кольцо, производят точное наведение на каждый объект. Точность операции оценивают, используя вертикальные нити. Закрепив направление на первый объект, считывают показания, нанесённые на горизонтальном круге. Далее ослабляют закрепляющий винт, переводят направление оптического устройства на второй объект.

Повторяют операцию фиксации данных. С него считывают показания и фиксируют.

Второй метод пригоден для измерения горизонтальных углов, находясь в одной точки. Используя алидаду, устройство ориентируют на первый выбранный объект и устанавливают нулевые показания лимба.

Далее перемещают зрительную трубу в выбранном направлении (по часовой стрелке). По данным горизонтального круга считываю показания.

Расчёт итогового результата производится с учётом установленной погрешности конкретного прибора.

Геометрические параметры теодолитов

Под геометрическими параметрами понимается строгое соблюдение геометрического положения каждого элемента теодолита.

Такими параметрами являются:

  • Положение цилиндрического уровня (располагается перпендикулярно оси грандштока).
  • Направление линии вращения (вертикальная по отношению к линии самого грандштока).
  • Ориентация центральной оси визирной трубки (горизонтирована, не зависимо от направления и величины угла поворота).
  • Ориентация зрительной трубы и грандштока (всегда взаимно перпендикулярны).

Инструкция по приведению теодолита в рабочее положение

Подготовка устройства является очень важным этапом перед проведением измерений.

Центрирование

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

Горизонтирование

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

Горизонтирование теодолита

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

Фокусировка

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

Измерение теодолитом

Измерения горизонтальных и вертикальных углов производят на проверенном устройстве. Перед проведением измерений необходимо проверить плавность движения всех движущихся частей аппарата.

Производят поворот алидады устройства, винтов, кремарьеры. Снижение возможных погрешностей достигается при вращении алидады в выбранном направлении. Движения должны быть плавные без резких рывков.

Не целесообразно проводить возвратно-поступательные движения.

Перед тем, как приступить к измерениям угла в горизонтальной плоскости, устройство устанавливают вертикально над точкой отсчёта. Затем производят необходимые подготовительные действия. Для получения хороших результатов следует повторить эти действия несколько раз. Это позволит устранить возможные ошибки и неточности, которые могут негативно повлиять на результат измерений.

Процессы измерения углов в разных плоскостях принципиально отличаются. Эти отличия заключаются:

  • Горизонтальный угол вычисляется как арифметическая разность между измеренными величинами. Вертикальный угол определяется между плоскостью и величиной подъёма зрительной трубы.
  • Измерение горизонтального угла производится на заранее выбранных участках круга, измерение вертикального производится без проведения перестановок.
  • Число приёмов определения горизонтальных углов превышает это число для вертикальных углов.

Обработка проведенных измерений заключается в проведении расчётов средних значений. Результат вычитают из других результатов. Таким образом получают «приведенное направление». В качестве подтверждающего контроля точности проведенных измерений используется оценка коллимационной ошибки. Она получается на основании имеющихся паспортных данных о точности теодолита.

Если необходимо получить боле точные вычисления можно воспользоваться методами теории вероятности и математической статистики. Вычислить математическое ожидание и дисперсию.

Правильная эксплуатация

Соблюдение правил эксплуатации теодолита позволит не допустить серьёзных ошибок при проведении измерений. Эти правила включают последовательность действий на различных этапах эксплуатации аппарата:

  • во время хранения;
  • при подготовке к работе;
  • во время проведения измерений;
  • последовательность оценки полученных результатов;
  • порядок сборки теодолита после работы.

Применение теодолита

Особое внимание следует уделять всем этим правилам в особых условиях окружающей среды: температуре, влажности, силе ветра, освещённости. Практически все теодолиты имеют интервал разрешённых для эксплуатации температур от -25 °С до +50 °С любой влажности. Однако следует помнить, что слишком низкие или высокие температуры влияют на точность снимаемых показаний.

Поверки теодолита

Как и любой измерительный прибор, теодолит должен периодически проверяться. Эта операция в метрологии называется поверкой. Периодичность поверки для каждого типа теодолитов устанавливается индивидуально. В каждую поверку входит перечень наиболее важных параметров, влияющих на точность измерений.

К этим параметрам устройств относятся:

  • механические (отсутствие деформации на основных механических деталях, сохранность шкал измерения, надёжность резьбовых соединений, отсутствие элементов коррозии);
  • характеристики оптической системы устройства;
  • геометрические параметры измерительных элементов;
  • работоспособность цилиндрического или кругового уровня алидады;
  • величина коллимационной ошибки;
  • равенство длины всех элементов штатива;
  • точность положения и фокусировка сетки нитей;

Во время проведения поверок производят регулировку параметров устройства оказавшихся за границами допуска.

, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Теодолит. Виды и работа. Устройство и применение. Как выбрать

Устройство теодолита и его назначение

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.

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.

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.

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.

Описание и назначение устройства теодолита: виды, основные части, применение

Устройство теодолита и его назначение

С точки зрения входящих в комплект частей, устройство теодолита простое. Трудности возникают в процессе настройки прибора. Дело это тонкое и требуют постоянные проверки. Однако в строительстве и проектировании прибор просто незаменим. Геодезисты знают об этом, мы же попробуем описать, так сказать, строение теодолита и его работу более популярным языком.

Приспособление позволяет с высокой точностью замерять углы в пространстве и работать в горизонтальной или вертикальной плоскости.

Как правило, выбирается относительный метод, когда за основу принимается эталонный объект, а по нему уже отсчитывается искомый угол.

Измерение таким способом известно с XIX века, но сегодняшние теодолиты — это усовершенствованные приспособления, которых существует несколько разновидностей.

Шкала. Этот элемент, представленный горизонтально или вертикально расположенным кругом, показывает результат. Находится на подставке, имеющей регулировочные винты для управления главными узлами. Измеритель смотрит в окуляр, управляемый винтами, которые позволяют навести окуляр на объект и закрепить его, когда найдена контрольная точка.

Лимб и алидада. Части горизонтального круга, активно использующиеся при измерении горизонтальных углов.

  • Лимб — это стационарное стеклянное кольцо с делениями на 360°.
  • Алидада — элемент, вращающийся с примыкающей частью прибора и выставляющий отсчет.

Для фиксации отсчета и дальнейшего проведения измерений относительно него закрепляется специальный винт и отпускается лимб, корпус в этом случае останется неподвижным, двигаться же будут лимб и алидада.

Это и есть главные части теодолита. Но снимать показания помогают и другие устройства, с которыми тоже будет полезно познакомиться. Степень горизонтальности установки теодолита контролируется с помощью цилиндрического уровня, а точку отсчета потерять не дает оптический центрир. Отсчеты снимаются по микроскопу, и это финальная стадия работы замерщика.

Виды устройств

Имеются следующие виды устройств:

  • Механические. Наиболее простой по конструкции и самый дешевый тип, однако у него и самая низкая точность, поэтому для серьезной работы он не подходит.
  • Электронные. Электронный теодолит удобен, потому что оснащен устройством для считывания и обработки результатов, геодезисту остается правильно выставить его, а остальное прибор сделает сам.
  • Оптические. Наиболее широкое распространение получил теодолит оптический. Он не производит расчеты, как электронный, но стоимость устройства и качество измерения привлекают.
  • Лазерные. Эти теодолиты самые дорогие, но и более совершенные устройства. Позволяют делать измерения с большой точностью и удобны в использовании, но приобретать их имеет смысл лишь для постоянных работ, где высоки требования к результату.

Два принципиально разных вида теодолитов отличаются по подвижности алидады и лимба. В повторительных типах данные элементы могут закреплять поочередно, а показания снимать методом последовательных повторений. Обыкновенные варианты этого не допускают, так как алидада с осью представляют в них единое неподвижное целое, и для каждого измерения требуется отдельная настройка.

Марка теодолита — это совокупность букв и цифр. В каждой есть связка литеры «Т» с какой-либо цифрой. Буква указывает на то, что прибор — теодолит, цифры показывают погрешность измерения в секундах, чем они больше, тем больше и погрешность.

  • Цифрой 1 маркируются высокоточные приборы.
  • Цифрами 2 и 5 маркируются точные теодолиты.
  • Цифрами 15 и 30 маркируются технические приборы.

Стоит цифра точности после литеры «Т», а если перед буквой есть другая цифра, она служит для обозначения поколения прибора или его модификации в категории марки.

Требования перед работой

Перед измерением углов теодолит проверяется. Нужно проверять специальную отметку или пломбу, а также периодически — геометрические параметры, так как ошибка в пару градусов со временем может привести к катастрофе!

  • Важна абсолютная вертикальность оси алидады и ее перпендикулярность цилиндрическому уровню.
  • Визирная ось зрительной трубы должна быть перпендикулярна ей, не выполнив этого коллимационного условия, четкая система отсчета невозможна.
  • Оси трубы и алидады должны быть перпендикулярными.
  • Проверяем, насколько измерительная сетка расположена в вертикальной коллимационной плоскости.

Приемов профессионального использования приборов много, и им учат на специальных курсах, здесь же приведем основные из них.

  • Установка теодолита. Первым шагом станет нахождение точки отсчета. На местности находим ровную поверхность, по которой центрируем прибор на подставке уровнями и зажимными винтами. В итоге положение прибора должно получиться строго горизонтальным.
  • Ловим объект. Визиром отыскиваем цель и точнее наводим винтами измерительную сетку, чтобы установить центр объекта. На это смотрим через окуляр, а если света недостаточно, улучшить ситуацию поможет специальное зеркальце (как в случае с микроскопом). После выставления центра окуляром фиксируется его значение.
  • Обработка результатов. Лучше сделать не одно, а несколько измерений. Новый отсчет рекомендуется на известную величину, к примеру, 90°. Если новые измерения отличаются от предыдущих на 90°, то результат можно фиксировать, если нет — производится еще пара подобных измерений с разным отсчетом и вычисляется среднее значение.

История приборов

Первые теодолиты в центре угломерного круга на острие иголки имели линейку, способную вращаться на этом острие свободно (подобно стрелке компаса). В линейке делались вырезы, в которых натягивались нити, служащие отсчетными индексами. Центр угломерного круга помещался в вершину измеряемого угла, где и закреплялся.

Поворачивая линейку, ее совмещали с первой стороной угла и по шкале круга брали отсчет N1. Потом линейку совмещали со второй стороной угла и брали отсчет N2. Разность N2 и N1 равнялась значению угла. Подвижную линейку назвали алидадой, а угломерный круг — лимбом. Совмещение линейки-алидады со сторонами угла осуществлялось с помощью примитивных визиров.

Современные теодолиты существенно отличаются от предшественников.

  • Совмещение алидады со сторонами угла производится с помощью зрительной трубы, которая может вращаться по высоте и азимуту.
  • Для отсчета по шкале лимба применяется отсчетное приспособление.
  • Конструкцию покрывает прочный металлический кожух.
  • Прочее.

Плавное вращение алидады и лимба обеспечивает система осей, а регулируются вращения наводящими и зажимными винтами.

Установки теодолита производятся с помощью специального штатива. Центр лимба с отвесной линией, которая проходит через вершину измеряемого угла, осуществляется оптическим центриром или нитяным отвесом.

Коллимационная плоскость образуется визирной осью окуляра при вращении зрительной трубы вокруг собственной оси. Стороны угла проектируются на лимб подвижной вертикальной плоскостью, называющейся коллимационной плоскостью. Плоскость эта образуется визирной осью зрительной трубы, когда труба вращается вокруг своей оси.

Визирной осью трубы (визирной линией) называется воображаемая линия, которая проходит через центр сетки нитей и оптический центр объектива трубы.
Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.