Инженерная геодезия 4 страница

Рис. 23. Схема угломерного прибора

Рассмотрим его устройство на примере теодолита 2Т30. Его основными составными частями являются: 1 – кремальера, для получения четкого изображения визирной цели; 2 – закрепительный винт зрительной трубы; 3 – визир, для приближенного наведения на цель; 4 – колонка; 5 - закрепительный винт лимба горизонтального круга; 6 – гильза; 7 – юстировочный винт цилиндрического уровня, для исправления положения пузырька уровня; 8 - закрепительный винт алидады; 9 – цилиндрический уровень при алидаде для горизонтирования прибора (рис. 24, б), то есть для приведения его оси вращения в отвесное положение; 10 - горизонтальный круг, для измерения горизонтальных углов; 11 – вертикальный круг для измерения вертикальных углов;12 - зрительная труба. Закрепительные винты служат для закрепления соответственных частей, наводящие – для точного наведения на цель, то есть для их малых, но точных перемещений. На рисунке 24, в:

1 – наводящий винт лимба горизонтального круга; 2 – окуляр микроскопа, для взятия отсчетов по лимбам; 3 – зеркало подсветки, для освещения поля зрения микроскопа; 4 – боковая крышка; 5 – посадочный паз для буссоли; 6 – уровень при трубе; 7 – юстировочная гайка; 8 – колпачок; 9 - диоптрийное кольцо окуляра; 10 – наводящий винт трубы; 11 – наводящий винт алидады; 12 – подставка – основание прибора; 13 – подъемные винты (3 штуки), для горизонтирования прибора при помощи цилиндрического уровня; 14 – втулка; 15 – основание; 16 – крышка.

Кроме того, в приборе имеются исправительные (юстировочные винты) для исправления положения пузырька цилиндрического уровня, сетки нитей.

Лимб горизонтального круга представляет собой стеклянный круг, проградуированный по часовой стрелке от 0°до 360°. Цена деления (величина наименьшего деления) равна 1°. Алидада представляет собой стеклянную пластинку, расположенную соосно с лимбом. Эта «линия нулей» фиксирует на лимбе отдельные положения зрительной трубы и выполняет функцию отсчетного устройства.

Зрительная труба состоит из объектива, служащего для формирования изображения цели на плоскости сетки нитей; окуляра – для увеличения изображения; двояковогнутой фокусирующей линзы, перемещаемой внутри трубы при помощи винта кремальеры для получения четкого изображения цели; сетки нитей на плоскопараллельной пластинке (рис. 25, а). На трубе имеется оптический визир для приближенного наведения на цель. Сетка нитей представляет собой среднюю горизонтальную и вертикальную нити, которые в пересечении образуют точку, называемую перекрестие сетки нитей (рис. 25, в). Двойная часть вертикальной нити называется биссектором. Кроме того, имеются две короткие горизонтальные нити, которые называются соответственно верхняя и нижняя дальномерная нить.

На рис. 24, а представлен теодолит 4Т30П. Это теодолит 4-ой модернизации. Основное отличие от теодолита 2Т30 в том, что он простой, т.е. лимб не имеет закрепительного и наводящего винта. Лимб не жестко закреплен, его можно перемещать поворотом рукоятки перевода лимба 1, поэтому теодолит может быть переконструирован в повторительный. Теодолит 4Т30П имеет зрительную трубу прямого изображения.

Рассмотрим такие характеристики зрительной трубы как поле зрения трубы и увеличение. Поле зрения трубы – это пространство, видимое в трубу при неподвижном ее положении. В геодезических приборах оно составляет 1,5° - 3°. Увеличение зрительной трубы – это отношение угла, под которым видно изображение предмета в трубу к углу, под которым видно изображение этого же предмета невооруженным глазом Г=.

а)

б)

в) 15

16 14

г) ориентир - буссоль

Рис. 24. Внешний вид теодолита 4Т30П и 2Т30

а)

V V

сетка нитей

окуляр фокусирующая объектив

линза

б) 180 в)

90

0 0

30

20

10

0 270

алидада

Сетка нитей

лимб

Рис. 25. Части теодолита: а) – оптическая схема зрительной трубы;

б) – лимб горизонтального круга; в) – сетка нитей

u' ось

а)

пузырек

u'

б)

пузырек

u u – ось

спирт

Рис. 26. Уровни: а) – круглый уровень; б) – цилиндрический уровень

О

V

S S

m

m

V

u u

О Рис. 27. Схема осей теодолита

Основными осями теодолита являются (см. рис. 27):

ОО – основная ось вращения прибора, проходит через точку пересечения визирной оси и горизонтальной оси вращения трубы и через центр лимба горизонтального круга;

SS - горизонтальная ось вращения зрительной трубы;

UU – ось цилиндрического уровня, мнимая прямая, касательная к внутренней поверхности ампулы в средней ее точке;

VV – визирная ось зрительной трубы, мнимая прямая, проходящая через перекрестье сетки нитей и центр объектива.

7.2. Классификация теодолитов

Теодолиты подразделяются по различным признакам. По материалу лимбов они делятся на теодолиты с металлическими лимбами и стеклянными, называемыми оптическими. Кроме того, теодолиты бывают электронные и лазерные (рис.28).

По конструкции осевой системы они могут быть повторительными (лимб и алидада могут вращаться независимо друг от друга) и простыми (лимб жестко соединен и не вращается).

По точности теодолиты классифицируются на:

высокоточные – Т05, Т1; ошибка измерения угла ≤ 1˝

точные – Т2, Т5, Т5К;……………………………...≤ 5˝

технические – Т15, Т20, Т30………………………≤ 30 - 60˝.

Рис. 28. Электронный теодолит 2Т5ЭН1

7.3. Отсчетные приспособления теодолитов

Отсчитывание по лимбам оптических теодолитов производится с помощью микроскопов, увеличение которых 10 - 70^× и более. При этом изображение обоих лимбов сводится в одно поле зрения. Применяемые в теодолитах микроскопы подразделяются на три вида: штриховые, шкаловые и микрометры (рис. 29). В первом типе цена деления делается по возможности меньшей, оценка десятых долей деления производится на глаз по штриху на пластинке в поле зрения микроскопа. В шкаловых микроскопах в поле зрения имеется шкала, длина которой равна длине наименьшего деления на лимбе, переданного в поле зрения микроскопа. Отсчет складывается из отсчета целых интервалов на лимбе (относительно нуля шкалы) и отсчета по шкале, отсекаемого штрихом лимба, находящимся на шкале. Микроскопы - микрометры используются в точных и высокоточных теодолитах. В их поле зрения имеется либо биссектор, либо противоположное изображение того же лимба. Отсчет складывается из отсчета по лимбу целых интервалов и отсчета по барабанчику микрометра после совмещения биссектора с определенным штрихом или бинарным делением лимба.

Таким образом, при любом способе отсчитывания по лимбам отсчет можно выразить формулой:

а=Νλ+Δλ, где

Νλ – отсчет по лимбу целых делений до нулевого штриха, λ – цена деления лимба, то есть количество угловых единиц, содержащихся в одном его делении, Δλ – отсчет дробной части деления.

Штриховой (Т30) Шкаловый (2Т30)

В: 358˚49′

Г: 69˚58′ (69˚50′+8′) (164˚+43′)

Микрометр (3Т2КП)

(17˚20′+5′27″)

Рис. 29. Виды микроскопов

Основное отличие электронного теодолита от оптического – наличие цифрового дисплея, на котором отображаются результаты измерений во время наблюдений. Кроме того, электронный теодолит позволяет полностью автоматизировать процесс угловых измерений. В отличие от оптических теодолитов, где измерения происходят по минутам, градусам, секундам электронные теодолиты используют двоичную систему исчислений. Проще говоря, измеренный угол отображается в двоичном коде, при этом лимб делится на белые и черные полосы (рис. 30). Когда эти полосы просвечиваются, возникают сигналы (0 и 1), которые обрабатываются и записываются в память прибора. Эта система исчислений позволяет существенно уменьшить объем информации и произвести автоматическую запись в память электронного теодолита.

Рис. 30. Способы кодирования информации: а, б – кодирование угломерной шкалы; в – импульсные диски

7.4.Поверки и юстировка теодолитов

Поверка – это совокупность действий с геодезическими приборами, направленных на выявление геометрических нарушений в приборах. При этом сравнивают геометрическую схему исследуемого прибора с заводской схемой.

Юстировка – есть совокупность действий с геодезическим прибором, направленных на устранение геометрических нарушений в приборе.

В теодолитах правильность их геометрии определяется в основном правильным расположением основных осей.

Перед поверкой предварительно приводят основную ось вращения теодолита в вертикальное положение, то есть горизонтируют прибор. Устанавливают уровень параллельно двум подъемным винтам. Вращая их одновременно в разные стороны, приводят пузырек цилиндрического уровня на середину. Затем поворачивают алидаду на 90°, то есть устанавливают уровень по направлению третьего винта и его вращением опять приводят пузырек в нульпункт (рис. 31).

Рис. 31. Горизонтирование теодолита

После этого выполняют следующие поверки.

1. Ось цилиндрического уровня должна быть перпендикулярна основной оси вращения инструмента – uuOО. Устанавливают уровень по направлению двух подъемных винтов и их вращением в противоположные стороны приводят пузырек в нульпункт, поворачивают алидаду на 180°: если пузырек остался в нульпункте, то условие выполнено, если сместился – необходимо исправление. Юстировка осуществляется исправительными винтами уровня: пузырек смещается ими к середине на половину схода и окончательно возвращается в нульпункт при помощи подъемных винтов. После исправления поверку повторяют (см. рис. 32).

а) Условие выполнено

О О 180°

u u u u

А В В А

О О

б) Условие не выполнено

О О О

u

В О

u δ u u δ

А В u u

δ u δ

u

А

О О О

Рис. 32. Первая поверка теодолита

2. Визирная ось зрительной трубы должна быть перпендикулярна оси вращения зрительной трубы – VVSS. Иначе: зрительная труба не должна иметь коллимационной ошибки (см. рис. 33). Плоскость, проходящая через визирную ось отвесно, называется коллимационной. Поверка выполняется визированием на удаленную точку (100 – 200 м) при закрепленном лимбе и взятием отсчетов по лимбу горизонтального круга при двух положениях вертикального круга КП и КЛ. Полученные два отсчета должны отличаться ровно на 180°. Отклонение разности отсчетов от 180° равно двойному значению коллимационной ошибки.

2с=а_КЛ – (а_КП±180°); с≤2t.

Поверку необходимо выполнить несколько раз, чтобы избежать ошибок в определении ее значения.

а) Условие выполнено

V V

180°

S S S S

180°

V V

б) Условие не выполнено

V

с 2с

180º

S S S 180º S

V

Рис. 33. Поверка коллимационной ошибки

Юстировка производится установкой на лимбе горизонтального круга среднего отсчета при помощи наводящего винта алидады и последующим совмещением перекрестья сетки нитей с изображением выбранной точки путем вращения исправительных винтов сетки нитей. После исправления поверку нужно повторить. При измерениях ошибка может быть исключена измерением угла при двух положениях вертикального круга.

3. Горизонтальная ось вращения зрительной трубы должна быть перпендикулярна основной оси вращения прибора. SSOO.

Поверка выполняется проектированием высокорасположенной точки (А) вниз при двух положениях вертикального круга.

а' – проекция А при КП; а" – проекция А при КЛ.

Если угол γ ≤ 2t или проекции точки А отличаются не более, чем на 0,5 ширины биссектора, то условие поверки выполнено. В противном случае инструмент нужно отправить в мастерскую.