Будова та перевірки теодолітів
§55. Принцип вимірювання горизонтального кута
Принцип вимірювання горизонтального кута АВС на місцевості полягає тому, що вертикальну вісь теодоліта ВВ' (Рис.60,а) установлюють по висковій лінії ВВ1 яка є лінією перетину вертикальних площин РА і РС.
Рис.60
При вимірюванні горизонтального кута напрями ВА і ВС, які виходять з вершини кута В і не лежать на одній горизонтальній площині, проектуються на горизонтальну площину Н вертикальними площинами РА і Рс і між проекціями цих напрямів В1С1 і В1А1 утворюється горизонтальний кут b, як лінійна міра двогранного кута між двома вертикальними площинами. В кутомірних геодезичних приладах горизонтальною площиною служить кутомірний круг, який називають лімбом, на ньому нанесені поділки в градусній мірі. Центр лімба повинен знаходитись на одній прямовисній лінії з вершиною вимірюваного кута В.
Таким чином для вимірювання кута b, необхідно навести зорову трубу на точку С і напроти штриха через який проходить площина РС взяти відлік С'. Потім, при нерухомому лімбі наводять трубу на точку А і напроти штриха через який проходить вертикальна площина РА взяти відлік А'. Якщо градуси на лімбі підписані за ходом годинникової стрілки то кут одержимо, як різницю відліків правого і лівого напрямів, тобто b=С'-А'. Для визначення напрямів за допомогою рук, слід уявити себе на вершині кута,який вимірюється обличчям у його середину, тоді відповідно по праву руку буде правий напрям, по ліву – лівий, згідно з (Рис.60,б). b=110°-70°=40°. Звідси витікає правило обчислення горизонтального кута: щоб одержати значення горизонтального кута, необхідно від відліку на правий напрям відняти відлік на лівий напрям. Якщо відлік на правий напрям менший зазначенням від лівого відліку, то до нього необхідно додати 360° і відняти лівий відлік.
|
|
|
§56. Призначення зорових труб
Під час геодезичних вимірювань доводиться спостерігати далекі предмети або дуже близькі дрібні предмети. Якщо спостерігати предмети неозброєним оком то неможливо досягнути високої точності вимірювання. Око людини здатне розрізняти в просторі дві точки А і В до тих пір поки кут зору АОВ (Рис.61) не досягне деякої величини b0, який називається критичним кутом зору. Для нормального ока b0=60².
|
прилади поділяють на два види: прилади, що збільшують далекі предмети, які спостерігають, називаються зоровими трубами, а прилади, які збільшують близькі але дрібні предмети, називаються лупами або мікроскопами.
|
|
|
Зорові труби поділяють на астрономічні – які дають обернене зображення і на земні – які дають пряме зображення.
§57. Будова зорової труби
Зорові труби, які застосовуються в геодезичних приладах складаються з двох оптичних систем: окуляра і об’єктива (Рис.62,б).
Рис.62
Лінза 3 з меншою фокусною віддаллю і меншим діаметром, яка знаходиться в трубі 4, повернутій до ока спостерігача, називається окуляром.
Лінза 1 з більшим діаметром і фокусною віддалю, яка знаходиться в трубі 2 і повернута до предмета, називається об’єктивом.
Пряма лінія О1О3, яка. проходить через оптичні центри об’єктива і окуляра, називається оптичною віссю зорової труби. Лінія, яка служить віссю симетрії циліндра труби, називається геометричною віссю труби. Збільшення зорової труби геодезичних приладів дорівнює відношенню фокусної віддалі об’єктива F до фокусної віддалі окуляра f V=F/f. Збільшення сучасних геодезичних приладів буває від 12х до 70х. Частина простору, яка видна в трубі, коли труба знаходиться в нерухомому положенні, називається полем зору труби. В зорових трубах геодезичних приладів до діафрагми, розташованої перед окуляром, прикріплена скляна пластинка на якій нарізані тонкі взаємноперпендикулярні лінії (Рис.62,а), вони називаються сіткою ниток. Точка перетину середньої горизонтальної лінії з вертикальною називається центром сітки ниток. Цією точкою користуються для наведення труби на предмет. Крайні горизонтальні нитки називаються віддалемірними і використовуються для вимірювання віддалей.
|
|
|
Лінія О1О2 (Рис.62,б), яка сполучає центр сітки ниток і задню головну точку об’єктива називається візирною віссю труби.
Діафрагма, до якої прикріплена пластинка на якій нарізана сітка ниток, прикріплюється в трубі з допомогою гвинтів 6, 7 (Рис.62,а) їх називають виправними гвинтами сітки. Фокусування труби виконується пересуванням плоскоугнутої лінзи 5 (Рис.62,б).
§58. Установка труби для спостереження
При наведенні труби на предмет спостерігачеві необхідно одночасно бачити нитки сітки і предмет, який він спостерігає. Пересуваючи окулярну трубу 4 (Рис.62,б) в окулярному коліні можна досягнути чіткого зображення сітки ниток. Ця дія називається установкою труби за оком спостерігача. Для чіткого зображення предмета в трубі потрібно крутити гвинт кремальєри, тобто пересувати плоскоугнуту лінзу 5 до тих пір, поки не буде видно чітко предмет спостереження. Ця дія називається установкою труби за предметом, або фокусуванням труби.
|
|
|
Якщо не точно відфокусована труба, тобто площина дійсного зображення аb (Рис.62,в) не збігається з площиною S-S сітки ниток, то при переміщенні ока біля окуляра спостерігається зміщення точки спостереження відносно центра ниток. Це явище називається паралаксом сітки ниток. Паралакс усувається незначним обертанням кремальєри, тобто допоміжним фокусуванням труби.
§59. Рівні та їх призначення
Рівні служать для приведення ліній і площин в горизонтальне або вертикальне положення.
Рис.63
В геодезії рівні використовують для приведення горизонтального круга геодезичних приладів в горизонтальне положення, а осі обертання у вертикальне положення.
Рівні бувають циліндричні і круглі. Циліндричний рівень (Рис.63) складається з скляної ампули 1 металевої оправи 2, яка служить для захисту ампули від пошкоджень і прикріплення його до приладу. Внутрішня поверхня ампули відшліфована за визначеним радіусом є дугою певного радіуса R. Радіуси бувають від 3.5 м до 200 м. Ампулу наповнюють спиртам або ефіром, а простір 3 наповнений парою утворює бульбашку рівня. На ампулі нанесенні поділки через 2 мм за допомогою яких визначається положення бульбашки. Точку О в центрі поділок ампули називають нуль-пунктом рівня. Коли кінці бульбашки розташовані симетрично відносно поділок, то бульбашка знаходиться на середині і вісь рівня займає горизонтальне положення. Дотична НН проведена вздовж ампули до внутрішньої поверхні ріння в точці нуль-пункту “О” називається віссю циліндричного рівня. Цю властивість використовують під час установки приладу в горизонтальне, або вертикальне положення. При роботі необхідно знати ціну поділки рівня. Ціною поділки рівня називається центральний кут t (Рис.63,в), який спирається на дугу l між двома найближчими поділками ампули рівня. Якщо бульбашка рівня відхилиться від нуль-пункту на певний кут u то на такий же кут нахиляється до горизонту і вісь рівня. Чутливість рівня залежить від радіуса кривини внутрішньої поверхні рівня. Чим більший радіус кривини тим більша чутливість. Чутливість також залежить від температури, довжини бульбашки і складу рідини.
Круглий рівень застосовують для приблизної установки приладу (Рис.64,а).
|
§60. Відлікові пристрої: штриховий і шкаловий
мікроскопи
|
В сучасних геодезичних приладах для відліків по горизонтальному і вертикальному кругах застосовують штрихові і шкапові мікроскопи (Рис.65). В фокальній площині мікроскопа в якій розглядаються поділки лімба розташована пластина з індексом (штрихом) (Рис.65,а) за допомогою якого беруть відліки. Відлік часток поділок беруть “на око”. Такий відліковий пристрій має назву штрихового мікроскопа.
Для підвищення точності відділу по лімбу застосовують шкаловий мікроскоп. В фокальній площині мікроскопа розташована скляна пластинка на якій нарізана шкала (Рис.65,б). Інтервал “і” в один градус на лімбі дорівнює інтервалу на шкалі між крайніми штрихами. Цей інтервал на шкалі поділений на “n” рівних частин (наприклад 60), тоді ціна поділки шкали буде дорівнювати 
. В даному випадку “на око” оцінюють десяті частки мінут, наприклад: на Рис.65(а) відліки по горизонтальному кругу 69°59¢ по вертикальному кругу 358°49¢; на Рис.66(б) відліки по горизонтальному кругу 174°54.2¢, по вертикальному кругу 2°06.3¢.
§61. Теодоліт, його будова і застосування.
В комплект теодоліта входять: теодоліт, штатив, висок і бусоль.
Теодоліт Т-30 (Рис. 66) застосовують для вимірювання горизонтальних і вертикальних кутів, магнітних азимутів і віддалі (віддалі за віддалеміром).
Рис.66
1 – гвинт кремальєри; 2 – діоптрійне кільце; 3 – кришка, яка закриває виправні гвинти сітки ниток; 4 – коліматорний візир; 5 – вертикальний круг; 6 – закріпний гвинт горизонтального круга; 7 – головка штатива; 8 – становий гвинт; 9 – виправні гвинти рівня; 10 – закріпний гвинт алідади; 11 – циліндричний рівень; 12 – навідний гвинт горизонтального круга; 13 – окуляр мікроскопа; 14 – бокова кришка; 15 – кронштейн бусолі; 16 – закріпний гвинт зорової труби; 17 – навідний гвинт зорової труби; 18 – навідний гвинт алідади; 19 – підставка; 20 – підіймальні гвинти.
Збільшення зорової труби 20х; робочі діаметри відлікових кругів 70 мм, ціна однієї поділки на кругах 10¢; точність відліку 1¢; ціна поділки рівня на алідаді 45¢.
Теодоліт 2Т5 (Рис.67).
Рис.67
1 – колонка; 2 – ручка; 3 – клинове кільце; 4 – зорова труба; 5 – гвинт кріплення ручки; 6 – коліматорний візир; 7 – призма-лупа рівня при вертикальному крузі; 8 – циліндричний рівень при алідаді вертикального круга; 9 – дзеркало; 10 – кремальєра; 11 – окуляр мікроскопа; 12 – окуляр зорової труби; 13 – бокова кришка; 14 – головка гвинта перестановки круга; 16 – закріпний гвинт підставки; 17 – втулка; 18 – трегер; 19 – підіймальний гвинт; 20 – корпус підставки; 21 – окуляр оптичного центрира; 22 – ілюмінатор крута пошуку; 23 – мікроскоп; 24 – вісь обертання труби; 26 – бокова кришка; 26, 28 – важелі закріпних гвинтів прапорцевого типу труби і алідади; 27, 29 – навідні гвинти труби і алідади; 30 – виправний гвинт рівня на алідаді горизонтального круга; 31 – рівень на алідаді горизонтального круга; 32 – установочний гвинт рівня при алідаді вертикального круга; 33 – кришка; 34 – гвинт, що закриває доступ до виправних гвинтів рівня.
Збільшення труби 26х; робочий діаметр горизонтального крута 90 мм; вертикальний круг 70 мм; ціна поділки лімбів 1°; ціна поділки шкали мікроскопа І¢; ціна поділки рівня на алідаді горизонтального круга 30², вертикального 15².
§62. Вертикальний круг теодоліта
Вертикальний круг теодоліта використовують для вимірювання вертикальних кутів. Вертикальний круг (Рис.68) складається з таких частин:
|
алідади; 6 – бульбашка рівня; 7 – виправні гвинти рівня; 8 – зорова труба.
Початком відліків кутів нахилу служить горизонтальна площина. Кут між горизонтальною площиною і напрямком візирної осі зорової труби називається кутом нахилу (Рис.69).
Вертикальний круг прикріплений до осі обертання зорової труби і повертається разом з нею, при цьому алідада залишається нерухомою. Алідада в момент відліку по вертикаль-
|
Рис.70
Вертикальний круг відносно зорової труби може займати два положення: справа від труби – КП (круг справа) і зліва від труби – КЛ (круг зліва). Відліки на лімбі можливо одержувати при КП і КЛ. Існують різні системи оцифровки поділок вертикального круга (Рис.70).
В сучасних теодолітах використовують систему підписів поділок показану на 
(Рис.70,г).
|
бу повинен дорівнювати 0° (Рис.71). В цей момент нульовий діаметр лімба (2) і лінії нулів алідади (1) повинні знаходитись в горизонтальній площині.
Практично цю вимогу не завжди можна виконати і відлік по вертикальному кругу не дорівнює 0°.
В дійсності нульовий діаметр лімба нахилений до осі рівня uu1, на кут “Y”, а лінія нулів алідади на кут “Х”. В цьому випадку відлік по кругу визначиться сумою кутів (X+Y) цей відлік називають місцем нуля вертикального круга, тобто МО=Х+Y. Відлік по вертикальному кругу при горизонтальному положенні візирної осі, коли бульбашка рівня при алідаді вертикального круга знаходиться на середині називається місцем нуля (МО).
Для теодоліта Т30 місце нуля і кути нахилу обчислюють за формулами:
,
де КЛ і КП – відліки на одну і ту ж точку місцевості при двох положеннях вертикального круга.
§63. Основні осі теодоліта
НН1 – вісь рівня на алідаді горизонтального круга.
ZZ1 – вісь обертання інструмента.
hh1 – горизонтальна вісь теодоліта.
VV1 – візирна вісь зорової труби.
Рис.72
§64. Перевірки і юстування теодоліта
Взаємне розташування частин теодоліта повинно задовольняти ряду геометричних умов, які витікають із принципу вимірювання горизонтального і вертикального кутів. Для цього слід виконати такі перевірки, додержуючись певної послідовності:
1. Вісь циліндричного рівня на алідаді горизонтального круга повинна бути перпендикулярною до осі обертання інструмента, тобто НН1^ZZ1 (Рис.72). Розташовують рівень за напрямом двох піднімальних гвинтів і приводять рівень на середину. Після цього повертають алідаду на 180° і бульбашка рівня не повинна відходити з нуль-пункту більше ніж на одну поділку. Якщо ця умова не виконується то виконують юстування (виправлення) рівня. Для цього половина дуги відхилення виправляється за допомогою підіймальних гвинтів, а друга половина за допомогою виправних гвинтів рівня.
Після цього перевірку повторюють. Виконавши юстування, розташовують рівень в напрямі третього підіймального гвинта і діючи цим гвинтом, виводять бульбашку рівня на середину.
2. Візира вісь труби повинна бути перпендикулярною до осі обертання труби, тобто hh1^VV1 (Рис.72).
|
Кут “С” (Рис.73), між фактичним положенням візирної осі і положенням яке вона повинна займати за геометричною умовою, називається колімаційною помилкою. Подвійна колімаційна помилка дорівнює різниці відліків по горизонтальному кругу на одну і туж точку (М) при положенні вертика-
льного круга зліва і справа. 2С=КЛ-КП±І80°. Величина 2С не повинна перевищувати подвійної точності приладу.
Юстування виконують за допомогою виправних гвинтів сітки ниток. Для цього розраховують вірний відлік за формулами КЛ-С або КП+С і за допомогою навідного гвинта алідади установлюють на горизонтальному крузі
розрахований відлік, в цей момент центр сітки ниток зміститься з точки наведення, а за допомогою бокових виправних гвинтів сітки ниток переміщають центр сітки ниток на точку наведення. Після цього перевірку повторюють.
3. Горизонтальна вісь обертання труби повинна бути перпендикулярною до основної осі обертання теодоліта, тобто hh1^ZZ1 (Рис.72).
|
Для перевірки теодоліт установлюють на відстані 10-15 м від стіни будівлі (Рис.74). На стіні вибирають високорозташовану точку А так, щоб кут нахилу зорової труби до горизонту був не менше за 20°, візують на цю точку і проектують її вниз при двох положеннях вертикального круга і відмічають проекції центра сітки а1 і а2 на стіні. Якщо точки а1 і а2 збігаються то умова виконана. Відстань а1а2 не повинна перевищувати подвійної ширини бісектора сітки ниток. Якщо умова не виконується то виправлення виконують в майстерні.
4. Горизонтальна нитка сітки повинна бути перпендикулярною до вертикальної осі обертання теодоліта.
|
Перевірку можна виконати за допомогою виска, підвішеного на відстані 25-30 м (Рис.75). Якщо, після візування на нитку виска вертикальна нитка сітки ниток суміститься з ниткою виска, то умову виконано. При невиконанні умови необхідно зняти кришку, яка закриває виправні гвин-
ти сітки ниток, звільнити чотири кріпильні гвинти окуляра і повернути окуляр – так, щоб вертикальна нитка сітки ниток сумістилась з ниткою виска.
5. Для вимірювання вертикальних кутів вигідно установити місце нуля вертикального круга рівним або близьким до нуля. Наводять трубу на одну і туж точку при положенні вертикального круга зліва, і справа і беруть відліки по вертикальному кругу. Перед наведенням на точку необхідно, щоб бульбашка рівня на горизонтальному крузі теодоліта Т30 знаходилась на середині. Якщо вона змістилась з середини тоді підіймальними гвинтами виводять бульбашку на середину. В теодолітах Т5, 2Т5 перед взяттям відліків по вертикальному кругу навідним гвинтом алідади вертикального круга 4 (Рис.68) виводять бульбашку рівня на середину. Для виправлення МО обчислюють кут нахилу за формулою u=КЛ-МО=МО-КП і установлюють величину цього кута на вертикальному крузі. В теодоліті Т30 цей відлік установлюється за допомогою навідного гвинта труби і перестановкою сітки ниток в вертикальній площині, суміщають центр сітки ниток з точкою візування. В теодолітах Т5, 2Т5 з рівнями при алідаді вертикального круга відлік u=КЛ-МО=МО-КП установлюють за допомогою навідного гвинта рівня при алідаді вертикального круга, а виправними гвинтами рівня при алідаді вертикального круга приводять рівень на середину.
6. Компенсатор відлікової системи вертикального круга повинен забезпечувати незмінність відліку на вертикальному крузі при нахилі осі обертання теодоліта, в межах 3¢ (перевірку оптичного компенсатора виконують тільки для теодолітів Т5К, 2Т5К, 2Т5КП). Це означає, що при нахилі вертикальної осі теодоліта в межах 3¢ і наведені труби на одну і туж точку, відлік по вертикальному кругу не повинен змінюватись, тобто він повинен залишатись в межах точності відліку 0.1¢.
Приводять вертикальну вісь теодоліта в вертикальне положення за допомогою рівня на алідаді горизонтального круга.
Наводять трубу на точку і беруть відлік по вертикальному кругу. Повертають теодоліт на 90° (циліндричний рівень на алідаді розташований перпендикулярно до напряму візирної осі зорової труби) і нахиляють вертикальну вісь піднімальним гвинтом на 2-3 поділки рівня. Повертають алідаду в попереднє положення, наводять зорову трубу на ту саму точку і беруть відлік по вертикальному кругу. Потім знову нахиляють вертикальну вісь теодоліта ще на 2-3 поділки рівня, і повторюють ті самі дії. Після цього двічі нахиляють вертикальну вісь теодоліта в протилежну сторону. Різниця між п’ятьма відліками не повинна перевищувати 0.2¢. Якщо різниця перевищує допуск, то виправлення виконують в майстерні.
7. Візирна вісь оптичного центрира повинна збігатися з віссю обертання теодоліта. Установлюють теодоліт на штативі і приводять вертикальну вісь теодоліта в вертикальне положенням. Під штативом горизонтально закріплюють аркуш міліметрового паперу і на ньому олівцем відмічають точку, яка збігається з зображенням центра оптичного центрира. При повертанні алідади зображення точки, відміченої на папері, не повинно зміщуватись з центра сітки оптичного центрира більше 1 мм.
Така величина зміщення відповідає помилці центрування на місцевості, яка не перевищує 0.5 мм.
При більшій помилці зміщення необхідно виконати юстування. Юстування виконують в майстерні.
8. Візирні осі коліматорних візирів повинні бути паралельними до візирної осі зорової труби. Перевірку виконують за допомогою предмета, розташованого на віддалі не менше 50 м. Якщо при наведенні зорової труби на предмет коліматорним візиром зображення предмета в трубі буде заміщене відносно центра сітки ниток зорової труби більше ніж 0.2 поля зору, то положення візира рекомендується виправити. Для цього використовують чотири гвинти, які скріплюють візир з віссю на 0.1-0.2 обороти і наводять зорову трубу на предмет. Повертають візир за азимутом до суміщення його перехрестя з предметом, закріплюють гвинти і перевірку повторюють.
§65. Установка теодоліта для вимірювання кута
Перед вимірюванням горизонтальних кутів необхідно в кожній вершині кута установити теодоліт в робоче положення, тобто виконати центрування, нівелювання і установити зорову трубу для візування за оком спостерігача.
| |
а) Установлюють штатив з теодолітом приблизно над центром пункту і закріплюють штатив в землю.
б) Не звертаючи уваги на рівень, за допомогою піднімальних гвинтів наводять центр сітки ниток оптичного центрира на точку, яка фіксує центр пункта.
в) Не зрушуючи штатив з місця і не рухаючи підіймальні гвинти підставки, а міняючи тільки довжину ніжок штатива, нівелюють теодоліт за допомогою рівня на алідаді горизонтального
Рис.76 круга.
г) Точно нівелюють теодоліт за допомогою підіймальних гвинтів і ліквідують неточне суміщення сітки центрира з центром пункту невеликим переміщенням підставки приладу на штативі.
д) Перевіряють точність центрування обертанням приладу навколо вертикальної осі на 180°.
Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 894; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!