Что такое теодолит в строительстве

Содержание

При помощи теодолита выполняются различные действия: измерение поверхности земли при проведении строительных работ, составление топографических карт, съемка местности для разных нужд.

Что такое геодезия?
Что такое теодолит и для чего он нужен?
Как устроен теодолит?
Для чего нужен горизонтальный круг теодолита?
Из чего состоит горизонтальный круг теодолита?
Что такое лимб и алидада?
Геометрические условия теодолита
Как проверить теодолит?
Стандартный ряд теодолитов в соответствии с ГОСТ
Что такое повторительный теодолит?
Как подготовить теодолит к работе?
Сферы применения теодолита

Что такое геодезия?

Геодезия — это наука, занимающаяся точным измерением земной поверхности, созданием рабочих чертежей или карт и прочими прикладными задачами. Для всех этих направлений созданы специальные разделы геодезии, но наиболее ощутимой и важной для повседневной жизни является инженерная геодезия.

Теодолит. Для чего предназначен и как устроен.

Именно этот раздел занимается съемкой местности для постройки зданий и сооружений, для прокладки дорог, для определения точности проходки шахтных выработок или тоннелей. Задачи, решаемые этой отраслью, носят чисто прикладной характер , тесно соприкасающийся со строительством или картографией.

Что такое теодолит и для чего он нужен?

Теодолит — оптический измерительный прибор, при помощи которого с высокой точностью выполняются измерения вертикальных или горизонтальных углов. Он является основным инструментом геодезистов или маркшейдеров, производящих съемку местности.

Назначение теодолита — определение угла между двумя точками при помощи наведения визира поочередно на одну и другую точку, сравнения показаний на шкале самого прибора или на рейке — измерительной вертикальной линейке, которую удерживает ассистент на определенном расстоянии.

Степень точности.
Способ отсчета по вертикальной шкале.
Конструкция.
Принцип действия.

Классическая, первоначальная конструкция теодолита — чисто механическая, самая простая, но не дававшая особой точности измерений. На смену ей пришел теодолит оптический – самый популярный и распространенный по сей день.

Он обеспечивает достаточную точность измерений, но уступает лазерному типу конструкции, имеющему наименьшую погрешность и применяемому для самых ответственных работ.

Существуют также электронные теодолиты, имеющие высокое качество измерений любой степени сложности с выводом показателей на собственный дисплей. Преимуществом такого типа конструкции являются автоматически производящиеся вычисления, значительно сокращающие время на обработку данных или снижающие вероятность ошибки.

Важно! Основные части теодолита остаются неизменными, усложняется лишь система наведения и определения значений.

Как устроен теодолит?

Корпус.
Зрительная труба.
Система наведения (система регулирующих и настроечных винтов, позволяющих точно установить оси прибора по горизонтали и вертикали, навести зрительную трубу на определенную точку).
Отвес или оптический центрир, служащий для настройки вертикали и точного выбора положения прибора (установки на точку).
Штатив (тренога, трипод) для установки прибора в рабочем положении на грунт.

Основной элемент прибора — зрительная труба при помощи которой производится точное наведение на определенную точку, определение параметров ее расположения относительно вертикали, горизонтали или другой точки с известными параметрами.

Строение теодолита основано на системе наведения основного элемента конструкции — визирной трубки (или зрительной трубы). Она установлена на специальной U-образной подставке и может перемещаться вокруг горизонтальной оси. Изменения наклона зрительной трубы отображаются на шкале вертикального круга.

В свою очередь, подставка вместе с трубой может поворачиваться вокруг вертикальной оси. Изменения положения или направления зрительной трубы отображаются на шкале горизонтального круга. Все положения трубы могут быть зафиксированы или скорректированы при помощи винтов тонкой настройки, от качества наведения зависит точность результата.

Установка на грунте производится с помощью штатива — треноги. Для настройки горизонтали используется отвес и настроечные винты, расположенные в нижней части корпуса.

Качество прибора.
Точность вычислений.

Внимание! Оптический теодолит не дает окончательных данных, большинство значений получаются путем последующей обработки, расчетов. В этом заключена ключевая особенность прибора, отличающего его от более современных типов.

Для чего нужен горизонтальный круг теодолита?

Горизонтальный круг — это одновременно некая условная плоскость, геометрическое понятие, и конкретная деталь конструкции прибора, служащая опорой для подставки зрительной трубы.

Горизонтальный круг служит для определения углов между различными объектами, расположенными вокруг прибора.

При наведении зрительной трубки на определенные точки производится поворот прибора относительно вертикальной оси. Угол поворота фиксируется на шкале, расположенной на горизонтальном круге.

В этом состоит принцип работы теодолита — разница первоначального показания и значения, получившегося после поворота трубки с наведением на другую точку, составляет угловое расстояние между ними, что может послужить основой для многих расчетов.

Из чего состоит горизонтальный круг теодолита?

В состав горизонтального круга входят две основные шкалы прибора — лимб и алидада. Они предназначены для измерения горизонтальных углов. Одна шкала остается неподвижной, а другая поворачивается вместе с визирной трубкой, показывая величину отклонения от первоначального положения.

Внимание! Принцип работы вертикального круга практически ничем не отличается от горизонтального, он имеет такое же устройство и выполняет подобные функции. Единственная разница — расположение в вертикальной плоскости.

Что такое лимб и алидада?

Лимб — основная шкала прибора, расположенная на горизонтальном круге. Она имеет разбивку на 360° (иногда шкала разбивается на грады или гоны, т.е. на 400 частей). Лимб условно неподвижен — во время измерений он зафиксирован винтом. При необходимости лимб открепляется и устанавливается в удобном для измерений положении — например, нулевым значением на определенную точку, относительно которой будут производиться измерения.

Алидада в теодолите играет роль подвижной шкалы, показывающей угол отклонения от первоначального значения. Показания определяются при помощи штриха, нанесенного на алидаду (в некоторых случаях наносится штриховой сектор с нониусом). Любой поворот зрительной трубки вызовет вращение алидады, которая покажет угол отклонения.

Геометрические условия теодолита

Вертикальная и горизонтальная оси должны быть перпендикулярны.
Ось вращения трубы должна быть перпендикулярна визирной оси.
Ось цилиндрического уровня (пузырькового уровня) должна быть строго горизонтальна.

Вертикальная ось (ось вращения алидады) и горизонтальная ось являются основными параметрами работы прибора, подлежат периодической поверке (контролю соответствия требованиям) или юстировке (настройке правильного положения) перед началом работы.

Как проверить теодолит?

Для правильной, точной работы прибора требуется качественная настройка его положения и соответствия осей. Для этого проводятся регулярные проверки и юстировки , позволяющие точно установить прибор, обеспечить правильное положение осей и плоскостей.

Установка на точку. Положение треноги настраивается таким образом, чтобы отвес точно указывал на точку с известными параметрами (точку стояния), отмеченную на грунте.
Установка горизонтальной плоскости. Производится настройка горизонтали по пузырьковому уровню, затем прибор разворачивается на 180° и вновь настраивается. Приемлемым положением считается несоответствие положения пузырька не более 1 деления.
Установка визирной оси. Выбирается и замеряется отдаленная точка. Затем труба поворачивается на 180°, прибор разворачивается и вновь производятся измерения (иначе говоря, производится измерение параметров точки при положениях КП или КЛ). Затем лимб открепляют и разворачивают на 180°, после чего все операции повторяются. Полученные значения рассчитываются по специальной методике, результат должен соответствовать паспортным значениям. При обнаружении расхождений производится настройка перпендикулярности визирной оси или оси вращения трубы.

Все проверки или юстировки производятся перед тем, как пользоваться теодолитом . Для настройки оптики прибор направляется в специализированную мастерскую или на завод.

Стандартный ряд теодолитов в соответствии с ГОСТ

Высокоточные.
Точные.
Технические.

Т — теодолит.
М — маркшейдерский.
К — снабжен компенсатором положения плоскостей.
П — прямого видения (изображение не перевернуто).
А — автоколлимационный.
Э — электронный.

Цифры в обозначении указывают на среднюю погрешность. В новых образцах самая первая цифра — номер модификации. Каждая группа имеет свой перечень моделей, технические характеристики которых соответствуют определенным требованиям.

Что такое повторительный теодолит?

В повторительных теодолитах лимб имеет возможность вращения вместе с алидадой на заданную величину . Это помогает откладывать одинаковые углы без опасности ошибки. Такая конструкция является более совершенной, но имеет большую опасность появления ошибок за счет износа поворотных механизмов, появления люфта или прочих неисправностей.

Что такое неповторительные теодолиты?

Неповторительные теодолиты имеют жестко закрепленный лимб, поворачивающийся только при ослаблении фиксирующего винта для настройки или установки точки на ноль.

Такая система является более старой, но применяется еще довольно широко.

Жестко закрепленный лимб снижает возможность появления ошибок, но лишает конструкцию некоторых возможностей, присущих повторительным образцам.

Фототеодолит

Специфическая разновидность теодолита, предназначенная для точной съемки объектов с привязкой к системе координат, угловой привязкой или прочими параметрами . Может быть выполнена как фотокамера, объектив которой выполняет параллельно функцию зрительной трубы теодолита, или раздельная камеры и зрительная труба.

Наиболее распространенной моделью фототеодолита является комплект Photeo 19/1318, позволяющий производить качественные снимки для точных измерений местности в исследовательских или прикладных целях.

Гиротеодолит

Гиротеодолит предназначен для работы в шахтных или полевых условиях без привязки к системе триангуляции .

Конструктивно является сочетанием гирокомпаса высокой точности с оптическим теодолитом. Прибор имеет возможность точного определения истинного азимута (величина погрешности не более 6-60″ ), работы в любых погодных или климатических условиях .

С практической точки зрения , это — вполне обычный теодолит , как пользоваться или как его настраивать — большой разницы с оптическими моделями не имеется . Гирокомпас , по сути , является дополнительным приспособлением , дающим возможность привязки осей к системе координат .

Наиболее распространенными моделями гиротеодолитов являются 01- В 1, МВТ -2, МТ -1 и другие .

Электронный

Электронный теодолит (современное название — тахеометр) является самой совершенной конструкцией, используемой в настоящее время . Прибор имеет встроенный процессор, производящий необходимые вычисления по полученным показаниям, что практически полностью исключает возможность появления ошибок. Кроме того, все данные по обследованным точкам остаются в памяти прибора, намного упрощая работу и исключая необходимость повторной установки и наведения прибора. Возможность использования в темное время суток и в любых погодных условиях делает электронный теодолит наиболее точным и качественным устройством.

К наиболее распространенным моделям электронных теодолитов относятся RGK T-05, RGK T-20, VEGA TEO-5B и другие.

Как подготовить теодолит к работе?

Теодолит — устройство, способное к настройке практически всех механических параметров непосредственно перед использованием. Необходимость обеспечения высокой точности измерений требует постоянной проверки работоспособности и качества показаний, которое не должно выходить за допустимые пределы.

Установка треноги на точку.
Установка на штатив теодолита, фиксация становым винтом.
Настройка вертикали и горизонтали (центрирование и нивелирование).
Настройка (фокусирование) зрительной трубки и микроскопа.
Установка и подключение освещения.

Все эти действия могут потребовать больших или меньших затрат времени в зависимости от состояния прибора и предыдущих настроек.

Внимание! В паспорте прибора имеются четкие и подробные указания, каким образом производятся все подготовительные операции. Перед началом работ следует внимательно прочитать инструкцию и соблюдать все ее требования во время практических действий.

Как измерить углы?

Измерение углов — основная функция прибора. По сути, это единственная операция, которую способен выполнять теодолит.

Прежде всего следует рассмотреть измерение горизонтальных углов теодолитом . Установленный на точку стояния (вершину измеряемого угла) и подготовленный к работе (отъюстированный) прибор наводится на точку, определяющую сторону угла.

Для этого труба от руки наводится таким образом, чтобы точка оказалась в поле зрения визира, после чего производится точная настройка при помощи настроечных винтов алидады. При этом лимб можно оставить в исходном положении или установить на нем нулевое положение, что упростит расчеты. Показания заносятся в журнал измерений.

Затем труба визируется на вторую точку подобным образом. Положение алидады укажет величину угла между первой и второй точками относительно вершины — точки стояния прибора.

Вертикальные углы измеряются подобным образом, но показания снимаются с вертикального круга теодолита. Существует два положения вертикального круга — КП и КЛ, означающие соответственно правое и левое расположение вертикального круга относительно трубы. При расчетах это следует учитывать, поскольку при множественных измерениях может случиться ошибка, способная коренным образом повлиять на результат.

Сферы применения теодолита

Для чего нужен теодолит в строительных или научных работах — вопрос весьма емкий.

При работе «в поле», когда не имеется никакой привязки к горизонтальной или вертикальной плоскости, точная разбивка участка без применения соответствующей аппаратуры невозможна.

Точный выбор направления при прокладке дорог, корректировка оси штреков или тоннелей — все эти действия требуют высокой точности измерений и привязки к системе триангуляции, иначе неизбежные ошибки приведут к потере направления, нарушениям в размерах зданий и сооружений.

Следует учитывать, что тоннели обычно ведутся с противоположных сторон навстречу друг другу, а при строительстве используются унифицированные элементы, имеющие определенные размеры и формы. Ошибки при измерениях приведут к полной невозможности получить нужный результат.

Немаловажную роль теодолит играет и в научной деятельности, в частности — в картографии. Точность большинства карт, которые используются сегодня — заслуга именно теодолита.

Источник: chudoogorod.ru

Теодолит (68 фото): инструкция с описанием, что это такое и для чего нужен, как пользоваться и правильно работать

Точность в строительных и инженерно-монтажных работах – превыше всего, «на глаз» выполнить сложные построения совершенно невозможно и недопустимо. Множество геодезических приборов призваны обеспечить правильность производимых измерений и выполнение расчетов – это мерные ленты, нивелиры, тахеометры и т.д.

Одним из основных высокоточных устройств, предназначенным для корректной работы специалистов геодезического профиля, является и теодолит – оптико-электронный прибор, производящий угломерную съемку с измерениями вертикальных и горизонтальных углов.

Теодолит.

Сфера применения теодолитов широка:

построение сети геодезических точек на местности, образованной треугольниками (триангуляция);
построение топографических планов и карт;
определение расположения точек земной поверхности относительно друг друга (полигонометрия);
проведение общестроительных работ: фиксация горизонтальности и вертикальности всевозможных конструкций – свай, колонн, фундамента, панелей и т.д.

Освоить работу с теодолитом несложно и при определенных навыках выполнение сложных измерений и расчетов не составит труда.

Исторический экскурс

Теодолиты использовались в землеустройстве, геодезии с 19 века для измерения пространственных координат. В отличие от более простого оптического уровня, они оснащены двумя взаимно перпендикулярными осями вращения и перпендикулярными линиями визирования.

С этой точки зрения конструкция современных цифровых теодолитов никак не изменилась. Точно так же условие состоит в том, чтобы измеренная точка была видна через теодолитовый телескоп.

Поскольку теодолит определяет 3 пространственные координаты, необходимо, чтобы каждый теодолит был также оснащен дальномером. Оборудованный таким образом теодолит называется тахеометром и позволяет одновременно определять горизонтальное направление, вертикальный угол и расстояние.

Измеренные координаты переводятся в прямоугольные с помощью ручных тригонометрических функций вручную (в прошлом веке) или с помощью программного обеспечения современных приборов.

Устройство и его характеристики

Цилиндрический уровень и верньеры теодолита используются для приведения оси алидады в вертикальное положение, в тоже время лимб устанавливается в горизонтальное. Всего в приборе используются два вида винтов: закрепительные или зажимные, наводящие или микрометренные. И именно для соединения неподвижный частей теодолита с подвижными и используются закрепительные винты. А наводящие винты обеспечивают плавное вращение скрепленным им частям прибора.

Устройство теодолита и характеристики

В теодолитах используются чаще всего астрономические зрительные трубки, с помощью которых получают перевернутое (или обратное) изображение. В приборах нового поколения на место им иногда приходят трубки прямого изображения — земные. Зрительная трубка характеризуется следующими параметрами:

Строение теодолита

Каждый теодолит состоит из двух отдельных частей:

Нижней части (фиксированной);
Верхней части — алидада, которая вращается вокруг вертикальной оси теодолита.

Нижняя часть теодолита состоит из основания с тремя базовыми винтами, которые служат для выравнивания теодолита с помощью спиртового уровня. База соединена со штативом с помощью центрального винта.

Вертикальная ось как главная ось соединяет все части теодолита в одно целое.
Вторая ось, вокруг которой вращается окуляр, называется осью наклона или горизонтальной осью.
В средней части теодолита в некоторых конструкциях размещено репетиционное устройство.
Это устройство позволяет горизонтальному кругу вращаться вместе с алидадой вокруг главной оси без изменения показаний.
Это означает, что желаемое значение горизонтального круга может быть установлено в требуемом направлении в пространстве.

Горизонтальный круг имеет форму круглой пластины, обычно он сделан из качественного материала (металла или стекла), на котором есть круговое градуированное деление, которое еще называют лимбом.

Вертикальная (основная) ось теодолита перпендикулярна горизонтальному кругу. Круговое деление применяется в угловых единицах: градус (шестидесятеричное деление) и гон (градус или сотенное деление).

Верхняя часть теодолита состоит из корпуса с окуляром;

Алидады;
Окуляра;
Горизонтальной штанги с вертикальным кругом;
Тормозов алидады и окуляра;
Винтов для точного перемещения алидады и окуляра;
Спиртовых уровней, приспособлений для измерения уровня круга.

Механические части теодолита должны быть хорошего качества, чтобы оптика и применяемая электронная система обеспечивали высокую точность измерений.

Принцип действия и основы эксплуатации

Перед началом работы инструмент необходимо устойчиво закрепить на штативе-треноге и с помощью цилиндрического и круглого уровней привести в рабочее (отвесное) положение – лимб горизонтального круга теодолита должен принять строго горизонтальное положение.

Принцип работы теодолита.

Принцип работы теодолита механического типа основан на наблюдении пользователем через окуляр зрительной трубы изображения контрольных точек конструкции. После наведения визира на искомую точку наблюдения в окуляре микроскопа со шкальной или штриховой разметкой фиксируются значения горизонтального и вертикального углов: угол направления и угол наклона.

Наводясь последовательно на разные точки инженерно-строительной конструкции, специалист измеряет углы, занося эти показатели в полевой журнал (при использовании оптического типа устройства). Выполненные геодезистом замеры углов также помогут проконтролировать правильность выполнения проекта.

Использование в работе электронных приборов делает ненужным пункт визуальной фиксации углов: цифровые датчики вертикального и горизонтального кругов автоматически передают отснятые данные в привычном цифровом представлении на жидкокристаллический дисплей инструмента и сохраняют эти показания во внутренней памяти.

Применение теодолита

Сегодня используются электронные и цифровые теодолиты высокой точности, позволяющие автоматически считывать углы.

Более дорогие модели теодолитов имеют качественную оптику с большим увеличением и обычно оснащены вертикальным компенсатором, который обеспечивает надежное измерение вертикального угла и минимизирует ошибки юстировки инструмента.

С теодолитом можно измерить расстояние, используя полосу вычитания, но этот метод определения расстояния не очень распространен и практически не используется на практике.

Теодолит используется в строительстве в основном для точной разметки фундамента зданий, измерения вертикальной осадки, определения или оконтуривания откосов и выравнивания.

Все остальные последующие строительные работы зависят от правильной геодезической ориентации и разграничения здания. Именно поэтому теодолит вы обнаружите именно при точном измерении и установке горизонтального и высотного углов.

Как проводятся измерения с использованием теодолита

За положение плоскостей и осей прибора отвечают уровни: круглый — для обычной установки, а цилиндрический, в виде стеклянной трубки в форме бочкообразного сосуда внутри, служит для точной. Для цилиндрического уровня используется такая характеристика как пузырек. Для цилиндрических уровней нормой является пузырек размером в треть трубки, при условии температуры окружающей среды 20°C. Для измерения длины пузырька используется шкала, нанесенная на уровень, одно деление которой составляет 2 мм.

Использование теодолита

Ноль пункт или середина уровня, не указывается, но его легко найти по симметрично расположенным штрихам шкалы в обе стороны от центра. Ноль пункт служит и для определения оси уровня: касательная, которая проходит через него по длине уровня и служит для этого. Совпадение с ноль-пунктом середины пузырька показывает горизонтальное положение теодолита, а если пузырек смещается на деление, наклоняется и ось уровня на соответствующий угол, величина которого является ценой деления. Следовательно, более точным является тот прибор, у которого цена деления уровня меньше.

Для отсчетов служат микроскопы (шкаловой или штриховой), а также оптический микрометр, но до начала отсчета определяется цена деления лимба.

Электронные тахеометры

От оптических или цифровых теодолитов был лишь шаг к созданию устройства, которое сейчас обычно называют тахеометром.

В отличие от теодолита, тахеометр использует луч света для измерения расстояний с точностью до миллиметров, а дальность действия такого дальномера в километрах. Таким образом, электронный теодолит, дополненный лазерным дальномером, называется тахеометром.

Тахеометр позволяет работать с горизонтальными углами, углами возвышения, расстояниями и выполняет преобразование в прямоугольные координаты.

Расстояние определяется с точностью до миллиметра благодаря встроенному световому дальномеру.
Измеренные значения сохраняются в памяти и могут быть переданы в компьютер для дальнейшей обработки.
Также можно импортировать данные координат в устройство, а также построить и стабилизировать их в полевых условиях.

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.

Как пользоваться тахеометром

При использовании тахеометров обычно требуются два рабочих: один управляет самой станцией и выполняет измерения, а другой перемещается в положение точки, на которую наведена станция.

Этот рабочий обычно снабжен стержнем-стержнем с отражающей призмой, от которой луч отражается обратно в тахеометр. Такие устройства называются двухместными тахеометрами.

Однако самые современные устройства уже рассчитаны на работу одним работником, так называемые роботизированные тахеометры, обслуживаемые одним человеком.

В роботизированном режиме они могут измерять расстояния без отражения или самостоятельно нацеливаться на измеряемую точку.
В настоящее время тахеометры все чаще используются вместе или вообще заменяются точными геодезическими устройствами GPS.

Но есть виды деятельности, в которых невозможно обойтись без теодолита. Например, при измерении и разграничении границ собственности в лесных или густо застроенных областях, точном разграничении периметра кирпичной кладки и перегородок на зданиях или измерения трехмерных координат в интерьерах.

Теодолит его составные части

Устройство теодолита основано на законах оптики, механики, электроники.

Назовите основные узлы теодолита

Устройство теодолита 2т30

Схема теодолита включает следующие основные части:

оптическую часть устройства составляет зрительная труба;
два, перпендикулярно расположенных круга (один вертикальный, другой горизонтальный);
трагерные системы (позволяющие находится длительное время в устойчивом состоянии);
встроенный микроскоп (способ измерения может быть штриховой или шкаловой);
специальная поворотная линейка (именуемая алидадой);
закрепительный и наводящий винты;
регулируемый штатив (с его помощью происходит установка на местности и подготовка прибора к работе).

Фото теодолита

Инструкция по приведению теодолита в рабочее положение

Подготовка устройства является очень важным этапом перед проведением измерений.

Центрирование

Действие предполагает предварительный выбор, последующую установку теодолита точно над центром известного геодезического пункта. Обычно его проводят, используя оптический центрир. В иных случаях используют обычный строительный отвес.

Горизонтирование

Предполагает установку горизонтального круга, используя показания уровней в горизонтальное положение.

Назовите основные узлы теодолита

Его выполняют, завершив дополнительную проверку уровня алидады. Регулировку производят подъёмными винтами.

Фокусировка

Фокусировка устройства предполагает установку чёткого изображения. Точность установки оценивается по чёткости наблюдаемой сетки нитей. Её проводят медленным изменением положения диоптрийного кольца. Перемещение продолжается, пока не будет получено отчётливое изображение каждой нити.

Источник: miminonino.ru

Простыми словами: теодолит – что это такое?

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

Его прообраз был известен уже жителям древней Греции и Рима, а современный, известный всем топографам и геодезистам вид он обрел в 18-19 веке с развитием механики и оптики.

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

Методы геодезической науки используются при проведении «на местности» измерений, необходимых при осуществлении хозяйственно-экономической деятельности человека: строительстве, прокладки дорожной инфраструктуры, кадастровых и иных разграничений.

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

Описание

Фото 1

Теодолит представляет собой оптический прибор высокой точности, предназначенный для замера углов между выбранными точками «в поле».

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.

Схема

Устройство зрительной трубы теодолита:

Горизонтальный круг

Фото 1

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.

Схема

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.

Важно! Во время работы «в поле» вертикальная ось, на которой вращается алидада, условно соединяется с вертикалью, пересекающей вершину угла, который нужно измерить, и по зафиксированному горизонтальному лимбу ведется отсчет.

На видео вы можете посмотреть про назначение и устройство теодолита:

фото 3

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.

Читайте также: Внс в строительстве это

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:

Простые (или традиционные), в которых горизонтальный круг фиксируется с алидадой и может вращаться только вместе с ней;
Повторительные – в них лимб может вращаться свободно и фиксируется только после установки алидады;
С наличием уровня на вертикальном круге – прибор относится к более точным благодаря установленной цилиндрической шкале на алидаде вертикального круга, необходимой для выравнивания нуля. При отсутствии заменяется оптического горизонтального компенсатора;
С установкой компенсатора угла наклона. Компенсатор представляет собой механическую или гидромеханическую маятниковую конструкцию (состоит из призмы и зеркал), которую располагают в смотровой трубке между двумя линзами так, чтобы при любом наклоне для смотрящего сохранялась горизонталь. За счет наличия «мягкой» демпферной прокладки механизм компенсатора позволяет, до определенного предела, избежать грубых неточностей измерений, связанных с невозможностью выверения уровня.

В отличие от традиционных моделей, теодолиты с компенсационным механизмом угла наклона не требуют особенно «тонкой» настройки и используется в закрытых пространствах с неровной или колеблющейся поверхностью для проведения менее точных измерений.

По физической природе носителя информации

По данному параметру теодолиты могут быть:

Механическими – такими были первые модели и прообразы, в которых лимб был из метала, а измерения производились «на глаз», с использованием дополнительных механических устройств отсчета: лупы с штрих-шкалой или верньерной линейки;
Оптическими – «классические» теодолиты, в которых шкала наносится на стеклянный лимб-кольцо, отсчет ведется благодаря микрометру или микроскопу с индексом или шкалой;
Электронным – набирающим популярность и более точным, но менее прихотливым, чем традиционные модели. Эти модели не нуждаются в «тонкой» настройке со стороны наблюдателя. Он, как оператор, визирует цель измерения, задает и оценивает точность. При этом высчитывание величины углов осуществляется микропроцессором (МПЦ) и выводится на встроенный или закрепленный дисплей.

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

Перед началом работы большинство измерительных приборов необходимо откалибровать и убедиться, что он работает корректно, а измеряемые геометрические величины не выходят за пределы установленных погрешностей. Такая процедура называется поверкой. Если же после ее завершения обнаруживаются, что аппарат работает некорректно, необходимо произвести юстировку – то есть с помощью винтов или клавиш корректно выставить «нулевые» показатели прибора.

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:

Размещение штатива и выравнивание теодолита по горизонтальной поверхности, принимаемой за линию отсчета;
Наведение поочередно на две условные отметки объекта, сначала «на глаз» с помощью трубки, а затем более точно наводящими винтами;
Фиксация значений расположения точек вертикальной или горизонтальной нитью на визире. Двигаться при этом нужно по часовой стрелке;
Проведение расчетов на основании данных, зафиксированных на горизонтальном или вертикальном лимбе при фокусе на каждой из точек. Таким образом, будет получено нужное значение угла между прямыми, на которых расположены искомые отметки.

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