Теодолит доклад для 5 класса

Обновлено: 05.07.2024

При составлении карт, планов и профилей на местности приходится измерять горизонтальные и вертикальные углы, расстояния и превышения между точками. При выносе запроектированных сооружений на местность и при строительстве их нужно уметь построить на местности заданные горизонтальные и вертикальные углы, расстояния и превышения. Горизонтальные и вертикальные углы можно построить и измерить при помощи теодолита. Теодолитом можно также измерять расстояния, используя нитяной дальномер, и превышения, если на трубе теодолита имеется высокоточный цилиндрический уровень. Но все-таки главное назначение теодолита – измерение и построение на местности горизонтальных и вертикальных углов. Устройство теодолита и работу с ним необходимо знать инженеру-строителю. Поэтому ниже в указаниях приводятся сведения об устройстве теодолита (например, 4Т30П), его поверках и юстировках, и методике измерения горизонтальных и вертикальных углов.

Теодолиты бывают: высокоточные – Т1; точные – Т2 и Т5; технической точности – Т15 и Т30. Т обозначает теодолит, а цифра – точность измерения углов, выраженную в секундах. Мы будем изучать теодолит технической точности 4Т30П. Здесь 4 – модификация теодолита, П – обозначает, что труба теодолита дает прямое изображение. Теодолит 4Т30 конструктивно не отличается от теодолитов 2Т30 (но является более современным), из которых в основном состоит парк теодолитов на кафедре геодезии. Поэтому, изучив 4Т30, Вы сможете работать и с теодолитом 2Т30, а в принципе и с теодолитами других марок технической точности.

Теодолит 4Т30 – это сложный и дорогой прибор. Он состоит из следующих частей (см. рис. 1): горизонтального (21) и вертикального (5) стеклянных кругов с градусными делениями (под кожухом), по которым и измеряются углы; зрительной трубы (8), вращающейся вокруг горизонтальной оси, укрепленной на колонках (10) алидады горизонтального круга; подставки (2) с тремя подъемными винтами (1, 17), при помощи которых ось вращения теодолита приводится в отвесное положение. Для этого же используется цилиндрический уровень (14) на алидаде горизонтального круга. Для предварительного наведения зрительной трубы на цель на трубе закреплен визир (17); с другой стороны зрительной трубы находится высокоточный цилиндрический уровень (20), позволяющий использовать теодолит 4Т30 в качестве нивелира. Рядом со зрительной трубой находится отсчетный микроскоп (4), в который передаются изображения отсчетов по вертикальному (В) и горизонтальному (Г) кругам. Для получения этих отсчетов нужно при помощи зеркальца подсветки, находящегося на одной из колонок, запустить свет в оптическую систему теодолита.

Рис.1 Теодолит 4Т30

В комплекте с теодолитом имеются: штатив, ориентир-буссоль (6, 22), окулярные насадки (25). Штатив нужен для установки теодолита над вершиной измеряемого угла. Ориентир-буссоль позволяет на местности измерять магнитные азимуты линий. Окулярные насадки, надеваемые на окуляры зрительной трубы и отсчетного микроскопа, позволяют наблюдать предметы, расположенные под углом более 45 о к горизонту, и выполнять измерения на эти предметы.

Зрительная труба теодолита может переводиться через зенит и окуляром, объективом. Ее фокусирование на цель осуществляется вращением кремальеры (11). Вращением диоптрийного кольца (3) добиваются резкой видимости сетки нитей (рис. 2). Два горизонтальных коротких штриха сетки нитей выше и ниже перекрестия горизонтальной и вертикальной нитей представляют собой нитяной дальномер. Корпус зрительной трубы составляет единое целое с горизонтальной осью, установленной в лагерях колонок (10).

Коллиматорный визир (7) предназначен для грубой наводки трубы на цель. При пользовании визиром глаз должен быть на расстоянии 25-30 см от него. Точное наведение зрительной трубы на предмет в горизонтальной плоскости осуществляется наводящим винтом (16) после закрепления алидады винтом (15), а в вертикальной плоскости – наводящим винтом (12) после закрепления трубы винтом (9).

Для того чтобы теодолит плавно поворачивался вместе с горизонтальным кругом (лимбом), необходимо вращать наводящий винт лимба на подставке. При этом закрепительный винт лимба (19) должен быть зажат.

Горизонтальный и вертикальный круги разделены через 1 о . Горизонтальный круг (лимб) имеет круговую оцифровку от 0 о до 359 о по направлению часовой стрелки, а вертикальный – секторную, от 0 о до 75 о и от –0 о до –75 о .

Изображение штрихов и цифр обеих кругов передаются в поле зрения отсчетного микроскопа, окуляр (4) которого устанавливается по глазу до появления четкого изображения шкал вращением диоптрийного кольца микроскопа. Отсчет по кругам производится по соответствующим шкаламмикроскопа (В – вертикальная, Г – горизонтальная). Пример отсчета по шкале горизонтального круга (лимба) приводится на рис.3. Отсчет берется следующим образом. Количество градусов соответствует надписи штриха лимба, который проектируется на шкалу. А количество минут определяется как дуга от нулевого деления шкалы до градусного штриха лимба. При этом нужно помнить, что цена деления шкалы равна 5 минутам. На рис. 3 отсчет равен 124 о 37 ’ .

+Установке теодолита в рабочее положение (нивелирование), когда ось вращения теодолита становится отвесной, производится вращением подъемных винтов подставки (1, 17) с использованием цилиндрического уровня на алидаде (14).

Поверки и юстировки теодолита

Все теодолиты созданы по одной геометрической схеме, основанной на принципе раздельного измерения горизонтальных и вертикальных углов. Для верного измерения углов необходимо, чтобы у теодолита в рабочем положении выполнялись следующие условия: 1) вертикальная ось прибора должна быть отвесна; 2) плоскость лимба должна быть горизонтальна; 3) визирная (коллимационная) плоскость должна быть вертикальна. А чтобы теодолит можно было установить в рабочее положение, у него должны выполняться определенные геометрические условия, касающиеся взаимного расположения осей теодолита. Перечислим, какие условия должны выполняться (см. рис. 4):

1. Ось цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга должна быть перпендикулярна оси вращения трубы (UU GG).

2. Визирная ось зрительной трубы должна быть перпендикулярна горизонтальной оси вращения трубы (VV GG).

Ось вращения зрительной трубы должна быть перпендикулярна вертикальной оси вращения прибора (GG OO).
Ось визира должна быть параллельна визирной оси зрительной трубы.

Выполнение перечисленных геометрических условий необходимо для правильного измерения горизонтальных и вертикальных углов. Однако правильное расположение осей теодолита может быть нарушено в процессе

работы или во время транспортировки прибора. В связи с этим возникает необходимость в выполнении поверок и юстировок теодолита.

Проверки выполнения верных геометрических условий у теодолита называются поверками. Если же какое-то условие не выполняется, необходимо сделать соответствующее исправление, то есть юстировку.

На занятиях рекомендуется выполнить первые три поверки и юстировки. Выполнение поверок всегда начинается с поверки цилиндрического уровня.

1.Поверка цилиндрического уровня.

Ось цилиндрического уровня на горизонтальном круге должна быть перпендикулярна оси вращения теодолита. Теодолит устанавливают на штатив. Алидаду поворачивают таким образом, чтобы ось поверяемого уровня была параллельна двум подъемным винтам. Вращая эти винты в разные стороны, выводят пузырек уровня на середину (в нуль-пункт). Затем алидаду поворачивают на 90 о и третьим подъемным винтом устанавливают пузырек уровня на середину. Затем нужно повернуть алидаду на 180 о и оценить смещение пузырька уровня от нуль-пункта. Если отклонение больше одного деления, необходимо выполнить юстировку.

Юстировка цилиндрического уровня.

Исправительными винтами уровня (см. рис.5) переместить пузырек уровня к нуль-пункту на половину отклонения. Исправительные винты вращать при помощи шпильки поочередно в нужном направлении. Другую половину отклонения устранить подъемными винтами. Для проверки правильности юстировки поверку повторить.

2. Поверка визирной оси трубы.

Визирная ось зрительной трубы должна быть перпендикулярна горизонтальной оси вращения трубы. Вертикальную ось теодолита привести в отвесное положение с помощью выверенного уровня (отнивелировать). Выбрать удаленную неподвижную точку на высоте теодолита, и навести трубу теодолита на эту точку. Взять и записать отсчет по горизонтальному кругу. Затем трубу перевести через зенит, снова навести на эту же точку при другом круге, и записать отсчет по горизонтальному кругу. Затем зажать закрепительный винт алидады, ослабить закрепительный винт лимба, повернуть теодолит на 180 о и зажать лимб. Далее повторить действия по взятию отсчетов на точку при круге влево и круге право при втором положении лимба. Подсчитать коллимационную погрешность (неперпендикулярность визирной оси зрительной трубы оси ее вращения) по формуле

С = . (1)

Повторить определение коллимацинной погрешности С и вычислить ее среднее значение из двух определений. Если это значение превышает по абсолютной величине 1’ , необходимо выполнить юстировку, и затем повторить поверку.

Юстировка коллимационной погрешности.

Вычисляется отсчет по лимбу, свободный от влияния коллимационной погрешности, по формуле

+Алидаду наводящим винтом устанавливают на один из этих отсчетов (в зависимости от того, при каком круге закончили поверку). Посмотрев в зрительную трубу, вы увидите, что крест сетки нитей, с наблюдаемой точки сместился на угол С. Открутите колпачок на зрительной трубе со стороны окуляра, закрывающий крепежные и исправительные винты сетки нитей. Ослабив шпилькой верхний и нижний исправительные винты сетки, вращением боковых исправительных винтов в одну сторону навести крест сетки нитей на цель при верном отсчете. Закрепить сетку, завернуть колпачок.

3. Поверка сетки нитей зрительной трубы.

Горизонтальная нить сетки нитей должна быть перпендикулярна вертикальной оси теодолита. Вертикальную ось теодолита привести в отвесное положение. Навести зрительную трубу на удаленную

неподвижную точку на высоте теодолита. Наводящим винтом алидады крест сетки нитей навести на левый конец горизонтальной нити, а затем плавно переместить к правому концу. Если при этом крест сместился с горизонтальной нити вверх или вниз более чем на 3 ширины этой нити, выполнить юстировку и затем повторить поверку.

Юстировка наклона сетки нитей.

Нужно открутить колпачок на зрительной трубе со стороны окуляра ослабить отверткой четыре крепежных винта окуляра и повернуть его так, чтобы нить сетки расположилась горизонтально. После юстировки сетки нитей закрепить окуляр и навинтить колпачок.

Измерение горизонтальных углов

Для верного измерения горизонтального угла необходимо соблюдение следующих условий:

- центр горизонтального круга (лимба) должен находится на отвесной линии, проходящей через вершину угла;

- плоскость лимба должна быть строго горизонтальной.

При выполнении этих условий наклон зрительной трубы теодолита в вертикальной плоскости во время визирования на точки местности не будет влиять на величину измеряемого горизонтального угла.

Подготовка прибора к измерению горизонтального угла.

При измерении углов на местности их вершины предварительно отмечают забитыми в землю колышками. Поверенный и юстированный теодолит устанавливают на штативе таким образом, чтобы острие отвеса находилось над колышком, а головка штатива занимала приблизительно горизонтальное положение на высоте груди наблюдателя. Ножки штатива при этом должны быть вдавлены в грунт настолько, чтобы обеспечивалось устойчивое положение прибора. После этого ослабляют становой винт, которым теодолит крепится к головке штатива, и перемещают теодолит по головке штатива, добиваясь точного центрирования отвеса над серединой колышка.

При работе в помещении штатив устанавливают на полу в специальных деревянных подставках, ограничивающих расхождение ножек штатива (операция центрирования в этом случае не выполняется).

Измерение горизонтальных углов способом приемов.

При оцифровке лимба по ходу часовой стрелки имеем

где, а – отсчет на правую (заднюю) точку;

в – отсчет на левую (переднюю) точку.

Если отсчет на заднюю точку оказался меньше, чем на переднюю, то к нему предварительно нужно добавить 360 о .

Теодолит наводят последовательно на правую и левую точки, снимают отсчеты по горизонтальному кругу и записывают их в журнал измерения углов. Считают и записывают измеренный угол.

При наведении на цель сначала делают грубую наводку по визиру. Затем, зажав закрепительные винты алидады и трубы, и отфокусировав трубу на цель делают точную наводку на цель наводящими винтами алидады и трубы. При работе в поле наведение делают на низ вехи, совмещая с ним перекрестие сетки нитей. При работе в помещении в качестве визирных целей используют заранее подвешенные на стены марки.

Порядок работы по измерению горизонтальных углов и контроль измерений.

При работе в полевых условиях выбирают на местности 3-4 точки на расстоянии 100-150 м и закрепляют их кольями. Измеряют горизонтальные углы на каждой точке (вершине) и результаты записывают в журнал. Затем суммируют все измеренные углы и проверяют выполнение условия:

Здесь - сумма всех измеренных углов, =180 о (n-2),

где n – число измеренных углов.

Аналогично ведут работу в помещении, обозначая точки на полу мелом.

+В стесненных условиях небольшого помещения можно установить теодолит в центре его и измерить несколько смежных углов, в сумме составляющих 360 0 , используя в качестве визирных целей заранее вывешенные на стены марки. Для того чтобы измерения смежных углов были независимыми, желательно каждый из углов измерять при разных положениях лимба.

Измерение вертикальных углов.

Вертикальным называется угол между направлением на предмет и горизонтальным направлением визирной оси трубы теодолита. Вертикальные углы могут быть заключены в пределах от 90 о до –90 о . Вертикальные углы измеряются для определения превышений между точками тригонометрическим нивелированием и для определения горизонтальных проложений наклонных линий местности. Измеряя вертикальные углы, можно также определить высоты объектов (зданий, водокачек, дымовых труб и т.д.).

Горизонтальное направление визирной оси определяется при помощи места нуля (МО) вертикального круга. Место нуля – это отсчет по вертикальному кругу при горизонтальном положении визирной оси и горизонтальном положении оси уровня при вертикальном или горизонтальном (у теодолита 4Т30) круге.

У разных теодолитов вертикальный круг имеет различное устройство и различную оцифровку. Поэтому формулы для определения вертикальных углов и места нуля вертикального круга у разных теодолитов различаются. Например, у теодолита 4Т30 оцифровка вертикального круга секторная, по 75 о в одну и в другую сторону от нуля, причем в одну сторону деления подписываются со знаком +, в другую – со знаком - . На рис.7 показаны отсчеты по вертикальному кругу теодолита 4Т30 для положительного вертикального угла при круг право (КП) и круге лево (КЛ).

Из рисунка очевидны формулы:

; ; (3)

из этих формул можно вывести, что

; ; (4)

у теодолита 3Т30 (Т30) формула для определения вертикального угла и место нуля (МО) будут другие:

; ; (5)

; . (6)

Необходимо отметить, что отсчеты по вертикальному кругу у теодолита 4Т30 берутся по шкале, подписанной буквой В , равной 1 о вертикального круга и поделенной на 12 частей. Следовательно, цена деления шкалы равна 5’. Деля ее на глаз на 10 частей, мы можем брать отсчет с точностью 0,5’(30”). Слева направо шкала возрастает от 0’ до 60’ (подписано цифрой 6), справа налево шкала уменьшается от -0’ до –60’ (подписано –6). Отсчет по шкале берется следующим образом: количество градусов считывается с подписанного градусного штриха вертикального круга, который проектируется на шкалу; количество минут определяется по шкале от ее нуля до градусного штриха вертикального круга. Причем, если градусный штрих положителен, то количество минут считается слева направо от 0 шкалы до этого штриха, и прибавляется к градусам. Отсчет будет положительным. Например, на рис. 8 отсчет равен +2 о 19’. Если градусный штрих вертикального круга отрицателен, то количество минут считается справа налево от –0 до градусного штриха и прибавляется к градусам; отсчет будет отрицательным. Например, на рис. 9 отсчет равен –-0 о 52’.

КЛ_{исправ.}= КЛ – МО или КП_{исправ.}= КП – МО (7)

и установить исправленный отсчет на вертикальном круге наводящим винтом зрительной трубы. При этом крест сетки нитей сместится с изображения наблюдаемой точки. Отвинтить колпачок в окулярной части трубы, шпилькой ослабить на пол оборота боковые исправительные винты сетки нитей. Вращением верхнего и нижнего исправительных винтов сетки в одну сторону, навести крест сетки нитей на точку. Закрепив боковые винты сетки, еще раз определяем МО.

Если мы определили место нуля (МО), то другие вертикальные углы можем измерять однократным наведением зрительной трубы на цель при круге право (КП) или круге лево (КЛ) с одновременным снятием отсчетов по вертикальному кругу и подсчитывать углы по формулам (3).

Предназначенный для проведения горизонтальных и вертикальных замеров на местности, теодолит один из наиболее востребованных устройств при проведении геодезических измерений.

Прогресс не стоит на месте и вместе с ним повышается качество и функционал прибора и, как следствие, точность и диапазон его измерений.

Геодезия – что это

Что такое теодолит в геодезии и что он делает? На этот вопрос вы получите ответ далее, прочитав нашу статью.

Описание

Устройство нужно для того, чтобы проводить съемку и измерение как горизонтальных, так и вертикальных углов на рельефе земной поверхности, а также на промышленных и жилых конструкциях. Также он предназначен для измерения дальномерных расстояний.

Практичный и надежный, теодолит сегодня применяется в самых разных сферах хозяйственно-экономической деятельности. Им пользуются и на суше, и на воде: строители и железнодорожники, геодезисты и геологи, полярники и нефтяники. С развитием промышленности и приборостроения постоянно совершенствуется точность измерений и расширяется модельный ряд устройств: на рынке появляются приборы, удовлетворяющие самым разным запросам, как по конструктивным и функциональным особенностям, так и по цене.

В статье рассмотрим устройство инструмента, его принцип действия и применение.

Устройство

Конструкция теодолита состоит из базовых частей, которые усложнялись с развитием техники, оснащая его большим количеством функций. Строение инструмента:

Металлическую треногу с регулируемым штативом и подставкой;
Центровой отвес и пузырьковый цилиндрический уровень для ровной установки устройства на подставку (трегер);
Три выравнивающих подъемных винта трегера для горизонтирования прибора;
Алидаду – верхняя вращающаяся часть прибора, на которой располагаются подвижная зрительная трубка и отсчетный механизм;
Винты алидады – наводящий и закрепляющий;
Вертикальный и горизонтальный (лимб) круги, размеченные на угловые градусы;
Винты горизонтального круга: наводящий и закрепляющий;
Трубку с наводящим и закрепляющим винтами осуществляющими регулировку резкости изображения, окуляром со стороны смотрящего и объективом, обращенным к объекту наблюдения;
Окуляр: в него и в объектив устанавливаются линзы, с нанесенной сеткой (коллимационной плоскостью); или датчикилазер (электронная система);
Кремальеру – винтовой элемент для фокусировки изображения в окуляре;
Опоры для оси вертикального вращения трубки;
Отсчетное устройство – оптический микроскоп (со специальным визиром, шкаловой или штриховой линзой и специальным зеркальцем или автономным источником света для считывания показаний).

В современных моделях могут отсутствовать некоторые составные части (например, винты или оптический визир отсчетного устройство), но, при этом, содержать в конструкции дополнительные элементы, например, фото- видеокамеру, лазерную указку, дисплей и клавишную панель настройки.

Основные части современного теодолита – алидада, зрительная труба, лимб или горизонтальный круг, подставки, цилиндрический уровень, подъемные винты и вертикальный круг.

Устройство зрительной трубы теодолита:

Горизонтальный круг

Горизонтальный и вертикальный круги теодолита – основные круговые оси прибора, необходимые для замера углового наклона исследуемого объекта.

Горизонтальный круг, или лимб [в переводе с англ. кромкакайма] представляет собой кольцо из стекла, с нанесенными на него штриховыми угловыми числовыми значениями (градусы, минуты, иногда и секунды).

Шкала представляет собой полный круг от 0-го до 359-го градуса.

Шаг лимба зависит от показателя точности теодолита.

Лимб и алидада

Алидадой [от арабской транслитерации – alidade – бок, сторона] называется вся верхняя конструкционная часть теодолита. Она закрепляется на оси непосредственно над лимбом и позволяет конструкции вращаться в горизонтальной плоскости.

Алидада включает в себя колоннообразные опоры: на одной из них располагается вертикальный замерный круг, а в другую вмонтирован микроскоп отсчетного устройства, с помощью которого можно точно определить угол заданный поворотом алидады по окружности лимба. Между опорами располагается подвижный в вертикальной плоскости цилиндр трубки. Алидада и лимб закрываются герметичными кожухами из металла или высокопрочного пластика для предохранения от загрязнения и деформации.

Алидада, трубка и лимб являются ведущими подвижными элементами прибора. Алидада задает отсчет относительно исследуемых точек, после чего для фиксации системы координат кольцо лимба вращается и закрепляется винтами относительно исследуемых точек.

На видео вы можете посмотреть про назначение и устройство теодолита:

Сегодня индустрия измерительных приборов поставляет на рынок множество моделей теодолитов.

Классификация осуществляется по ГОСТ 10529-96 на основании ряда критериев и позволяет выбрать то устройство, которое подойдет для решения задачи, поставленной перед исследователем-астрономом, маркшейдером, топографом или инженером-геодезистом.

Классификация по точности

По величине средней квадратичной погрешности угловых измерений, приборы подразделяются на:

Высокоточные (Т1) – величина погрешности составляет до 2-1,5 угловых сек.;
Точные (Т2, Т5) – с погрешностью до 10 угловых сек.;
Технические (Т15, Т30, Т60) – с величиной погрешности от 10 угловых секунд до 40-60 угловых сек.

Справка! При работе на стройплощадках, кадастровом замере или прокладке дорожной инфраструктуры используются в основном теодолиты второго типа – они наиболее популярны и распространены в свободной продаже.

По области применения

По сфере, в которой используется прибор, он может относиться к:

Маркшейдерскому – средне-точные (до 15 угловых сек.) теодолиты, с расширенным диапазоном вертикальных углов, особенности конструкции которых, такие как встроенное освещение отчетных устройств, дополнительный компенсатор горизонтальной опоры и предохраняющий от взрыва ударный корпус, позволяют использовать их как на рельефе, так и под землей, в горнодобывающей промышленности;
Геодезические – точные теодолиты, используемые для проведения большинства строительных, земельных, конструкторских и иных технологических угловых измерений.
Астрономические – одни из первых в истории, служили морякам, астрономам и картографам для вычисления местонахождения кораблей относительно земли, составления карт и исследования положений небесных тел.

Другие области, в которых активно применяются теодолиты – это картография, навигация, укладка трубопроводов и кабелей, и т.д.

Также производятся различные гибридные варианты (Фототеодолиты, Гиротеодолиты, Тахеометры и т.д.), сочетающие в себе функции нескольких приборов – не только замерение углов, но и, например, измерение расстояния до контрольных точек объекта.

По конструкции отсчетного устройства

Конструктивные особенности прибора позволяют подразделять его на:

По физической природе носителя информации

По данному параметру теодолиты могут быть:

Справка! В электронных моделях лимб подразделяется не на градусы, а на дорожки, содержащие закодированные в системе 0 и 1 зоны, что позволяет МПЦ считывать сигнал и преобразовывать его в изображение, как с компакт-диска.

Точность измерения определяется качеством материала лимба и количеством нанесенных дорожек кодовой маски.

Поверка и юстировка

Для корректной работы теодолита, при первой эксплуатации следует убедиться, что:

Основная вертикаль прибора расположена параллельно колоннообразным опорам и перпендикулярно горизонтальному замерному кругу и алидаде;
Нити в оптической сетке трубки соответственно совпадают с горизонталью (определяется горизонтальным круговым вращением с фокусом на удаленной точке) и вертикалью (определяется с помощью удаленного отвеса на нитке);
Визирные оси в объективах трубки совпадают и составляют точный перпендикуляр к горизонтальной оси алидады – то есть если трубку перевернуть на 180 градусов, визирная ось не сместиться ни влево, ни вправо от базового значения;
Ось, на которой крепится сама трубка, не имеет перекосов по высоте и составляет перпендикуляр с основной вертикальной осью прибора теодолита;
Горизонтальные оси на обоих объективах должны быть параллельны.

В современных приборах, корпус которых пломбируют, за соблюдение этих показателей отвечает изготовившее устройство предприятие. Если по какому-то из пунктов поверки наблюдаются расхождения, следует обратиться в специализированную мастерскую или к представителю компании-изготовителя.

Про поверки “относительно” кратко, вы можете ознакомиться на видео:

Принцип работы

Базовый принцип действия прибора заключается в наведении зрительной трубки на цель, после чего, с помощью геометрической проекции наблюдаемых через объектив горизонтальной и вертикальной осей, через отсчетное устройство по лимбу возможно измерить углы отклонения каждой оси.

Для того, чтобы работать с теодолитом, от оператора требуется определенный уровень знаний в области геометрии, механики и астрономической геодезии, а также практические навыки обращения с высокоточными устройствами. Существующие в промышленности электронные приборы во многом упрощают эксплуатацию, но и в принципах их работы желательно разобраться заранее.

В упрощенном виде, процедура работы с теодолитом, не зависимо от его типа, сводится к следующим действиям:

Справка! В геодезических и картографических вузах обращению с прибором посвящается специальный курс; отдельные программы подготовки разработаны также в центрах повышения профессиональной квалификации.

Подготовка к работе

Для того чтобы проводить качественные замеры на местности, теодолит важно установить и привести в рабочее положение.

Для этого последовательно проводится ряд предварительных операций.

Центрирование

Это первый этап развертывания прибора, который подразумевает выбор центральной точки отсчета при проведении замеров. Когда точка определена, оператор укрепляет над ней штатив, после чего, используя оптику (центрир) или нить с грузом, закрепленную на штативе (отвес), выравнивает площадку так, чтобы она располагалась по линии центра и параллельно нити отвеса. Таким образом, размещенный на штативе теодолит не будет отклоняться по вертикальной оси.

Горизонтирование

После того как прибор будет ровно стоять по вертикали, необходимо также произвести выравнивание по горизонтальной оси. Эта процедура называется горизонтированием и осуществляется тремя подъемными винтами горизонтальной алидады. Ориентироваться, в зависимости от модели прибора, необходимо на цилиндрический или круглый уровень алидады горизонтального круга. Оперируя винтами, оператор приводит воздушный пузырек уровня в положение 0. Допустимое отклонение не должно превышать 1 деление на уровне.

Фокусировка

После того, как теодолит выровнен и закреплен по центру точки отсчета, проводится фокусировка – настройка точности прорисовки сетки зрительной трубки и отсчетного устройства. Первая осуществляется поворотом окулярного кольца трубки до тех пор, пока нити сетки не будут видны максимально четко.

Для фокусировки второму оператору следует вращать диоптрийное кольцо на отсчетном устройстве, добиваясь четкого видения штрихов-делений на шкале микроскопа.

Справка! В современных электронных моделях теодолита отсчетное устройство не настраивается, но программируется на предприятии-изготовителе. Визир микроскопа в такой конструкции не предусматривается, а показания по замеряемым углам отображаются на специальном мониторе.

На видео предоставлена подробная инструкция:

Как правильно измерить вертикальные и горизонтальные углы

Измерение горизонтальных углов с использованием теодолита проходит в две или три стадии, в зависимости от типа устройства. Если используется классический теодолит, к двум измерительным добавится одна вычислительная.

После этого по часовой стрелке трубка наводится на вторую отметку. Электронный прибор, при этом, высчитает угол сам и выведет показания на экран. При работе с традиционным устройством, оператор должен будет через микроскоп снять показания с горизонтального лимба и, путем геометрических операций, вычислит значение искомого угла.

Нагляднее вы можете ознакомиться со способами измерения горизонтальных углов на видео:

Вертикальные углы меряют таким же способом. При этом вращение трубки будет осуществляться не в плоскости горизонтального, но в плоскости вертикального лимба, с совмещением отметок не с вертикальной, а с горизонтальной нитью сетки трубки.

Как работать с теодолитом, инструкция-ликбез для новичков:

Правильная эксплуатация

Не зависимо от того, какой моделью теодолита – электронной или классической, предстоит пользоваться, важно помнить, что это чувствительный прибор высокой точности, требующий аккуратного обращения и корректной эксплуатации.

От пункта к пункту его следует перевозить в специальном, предназначенном для конкретной модели коробе или футляре, стараясь не допускать тряски и падения прибора с высоты.

Механические детали конструкции при вращении на осях или винтах должны свободно двигаться, но не должны быть разболтаны и при необходимости плотно фиксироваться во время эксплуатации устройства.

Рекомендуется также всегда внимательно следить за оптическими компонентами – окуляры и визиры необходимо беречь от пыли и грязи, и не допускать их деформации (сколы, трещины и т.п.)

Отдельное внимание уделяется штативу – при размещении следует убедиться, что тренога расположена устойчиво, а все ножки и площадка крепко зафиксированы.

Во время проведения замеров, работа с прибором должна быть достаточно бережной, после чего перед упаковкой в короб или футляр, его необходимо проверить и прочистить.

Что такое нивелир

В картографических и геодезических измерениях в паре с теодолитом применяется еще одно устройство – нивелир.

Прибор служит для определения горизонтали поверхности и измерения разницы в высотах на ландшафте или строящемся объекте.

В чем разница нивелира и теодолита

Главное отличие в том, что по конструкции нивелир проще теодолита, но для работы с ним при проведении расчетов нужен помощник. В базовой комплектации устройство также состоит из трубки, установленной на штативе, но, в отличие от теодолита, нивелир имеет только одну горизонтальную плоскость вращения.

Именно по ней оператор ориентирует сетку трубки прибора, проводя измерения. При этом разница в высотах фиксируется с помощью размеченной рейки, которую в точке измерений вертикально держит помощник.

Геодезия – одна из древнейших наук на Земле. С 17 века ученые начали изобретать первые высокоточные измерительные приборы, в числе которых был и теодолит. Что такое теодолит? Для чего он необходим? Почему теодолиты применяются и по сей день? Попробуем разобраться с этими вопросами.

Информация о теодолите

Теодолит – высокоточный геодезический прибор, предназначенный для измерения углов (горизонтальных и вертикальных) при топографической съемке. Теодолит имеет U-образную форму и располагается на специальной подставке.

Части теодолита и принципы их работы

В конструкции каждого угломерного прибора предусмотрены нижеперечисленные основные части:

Зрительная труба с увеличением определенной кратности, закрепленная на трегерных колонках. В нее смотрит наблюдатель.
Вертикальный и горизонтальный (лимб) круг, по которым производится отсчет.
Микроскоп (шкаловой или штриховой) для снятия показаний с кругов.
Поворотная линейка с нанесенными на нее штрихами, жестко скрепленная с лимбами (алидада).
Винты наводящие и закрепительные, позволяющие плавно настраивать и закреплять положение прибора.
Центрир, или оптический отвес, позволяющий определять точное положение прибора над точкой местности.
Штатив для установки теодолита.

Классификация

По принципу работы теодолиты подразделяются на оптические, лазерные, цифровые и фотографические.

Что такое теодолит оптический? Это наиболее точный и надежный угломерный прибор, который не требует при работе элементов питания и является самым неприхотливым в эксплуатации. Отсчеты производятся по угломерной шкале. Внутренняя память отсутствует, поэтому обычно ведется полевой дневник наблюдений.

Что такое теодолит лазерный? Это угломерный прибор, в основе действия которого лежит использование лазерных лучей, применяемых в качестве точных указателей. Измерительный инструмент и зрительная труба представляют единое целое. Измерения производятся в автоматизированном режиме и отображаются на дисплее.

Что такое теодолит цифровой? Основу этого прибора составляют штрих-кодовые диски, которые пришли на замену обычным кругам. Измерения выполняются автоматически. Обычно в конструкции предусмотрено запоминающее устройство, которое хранит все данные об измерениях. Теодолиты с ЖК-дисплеем и элементами питания могут применяться при низких температурах.

Фототеодолиты – самостоятельный класс угломерных приборов. Угломерный прибор конструктивно соединен с фото- или кинокамерой. Применяются для определения координат или траекторий движения объектов.

По конструкции теодолиты подразделяются на простые и повторительные. В простых приборах алидада вращается независимо от лимба. В повторительных они могут вращаться независимо либо совместно.

По точности угломерные приборы подразделяются на три типа:

Высокоточные (погрешность не более 1 секунды).
Точные (от 2 до 10 секунд).
Технические (от 0,25 до 0,5 минуты).

Подготовка к работе

Для измерений выбирается опорная точка, над которой с высокой степенью точности устанавливается прибор. В случае подземной съемки, которая имеет место при маркшейдерских работах, теодолит устанавливают под ней.

Зрительная труба должна располагаться на уровне глаз наблюдателя. Теодолит устанавливают над точкой на глаз путем перемещения штатива, а затем точно при помощи оптического или нитяного отвеса. Три винта горизонтальной платформы помогают установить горизонтальное положение прибора над точкой. Чтобы вертикальная ось прибора совпадала с линией отвеса, в центральное положение приводится пузырек цилиндрического уровня.

Далее прибор закрепляется, проверяется правильность его установки: теодолит вращают вокруг осей и наблюдают положение пузырьков круглого и цилиндрического уровней. Одно деление по шкале уровня является максимально допустимым. Сетка нитей, штрихи лимбов и шкалового микроскопа должны четко просматриваться в зрительной трубе.

Измерение углов

Измерение горизонтальных углов теодолитом происходит следующим образом. Алидада отводится влево примерно на 30-40 градусов и закрепляется. С помощью наводящего винта перекрестье сетки нитей наводится на точку визирования. Снимаются показания теодолита. Далее винт крепления ослабляется и наводится на другую точку, и снимаются показания. Чтобы повысить точность измерений, необходимо провести повторную съемку. Зрительная труба переводится через зенит, снимаются отсчеты. В камеральных условиях вычисляется средний результат измерений. Погрешность результата при повторных съемках не должна быть больше двойной точности прибора. Вертикальные углы измеряются аналогично, но с применением вертикального круга.

Сферы применения

Применяется теодолит в геодезии, топографии, при строительных работах и в прочих областях, где требуется высокая точность измерений. Теодолиты необходимы:

При построении геодезической сети методом триангуляции, полигонометрии.
При составлении топокарт и планов.
При общестроительных работах (фиксация отвесного или горизонтального положения конструкции).

Теодолит – один из важнейших геодезических приборов, отличающийся высокой точностью измерений и мультифункциональностью. С его помощью можно измерять вертикальные и горизонтальные углы. Он незаменим при работах, где требуется четко определить положение отвесной линии.

Вы можете изучить и скачать доклад-презентацию на тему ТЕОДОЛИТ. Презентация на заданную тему содержит 32 слайдов. Для просмотра воспользуйтесь проигрывателем, если материал оказался полезным для Вас - поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте наш сайт презентаций в закладки!

ПОВЕРКИ ТЕОДОЛИТОВ Геодезические приборы при их использовании должны быть поверены, т.е необходимо установить у прибора выполнение ряда геометрических условий. Если в результате поверок окажется, что эти условия не выполнены, то проводится юстировка (наладка) приборов, заключающаяся в установлении правильного взаимного положения отдельных его частей и осей. Основные оси инструмента – ось вращения инструмента (ZZ), ось цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга (UU), горизонтальная ось или ось вращения зрительной трубы (HH) и визирная ось зрительной трубы (WW) В теодолитах между названными осями должны существовать следующие соотношения. 1. Ось цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга (UU) должна быть перпендикулярна к оси вращения прибора (ZZ). 2. Визирная ось зрительной трубы (WW) должна быть перпендикулярна к горизонтальной оси теодолита (HH). 3. Горизонтальная ось теодолита (HH) должна быть перпендикулярна к оси вращения инструмента (ZZ). 4. Вертикальный штрих сетки нитей должен находиться в коллимационной плоскости. 5. Изображение интервалов горизонтального и вертикального кругов должны быть равны длинам соответствующих шкал отсчётных приспособлений.

В геодезии наряду с нивелирами часто используются такие аппараты, как теодолиты. С их помощью во время общестроительных работ специалисты измеряют горизонтальные и вертикальные углы.

В основе прибора стоит визирная труба, а также отсчетные круги (горизонтальный и вертикальный). Труба имеет определенную кратность увеличения и работает по принципу подзорной. Она крепится на двух колонках, они же, в свою очередь, закреплены на специальном основании. Оно устанавливается на подставку, называемую трегером.

Классификация теодолитов

Устройства различаются по типу точности, сферам использования и конструктивным особенностям. При этом каждая классификация определяет, для чего предназначен теодолит и в каких работах он будет полезнее. По точности они бывают:

высокоточными — погрешность составляет менее 1,5'';
точными — показатель погрешности колеблется в пределах от 1,5 до 10'';
оптическими (техническими) — погрешность от 10'' и выше.

По сфере использования конструкции подразделяются на:

По конструктивным особенностям оптической системы трубы бывают с обратным или прямым изображениям.

Стоит упомянуть об отличиях теодолита от нивелира. Разница заключается в том, что теодолитом можно выполнять не только горизонтальную нивелировку, но также измерять вертикальные углы.

Конструктивные характеристики

Теодолиты менялись со временем. Самые первые образцы имели в центре угломерного круга линейку на острие иглы, которая свободно на нем вращалась. На линейке имелись вырезы, также на них были натянутые нити, выступающие в роли отсчетных индексов. А центр угломерного круга устанавливался в вершину угла и крепко закреплялся.

При повороте линейки ее совмещали с первой стороной угла, далее брался отсчет по шкале угломерного круга. А потом линейка совмещалась с другой стороной угла, и брался второй отсчет. Разница двух значений соответствует значению угла. С целью совмещения линейки с разными частями угла использовали простые визиры.

Для обеспечения плавных вращений подвижных элементов применяется осевая система, сами же движения регулируются посредством наводящих и зажимных винтов. Теодолит устанавливается на земле на штативе, а центр с отвесной линией совмещен посредством нитяного отвеса или оптического центрира.

Стороны угла, который подлежит измерению, проектируется на плоскость круга с помощью вертикальной движущейся плоскости (коллимационной). Она образуется через визирную ось трубы при ее вращении вокруг своей оси. Визирная ось является воображаемой линией, что проходит через центр нитевой сетки и оптический центр объектива.

Элементы прибора

Теодолит включает в себя такие составные элементы:

лимб — это угломерный круг, имеющий деления от 0 до 360 градусов, во время измерений играет роль рабочей меры;
алидада — подвижная часть конструкции, которая несет систему отсчитывания по кругу и удерживает визирную трубу;
зрительная труба — она прикрепляется подставками к алидадной части;
осевая система — помогает двигаться алидадной части и лимбу вокруг оси;
вертикальный круг — помогает измерять вертикальные углы;
подставка, оснащенная несколькими подъемными винтами;
наводящие и зажимные винты подвижных частей. Наводящие также называются микрометренными, а зажимные — закрепительными;
штатив и крючок для отвеса, вместе с площадкой под подставку и становым винтом;
винт перестановки круга;
уровни для вертикального и горизонтального круга;
винт фокусировки;
микроскопический окуляр для отсчетного прибора.

Вращения в теодолитах имеют три разновидности:

движение трубы;
лимба;
алидады.

Движение трубы и алидады при этом снабжено наводящим и зажимным винтом. Движение лимба может осуществляться разными путями. В теодолитах повторительного типа лимб двигается исключительно вместе с алидадой, а в некоторых моделях лимб двигается посредством двух винтов, которые работают только при зажатом алидадном винте. Есть также варианты, где лимб посредством специальной защелки скрепляется с алидадой, и их совместное вращение регулируется за счет винтов.

Особенности электронных моделей

Электронные теодолиты являются современными приборами для измерения углов. Их применение исключает ошибки при снятии отсчета, поскольку значения отображаются на специальном экране в виде цифр. Отображение осуществляется за счет того, что в горизонтальный и вертикальный круги встроены специальные датчики.

Работать с таким устройством намного проще, чем с обычным. Некоторые электронные модели оснащены дополнительными функциями для автоматизации работы. Однако простые оптические конструкции в некоторых ситуациях все же более предпочтительны:

они не нуждаются в подзарядке;
способны стабильно работать даже в экстремальных условиях.

А вот устройства электронного типа нельзя использовать в условиях низких температур (менее 30 градусов ниже нуля).

Сферы применения устройства

То, для чего нужен теодолит, определяется его точностью. Основными областями использования прибора являются:

геодезические сети сгущения;
триангуляция;
полигонометрия;
прикладная геодезия;
промышленность (установка конструкционных элементов машин и механизмов);
строительство промышленных объектов и не только.

Использование устройства при возведении многоэтажных домов выглядит так:

сначала выставляются колонны;
для фиксации вертикального или горизонтального положения определенных конструкций, требуется фиксация углов установки колонны в определенной ее части;
оператор, который смотрит в окуляр трубы, видит картинку и так называемое перекрестие, наводящее на контрольные точки;
оператор также смотрит и в микроскоп, находящийся на устройстве;
здесь можно заметить две шкалы, позволяющие видеть зафиксированные углы.

Так, наводя на разные точки на конструкции, оператор может измерять углы.

В настоящее время теодолит является одним из важнейших приборов для проведения строительных и проектировочных работ. Этот инструмент для многих профильных специалистов (например, геодезистов) является рабочим, и его правильный выбор является залогом успешного результата работы. Приобретая теодолит, нужно помнить о тщательном уходе за его оптическими элементами. Перевозить прибор нужно очень осторожно. Спровоцировать поломку, которую в некоторых случаях нельзя устранить, могут такие факторы, как падение или тряска.

Читайте также: