Тема « Измерение углов теодолитом и определение расстояний по дальномеру»

Для угломерных измерений, без которых не обходятся ни одни геодезические или теодолитные изыскания, а также общестроительные работы промышленных объемов или скромного частного строительства, используется теодолит УОМЗ 3Т5КП серийного производства 3Т, являющийся инструментом оптического типа.

Основным его предназначением является определение направлений и величин горизонтальных и вертикальных углов, кроме этой функции данный инструмент способен:

• измерять дистанции нитяным дальномером;
• определять на местности магнитные азимуты с использованием ориентира-буссоли;
• выполнять геометрическое нивелирование;
• создавать планово-высотное съёмочное обоснование.

Удобный в эксплуатации прибор с достаточно простой конструкцией используется в различных сферах, где требуется необходимая, не очень высокая точность вычислений (модель обладает угломерной точностью 5 минут):

• общегражданское и жилищное строительство зданий и объектов инфраструктуры различного типа;
• лесное и сельское хозяйство, исполнение теодолитных и тахеометрических ходов;
• экспедиционные и полевые условия;
• геодезические и съёмочные сети сгущения;
• маркшейдерские работы на поверхности и горные разработки;
• прочие сферы изыскательских работ.

Производителем определен гарантийный срок 2 года.

Устройство прибора

Знание формирующих маркировку прибора обозначений позволит выбрать теодолит с требуемыми для работы характеристиками и функциями. Маркировка теодолита «3Т5КП» расшифровывается следующим образом:

• «3» — инструмент третьего, достаточно прогрессивного поколения, который имеет существенные модификации по сравнению с более младшими по времени выпуска моделями;
• «Т» — теодолит российского — стандартный класс точности, определяющий погрешность в минутах; точность угловых замеров относит модель 3Т5КП к приборам точного типа;
• «К» — указывает на оснащение конструкции теодолита автоматическим компенсатором, который выравнивает оси прибора при отклонении от рабочего положения в допустимых пределах;
• «П» — особенное устройство зрительной трубы формирует привычное изображение прямого формата.

Микрометр в конструкции модели отсутствует.

Зрительная труба инструмента характеризуется достаточно высоким показателем приближения – 30-кратным. Изображение формируется прямым способом с достаточной контрастностью и четкостью, комфортными для органов зрения обслуживающего устройство специалиста.

В модели использован шкаловой отсчетный микроскоп с ценой деления в 1′.

В базовую, ставшую стандартной комплектацию включены:

• теодолит с подставкой-трегером;
• насадки на объектив и насадки на окуляры отсчётного микроскопа и оптической трубы;
• комплект инструментов для юстировки (шпилька и отвертки большая и малая);
• техдокументация: инструкция по эксплуатации теодолита 3Т5КП, технический паспорт, заводское свидетельство государственной поверки;
• транспортировочный кейс.

Буссоль для определения на местности магнитных азимутов и визирная вешка, вставляемая в предназначенную для переноски рукоять теодолита, поставляются опционально.

Популярные устройства

Современный рынок предлагает множество моделей электронных теодолитов. Среди наиболее востребованных устройств можно отметить:

• DJD2-GH — точный аппарат, средняя квадратическая погрешность которого равна 2. Двухстрочный графический монитор и панель управления расположены по различные стороны алидады. Данные вертикального и горизонтального углов на мониторе отображаются одновременно. 30-кратная трубка обеспечивает прямое изображение. Благодаря встроенной подсветке, прибор можно использовать даже при плохой освещенности.
• ADADigiTeo 10 с пыле и водонепроницаемым корпусом и двусторонним ЖК-экраном, цифры на котором видны при любом положении аппарата. Угловая точность зрительной трубки при зуммировании в 30 раз достигает 10, картинка образуется прямая. Наличие кодового лимба сводит к минимуму неточности при считывании данных.
• DT-205 со съёмным трегером для облегчения установки прибора на станциях хода. Относится к строительным теодолитам (угловая точность равна 5). Результаты отсчетов отображаются на секционном двойном мониторе с подсветкой. Сведения передаются на внешние элементы хранения данных или ПК при помощи СОМ-порта.

Технические характеристики

С инструкцией пользователя теодолита 3Т5КП можно ознакомится по следующей ссылке.

Принцип и особенности устройств

Важнейшим отличием электронных теодолитов от оптических аппаратов является применение двоичной — цифровой измерительной системы с датчиками полного поворотного угла. Ее суть заключается в разметке фотоэлектрического диска алгоритмом черно-белых кодовых отметок, при просветке которых получается 1 или 0. Данное значение впоследствии проходит анализ и обработку в процессоре. Отснятая информация записывается в интегрированный запоминающий элемент или передается на внешние носители или ПК.

Главными узлами электротеодолитов считаются:

• лазерный или оптический отвес;
• подставка с трегером;
• графический ЖК-экран с панелью управления важнейшими действиями;
• зрительная оптическая трубка с сетью нитей для качественного позиционирования на объекте;
• винты для закрепления, юстировки и наводки;
• высокопрочный корпус с размещенной в нем системой отсчета.

Современные модели, как правило, оборудуются вертикальными компенсаторами, что существенно упрощает работу с аппаратом.

Основы эксплуатации и хранения

До начала использования геодезического прибора обязательна проверка его устойчивости на штативе-треноге, ход системы винтов должен плавным и малым, фиксирующие винты должны быть надежными. Приведение теодолита в рабочее положение, центрирование, выполняется с помощью оптического отвеса.

Широкий, в отличие от аналогичных моделей зарубежного производства, диапазон рабочих температур (от -40 до +50°С) обусловлен отсутствием в конструкции устройства электронных элементов. Оптическая система наблюдения не предполагает использование аккумуляторных батарей или прочих элементов питания, что делает прибор совершенно мобильным и обеспечивает выполнимость длительной непрерывной работы.

Компенсатор вертикального круга позволяет выполнять быстрые и точные замеры. Продуманная конструкция и подключение для использования дополнительного оборудования делает теодолит 3Т5КП многофункциональным устройством.

Устройство всех без исключения приборов серии УОМЗ 3Т позволяет устанавливать светодальномеры этого же производителя.

При получении прибора от другого владельца, после ремонта, длительного хранения и перед выполнением работ высокой точности необходимо выполнить комплекс поверок. Поверки призваны выявить соответствие имеющихся параметров прибора и его характеристик заявленным производителем.

Расхождения в случае поверок отрицательным образом скажутся на качестве производимых работ, поэтому должны быть исправлены юстировкой (регулированием). Если и это не привело к нужному результату, прибор является непригодным для дальнейшей эксплуатации, поскольку не может обеспечить необходимую точность работ.

Хранить прибор рекомендуется в чистом помещении при положительных температурах +5…+40° и относительной влажности не более 65%. Воздушная среда помещения не должна быть агрессивной и способствующей ржавлению и коррозии металлических частей, а также появлению налета на элементах оптической системы. Также необходимо исключить тепловое воздействие: батарей центрального отопления, прямых солнечных лучей, источников открытого огня и т.д.

Средняя стоимость теодолита 3Т5КП на территории РФ варьируется от 50000 до 60000 рублей.

Измерение расстояний с помощью теодолита

Расстояния с помощью теодолита измеряют по специальной дальномерной рейке длиной 3 м, шириной 7—8 см, толщиной 3 см, лицевую сторону которой разбивают на отрезки размером 50, 10 и 2 см так, как это показано на рис. 3.7.

Для измерения расстояния устанавливают теодолит на од­ном, а рейку — на другом конце измеряемой линии. Верхнюю или нижнюю нить сетки зрительной трубы совмещают с началом мет­рового или полуметрового деле­ния (в зависимости от длины из­меряемой линии) и отсчитывают число делений рейки между дальномерными нитями сетки. Если между штрихами нитяного даль­номера уместилось одно большое деление (50 см) рейки, то изме­ряемое расстояние равно 50 м (коэффициент дальномера равен 100). Шашка из пяти делений (10 см) рейки соответствует 10 м, малое деление рейки (2 см) — 2 м. На рис. 3.7 отсчет по рейке равен 103 м.

С помощью теодолита можно измерять расстояния от 50 до 300 м. Точность измерения расстояний с помощью теодолита ха­рактеризуется относительной срединной ошибкой 1 : 300—1 : 400. При измерении с помощью теодолита наклонных линий (при углах наклона, превышающих 5°) измеренное расстояние приво­дят к горизонту путем введения поправки

↑ Измерение горизонтальных углов и углов наклона ПАБ-2

Горизонтальные углы с помощью буссоли измеряют одним или двумя полуприемами. При измерении угла двумя полуприемами порядок работы следующий:

Первый полуприем — при произвольной установке бус-сольного кольца последовательно наводят вертикальную нить мо­нокуляра буссоли сначала на правый, а затем на левый предмет; при каждом наведении снимают отсчет по буссольному кольцу и барабану и записывают их в журнал (схема 3.4).

Второй полу прием — барабаном установочного червяка буссоль поворачивают на произвольный угол, после чего повторяют наведение на правый и левый предметы со снятием отсчетов.

В обоих полуприемах величина горизонтального угла опреде­ляется как разность отсчетов по правому и левому предметам.

Расхождение в значениях углов в первом и во втором полу* приемах не должно превышать 0-01.

Для измерения угла наклона достаточно совместить горизон­тальную нить монокуляра буссоли с точкой визирования и снять отсчет по отсчетной шайбе и барабану вертикальной наводки. При этом необходимо, чтобы пузырек шарового уровня был на сере­дине.

При положительных углах возвышения отсчет снимают по верхним (красным) цифрам шкалы барабана, при отрицатель* ных —по нижним (черным) цифрам.

↑ Измерение расстояний

Расстояния с помощью буссоли измеряют по дальномерным шкалам монокуляра с использованием постоянной ба­зы— двухметровой рейки или по вешке-визирке с использованием угломерных шкал монокуляра как дальномера с постоянным углом. Для измерения расстояний по дальномерным шкалам рейку уста­навливают горизонтально или вертикально в зависимости от усло­вий местности.

Для измерения расстояния по горизонтально расположенной рейке на одном конце измеряемого расстояния устанавливают буссоль, а на другом—рейку с таким расчетом, чтобы она была расположена перпендикулярно к линии наблюдения. Вращением маховичка отсчетного (установочного) червяка и барабана меха­низма вертикальной наводки устанавливают монокуляр так, чтобы изображение рейки расположилось под горизонтальной дально­мерной шкалой, и совмещают правый (неоцифрованный) штрих дальномерной шкалы с правой маркой рейки. Значение измеренного расстояния считывают с дальномерной шкалы против левой марки рейки.

При измерении расстояния по вертикально установленной рей­ке изображение рейки располагают слева от вертикальной даль­номерной шкалы, а верхний (неоцифрованный) штрих шкалы совмещают с центром верхней марки рейки и против центра ниж­ней марки отсчитывают расстояние по шкале. Пример отсчета расстояния по вертикально установленной рейке и вертикальной дальномерной шкале приведен на рис. 3.15. Измеренное расстоя­ние равно 160 м.

Для измерения расстояния с помощью вешки-визирки необ­ходимо отсчитать количество делений вешки-визирки, установлен­ной на конце измеряемого расстояния, заключенных между со­седними удлиненными штрихами (0-10) угломерной сетки, и вы­числить расстояние по формуле d=\Qn, где п — число дециметро­вых делений вешки.

Пример 1. В делении сетки 0-10 уместилось 9,6 деления вешки. Измерен­ное расстояние d—10 -9,6=96 м.

При измерении расстояния по соседним штрихам сетки (0-05) полученную по приведенной выше формуле величину умножают на 2.

Пример 2. Между соседними штрихами сетки (0-05) уместилось 5 делений вешки. Измеренное расстояние d=2-10-5 = 100 м.

Точность измерения линии с помощью буссоли в зависимости от расстояния характеризуется относительной срединной ошибкой, равной 1 : 100—1 : 150.

Основы геодезии

Прибор для измерения на местности горизонтальных и вертикальных углов называется теодолитом.

У первых теодолитов в центре угломерного круга на острие иголки помещалась линейка, которая могла свободно вращаться на этом острие (как стрелка у компаса); в линейке были сделаны вырезы и в них натянуты нити, играющие роль отсчетных индексов. Центр угломерного круга помещали в вершину измеряемого угла и надежно его закрепляли. Поворачивая линейку, совмещали ее с первой стороной угла и брали отсчет N1 по шкале угломерного круга. Затем совмещали линейку со второй стороной угла и брали отсчет N2. Разность отсчетов N2 и N1 равна значению угла. Подвижная линейка называлась алидадой, а сам угломерный круг назывался лимбом. Для совмещения линейки-алидады со сторонами угла применялись примитивные визиры.

Современные теодолиты, сохранив идею измерения угла, конструктивно значительно отличаются от старинных теодолитов. Во-первых, для совмещения алидады со сторонами угла используется зрительная труба, которую можно вращать по высоте и по азимуту; во-вторых, для отсчета по шкале лимба имеется отсчетное приспособление, в третьих, вся конструкция теодолита закрыта прочным металлическим кожухом и т.д. Для плавного вращения алидады и лимба имеется система осей, а сами вращения регулируются зажимными и наводящими винтами. Для установки теодолита на земле применяется специальный штатив, а совмещение центра лимба с отвесной линией, проходящей через вершину измеряемого угла, осуществляется с помощью оптического центрира или нитяного отвеса.

Стороны измеряемого угла проектируются на плоскость лимба подвижной вертикальной плоскостью, которая называется коллимационной плоскостью. Коллимационная плоскость образуется визирной осью зрительной трубы при вращении трубы вокруг своей оси.

Визирная ось трубы (или визирная линия) – это воображаемая линия, проходящая через центр сетки нитей и оптический центр объектива трубы.

Перечислим основные части теодолита (рис.4.4):

Лимб – угломерный круг с делениями от 0o до 360o; при измерении углов лимб является рабочей мерой (на рис.4.4 не показан).

Алидада – подвижная часть теодолита, несущая систему отсчитывания по лимбу и визирное устройство – зрительную трубу. Обычно всю вращающуюся часть теодолита называют алидадной частью или просто алидадой (2 на рис.4.4).

Зрительная труба крепится на подставках на алидадной части (3).

Система осей – обеспечивает вращение алидадной части и лимба вокруг вертикальной оси.

Вертикальный круг служит для измерения вертикальных углов (4).

Подставка с тремя подъемными винтами (5).

Зажимные и наводящие винты вращающихся частей теодолита: лимба (8,9), алидады (6,7), трубы (10,11); зажимные винты называют также закрепительными и стопорными, а наводящие – микрометренными.

Штатив с крючком для отвеса, площадкой для установки подставки теодолита и становым винтом.

12 – винт перестановки лимба; 13 – уровень при алидаде горизонтального круга; 14 – уровень вертикального круга; 15 – винт фокусировки трубы; 16 – окуляр микроскопа отсчетного устройства.

Рис.4.4

В теодолитах различают три разных вращения: вращение зрительной трубы, вращение алидады и вращение лимба; при этом вращение трубы и вращение алидады снабжаются двумя винтами каждое – зажимным и наводящим. Что касается вращения лимба, то оно оформляется по-разному. В повторительных теодолитах лимб может вращаться только вместе с алидадой; в теодолите Т30 (2Т30 и т.п.) для вращения лимба имеются два винта: зажимной и наводящий, причем они работают только при зажатом винте алидады. В теодолите Т15 первых выпусков лимб скреплялся с алидадой с помощью специальной защелки и в таком положении совместное вращение алидады и лимба регулировалось винтами алидады. В точных и высокоточных теодолитах вращение (перестановка) лимба выполняется специальным бесконечным винтом (позиция 12 на рис.4.4-б).

Рекомендовать Google:

Преимущества использования

К основным достоинствам применения электронных теодолитов относят:

• автоматический расчет и фиксация отсчетной информации;
• минимизация погрешностей при определении показаний (что характерно для оптических моделей);
• возможность эксплуатации в темноте при наличии лазерной указки и подсветки микрошкалы монитора.

Применение аппаратов в полевых условиях ограничивается из-за невозможности их работы без элементов питания, подзарядки. Также, электронные элементы прибора (монитор, микропроцессор, датчики) не функционируют при низких температурах.

Типы и классификация

Так же как и другие типы теодолитов (оптические и лазерные) их электронные собраться подразделяются по показателю средней квадратической ошибки (СКО):

• высокоточные или инженерные (показатель СКО составляет 0,5’’-1’’);
• точные или строительные (2’’-10’’);
• технические (15’’-30’’).

Конструктивно электронный теодолит может быть выполнен:

• с использованием компенсатора вертикального круга или без него (что отображается в маркировке прибора буквой «К» — компенсатор);
• с применением отвеса оптического или лазерного типа.

Работа с электронным теодолитом любого типа не представляет особенных сложностей: современные инструменты обеспечивают удобство снятия отсчетов, что позволяет комфортно работать с ними даже без специальных навыков, пройдя минимальный инструктаж.