Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Устройство теодолитов технической точности



Несмотря на то, что перечисленные приборы различаются по точности измерения горизонтальных углов, все они имеют примерно одинаковое устройство. На рис. 2 показан теодолит технической точности 4Т30П. Он состоит из следующих основных частей:

-горизонтальный круг;

-вертикальный круг;

-зрительная труба;

-подставка с тремя подъемными винтами,

-цилиндрический уровень.

Горизонтальный круг состоит из лимба и алидады. Лимб представляет собой стеклянный круг с нанесенными градусными делениями от 0 до 360, а на алидаде нанесена отсчетная шкала (рис.3). Шкалы лимба и алидады горизонтального и вертикального кругов передаются в поле зрения отсчетного микроскопа. Шкала горизонтального круга отмечена буквойГ,а вертикального – буквой В.

Алидада горизонтального круга имеет закрепительный винт 9 и наводящий винт 14, который служит для точного наведения сетки нитей на визирную цель. Лимб горизонтального круга данной модели не имеет закрепительного и наводящего винтов, но может быть переставлен на любой угол с помощью барабана 8 (рукоятка перевода лимба).

Лимб вертикального круга посажен на одной оси со зрительной трубой и поворачивается на такой же угол, что и зрительная труба. Алидада остается на месте. На этом основывается принцип измерения углов наклона.

 

Рис. 2.Теодолит 4Т30П.

 

1 – кремальера (барабан фокусировки); 2 – закрепительный винт зрительной трубы; 3 – окуляр микроскопа; 4 – зрительная труба; 5 – зеркало для подсветки шкал отсчетного микроскопа; 6 – колонка; 7 – подставка (трегер); 8 – барабан перестановки лимба горизонтального круга; 9 – закрепительный винт алидады; 10 – юстировочные (исправительные) винты цилиндрического уровня; 11 – окуляр зрительной трубы; 12 – защитный колпачок сетки нитей; 13 – цилиндрический уровень; 14 – наводящий винт алидады; 15 – наводящий винт зрительной трубы; 16 – коллиматорный визир; 17 - оптический центрир.

 

а) б)

Рис. 3.Поле зрения отсчетного микроскопа теодолита 4Т30П при положительном (а) и отрицательном (б) угле наклона трубы

Цена деления шкалы алидады как горизонтального, так и вертикального кругов равна 5′. Градусный штрих, проекция которого попадает на шкалу алидады, одновременно является отсчетным штрихом. На рис.3а отсчет по горизонтальному кругу равен 295о 07,5′, а на рис.3б соответственно 115о 07,5′.

Шкала лимба вертикального круга имеет оцифровку от0о до 60о и от

-0 до -60. Поэтому при отсчете по вертикальному кругу необходимо сначала посмотреть, какой знак стоит перед градусным штрихом лимба. По умолчанию принимается, что отсутствие знака соответствует положительному числу. Отсчет в этом случае необходимо снимать от положительного нуля шкалы алидады до положительного градусного штриха, находящегося на шкале алидады. И наоборот, если у градусного штриха подписан знак минус, то за начало отсчета принимают -0. На рис.3а отсчет по вертикальному кругу равен 443,0′, а на рис.3б он равен -417,5′.

 

Рис.4. Зрительная труба теодолитов серии Т15 (Т30)

1 - объектив; 2 – зубчатая рейка; 3 – сетка нитей; 4 – окуляр; 5 – диоптрийное кольцо; 6 – предохранительный колпачок сетки нитей; 7 – фокусирующая линза; 8 – оправа фокусирующей линзы; 9 – кремальера

 

Зрительная труба (рис.4) состоит из трех линзового не склеенногообъектива 1, двух компонентной склеенной фокусирующей линзы 7, плоскопараллельной пластинки с нанесенной на нее сеткой нитей 3 и четырех линзового окуляра 4. Линзовые компоненты строго центрированы и помещены в литом корпусе зрительной трубы. Перемещение оправы 8 фокусирующей линзы осуществляется при помощи зубчатой рейки 2 и шестеренки, вращаемой кремальерой 9, которая вынесена за колонку теодолита 1 (рис.2). Изменение положенияфокусирующейлинзы изменяет фокусное расстояние объектива, что позволяет видеть резкое изображение визирной цели, на каком бы расстоянии от теодолита она не находилась. Наименьшее расстояние фокусировки составляет 1,2м. Диаметр выходного зрачка окуляра равен 1,4 мм.

Сетка нитей (рис.5) служит для точного наведения визирной оси зрительной трубы на визирную цель.Она представляет собой плоскопараллельную пластинку, на которой нанесены три горизонтальных и одна вертикальная нить. Для повышения точности визирования вертикальная нить в одной половине имеет биссектор (двойную нить). При измерении горизонтальных углов визирную цель обязательно вводят в биссектор.

Средняя нить с служит для наведения на визирную цель при измерении

 
 

Рис.5. Сетка нитей

 

вертикальных углов. Верхняя нить в и нижняя н предназначены для измерения длин линий и являются составной частьюнитяного дальномера.

Вращением диоптрийного кольца 5 (рис.4) или 11 (рис.2) добиваются резкого изображения сетки нитей независимо от остроты зрения наблюдателя. Для близорукого или дальнозоркого глаза окуляр может перемещаться в пределах ±5 диоптрий.

Сетка нитей теодолитов серии Т30 имеет четыре исправительных винта, с помощью которых можно изменять ее положение в зрительной трубе. Это необходимо при юстировке коллимационной погрешности и места нуля вертикального круга. Исправительные винты сетки нитей закрыты защитным колпачком 12 (рис.2).

Мнимая линия, соединяющая перекрестие сетки нитей и оптический центр объектива называется визирной осью зрительной трубы.

 
 

Цилиндрический уровень 13 (рис.2) служит для приведения в горизонтальное положение плоскости лимба горизонтального круга (или в отвесное положение оси вращения теодолита).

 

Рис. 6. Цилиндрический уровень

Он представляет собой стеклянную ампулу (рис.6), внутренняя поверхность которой отшлифована по дуге радиуса R. Его величина зависит от назначения уровня и может принимать размеры от 3 до 200м. У теодолита 4Т30П величина радиуса равна около 10м.

Касательная uu1 (рис.6б) к внутренней поверхности ампулы в нуль-пункте называется осью цилиндрического уровня.

Когда пузырек уровня находится в нуль-пункте, ось uu1 занимает горизонтальное положение, а следовательно и плоскость лимба также займет горизонтальное положение. На ампуле нанесена шкала с расстоянием между штрихами 2мм. Угол λ, на который наклонится ось уровня при смещении пузырька на одно деление называется ценой деления. Это основная метрологическая характеристика уровня.

Связь радиуса кривизны и цены деления уровня имеет вид

λ=l×ρ/R, (1)

где l –линейная величина одного деления уровня (2мм);

R – радиус кривизны внутренней поверхности ампулы;

ρ =206265″-число секунд в радиане.

Уровень имеет исправительные винты 10 (рис.2), с помощью которых его можно наклонять в вертикальной плоскости на небольшие углы.

Приведение пузырька цилиндрического уровня в нуль-пункт осуществляется подъемными винтами трегера (подставки) теодолита.

 

Электронные теодолиты

Основным недостатком выпускаемых в настоящее время отечественной промышленностью теодолитов является сложность автоматизации процесса снятия отсчетов по угломерным кругам, а значит устранения погрешностей субъекта в этом процессе. Это связано с установившейся традицией деления лимба на 360 частей (градус), или 400 частей (гон). С точки зрения автоматизации снятия отсчета по измерительному кругу наиболее приемлемым является деление круга на 1000 частей. В этом случае появляется возможность путем оптико-электронного сканирования круга автоматизировать процесс угловых измерений и повысить приборную точность за счет исключения или ослабления погрешности субъекта при снятии отсчета по измерительному устройству.

В настоящее время за рубежом освоен выпуск электронных теодолитов нового поколения, как с лазерным лучом визирования, так и с обычным. Особенно значительные успехи в конструировании таких приборов имеются в Японии.

На рис.7 представлены серийно выпускаемые электронные теодолиты японской фирмы SOKKIA. Так на рис.7а представлен электронный теодолит марки LDT50, который является незаменимым при работе в тоннелях, подземных выработках, в условиях слабой освещенности. Прибор сочетает в себе функции теодолита и лазерного визира. Встроенный лазерный излучатель может работать в двух режимах: фокусированный луч (для высокоточного наведения) и параллельный пучок (для контроля наведения). При использовании специальной насадки лазерный луч рассеивается на две взаимно перпендикулярные линии.

а) б) в)

Рис.7.Электронные теодолиты

 

Двухосевой компенсатор с функцией предупреждения о недопустимом наклоне оси вращения теодолита позволяет получить максимальную точность угловых измерений. Дисплей теодолита имеет два экрана с каждой стороны и 4 строки по 20 символов.

Теодолиты DT500 и DT600 представляют новую серию электронных теодолитов фирмы SOKKIA. Они исключают погрешности наблюдателя при снятии отсчетов по горизонтальному и вертикальному кругам. Значения отсчетов и углов выводятся на дисплей.

К особенностям этого класса теодолитов, по мнению фирмы изготовителя, можно отнести:

· Современный дизайн;

· Большой удобный дисплей;

· Управление 4-мя кнопками;

· Оптический центрир;

· Надежный двухосевой компенсатор;

· Высокая степень защиты от внешних воздействий позволяет работать при самых неблагоприятных условиях (сильная запыленность, влажность).

Кроме перечисленных выше электронных теодолитов японской фирмы, значительные успехи в развитии этого направления имеются у фирмы «Вильд Хербругг» (Швейцария). Теодолит Т2000S уже завоевал широкую популярность в нашей стране.

 

 

Лабораторная работа № 1. Устройство теодолитов

Цель: Изучить устройство теодолита технической точности, понять взаимодействие основных частей, научиться приводить теодолит в рабочее положение, наводить зрительную трубу на визирную цель и производить отсчеты по шкалам горизонтального и вертикального круга.

Порядок выполнения работы. Теодолит установить на штатив и прикрепить его становым винтом к штативу. Вывести подъемные винты в среднее положение. Привести теодолит в рабочее положение.

Центрирование. Под центрированием теодолита понимают совмещение центра лимба с вершиной измеряемого горизонтального угла. Для этого штатив необходимо расположить над вершиной измеряемого угла таким образом, чтобы его головка была горизонтальной (на глаз) и центр ее находился на одной отвесной линии с вершиной (на глаз). При этом ножки штатива должны быть хорошо утоплены в землю.

Перемещением теодолита по головке штатива и изменением положения ножек штатива (если в этом возникает необходимость) добиться совмещения острия отвеса и закрепленной вершины измеряемого угла при горизонтальном положении головки штатива.

При использовании оптического центрира, после центрирования на глаз, вращением подъемных винтов приводят вершину измеряемого угла в центр сетки нитей центрира, устанавливают уровень параллельно одной из ножек штатива и, изменяя ее положение по высоте, приводят пузырек в нуль пункт. Аналогичные действия повторяют с другими ножками штатива. В результате пузырек уровня должен располагаться в нуль- пункте, а центр вершины измеряемого угла в центре сетки нитей. При необходимости процедуру центрирования повторяют.

Нивелирование. Под нивелированием понимают приведение в горизонтальное положение плоскости лимба. Для этогонеобходимо установить уровень по направлению двух подъемных винтов (рис 8а) и вращением их в противоположные стороны вывести пузырек в нуль-пункт.

 

Рис.8.Схема нивелирования теодолита

 

Открепить алидаду и повернуть теодолит на 90º (рис. 8б). Вращая третий винт, привести пузырек в нуль-пункт. Проверить, остается ли пузырек в нуль-пункте при другом расположении подъемных винтов и цилиндрического уровня. Если нет, то повторить нивелирование.

Примечание. При центрировании теодолита оптическим отвесом операция нивелирования выполняется одновременно с центрированием.

Установка сетки нитей по глазу. Вращением диоптрийного кольца окуляра зрительной трубы добиться резкого изображения сетки нитей. Перемещением глаза у окуляра убедиться в отсутствии параллакса сетки нитей.

Наведение на цель сетки нитей. Открепить закрепительные винты зрительной трубы и алидады горизонтального круга и через коллиматорный визир 16 (рис.2) навести на цель так, чтобы она была в поле зрения трубы. Вращением кремальеры добиться резкого изображения визирной цели. Закрепить винты зрительной трубы и алидады горизонтального круга. Наводящими винтами алидады горизонтального круга и зрительной трубы ввести визирную цель в биссектор сетки нитей.

Снятие отсчета. Вращениемзеркала добиться хорошей освещенности поля зрения отсчетного микроскопа и снять отсчет по горизонтальному кругу. Наводящим винтом зрительной трубы навести среднюю нить сетки нитей на верхний обрез визирной цели, убедиться, что пузырек уровня находится в нуль - пункте и снять отсчет по вертикальному кругу. Если пузырек уровня не в нуль - пункте, то подъемным винтом, расположенным в створе линии визирования, привести его в нуль - пункт. Наводящим винтом зрительной трубы установить среднюю нить на верхний обрез визирной цели и только после этого снимать отсчет.

Открепить закрепительные винты зрительной трубы и алидады, перевести зрительную трубу через зенит и повторить наведение зрительной трубы на ту же визирную цель при втором положении вертикального круга. Зарисовать поле зрения отсчетного микроскопа при обоих положениях круга (при круге право (КП) и при круге лево (КЛ)). Дать анализ погрешностей выполняемых действий.

 

Таблица 2.Журнал отсчетов по горизонтальному и вертикальному кругам

Теодолит 2Т 30П №12345

№ ст. № точки визирования КЛ КП Отсчет по горизонтальному кругу Отсчет по вертикальному кругу
кл 25347′ 30″ 426′30″
кп 7346′ 30″ -426′00″

 

В отчете по лабораторной работе необходимо представить рисунки поля зрения отсчетного микроскопа при круге лево и при круге право с иллюстрацией отсчетов по горизонтальному и вертикальному кругам. Одновременно с этим представить рисунок изучаемого теодолита и привести основные части его устройства. Результаты измерений привести в журнале измерений табл.2. Перечислить погрешности, влияющие на точность наведения на визирную цель и снятия отсчетов.

 

Вопросы для самоконтроля

1. Для чего предназначен теодолит?

2. Перечислите основные части теодолита?

3. Что такое лимб и алидада? Чем они отличаются?

4. Объясните устройство зрительной трубы?

5. Что такое визирная ось зрительной трубы?

6. Объясните устройство и назначение цилиндрического уровня?

7. Что такое ось цилиндрического уровня?

8. Что означают термины «круг право», «круг лево»?

9. Как привести теодолит в рабочее положение?

10.Что такое центрирование теодолита?

11.Как установить зрительную трубу по глазу?

12.Что такое биссектор?

13.Покажите на чертеже как снять отсчет по горизонтальному кругу?

14.В каких случаях отсчет по вертикальному кругу имеет знак +,в каких -?

15.Как привести лимб в горизонтальное положение?

16.Что такое параллакс сетки нитей?

 




©2015 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.