Устройство теодолита и его принцип работы

Это приспособление позволяет замерять углы в пространстве с высокой точностью, работает как в горизонтальной плоскости, так и в вертикальной. Обычно действует относительным методом, то есть за основу берется какой-то эталонный объект, а уже по нему ведется отсчет искомого угла. Способ такого измерения известен еще с XIX века, на сегодняшний день лишь усовершенствовано строение теодолита и разработано несколько его разновидностей.

Шкала, по которой наблюдается результат, представлена в виде горизонтального и вертикального кругов. Находится вся конструкция на подставке, на которой имеются регулировочные винты для управления основными узлами. Человек производит измерение углов теодолитом через зрительную трубу, которая управляется винтами. Они позволяют правильно навести окуляр на объект и закрепить саму трубу в нужном положении, когда контрольная точка была найдена.

Лимб и алидада – это функциональные части горизонтального круга, которые активно используются, когда мы делаем измерение горизонтальных углов теодолитом. Лимб – неподвижное стеклянное кольцо с делениями на 360 градусов, а алидада вращается вместе с примыкающей частью прибора и выставляет таким образом отсчет. Чтобы зафиксировать отсчет и дальше проводить измерения относительно него, следует закрепить специальный винт и отпустить лимб, тогда корпус будет статичен, а лимб и алидада – двигаться.

Основные части теодолита нам уже известны, но нельзя игнорировать приспособления, с помощью которых мы можем быть уверены в надежности снимаемых показаний. Например, контролировать степень горизонтальности установки прибора помогает цилиндрический уровень, а оптический центрир не даст нам упустить точку отсчета и убедит нас в том, что мы центрированы ровно над ней. А сами отсчеты снимаются по микроскопу, это финальный этап работы замерщика. Теперь мы точно знаем, из чего состоит теодолит, пора приступить к обсуждению его видов.

Виды и классификация

Как сложные высокотехничные приборы теодолиты имеют свою классификацию. Различают следующие виды теодолитов:

  • Оптические теодолиты – один из самых распространенных современных типов, точные и надежные для применения в полевых условиях устройства всегда популярны и востребованы среди геодезистов. В отличие от электронных собратьев не требуют для своей работы элементов питания и неприхотливы в эксплуатации: могут работать в широком диапазоне температур, включая низкие отрицательные температуры.

Оптические теодолиты обладают минимальным и ключевым набором возможностей, производя отсчеты по угломерной шкале. Следует понимать, что при отсутствии внутренней памяти инструмента в изысканиях необходимо будет вести полевой журнал работ.

  • Лазерные теодолиты также достаточно просты в использовании, в основе их действия лежит применение лазерного луча в качестве точного указателя. Объединение в одном корпусе двух функциональных устройств – высокоточного электронного измерительного инструмента и визира несет определенные удобства для пользователя. Все вычисления осуществляются автоматически мощным процессором и выводятся на дисплей прибора – удобство и легкость в работе налицо.
  • Цифровые теодолиты отличаются использованием вместо горизонтального и вертикального кругов с поградусной разметкой штрих-кодовых дисков. Все замеры выполняются в автоматическом режиме. Классическая конструкция электронных теодолитов включает в себя запоминающее устройство, позволяющее во внутренней памяти инструмента хранить полученные информационные данные. Имеющие элементы питания и жидкокристаллический дисплей электронные теодолиты не предназначены для работы в условиях низких температур и сложных климатических условиях.
  • И отдельный класс инструментов специфического предназначения: фототеодолиты, представляющие собой конструктивное объединение теодолита и фотокамеры для определения топографических координат; кинотеодолиты, предназначенные для фиксации траектории движения различных объектов на земной поверхности и в воздушной среде.

Конструктивное строение теодолита тоже предполагает свое подразделение:

  • простые, в которых лимб и алидада вращаются отдельно друг от друга;
  • повторительные, в которых лимб и алидада могут вращаться как совместно, так и независимо друг от друга.

По точности теодолиты делятся на высокоточные с допуском погрешности 0,5’’-1’’, точные (2’’-10’’), технические (15’’-30’’).

Разновидности теодолитов

Прежде, чем взять в руки угломерный прибор и начать с ним работу, нужно изучить модели теодолитов, которые представлены на современном рынке.

Подобный геодезические приборы классифицируют по следующим параметрам:

  • Точность. Основной параметр, который влияет на стоимость прибора – средняя квадратическая ошибка определения углов. Бывают высокоточные, точные и технические теодолиты.
  • Область применения (геодезический, астрономический, маркшейдерский).
  • Конструкция отсчетного устройства (простая, повторительная). Приборы с простой конструкцией оснащены алидадой, жёстко скреплённой с вертикальной цилиндрической осью. В приборе повторительного типа возможно как одновременное вращение алидады и лимба, так и автономное. При такой конструкции возможно неоднократное измерение одного и того же угла.
  • Физическая природа носителя информации (оптический, электронный). Главным преимуществом первого варианта является абсолютная независимость от элементов питания. Кроме этого, отсутствие электронного оснащения позволяет работать с оптическим теодолитом при самых неблагоприятных погодных условиях. Действие электронных приборов основано на двоичной системе исчисления, которая позволяет уменьшить объем данных и осуществлять записи измерений прямо на карту памяти устройства. Благодаря электронной памяти можно забыть про многостраничные полевые журналы. При этом существенно повышается скорость съёмки и уменьшается количество неточностей при снятии отсчёта.

Маркировка

Марка теодолита — это совокупность букв и цифр. В каждой есть связка литеры «Т» с какой-либо цифрой. Буква указывает на то, что прибор — теодолит, цифры показывают погрешность измерения в секундах, чем они больше, тем больше и погрешность.

  • Цифрой 1 маркируются высокоточные приборы.
  • Цифрами 2 и 5 маркируются точные теодолиты.
  • Цифрами 15 и 30 маркируются технические приборы.

Стоит цифра точности после литеры «Т», а если перед буквой есть другая цифра, она служит для обозначения поколения прибора или его модификации в категории марки.

Общее устройство

Теодолит содержит следующие элементы:

  • Визирная труба. Она имеет некоторую кратность увеличения. Эта деталь зафиксирована на двух колонках, которые установлены на трегере.
  • Отсчетные механизмы. К ним относят вертикальный и горизонтальный круг (лимб). Первый находится в колонке, а второй в основании прибора.
  • Штриховой или шкаловой микроскоп. Это отсчетное устройство теодолита применяется в механических инструментах. В первом отсчет выполняется по штриху индексу, а во втором – по шкале. Микроскоп предназначен для считывания показаний с лимбов.
  • Алидада. Представляет собой поворотную линейку, которая имеет жесткое соединение с корпусом лимба. Содержит отсчетный механизм — нониусы.
  • Закрепительные и наводящие винты. В ходе настойки и юстировки эти винты сообщают механизмам прибора мягкое движение.
  • Центрир. С помощью этого встроенного оптического отвеса выполняется точное центрирование над точкой.
  • Штатив-тренога. Этот элемент применяется при выполнении работ на конкретной местности. На него устанавливают теодолит.

Для чего нужен теодолит

Основная задача теодолита — определить угол, вершиной которого является место расположения прибора, а сторонами угла линии соединяющие две произвольные точки и теодолит. Измерения выполняются в горизонтальной или вертикальной плоскости. Для работы нужен один человек. Измерения проводятся между точками расположенными на поверхности земли (геодезические измерения), воды (морские измерения) или в атмосфере (астрономические наблюдения).

Чаще всего теодолит востребованы во время начала строительных работ для выполнения разметки на местности; проектирование дорожного полотна для автомобилей или железнодорожных путей; укладка подземных коммуникаций.

Читайте также  Как проверить батарею на телефоне

Вторая по значимости функция теодолита — это определения больших расстояний.

Устройство теодолита

Устройство теодолита эволюционирует много столетий. Сейчас выпускают приборы разной комплектации и дополнительными функциями. Точное устройство прибора зависит от специфики его использования, но есть элементы присущие каждому теодолиту.

Тренога из дерева или металла, обычно покупается отдельно. Используется для фиксации прибора на рабочем месте.

Для ровной установки теодолита применяют отвес и уровень встроенный в прибор.

Три подъёмных винта для горизонтального выравнивания прибора.

Алидада — вращающаяся часть прибора со зрительной трубкой и отсчётным механизмом.

Вертикальный и горизонтальный круг (лимб) с разметкой на угловые градусы.

Зрительная трубка с окуляром и объективом.

Отсчётное устройство для считывания показаний.

В некоторых моделях отсутствуют детали: определённые винты, оптический визир отсчётного устройства. Есть модели с разной комплектацией: фотокамера, видеокамера, лазерная указка, дисплей, клавиши управления настройками.

Особенности оптических и электронных теодолитов

Устройство приборов мало отличаются. Основное отличие электронного теодолита от оптического — наличие микропроцессора, блока электроники и табло для выведения информации. Особенности и преимущества оптического теодолита.

Работают при любых погодных условиях и в любых температурах (крайний север, тропики).

Вычисления происходит вручную.

Используются в подземном строительстве с тяжёлыми внешними факторами.

Можно работать в полевых условиях без источника питания.

Вычисление происходит автоматически, результат выводится на экран.

Большинство моделей работают в диапазоне от -20 до +50 С.

Сводятся к минимуму ошибки при вычислениях.

Можно сохранять данные в памяти для дальнейшего использования.

Удобно работать в тёмное время суток.

Поверка и юстировка теодолита

Перед началом работы любой измерительный прибор должен пройти поверку. Поверка — это определение корректности работы прибора и подтверждение что погрешность измерения не выходит за норму указанную в инструкции. Если поверка выявила неточность работы прибора, тогда проводят юстировку. Юстировка — это выставление настроек «по умолчанию» или «нулевых». Поверку и юстировку выполняют в специальных мастерских.

В начале эксплуатации прибора специалист проводит контроль.

Горизонтальные оси на объективах должны быть параллельны.

Ось вращения зрительной трубки перпендикулярна основной оси прибора.

После поворота зрительной трубки на 180 градусов визирная ось на сместиться от базового значения.

Нити в оптической сетки трубки строго горизонтальны и вертикальны.

Правила измерения теодолитом

Измерения оптическим теодолитом состоит из нескольких этапов.

Установить теодолит с треногой на точке отсчёта и выставить прибор горизонтально и вертикально.

Навести зрительную трубку на точки измерения с помощью наводящих винтов.

Фиксация значений нитью на визире.

Снять показания с помощью микроскопа.

Проведение расчётов с использованием данных на горизонтальном и вертикальном лимбе.

Работа с электронным теодолитом.

Навести вертикальную нить на первую отметку, зафиксировать положение кнопкой.

Навести окуляр на вторую точку, после этого прибор сам подсчитает угол и выведет данные на экран.

Правила эксплуатации теодолита

Теодолит — точный измерительный прибор, неправильная работа которого приведёт к серьёзным просчётам Основное правило эксплуатации — это аккуратная транспортировка и хранение в специальном чехле.

Теодолит и нивелир, что общего в чём разница.

Теодолит измеряет углы между точками. Нивелир — разницу в высоте от базовой линии между двумя или более точками. Для работы с нивелиром требуется два человека.

Предложение интернет-магазина Анталекс.рф для покупателей теодолитов

В интернет-магазине Анталекс.рф продаются оптические и электронные теодолиты производства BOIF и ADA Instruments. Стоимость оптических теодолитов от 30 000 рублей, цена электронных от 35 000 рублей.

Уточнить информация об условиях оплаты и доставки теодолитов 8 800 50-50-021 семь дней в неделю с 9 до 18 часов по-московскому времени.

Устройство прибора

Устройство теодолита Т-30.

Если говорить об устройстве теодолита, то оно может быть прямым и обратным, в нем может быть компенсаторный или цилиндрический уровень, от этого будет зависеть, как правильно пользуются конкретным оборудованием.

В указанном приборе достаточно большое количество деталей, но если не вникать в подробности, то основные части теодолита такие.

  1. Наблюдательная труба. В своем составе она имеет окуляр, сетку, линзу и объектив. Одной из основных характеристик указанного элемента является оптическая ось, которая представляет собой линию, проходящую через центр объектива и окуляра. Есть еще визирная ось, которая проходит через объективный центр и нитевую сетку. Схема работы данного элемента теодолита позволяет приближать исследуемый объект, а все, что вы видите в объективе, называется полем зрения прибора.
  2. Горизонтальный круг. Чтобы сделать этот элемент, используют особо прочное стекло, на которое потом наносят шкалу, и каждое деление соответствует одному градусу. Линия, которая проходит через центр вращения указанного прибора, называется его вертикальной осью.
  3. Вертикальный круг. Он состоит из алидады и лимба.

Благодаря своей компактности, данный прибор получил широкое распространение как при выполнении строительных и геодезических работ, так и в астрономии, других сферах деятельности.

Сейчас чаще всего используют электронные приборы, которые имеют измерительный лазер. Это позволяет работать в условиях слабой освещенности, так как есть дополнительный источник света, что очень удобно при прокладывании туннелей, строительстве мостов, шахт или других аналогичных объектов.

Оптические приборы имеют более простую конструкцию, они также позволяют точно проводить все необходимые измерения, их преимуществом является более низкая стоимость.

Геометрические параметры прибора

Для того чтобы точность измерений была высокой, необходимо выполнение определенных требований, которые предъявляются к геометрическим условиям прибора:

  • в цилиндрическом уровне его центральная линия при градштоке должна быть под углом 90 градусов к оси вращения;
  • линия вращения градштока должна располагаться вертикально;
  • визирная ось должна быть под углом 90 градусов к линии поворота наблюдательной трубы;
  • ось вращения градштока должна быть перпендикулярна оси вращения зрительной трубы;
  • нити сетки должны быть расположены в коллимационной плоскости.

Из чего состоит теодолит

Теодолит – что это такое? Это довольно сложное измерительное устройство, которое состоит из:

  • Лимба. Он представляет собой плоский диск, который изготовлен из стекла с нанесенной поверх него угловой шкалой от нуля до 360 градусов.
  • Алидады. Похожий диск, изготовленный также из стекла и имеющий отсчетную насечку либо шкалу. Алидада расположена соосно с лимбом и свободно вращается вокруг своей оси. В универсальных приборах лимб и алидада есть как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости.
  • Оптического прибора. В него входит объектив и линза фокусирующего назначения, а также сетка нитей. Последняя имеет стеклянное исполнение с нанесенными на нее насечками. Последние служат для ориентации при наведении на наблюдаемый объект. Также имеются линии дальномерного измерения.
  • Система уровней. Необходима для установки прибора в вертикальном положении.
  • Подъемных винтов. Служат для регулирования теодолита при наведении его на объект.

Все перечисленные основные части теодолита заключены в корпус, который устанавливают при помощи подставки на штатив треножного типа.

Некоторые приемы при работе с теодолитом

С помощью теодолита даже неспециалисту вполне возможно выполнить простые измерения, но выполнение сложных требует специальных знаний, а иногда и дополнительного оборудования для проведения исследований и получения максимально точных результатов.

Читайте также  Бензогенератор своими руками

Целью измерений, проводимых с помощью теодолита, является получение неизвестных данных высот или координат, а в качестве исходных данных для этого используются значения и данные об известных координатах и точках. Естественно, сначала прибор должен быть установлен в рабочее состояние на специальном штативе прямо над точкой, данные о которой известны. Далее выполняется так называемое центрирование устройства, заключающееся в том, чтобы устройство над точкой было установлено строго по горизонтали.

Следующий шаг — непосредственное выполнение измерений и получение результатов. Рекомендуется, для полного исключения ошибки, измерения и вычисления выполнять несколько раз и выводить среднеарифметическое значение.

В зависимости от стоящих задач, выбирается и способ съемки теодолитом: метод створов и перпендикуляров (является основным в строительстве, особенно на этапе планирования территории) и полярный.