Теодолит: поверки, устройство, измерение, назначение и работа

Теодолиты: устройство, правила работы

Теодолит представляет собой геодезический прибор, предназначенный для измерения горизонтальных и вертикальных углов. Он используется при топографических, геодезических работах, в строительстве, при монтаже промышленных механизмов, элементов машин, возведении сооружений и т.д.

Устройство теодолита

Основные элементы стандартного теодолита следующие:

— лимб. Угломерный круг, на который нанесены градусные деления – от 0 до 360.

— алидада. Подвижная часть прибора, к которой крепятся зрительная труба и система отсчитывания по лимбу. Изменение положения алидады осуществляется путем регулировки подъемных винтов.

— зрительная труба (крепится к алидадной части)

— вертикальный круг. Предназначен для измерения вертикальных углов.

— подставка (также называемая трегер). На ней располагаются подъемные винты.

— зажимные (стопорные) винты, а также винты перестановки лимба и винты фокусировки зрительной трубы

— уровни горизонтального и вертикального круга

Более детальное устройство теодолита представлено на рисунке. Обозначения : 1 – головка штатива; 2 – основание; 3 – подъемный винт; 4 – наводящий винт алидады; 5 – закрепительный винт алидады; 6 – наводящий винт зрительной трубы; 7 – окуляр зрительной трубы; 8 – предохранительный колпачок сетки нитей зрительной трубы; 9 – кремальера; 10 – закрепительный винт зрительной трубы; 11 – объектив зрительной трубы; 12 – цилиндрический уровень; 13 – кнопочный винт для поворота лимба; 14 – закрепительный винт; 15 – окуляр отсчетного микроскопа с диоптрийным кольцом; 16 – зеркальце для подсветки штрихов отсчетного микроскопа; 17– колонка; 18 – ориентир-буссоль; 19 – вертикальный круг; 20 – визир; 21 – диоптрийное кольцо окуляра зрительной трубы; 22 – исправительные винты цилиндрического уровня; 23 – подставка.

Принцип работы теодолита

Основной принцип работы теодолита заключается в следующем: при наведении зрительной трубы на исследуемую область (при условии, что центр визирной линии попадает на нужный объект), можно измерить угол каждой из осей (горизонтальной и вертикальной). Измерения проводятся при помощи шкалы, градуированной в угловых секундах. Стороны угла, который необходимо измерить, проектируются на плоскость лимба подвижной вертикальной плоскостью (ее также называют коллимационной, она образуется при вращении зрительной трубы вокруг своей оси). Далее отсчет производится по горизонтальному кругу.

Работа с теодолитом требует соблюдения определенных правил (геометрических условий): ось цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга должна быть перпендикулярна к оси вращения алидады; ось вращения алидады должна находиться в строго вертикальном положении; визирная ось и ось вращения трубы должны располагаться перпендикулярно друг к другу; ось вращения алидады также должна быть перпендикулярна оси вращения трубы; одна из нитей сетки должна располагаться в вертикальной плоскости. Регулировка прибора для достижения этих правил называется юстировкой.

Как пользоваться теодолитом?

Перед тем, как пользоваться теодолитом желательно пройти обучение ну и, конечно же, обязательно следует ознакомиться с инструкцией по эксплуатации прибора. Помните, что действия наобум не дадут нужных результатов.

В этой статье обозначим лишь основные нюансы, как работать с теодолитом.

Порядок действий следующий:

— сначала теодолит надежно закрепляется на штативе, при необходимости проводится калибровка.

— выбираются две точки объекта измерения (к примеру, назовем их А и Б).

— с помощью фокусирующего винта и диоптрийного кольца зрительная труба наводится на выбранные точки.

— далее зрительная труба вертикальной нитью наводится на точку А, по горизонтальному кругу считываются показания (результаты измерений фиксируются в журнале). Ослабив фиксирующий винт, зрительная труба перемещается по часовой стрелке на точку Б, снимаются показания. Следующий полуприем выполняется при ином положении круга, переведя зрительную трубу через зенит. Измерения при каждом полуприеме должны быть примерно одинаковыми (допустимое расхождение — не более двойной точности микроскопа). Итоговое значение определяется как среднеарифметическое.

Читайте также:

Способы эффективной прочистки унитаза

При работе с теодолитом можно пользоваться так называемым круговым приемом, он целесообразен в том случае, если необходимо произвести измерения из одной точки. Выполняется этот прием следующим образом:

— Теодолит устанавливается непосредственно над точкой. Обратите внимание, что лимба в данном случае должна быть приближена к нулю.

— Алидаду вращают, соединяя нулевой штрих микроскопа со штрихом нулевого давления на лимбе. Далее, чуть ослабить винт, необходимо закрепить алидаду и навести трубу на точку.

— После закрепления стопорного винта проводятся расчеты.

— Для снятия отсчета со следующей точки необходимо, двигая трубу по часовой стрелке, направить ее на цель.

— Затем алидада переводится в исходное положение, зрительная труба переводится через зенит и точно таким же образом снимаются отсчеты второго полуприема.

— Далее необходимо вычислить среднее значение, при этом важно учитывать погрешность.

Теодолит: поверки, устройство, измерение

В настоящее время во многих областях науки, техники и промышленности требуется проводить работы, связанные с привязкой объекта к местности. Это предполагает измерение трёх координат: вертикальных и горизонтальных углов, дальности до стационарного объекта.

Они необходимы для подготовки строительных площадок, географической съёмке местности, установке орудийных батарей, зенитных ракетных дивизионов, радиолокационных станций. Особое внимание уделяется этим измерениям на аэродромах. Для решения таких задач применяют различные измерительные устройства. К ним относится теодолит.

Описание самого теодолита

С его помощью производятся достаточно точные измерения горизонтальных и вертикальных угловых величин. Внешне он выполнен в виде U-образного оптического устройства, расположенного на вращающейся платформе. Платформа устройства выполнена в форме круга, на котором нанесены угловые деления. Кроме горизонтального, имеется в наличии вертикальный круг с такими же угловыми делениями. Для измерения дальности его оснащают различными дальномерами. Современные теодолиты имеют электронные блоки, которые позволяют повысить точность измерений.

Теодолит его составные части

Устройство теодолита основано на законах оптики, механики, электроники. 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).

Основные узлы теодолита

Несмотря на многообразие таких измерительных устройств, строение теодолита сохраняется прежним:

визирная труба, которая закреплена между двух вертикальных колонок;
отсчётные приспособления (выполнены в форме кругов с нанесёнными по периметру измерительными шкалами);
в механических аппаратах отсчётные устройства имеют штриховую или шкаловую систему;
оптический отвес (называется «центрир»);
настроечное приспособление (называется «кремарьера»);
все перечисленные системы устройства расположены на штативе.

Кремарьера теодолита позволяет решать следующий круг задач:

жёстко фиксировать положение визирного оптического устройства (это необходимо для точного снятия показаний с лимба);
измерять дальность до выбранного объекта;
производить точное визирование на объекты не зависимо от дальности;
осуществлять регулировку фокусирующей линзы;
приводить в строго вертикальное положение главную ось всего аппарата;
способствует получению так называемого «мнимого изображения».

Отсчётные приспособления

Эти приспособления позволяют отсчитывать деления лимба устройства вплоть до разрешённых долей. Они делятся на три категории: штриховые, шкаловые, микрометры. Угловая шкала может быть расположена на окружности. В этом случае её называют угломерным кругом или лимбом. У каждого из них угловая цена деления лимба имеет свою величину. В реальных приборах точность деления изменяется в интервале от одного градуса до пяти угловых минут. Размер лимба (диаметр) определяется конструкцией теодолита. Величина может изменяться от 72 мм до 270 мм. В качестве отсчётного индекса могут использоваться: одиночный штрих, двойной штрих, который носит название бисектор, нулевой штрих, штрих основной шкалы имеющегося лимба.

Уровни

Они необходимы для точной юстировки теодолита относительно его вертикальной направляющей. С их помощью производят замеры углов небольшой величины в вертикальной плоскости. Любой уровень состоит из следующих элементов:

небольшой стеклянной колбы, внутри которой находится специальная жидкость;
корпуса, которые предохраняет колбу от механических воздействий.

Они изготавливаются круглые или цилиндрические. Колбы цилиндрических уровней производят из специального стекла, в состав которого введён молибден. Жидкость внутри колбы является этиловым спиртом. На её поверхность наносят не смываемые штрихи с интервалом в 2 мм. Величина минимального угла наклона в любую сторону, при котором наблюдается смещение пузырька, называется величиной предельной чувствительности. На поверхность стекла цилиндрических уровней наносят окружности от цента к краю с таким же интервалом.

Разновидности теодолитов

Современные образцы отличаются многообразием конструктивных особенностей. В основу классификации устройств положены следующие признаки:

принцип действия;
допустимая точность проводимых измерений (типы теодолитов);
конструкции;
видовым особенностям.

По принципу действия устройства выпускаются:

механические;
оптические (отсчёт производится на основе оптической системы);
цифровые (отсчёт производится с помощью электронных устройств);
лазерные (заложен принцип лазерных измерителей).

высокоточные;
точные;
технические.

Конструктивно устройства выполняются двух вариантов: повторительный, неповторительный. Виды теодолитов бывают:

традиционный;
с встроенным компенсатором;
автокаллимационный;
прямого видения;
маркшейдерский;
электронный.

Сегодня принята следующая система обозначения подобных устройств. Буквами обозначают отношение по принятой классификации:

«Т» – наименование устройства, то есть теодолит. Следующие буквы указывают на отношение к определённому классу.
М – это, так называемый маркшейдерский теодолит. Их применяют в шахтах, тоннелях, пещерах, горных проходах.
К – свидетельствует о наличие специального компенсатора, который всецело заменяет уровни.
П – оснащение инструмента зрительной трубой прямого видения (изображение получается не перевёрнутым).
А – встроенный автокаллиматор.
Э – электронные теодолиты.

Высокоточные позволяют производить угловые измерения с допустимой погрешностью в интервале от 0,5 угловых секунд, но не более одной угловой секунды. Второй тип (точные) приборы производят такие измерения с точностью от двух до пятнадцати угловых секунд. Точность технических агрегатов находится в интервале от двадцати до шестидесяти угловых секунд.

Принцип измерения горизонтального угла

Основной принцип измерения угла заключается в определении градусной величины между направлениями на два выбранных объекта. Прежде чем приступить к измерению необходимо повести подготовительные операции, включая горизонтирование. Далее следует нулевую отметку угломерного круга расположить в направлении на ось измеряемого угла. После этого производят отсчёт угла по шкале горизонтального круга. Наиболее распространёнными методами измерения считаются:

метод последовательных повторений;
метод круговых приёмов.

Последовательность реализации первого метода заключается в следующем. Подготовка и установка в указанном месте. Оптический визир наводится сначала на один выбранный объект. Затем его направляют в направлении на другой объект. Перед этим производится предварительная визуальная наводка. Применяя винт фокусировки, одновременно регулируя диоптрийное кольцо, производят точное наведение на каждый объект. Точность операции оценивают, используя вертикальные нити. Закрепив направление на первый объект, считывают показания, нанесённые на горизонтальном круге. Далее ослабляют закрепляющий винт, переводят направление оптического устройства на второй объект. Повторяют операцию фиксации данных. С него считывают показания и фиксируют.

Второй метод пригоден для измерения горизонтальных углов, находясь в одной точки. Используя алидаду, устройство ориентируют на первый выбранный объект и устанавливают нулевые показания лимба. Далее перемещают зрительную трубу в выбранном направлении (по часовой стрелке). По данным горизонтального круга считываю показания. Расчёт итогового результата производится с учётом установленной погрешности конкретного прибора.

Геометрические параметры теодолитов

Под геометрическими параметрами понимается строгое соблюдение геометрического положения каждого элемента теодолита. Такими параметрами являются:

Положение цилиндрического уровня (располагается перпендикулярно оси грандштока).
Направление линии вращения (вертикальная по отношению к линии самого грандштока).
Ориентация центральной оси визирной трубки (горизонтирована, не зависимо от направления и величины угла поворота).
Ориентация зрительной трубы и грандштока (всегда взаимно перпендикулярны).

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. 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.

Измерение теодолитом

Измерения горизонтальных и вертикальных углов производят на проверенном устройстве. Перед проведением измерений необходимо проверить плавность движения всех движущихся частей аппарата. Производят поворот алидады устройства, винтов, кремарьеры. Снижение возможных погрешностей достигается при вращении алидады в выбранном направлении. Движения должны быть плавные без резких рывков. Не целесообразно проводить возвратно-поступательные движения. Перед тем, как приступить к измерениям угла в горизонтальной плоскости, устройство устанавливают вертикально над точкой отсчёта. Затем производят необходимые подготовительные действия. Для получения хороших результатов следует повторить эти действия несколько раз. Это позволит устранить возможные ошибки и неточности, которые могут негативно повлиять на результат измерений. Процессы измерения углов в разных плоскостях принципиально отличаются. Эти отличия заключаются:

Горизонтальный угол вычисляется как арифметическая разность между измеренными величинами. Вертикальный угол определяется между плоскостью и величиной подъёма зрительной трубы.
Измерение горизонтального угла производится на заранее выбранных участках круга, измерение вертикального производится без проведения перестановок.
Число приёмов определения горизонтальных углов превышает это число для вертикальных углов.

Обработка проведенных измерений заключается в проведении расчётов средних значений. Результат вычитают из других результатов. Таким образом получают «приведенное направление». В качестве подтверждающего контроля точности проведенных измерений используется оценка коллимационной ошибки. Она получается на основании имеющихся паспортных данных о точности теодолита. Если необходимо получить боле точные вычисления можно воспользоваться методами теории вероятности и математической статистики. Вычислить математическое ожидание и дисперсию.

Правильная эксплуатация

Соблюдение правил эксплуатации теодолита позволит не допустить серьёзных ошибок при проведении измерений. Эти правила включают последовательность действий на различных этапах эксплуатации аппарата:

во время хранения;
при подготовке к работе;
во время проведения измерений;
последовательность оценки полученных результатов;
порядок сборки теодолита после работы.

Особое внимание следует уделять всем этим правилам в особых условиях окружающей среды: температуре, влажности, силе ветра, освещённости. Практически все теодолиты имеют интервал разрешённых для эксплуатации температур от -25 °С до +50 °С любой влажности. Однако следует помнить, что слишком низкие или высокие температуры влияют на точность снимаемых показаний.

Поверки теодолита

Как и любой измерительный прибор, теодолит должен периодически проверяться. Эта операция в метрологии называется поверкой. Периодичность поверки для каждого типа теодолитов устанавливается индивидуально. В каждую поверку входит перечень наиболее важных параметров, влияющих на точность измерений. К этим параметрам устройств относятся:

механические (отсутствие деформации на основных механических деталях, сохранность шкал измерения, надёжность резьбовых соединений, отсутствие элементов коррозии);
характеристики оптической системы устройства;
геометрические параметры измерительных элементов;
работоспособность цилиндрического или кругового уровня алидады;
величина коллимационной ошибки;
равенство длины всех элементов штатива;
точность положения и фокусировка сетки нитей;

Во время проведения поверок производят регулировку параметров устройства оказавшихся за границами допуска.

Принцип работы теодолита

Теодолит – оптико-электронный прибор, производящий угломерную съемку с измерениями вертикальных и горизонтальных углов.

Сфера применения теодолитов:

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.

Виды и классификация

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.
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.

Читайте также:

Холодное копчение на дачном участке

Общее устройство

оптическая визирная труба с определенной кратностью увеличения, в окуляр которой смотрит пользователь, закреплена на двух установленных на трегере колонках;
два отсчетных механизма: вертикальный круг — по вертикальным углам, расположенный в колонке; лимб или горизонтальный круг — по горизонтальным углам, расположенный в основании теодолита;
отсчетное устройство, используемое в инструментах механического типа – шкаловой (отсчет по шкале) или штриховой (отсчет по штриху-индексу) микроскоп, с помощью которого считываются показания с лимбов;
алидада – жестко соединенная с корпусом лимба поворотная линейка с отсчетными приспособлениями (нониусами или верньерами);
наводящие (микрометренные) и закрепительные (зажимные) винты, сообщающие механизмам теодолита малое плавное движение при выполнении настроек и юстировки;
встроенный оптический отвес (центрир) для точного центрирования над точкой;
геодезический штатив-тренога для работы на местности, на который устанавливается теодолит.

Принцип действия

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.

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.

Видео по теме

Устройство теодолита – составные части и их назначение

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.

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.

Теодолит его составные части

Устройство теодолита основано на законах оптики, механики, электроники.

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).

Электронный теодолит

Работа с теодолитом

Горизонтирование теодолита

Измерение горизонтальных углов теодолитом предполагает установку прибора в вершине определяемого угла.

Для этого сначала ставят штатив так, чтобы центр площадки для установки штатива был примерно над точкой, а плоскость площадки – горизонтальна.

Только после этого теодолит закрепляют на штативе, центрируют и горизонтируют прибор.

Центрирование теодолита – это проецирование оси вращения алидады и лимба по отвесной линии на вершину определяемого угла с точностью для механического отвеса ± 5 мм, ± 1-2 мм для оптического отвеса.

Сначала проводится центрирование штатива с помощью механического отвеса с точностью 10-15 мм.

При этом необходимо установить штатив горизонтально, чтобы регулировка подъемных винтов позволила произвести горизонтирование прибора.

При установке прибора на штатив, производим окончательное центрирование теодолита, передвигаем оптический теодолит, ослабив становой винт.

Горизонтирование теодолита – это последовательное горизонтирование плоскости лимба горизонтального угломерного круга (ГУК) и приведение вертикальной оси вращения в отвесное положение. Процесс горизонтирования контролируется по цилиндрическому уровню алидады ГУК и производится посредством подъёмных винтов теодолита.

Поворачивая алидаду, направляют ось уровня по двум подъёмным винтам и перемещают пузырёк уровня в центр. Затем следует повернуть алидаду на 90 ° и, используя третий подъёмный винт, вновь перевести пузырёк в центр.

Действия необходимо повторять до тех пор, пока пузырек не станет сходить с середины при всех позициях алидады горизонтального круга.

Допустимое его отклонение не больше двух делений шкалы цилиндрического уровня.

Теодолит: назначение, принцип работы и виды

Теодолит — это геодезический прибор, который используется для измерения горизонтальных и вертикальных углов. Это один из главных инструментов, применяемых в геодезических, маркшейдерских и строительных работах. Он позволяет определить величину углов с точностью до секунд.

Назначение теодолита

Теодолит необходим для определения угла между двумя точками. Делается это путем поочередного наведения визира на эти точки и сравнения показателей, отображаемых на специальной шкале.

Есть много видов и моделей теодолитов, которые отличаются между собой следующим:

конструкцией;
степенью точности;
способом отчета по вертикальной шкале;
принципу действия.

Классической конструкцией теодолита является механическая. Такие приборы наиболее простые, но они не давали высокой точности в измерениях. Эту конструкцию сменил оптический теодолит. Сейчас он самый распространенный за счет сравнительной дешевизны и точности, достаточной для проведения большинства работ.

Принцип работы

Перед работой теодолит закрепляется на специальный штатив. С помощью круглого и цилиндрического уровня инструмент приводится в строго горизонтальное положение.

Принцип работы основан на наблюдении контрольных точек в зрительную трубу. После наведения на точку в окуляре микроскопа фиксируются углы. Находясь последовательно на точки, специалист измеряет углы и заносит все показатели в полевой журнал (если работает оптическим устройством). В строительстве замеры углов позволяют контролировать правильность геометрии конструкции.

Применение электронных приборов избавляет человека от необходимости визуальной фиксации углов. Цифровые датчики сами фиксируют показатели на вертикальном и горизонтальном круге, после чего выводят информацию на экран. Также все данные сохраняются во внутреннюю память. После окончания полевых работ данные можно выгрузить на компьютер.

Устройство теодолита

Теодолит имеет такие основные части:

Вертикальный и горизонтальный круги. Это отсчетные механизмы.
Оптическая визирная труба. Она может иметь разную кратность увеличения. Через нее специалист смотрит на вешку или точку на конструкции.
Алидада. Это поворотная линейка, которая жестко соединена с корпусом лимба.
Наводящие и зажимные винты. Необходимы для тонкой настройки и юстировки.
Оптический центрир (есть не во всех моделях). Используется для точного центрирования над точкой. Если нет центрира, обычно используют обычный отвес.
Штатив-тренога. На него устанавливается теодолит.

Горизонтальный и вертикальный круг имеют насечку с градусами и их долями.

На зрительной трубе нанесена сетка дальномерных нитей, которые пересекаются в центре. С помощью нее производится точное наведение на требуемую точку. Визирная труба устанавливается в специальной U-образной подставке. Она может менять угол наклона, что будет отображено на шкале вертикального круга.

Подставка вместе с трубкой поворачивается в горизонтальной плоскости, вокруг вертикальной оси. Изменение положения фиксируется на горизонтальном круге. С помощью винтов можно произвести тонкую настройку и зафиксировать устройство в нужном положении. Точность результата будет зависеть от качества наведения.

Есть несколько видов теодолитов, но чаще всего используются такие:

Электронный

Электронные приборы имеют систему датчиков и оснащены жидкокристаллическим дисплеем. После установки теодолита и наведения его на точки, между которыми необходимо определить угол, устройство автоматически определяет значения и выводит их на экран. Это позволяет значительно ускорить работу специалиста, так как теперь не требуется внимательно присматриваться к шкале.

Оптический

Наиболее распространены оптические теодолиты. Он не вычисляет самостоятельно угол, как это делает электронный, но его стоимость значительно ниже. После наведения на точку оператор должен сам снимать показатели и записывать их.

Правила работы

С теодолитом обычно работают одним из двух способов:

Полярным. Для работы нужно иметь две точки с известными значениями. Прибор устанавливается на одну известную, наводится на вторую. После снятия показаний теодолит наводится на искомую точку. Разница в показаниях будет конечным значением. Затем измеряется расстояние. Быстрый метод, не требующий сложных расчетов.
Используют стволы с перпендикулярами. Этот способ используется во время разбивочных работ. На местности откладываются прямые углы и поэтапно проходятся по каждой отметке.

Перед выполнением работы прибора обязательно нужно настроить. Подготовка состоит из таких этапов:

Теодолиты

Теодолит — измерительное устройство, которое используется для определения градусной меры различных углов. Как правило, применяется при проведении строительных работ, исследований геодезии и топографических съемок. Он является основным инструментов геодезистов. Благодаря теодолиту можно определить точную градусную меру углов в градусах с минутами, в некоторых случаях — с небольшой погрешностью. Современные теодолиты оснащаются дальномерами.

Сфера применения

Как правило, теодолиты используют строители и геодезисты. Выше говорилось, что он нужен для измерения градусной меры горизонтальных и вертикальных углов. С помощью теодолита можно измерить расстояние, но этот метод практически не применяется на практике. Теодолиты используются и в строительной сфере. Например, для разметки фундамента будущих зданий. Примеры использования теодолита:

При работе, например, в лесу, точное определение участка для строительства.
Прокладка каналов, тоннелей и дорог: все эти действия требуют очень высокой точности при строительстве. Ошибки в точности могут привести к нарушениям в размерах зданий, построек, технических сооружений.
Сфера картографии: точность карт обусловлена заслугами теодолита.
Построение геодезических точек на местности разного рельефа.
Определение расположения точек земной поверхности параллельно друг другу.
Сфера общестроительных работ: определить ровное расположение строительных конструкций — колонн, свай, панелей, арматуры и т. д.

Устройство

Теодолит состоит из следующих частей:

Оптическая труба.
Круг, на котором нанесены градусные деления (как правило штрихами) от 0 до 360 градусов.
Круги, необходимые для отсчетов: вертикальный и горизонтальный.
Устройство для отсчетов, используемое в инструментах механического типа.
Алидада — это подвижная часть прибора, на которой закреплена зрительная труба. Кроме того, на ней установлена система отсчитывания по лимбу. Поскольку это подвижная часть, можно изменять её положение с помощью регулировки подъёмных винтов.
Винты — наводящие и закрепительные.
Оптический центрир.
Отсчетный микроскоп.
Геодезический штатив-тренога.

Виды теодолитов

Теодолиты делятся на разные виды, имеют множество классификаций. Они делятся на три вида:

Точные устройства имеют небольшую погрешность, не более 10 градусов. Как правило, такие устройства являются самыми популярными (таких моделей наибольшее количество, а также стоят относительно недорого, по сравнению с высокоточными).
Высокоточные теодолиты дают самую маленькую погрешность при измерении, не более 1 градуса. Это оборудование является самым дорогим, оно применяется на очень важных строительных объектах, выполняемых крупными компаниями. Такой тип используется реже всего, так как большинство задач, используемых геодезистами, не требуют такой высокой точности.
Технические теодолиты дают самую большую погрешность при измерении, не более 60 градусов. Кажется, что это очень много, но такие устройства всё равно используются. Как правило, при строительстве малоэтажных объектов.

Электронные. Являются самыми современными, они оснащены системой датчиков и жидкокристаллическим дисплеем, встроенным процессором, которые производит вычисления согласно полученным показаниями, что практически полностью исключает возможность появления ошибок в измерении. К тому же, электронный теодолит может работать при любых климатических условиях и в ночное время суток, что делает его наиболее удобным.
Лазерные. Оснащаются лазерным лучом, который высвечивает линию на объекте измерения. Прибор сам определяет угол наклона лазера. Такие устройства имеют ограниченную дальность. Как правило, применяются в общестроительных работах.
Оптические. Изобретены раньше всего. Он работает с использованием визирной трубы, на линзы которых нанесена шкала. По ней определяется градусная мера угла между несколькими вертикальными и горизонтальными точками объекта измерения.
Фототеодолиты. Предназначены для точной съемки объектов, которые привязаны к системе координат. Такой теодолит может быть похож на фотокамеру, объектив которой выполняет различные функции, например, зрительной трубы.
Гиротеодолит. Используется при работе в полевых условиях без привязки к системе триангуляции. Такие устройства имеют возможность точного определения азимута. Погрешность измерения может быть от 6 до 60 градусов. Он может работать в любых погодных условиях. Кроме того, является одним из самых распространённых.

Принцип работы

Перед началом работы теодолит необходимо:

установить штатив и зафиксировать его;
настроить вертикали и горизонтали;
установить и подключить освещение.

Для измерения горизонтальных углов необходимо установить устройство в вершине искомого угла. Вначале нужно поставить штатив таким образом, чтобы над точкой был центр площадки для установки штатива. После всех этих манипуляций устройство закрепляют на треноге, калибруют, центрируют и горизонтируют.

В теодолите механического типа установлена зрительная труба, через окуляр которой производится необходимое измерение. Значения вертикальных и горизонтальных углов фиксируются после наведения визира на точку наблюдения в окуляре микроскопа со шкальной или штриховой разметкой.

Геодезисты наводятся последовательно на установленные точки инженерно-строительной конструкции. Специалист измеряет градусную меру углов, заносит показатели в журнал измерений. В некоторых теодолитах измерения сохраняются в памяти устройства, что значительно облегчает работу геодезиста.

Калибровка теодолита, закрепленного на штативе.
Выбор двух точек измерения.
Зрительная труба наводится на две точки с помощью фокусирующего винта и диоптрийного кольца.
Далее с точек измеряются показания.

Полученные результаты измерения заносятся в журнал. Если теодолит оснащен памятью, то показания можно посмотреть там.

Теодолит — очень важное оборудование, которое используется в строительной сфере, при геодезических работах. Приборы применяются давно, так как измерение при строительстве «на глаз» почти невозможно.

echome.ru

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.

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.

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.

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’’).

Общее устройство

Конструктивно устройство теодолита состоит из следующих основных частей:

оптическая визирная труба с определенной кратностью увеличения, в окуляр которой смотрит пользователь, закреплена на двух установленных на трегере колонках;
два отсчетных механизма: вертикальный круг — по вертикальным углам, расположенный в колонке; лимб или горизонтальный круг — по горизонтальным углам, расположенный в основании теодолита;
отсчетное устройство, используемое в инструментах механического типа – шкаловой (отсчет по шкале) или штриховой (отсчет по штриху-индексу) микроскоп, с помощью которого считываются показания с лимбов;
алидада – жестко соединенная с корпусом лимба поворотная линейка с отсчетными приспособлениями (нониусами или верньерами);
наводящие (микрометренные) и закрепительные (зажимные) винты, сообщающие механизмам теодолита малое плавное движение при выполнении настроек и юстировки;
встроенный оптический отвес (центрир) для точного центрирования над точкой;
геодезический штатив-тренога для работы на местности, на который устанавливается теодолит.

Горизонтальный и вертикальный угломерные круги размечены на градусы и доли градусов, зрительная труба имеет сетку дальномерных нитей с центральным перекрестием.

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 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.