Теодолит что это за прибор и для чего он нужен
Что такое теодолит и для чего он нужен
В геодезии наряду с нивелирами часто используются такие аппараты, как теодолиты. С их помощью во время общестроительных работ специалисты измеряют горизонтальные и вертикальные углы.
В основе прибора стоит визирная труба, а также отсчетные круги (горизонтальный и вертикальный). Труба имеет определенную кратность увеличения и работает по принципу подзорной. Она крепится на двух колонках, они же, в свою очередь, закреплены на специальном основании. Оно устанавливается на подставку, называемую трегером.
Классификация теодолитов
Устройства различаются по типу точности, сферам использования и конструктивным особенностям. При этом каждая классификация определяет, для чего предназначен теодолит и в каких работах он будет полезнее. По точности они бывают:
По сфере использования конструкции подразделяются на:
По конструктивным особенностям оптической системы трубы бывают с обратным или прямым изображениям.
Стоит упомянуть об отличиях теодолита от нивелира. Разница заключается в том, что теодолитом можно выполнять не только горизонтальную нивелировку, но также измерять вертикальные углы.
Конструктивные характеристики
Теодолиты менялись со временем. Самые первые образцы имели в центре угломерного круга линейку на острие иглы, которая свободно на нем вращалась. На линейке имелись вырезы, также на них были натянутые нити, выступающие в роли отсчетных индексов. А центр угломерного круга устанавливался в вершину угла и крепко закреплялся.
При повороте линейки ее совмещали с первой стороной угла, далее брался отсчет по шкале угломерного круга. А потом линейка совмещалась с другой стороной угла, и брался второй отсчет. Разница двух значений соответствует значению угла. С целью совмещения линейки с разными частями угла использовали простые визиры.
В наши дни конструкция прибора значительно усовершенствовалась. Так, для совмещения линейки со сторонами угла используют трубу, которая двигается по высоте и азимуту. Для отсчета также используется специальное приспособление, его современная конструкция, которая в отличие от своих «предков» покрыта защитным кожухом из металла.
Для обеспечения плавных вращений подвижных элементов применяется осевая система, сами же движения регулируются посредством наводящих и зажимных винтов. Теодолит устанавливается на земле на штативе, а центр с отвесной линией совмещен посредством нитяного отвеса или оптического центрира.
Стороны угла, который подлежит измерению, проектируется на плоскость круга с помощью вертикальной движущейся плоскости (коллимационной). Она образуется через визирную ось трубы при ее вращении вокруг своей оси. Визирная ось является воображаемой линией, что проходит через центр нитевой сетки и оптический центр объектива.
Элементы прибора
Теодолит включает в себя такие составные элементы:
Вращения в теодолитах имеют три разновидности:
Движение трубы и алидады при этом снабжено наводящим и зажимным винтом. Движение лимба может осуществляться разными путями. В теодолитах повторительного типа лимб двигается исключительно вместе с алидадой, а в некоторых моделях лимб двигается посредством двух винтов, которые работают только при зажатом алидадном винте. Есть также варианты, где лимб посредством специальной защелки скрепляется с алидадой, и их совместное вращение регулируется за счет винтов.
Особенности электронных моделей
Электронные теодолиты являются современными приборами для измерения углов. Их применение исключает ошибки при снятии отсчета, поскольку значения отображаются на специальном экране в виде цифр. Отображение осуществляется за счет того, что в горизонтальный и вертикальный круги встроены специальные датчики.
Работать с таким устройством намного проще, чем с обычным. Некоторые электронные модели оснащены дополнительными функциями для автоматизации работы. Однако простые оптические конструкции в некоторых ситуациях все же более предпочтительны:
А вот устройства электронного типа нельзя использовать в условиях низких температур (менее 30 градусов ниже нуля).
Сферы применения устройства
То, для чего нужен теодолит, определяется его точностью. Основными областями использования прибора являются:
Использование устройства при возведении многоэтажных домов выглядит так:
Так, наводя на разные точки на конструкции, оператор может измерять углы.
В настоящее время теодолит является одним из важнейших приборов для проведения строительных и проектировочных работ. Этот инструмент для многих профильных специалистов (например, геодезистов) является рабочим, и его правильный выбор является залогом успешного результата работы. Приобретая теодолит, нужно помнить о тщательном уходе за его оптическими элементами. Перевозить прибор нужно очень осторожно. Спровоцировать поломку, которую в некоторых случаях нельзя устранить, могут такие факторы, как падение или тряска.
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.
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.
Электронные и оптические теодолиты – в чем разница?
Содержание:
Первые электронные теодолиты появились в 70-е годы прошлого столетия и очень быстро завоевали популярность, потому что значительно упростили процесс замера. В них ведущая роль отведена микропроцессору, который обрабатывает всю информацию и помогает произвести настройки точнее. Более того, с ним не нужно иметь диплом специалиста, чтобы успешно пользоваться такой техникой – это отличительная особенность и один из несомненных плюсов электронных теодолитов.
Но не будет лишним уточнить, что профессиональные строители и геодезисты часто отдают предпочтение оптическим теодолитам. И для этого есть причины: такие приборы исправно работают при любых погодных условиях, при грамотной настройке они выдают максимально точные результаты измерений, даже при очень низких или высоких температурах.
Электронный теодолит лучше?
У оптического теодолита (как и у электронного) есть зрительная труба (11), которая состоит из окуляра (обращен к глазу) и объектива (оптический прицел). Зрительная труба поворачивается на оси между колонками. Настроить фокус зрительной трубы возможно кремальером (10), а винтом (7) закрепить положение. Начальное наведение трубы на цель осуществляется за счет визира, установленного на трубе. Если в него посмотреть, будет виден белый крест, который нужно навести на объект измерений.
Для того, чтобы увидеть отдаленные объекты, предусмотрен окуляр или по-другому шкаловый микроскоп (12). Сбоку находится вертикальный круг (13), который необходим для замеров вертикальных углов. В некоторых устройствах есть компенсатор. При уклоне вертикального круга он выполняет роль противовеса, тем самым сохраняется точность измерений. Блокировать компенсатор можно нажатием на кнопку-винт (8).
Для замеров горизонтальных углов предусмотрен горизонтальный круг. Он состоит из лимба и алидады. Лимб — это стеклянное кольцо с делениями от 0 до 360 градусов. Алидада — это оптическая система, вычисляющая градусы. Она вращается вокруг неподвижного лимба. Наводить лимб и алидаду можно с помощью специальных винтов (4 и 6). Чтобы алидада вращалась вместе с лимбом без изменения отсчета, нужно закрепить ее винтом (5), а для закрепления лимба потребуется винт 3. Стоит отметить, что лимб обычно находится в металлическом корпусе, поэтому он защищен от повреждений или загрязнений.
Вся конструкция устанавливается на подставку (1), ее называют трегер. Корпус оптического прибора свободно вращается вокруг своей оси, поэтому работать еще удобнее. Для регулировки высоты можно воспользоваться винтами (2). Ровно ли установлен аппарат по горизонтали, можно проверить с помощью цилиндрического уровня (9). Он помещен в надежный стальной футляр.
Комментарий специалиста. У оптических теодолитов отечественного производства маркировка может выглядеть так — 2Т30МКП. Цифра, стоящая перед буквой Т («теодолит») значит номер модификации (2 — второе поколение, 3 — третье и т. д.). Если цифры нет — первое поколение. После буквы также всегда стоит цифра, которая указывает на точность измерений в секундах. К классу технических устройств относятся теодолиты с цифрами 30 и 15, с 2 или 5 — к точным, а с 1 — к высокоточным. У оборудования иностранного производства обозначения иные, поэтому для ознакомления с параметрами внимательно почтите техническую документацию.
Прибор оснащен панелью управления с двух сторон. Учитывая то, что корпус теодолита свободно вращается вокруг своей оси, работать очень удобно. При повороте дисплей всегда будет перед глазами. На панели управления находятся несколько кнопок. Они достаточно крупные и легко нажимаются, поэтому для изменения настроек не потребуется снимать перчатки.
Рассмотрим на примере теодолита CST/berger DGT10 F0340543N0, представленного в нашем магазине, какие основные команды можно настраивать с помощью клавиатуры. У оборудования других производителей подобные операции также присутствуют.
Клавиша V% обозначает переход от минут/секунд к процентам. Это удобно при определении наклона от вертикальной оси. Клавиша Оset — сброс показаний. Клавиша L/R — переход от вертикальных показаний к горизонтальным. С помощью клавиши Hold измерения вносятся в память устройства. Специальной кнопкой (с изображением фонарика) можно включить подсветку дисплея. Это позволит работать даже когда освещения не достаточно. На экране отображаются координаты вертикального и горизонтального угла одновременно. Кроме этого есть показания времени и даты, а также индикатор заряда батареи. Оборудование оснащено специальной ручкой (у оптических приборов таких ручек не предусмотрено). С ее помощью удобно переносить прибор и устанавливать его на трегер.
Некоторые модели электронных теодолитов оснащены дальномером. В этом случае можно определять и расстояние до объекта.
Комментарий специалиста. Считается, что применение теодолита (и оптического, и электронного) неудобно при исследовании пещер. Под землей случаются обвалы, которые сложно предвидеть, поэтому измерения должны быть не только точными, но и очень быстрыми, а теодолит «не терпит» спешки особенно при установке. В связи с этим чаще применяются лазерные дальномеры и, конечно же, компасы, эклиметр (показания которых лишь примерные).
Дополнительная и необходимая комплектация
Любые теодолиты чаще всего используются на открытых площадках, при строительстве здания, проложении дорог, электропроводов, исследовании территории. Поскольку измерения занимают продолжительное время, теодолит всегда устанавливается на штатив. При покупке обратите внимание, прилагается ли он в комплекте. В другом случае его придется приобретать отдельно. Чаще всего у прибора резьба под штатив соответствует 5/8 дюйма. Согласитесь, погодные условия могут быть разными — сильный ветер, дождь, снег. Чтобы теодолит сохранял устойчивость, штатив должен быть надежным и прочным. В нашем магазине Вы сможете подобрать подходящий вариант здесь.
Перед чем нажать на кнопку «купить», проверьте, все ли необходимое входит в комплект к теодолиту. Там должны быть:
При покупке не забывайте про сопутствующую документацию. Все приборы причисляются к классу сложных оптико-механических, поэтому проходят поверку в метрологической службе. В нашем магазине представлены модели оптических теодолитов ADA PROF-X6, ADA PROF-X2, у которых есть документы, подтверждающие данную поверку.
Содержание:
Теодолитом пользуются при строительстве зданий, от небольших жилых до высотных. Они нужны для выравнивания углов в момент заложения фундамента, вертикального положения металлических, железобетонных колонн для будущего каркаса, для проверки правильного расположения стен. Этот прибор предназначен не только для профессиональных строителей, но и для специалистов по установке телевизионных антенн, электроэнергетических систем.
Подобные работы очень трудоемкие и долгосрочные. Поэтому все заказчики ценят при выполнении заказа скорость. Чтобы Ваша организация была одна из первых по эффективности выполнения операций, не обойтись без высокоточной современной вычислительной техники, в данном случае без теодолита.
Исторический факт. С помощью теодолита в 1898 году был измерен водяной смерч высотой 1528 м и шириной 3 м. Он был зафиксирован в Австралии, недалеко от города Иден и пока считается самым большим в мире.
До 20 века существовали лишь оптические приборы, управление которыми требует специальной подготовки. Когда на мировом рынке появились электронные, спектр применения их резко возрос. И этому есть причины. Для работы с ними не нужно специального диплома. Мы поможем разобраться с технологией проведения замеров теодолитом.
Подготовка, установка теодолита и измерение углов
Во время строительства очень важно правильно заложить фундамент. От этого будет зависеть дальнейшее возведение здания. На начальной стадии проводятся измерения с помощью различных профессиональных приборов: нивелиров, дальномеров, тахеометров. Теодолит заменяет их все. С его помощью можно измерить углы и расстояние (если встроен дальномер) между стенами, перегородками, элементами конструкции.
Совет специалиста. На глинистой, болотистой почве рекомендуется устанавливать железобетонные сваи. Их также используют при строительстве домов в непосредственной близости от других зданий. Сваи должны иметь вертикальное положение. Если отклонение будет больше 1,5 — 2°, нужно предпринимать меры по выравниванию. Если сваи будут под наклоном, вся постройка может перекоситься и со временем разрушиться.
Перед тем, как выезжать на место, нужно обязательно проверить исправность всех элементов теодолита: зрительной трубы (хорошо ли она закреплена и вращается), винтов, блока управления, ампул уровней, целостность оптических линз и поверхностей, а также наличие всех деталей в комплекте (кисти, отвеса, дождевика, трегера, штатива и других).
Подготовка — первый и самый важный этап в измерениях. От него будет зависеть все дальнейшие. Если теодолит будет установлен неверно, результаты работы будут неудачные.
На строительной площадке нужно найти ровную поверхность, в грунт которой крепко вставляем штатив. Удаленность от предмета измерения не должна превышать минимального расстояния визирования, указанного в паспорте устройства. Обычно этот показатель составляет от 1 до 2 метров. Отрегулируйте высоту ножек таким образом, чтобы она соответствовала вашему росту. Помните, что штатив должен быть строго вертикален.
Чтобы закрепить теодолит, нужно установить трегер (подставку), а затем на него сам прибор. Воспользуйтесь цилиндрическим уровнем, чтобы отрегулировать ровность всех установок. Пузырек должен быть посередине колбы. Правильность можно также проверить, применив отвес, который предусмотрен в комплекте, и визир над зрительной трубой. Крест в объективе визира должен быть направлен точно на объект.
На следующем этапе настраивается и закрепляется зрительная труба. Для того, чтобы изображение объекта в окуляре было четким, плавно поворачивайте колёсико на трубе. Если техника оснащена не только прямым, но и перевернутым изображением, поверните зрительную трубу на 180 градусов и посмотрите, совпадает ли прицел с объектом. 60 делений шкалы (каждое обычно соответствует 1 угловой минуте) должны быть хорошо различимы. Буквы H и V около шкал соответствуют горизонтальному и вертикальному кругам, которые тоже нужно отрегулировать. Устойчивое положение всех элементов обеспечивается закручивающимися винтами. Перед измерением нужно также помнить про блокировку компенсатора, которая осуществляется с помощью специальной кнопки или винта.
Замер угла оптическим теодолитом при установке фундамента осуществляется следующим образом. На местах, где предполагается возводить стены, должен быть временный каркас из досок. С помощью оптического теодолита направляем окуляр на определенную точку на одной из временных стен, и берем ее за ноль. Затем направляем объектив на точку стены, которая находится по отношению к ней под углом. Из координат на правое направление вычитаем данные на левое направление. Если значения на правое направление будут меньше, нужно прибавить к ним 360 градусов. Также измеряем все углы здания. Горизонтальные углы должны быть прямыми. По аналогичной системе измеряется вертикальный угол, только вычитаем из координат нижнего направления координаты верхнего.
Уход и хранение
После того, как работа с теодолитом закончена, его нужно уложить в кейс. Футляр обязательно должен быть сухой. Прибор всегда следует брать двумя руками: за трегер и алидаду или за специальную ручку. Нельзя браться за зрительную трубу, это может привести к поломке. Хранить устройство рекомендуется в помещении, где влажность не превышает 75%, а температура воздуха составляет порядка 25 °С.
Теодолит
Своим названием теодолит обязан двум словам из греческого языка – theomai и dolichos, которые в переводе, соответственно, обозначают – «смотрю» и «далеко». Впервые этот прибор был упомянут как «теодолитос» в документальном источнике, датированным 1571 годом.
Конструкция любого теодолита состоит из семи основных элементов. Сюда входит оболочка с двумя кругами, отсчитывающими значения по горизонтали и вертикали, подставка, содержащая три подъемных винта, которую еще называют «трегер», а также круглый уровень, служащий для фиксации уровня горизонтирования прибора. Еще одними обязательными элементами являются зрительная труба и винты, позволяющие вращать и закреплять ее положение. Центрирование достигают за счет применения центрира или отвеса, а результаты отсчетов демонстрирует специальный микроскоп.
Современные теодолиты делятся на четыре вида:
Каждый из видов имеет свои конструктивные особенности, сферу использования и точность измерения.
В зависимости от допускаемой погрешности измерения горизонтального угла одним приемом в лабораторных условиях теодолиты подразделяют на следующие типы и группы (ГОСТ 10529-96):
В условное обозначение теодолита входит обозначение типа и исполнения теодолита. В зависимости от конструктивных особенностей следует различать теодолиты следующих исполнений (ГОСТ 10529-96):
Допускается сочетание указанных исполнений в одном приборе. Если теодолит имеет зрительную трубу прямого изображения, то в условное обозначение теодолита добавляют букву П. Например:
Для модификаций теодолитов допускается перед условным обозначением теодолита указывать порядковый номер модели, например 3Т2КА.
Теодолиты по конструктивной особенности также разделяются:
Для более универсального использования теодолитов промышленность выпускает целый ряд приспособлений к ним: — комплекты визирных целей, оптические двухсторонние центриры, накладные уровни, буссоли, центрировочные плиты, комплект электрооборудования.