Принципы измерения углов. Схема и устройство теодолита 4Т30П. Особенности устройства точных и электронных теодолитов (4T15, 3Т5КП и ЕТh50).

Обзор оптического теодолита УОМЗ 4Т30П

9

Оптический теодолит 4Т30П – один из самых известных отечественных геодезических приборов — прибор, выпускаемый Уральским оптико-механическим заводом. В зависимости от принципа работы, теодолиты можно разделить на следующие группы:

• механические (с механическими системами визирования);
• оптические (с оптическими отсчетными устройствами);
• электронные (с микропроцессорами и панелью управления);

— по точности измерений:

• технические,
• точные,
• высокоточные;

— по области применения:

• строительные,
• военные,
• астрономические,
• маркшейдерские.

Оптический теодолит 4Т30П – оптико-механический геодезический прибор, относится к инструментам технической точности. Оптический теодолит 4Т30П используют для получения значений горизонтальных и вертикальных углов при геодезическом производстве, для линейных измерений с помощью сетки нитей и возможно использование геодезического прибора для определения магнитных азимутов по буссоли. В вертикальной плоскости оптическим теодолитом 4Т30П определяют углы наклона, зенитные расстояния. Для получения углов в плоскости горизонта применяют способ приемов измерения одного угла и способ круговых приемов. Этот геодезический прибор используется для работ, обеспечивающих техническую точность результатов, при строительных работах и инженерных изысканиях, рекогносцировочных работах, очень удобен в экспедициях. Достоинства оптического теодолит 4т30п: — для съемки отсчетов используется шкаловый микроскоп; — возможность применять трехштативный способ, используя съемную подставку, в которую встроен оптический центрир; — имеет зрительную трубу прямого изображения; — вращением специального винта геодезического прибора осуществляется перестановка лимба; — имеется съемный трегер; — использование инструмента возможна в различных климатических зонах; — имеет малые размеры, массу.

Устройство теодолита 4Т30П обеспечивает квадратическую ошибку измерения одним приемом 20″ для горизонтального угла и 30″ для вертикального угла.

Геодезические приборы просты и удобны в работе, имеют высокую скорость снятия показаний. При выполнении измерений, используются, геодезический штатив S6-Z, встроенный оптический центрир, а также фонарь, с помощью которого осуществляется подсветка шкалы микроскопа.

Устройство оптического теодолита 4Т30П

I — кремальера; 2 — закрепительный винт трубы; 3 — окуляр микроскопа; 4 — зрительная труба; 5 — зеркало подсветки; 6 — колонка; 7 — подставка; 8 — рукоятка перестановки лимба; 9 — закрепительный винт алидады; 10 — юстировочный винт; II — кольцо окуляра диоптрийное; 12 — колпачок; 13 — уровень при алидаде; 14 — наводящий винт алидады; 15 — наводящий винт трубы; 16 — визир В лагерах колонки оптического теодолита 4Т30П 6 установлена горизонтальная ось, представляющая с корпусом зрительной трубы единое целое. С помощью коллиматорных визиров геодезического прибора 16 осуществляют грубую наводку на цель. Для точного наведения зрительной трубы на цель используется наводящий винт 14 после закрепления в горизонтальной плоскости алидады винтом 9, и наводящий винт 15 после закрепления в вертикальной плоскости винтом 2. Цена деления шкалы горизонтального и вертикального кругов оптического теодолита 4Т30П составляет 1°. Изображение шкал обоих кругов геодезического прибора передаются в поле зрения микроскопа при вращении диоптрийного кольца до четкого изображения штрихов окуляра 3. По шкалам микроскопа производят отсчеты. Оптимальное освещение поля зрения достигается наклоном и поворотом зеркала 5. Штрих лимба оптического теодолита 4Т30П служит основой для отсчитывания, который берут с точностью до 0,5′. В комплекте геодезического прибора имеются: — уровень, который необходим при геометрическом нивелировании. Уровень закрепляют на зрительную трубу взамен коллиматорного визира 4; — ориентир-буссоль оптического теодолита 4Т30П используют для определения магнитных азимутов; — окулярные насадки, которые используют для более удобного видения предметов и закрепляют на зрительной трубу. Перед выполнением работ необходимо произвести все поверки геодезического прибора. Чтобы подготовить инструмент для наблюдений нужно выполнить: 1) центрирование; 2) привести основную ось прибора в отвесное положение; 3) установить зрительную трубу для визирования. Геодезическое оборудование данного класса обладает чрезвычайной простотой в использовании, в своем сегменте пользуется заслуженным уважение и популярностью.

9

Поверки и юстировки теодолита 4Т30 и ЗТ5КП.

Основные оси теодолита 4Т30П (рис. 5):

Рис. 5. Схема основных осей теодолита I-I1 – вертикальная ось (ось вращения алидады горизонтального круга);

H-H1 – горизонтальная ось (ось вращения зрительной трубы);

u-u1 – ось цилиндрического уровня горизонтального круга (касательная к внутренней поверхности уровня в его нуль-пункте);

V-V1 – визирная ось (прямая, проходящая через оптический центр объектива и центр сетки нитей) Основные условия, которые должны быть соблюдены в теодолите при измерении углов: вертикальная ось прибора должна быть отвесна, а визирная плоскость вертикальна. Соблюдение этих условий имеет существенное значение для точности угловых измерений. В процессе работы и транспортировки теодолита правильное расположение основных осей может быть нарушено, что вызывает необходимость производства регулярных поверок и при необходимости юстировок (регулировок) теодолита, выполняемых в определенной последовательности.

1. Ось цилиндрического уровня u-u1 горизонтального круга должна быть перпендикулярна к вертикальной оси I-I1 прибора.

Располагают алидаду таким образом, чтобы ось поверяемого уровня была параллельна двум подъемным винтам, и приводят этими винтами пузырек уровня в нуль-пункт. Вращают алидаду (при закрепленном лимбе), а вместе с ней и поверяемый уровень на 180°. Схема поверки приведена на рис. 6, а.

Если пузырек уровня остался в нуль-пункте или отклонился от него не более, чем на одно деление – условие выполнено. В противном случае исправительными винтами уровня перемещают пузырек на половину величины отклонения, вторую половину отклонения устраняют подъемными винтами. Эти действия повторяют до тех пор, пока не будет выполнено поверяемое условие.

В отвесное положение вертикальную ось теодолита приводят следующим образом. Устанавливают уровень по направлению двух подъемных винтов и пузырек уровня приводят в нуль-пункт. Алидаду поворачивают на 90°, и пузырек снова приводят на середину третьим подъемным винтом. Такие действия повторяют до тех пор, пока пузырек не будет уходить от середины более чем на одно деление.

2. Визирная ось зрительной трубы V-V1 должна быть перпендикулярна к оси вращения трубы H-H1.

Угол отклонения визирной оси трубы от перпендикуляра к горизонтальной оси H-H1 теодолита называется оллимационной погрешностью с.

4. Вертикальный штрих сетки нитей должен быть параллелен вертикальной оси I-I1 теодолита.

При наличии оптического центрира производят его поверку.

5. Ось оптического центрира должна быть параллельна вертикальной оси теодолита.

Установив теодолит на штативе в рабочее положение, отмечают проекцию центра сетки оптического центрира на листе бумаги, положенном под штатив. Отпустив закрепительный винт алидады, вращают теодолит.

Если смещение центра сетки центрира относительно отмеченной точки превышает допустимое значение (0,5 мм), юстировочными винтами сетки исправляют половину смещения и повторяют поверку.

Юстировка теодолита 3Т5КП

9.2.1 Регулирование зеркала отсчетного устройства. Если зеркало подсветки, отсчетногомикроскопане сохраняетприданного емуположения, увеличить трение в шарнирах двумя регулировочными винтами, сжимающими прорезь в оправе зеркала.

9.2.2 Устранение параллакса и рена отсчетного устройства. Если резкое изображение штрихов лимба достигается при одном положении окуляра микроскопа, а резкость штрихов отсчетной шкалы – при другом, устранить параллакс следующим образом: снять крышку 3 (см. рис. 2), открывающуюдоступ к двумкронштейнам, в которых расположенылинзы объективовмикроскопа горизонтального и вертикального кругов.

9.2.3 Юстировка уровней. Если при проверке цилиндрического уровня смещение пузырька превышает одно деление, половину смещения исправить подъемным винтом подставки, другую – юстировочным винтом.

9.2.4 Устранение остаточных смещений штатива и подставки.

9.2.5 Устранение наклона сетки нитей зрительной трубы.

9.2.6 Юстировка компенсатора.

9.2.7 Исправление коллимационной погрешности и места нуля вертикального круга.

9.2.8 Юстировка коллиматорных визиров.

9.2.9 Юстировка центрира.

9.2.10 Устранение систематической погрешности буссоли:

— установить визирную ось проверяемого теодолита по магнитному меридиану, используя значениемагнитногоазимутаориентира, принимаемое за истинное;

— ослабить крепление корпуса буссоли к кронштейну 2 (см. рис. 8), слегка вывинтив два винта на нижней его части, и разворотом корпуса буссоли относительно кронштейна совместить концыстрелки с индексами буссоли;

— скрепить корпус буссоли с кронштейноми повторить проверку.

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.

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.

Использование теодолита

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.

Комплектность

Технические характеристики

Основные части теодолита

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.

Описание

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

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

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

Схема пломбирования теодолита 4Т30П от несанкционированного доступа:

Mil А

тт

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

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

Знак поверки наносится на свидетельство о поверке.