УСТРОЙСТВО ТОЧНЫХ ОПТИЧЕСКИХ ТЕОДОЛИТОВ

ЗАДАНИЕ

1. Изучить устройство, основные исследования и поверки теодолитов 2Т5К, 3Т5КП, Т2, 2Т2, 3Т2КП.

2. Исследовать рен отсчетного приспособления и выполнить поверки одного из теодолитов по указанию преподавателя.

3. Измерить направления способом круговых приемов.

ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТЫ

Перед выполнением настоящего задания необходимо вспомнить устройство и поверки технических теодолитов, руководствуясь соответствующими указаниями для студентов 1-го курса.

При изучении точных теодолитов необходимо уяснить особенности их конструкции, поверок и юстировок, научиться быстро и уверенно снимать отсчеты по горизонтальным и вертикальным кругам всех указанных теодолитов, выполнять поверки и измерять углы.

Поверки и исследования конкретного теодолита выполняют двое студентов, однако результаты работы должны быть представлены каждым из них.

Измерение направлений способом круговых приемов производится четырьмя приемами. С одним прибором работают двое студентов. Каждый измеряет по два приема. К отчету прилагается журнал измерений со всеми приемами. Два приема, при выполнении которых данный студент был помощником наблюдателя и вел запись отчетов, должны быть представлены в оригинале. Два других, где он был наблюдателем, разрешается переписать у своего напарника.

Задание выполняется в часы лабораторных занятий по расписанию и в часы самоподготовки, установленные кафедрой. В письменном отчете по заданию обязательно должны быть представлены результаты исследований и поверок теодолита с указанием его номера, журнал измерения направлений способом круговых приемов. Зачет по заданию проводится в форме устного опроса и проверки умений студентов работать с теодолитами.

УСТРОЙСТВО ТОЧНЫХ ОПТИЧЕСКИХ ТЕОДОЛИТОВ

Теодолиты классифицируются по разным признакам: по области применения (геодезические, астрономические, маркшейдерские и др.); по физической природе носителя информации (механические, оптические, электронные, кодовые и т.п.); по конструкции отсчетного устройства (простые, повторительные, уровнем при вертикальном круге, с компенсатором и др.); по точности.

По точности теодолиты делятся на высокоточные, точные и технические. Высокоточные теодолиты позволяют в лабораторных условиях измерять угол одним приемом со средней квадратической погрешностью (СКП) m≤1^//, точные – с 1^//≤m≤10^//, технические – с m≥10^//.

Согласно ГОСТу теодолиты обозначают буквой «Т» и числом, соответствующим средней квадратической погрешности измерения угла одним приемом в лабораторных условиях: Т05, Т1, Т2 (Т2А), Т5, Т15К, Т30, Т60, 2Т2, 2Т5, 2Т5К, 3Т2КП, 3Т2КА, 3Т5КП. Буква А обозначает теодолит с автоколлимационным окуляром, К – с компенсатором, П – труба имеет прямое изображение.

Принципиальная схема точных теодолитов такая же, как и технических. Они включают следующие основные части: 1) рабочую меру (эталон), имеющую детали, нанесенные с высокой степенью точности

(горизонтальный и вертикальный круги); 2) осевую систему, т. е. систему приспособлений для ориентирования прибора относительно отвесной линии в данной точке (основная ось, уровни); 3) визирное приспособление; 4) отсчетное приспособление.

Теодолиты Т2 имеют двустороннее (по диаметрально противоположным штрихам) отсчитывание по лимбу, а теодолиты Т5 – одностороннее. Все теодолиты имеют электроосвещение. В Т2 и Т5 и оптические центриры встроены в алидаду.

В настоящее время производятся и эксплуатируются теодолиты 3-его поколения (серии). Разработка теодолитов серии 3Т выполнена с учетом оптимизации оптических и кинематических схем при условии максимальной унификации конструкции узлов и деталей. В серии 3Т использован модульный принцип, при котором конструкция распадается на несколько отдельных модулей (зрительная труба, вертикальная ось с горизонтальным кругом, отсчетная система вертикального круга, микрометр, колонна с горизонтальной осью), которые можно собирать, юстировать, заменять раздельно.

Точными теодолитами являются приборы российского производства (Т5, Т5К, 2Т5К, Т2, 2Т2, 3Т2КП, 3Т2КА, 3Т5КП).

Современные точные теодолиты изготовляются со стеклянными угломерными кругами в виде кольца, на котором нанесены деления с оцифровкой по ходу часовой стрелки. Цена деления лимба у теодолитов 2Т5К и 3Т5КП составляет 1º , у теодолитов Т2 и др. – 20' .

Таблица 1. Характеристики точных теодолитов.

Указанные теодолиты имеют цилиндрические и вертикальные оси. Система осей неповторительная. У современных теодолитов наводящие и закрепительные устройства алидады и зрительной трубы соосны и снабжены механизмами закрепления куркового типа. Все точные теодолиты снабжены оптическими центрирами, расположенными в алидадной части.

В качестве визирных приспособлений применяются зрительные трубы с внутренней фокусировкой. Для предварительного наведения на визирные цели имеются коллиматорные визиры. Зрительные трубы теодолитов 2Т5К, 2Т2 отличаются тем, что сетка нитей в них закреплена неподвижно. Устранение коллимационной ошибки достигается поворотом клинового кольца, укрепленного в корпусе трубы.

У теодолитов 3Т5КП и 3Т2КП кроме клинового кольца имеются юстировочные винты сетки нитей.

В качестве отсчетных приспособлений в точных теодолитах используются оптические микрометры (Т2, 2Т2, 3Т2КП) или шкаловые микроскопы (2Т5КП, 3Т5КП). Наиболее точным отсчетным приспособлением является оптический микрометр. Действие его основано на измерении доли деления лимба путем смещения изображения штрихов лимба специальными компенсаторами и измерения этого смещения с помощью шкалы микрометра.

С оптическими схемами и принципом действия оптических микрометров необходимо познакомиться по учебникам [1, 2].

Для изучения и запоминания основных частей конкретных марок теодолитов рекомендуется пользоваться приведенными рисунками и кратким описанием. Более обширные сведения о точных теодолитах можно получить из специальных литературных источников.

Для детального изучения конкретной марки теодолита необходимо использовать паспорт прибора.

Теодолиты 2Т5К (рис. 1) и 3Т5КП (рис. 2) предназначены для измерения углов в геодезических сетях сгущения, съемочных сетях, для производства тахеометрических съемок и других работ. Их можно использовать для измерения расстояний нитяным дальномером и для определения магнитных азимутов с помощью буссоли. Сверху теодолита вместо ручки можно устанавливать светодальномер СТ5 для измерения расстояния с высокой точностью.

Теодолиты снабжены маятниковыми компенсаторами с призмой, которые обеспечивают автоматическое приведение отсчетного индекса к горизонту при отклонении вертикальной оси от отвесного положения в пределах 3' (2Т5К) и 4' (3Т5КП).

Средняя квадратическая погрешность измерения горизонтального угла одним приемом составляет 5", а вертикального 10". (После введения поправки за влияние эксцентриситета вертикального круга 5").

Рис. 1. Теодолит 2Т5К: 1 - уровень; 2 - объектив; 3 - коллиматорный визир;

4 - зажимное устройство вертикального круга; 5 - наводящий винт вертикального круга; 6 -зажимное устройство горизонтального круга; 7 - наводящий винт горизонтального круга; 8 - подъемный винт; 9 - зажимной винт трегера (подставки); 10 - окно искателя горизонтального круга.

Рис. 2. Теодолит ЗТ5КП: 1 - ручка; 2 - боковая крышка; 3 - пробка; 4 - зеркало;

5 - установочный винт; 6 - подъемный винт;7 - трегер (подставка); 8 - рукоятка перестановки горизонтального круга; 9 - окно искателя горизонтального круга; 10 - окуляр оптического центрира; 11 - зрительная труба; 12 - коллиматорный визир.

Отсчетным приспособлением теодолитов 2Т5К и 3Т5КП служит шкаловой микроскоп, состоящий из равномерной шкалы и микроскопа. Шкала содержит 60 делений. Видимый размер шкалы соответствует одному градусному делению лимба, поэтому цена деления шкалы равна 1'. Отсчеты производятся с точностью до 0,1' по одной стороне горизонтального и вертикального кругов.

Оцифровка вертикального круга выполняется по секторам от 0º до 75º и от -0º до -75º, что упрощает измерение углов наклона. Поле зрения шкалового микроскопа теодолита 2Т5К показано на рис. 3, а теодолита 3Т5КП — на рис. 4.

Рис 3. Поле зрения шкалового микроскопа теодолита 2Т5К.

Шкала для отсчетов по вертикальному кругу имеет двойную роспись делений. При отрицательных углах наклона перед градусными делениями стоит знак "-". У теодолита 2Т5К соответственно обозначены и деления шкалы. На рис. 3 отсчет по вертикальному кругу равен -0º34,2', по горизонтальному кругу 127º06,5'. У теодолита 3Т5КП по обе стороны шкал расположены математические символы "+" и "-". Во время измерения углов одна пара символов оказывается открытой, а другая закрытой в зависимости от того, при каком положении круга производится измерение. Верхний знак относится к верхнему ряду цифр шкалы, а нижний — к нижнему.

Рис 4. Поле зрения шкалового микроскопа теодолита 3Т5КП.

В поле зрения отсчетного микроскопа содержится информация о том, при каком положении теодолита произведен отсчет: Л (круг слева) или П (круг справа). Однако в обоих случаях отсчеты по величине и знаку будут соответствовать измеренному вертикальному углу. (При измерениях теодолитом 2Т5К правильный знак будет при положении круг слева).

На рис. 4 отсчет по вертикальному кругу составляет -0º35,2', по горизонтальному 127º53,6'.

В отличие от 2Т5К теодолит 3Т5КП снабжен устройством для точной установки отсчета по горизонтальному кругу.

Теодолиты Т2, 2Т2, 3Т2КП используются при измерении углов в государственных сетях триангуляции и полигонометрии 3-го, 4-го классов, в сетях сгущения, в прикладной геодезии и других геодезических построениях.

Точность измерения горизонтального угла одним приемом характеризуется средней квадратической погрешностью 2". Вертикальные углы (зенитные расстояния) измеряются со средней квадратической погрешностью примерно 5", а теодолитом 3Т2КП с погрешностью 2,4".

Оптическая схема у всех перечисленных теодолитов в принципе одинаковая, но имеются некоторые конструктивные различия, которые видны на приведенных рис. 5-7.

Рис. 5. Теодолит Т2: 1 - закрепительный винт, 2 - наводящий винт алидады горизонтального круга, 3 - ручка зажимного винта али­дады, 4 - ручка зажимного винта трубы,

5 - наводящий винт трубы, 6 - ручка микрометра, 7 - держатель веш­ки, 8 - гнездо для установки вешки, 9 - гнездо штекера освещения, 10 - уровень, 11 -исправительный винт уровня.

Рис. 6. Теодолит 2Т2: 1 - объектив; 2 - коллиматорный визир; 3 - рукоятка микрометра; 4 - зажимное устройство вертикаль­ного лимба; 5 - наводящий винт вертикального лимба; 6 - зажимное устройство горизонтального круга; 7 - наводящий винт горизонтального круга; 8 - зажимной винт трегера (подставки); 9 - окно искателя гори­зонтального круга; 10 - уровень; 11 - установочный винт уровня при вертикальном круге.

Рис 7. Теодолит ЗТ2КП: 1 - ручка; 2 - боковая крышка; 3 - зеркало; 4 - установочный винт; 5 - подъемный винт; 6 - подставка (трегер); 7 - рукоятка перестановки горизон­тального круга; 8 - окно круга искателя; 9 - окуляр оптического центрира; 10 - кол-лиматорный визир; 11 - рукоятка переключателя оптических каналов угломерных кругов; 12 - зрительная труба.

Все точные теодолиты снабжены ориентир-буссолями и окулярными насадками. Последние применяются для удобства визирования на цели, расположенные под значительными углами к горизонту. Насадки снабжены откидными светофильтрами для визирования на Солнце. Для быстрой установки теодолита по заданному направлению имеются круги-искатели направлений.

Теодолит 3Т2КП отличается тем, что у него горизонтальные и вертикальные круги одинаковые. Заимствованы они из теодолита 2Т2, в котором используются в качестве горизонтального круга. Теодолит снабжен устройством для приведения места зенита к нулю в полевых условиях.

В качестве отсчетного устройства у названных теодолитов применяются оптические микрометры. Отсчет берется с противоположных сторон угломерных кругов, что исключает влияние эксцентриситета на результат измерений.

Для снятия отсчета по горизонтальному кругу ручку переключателя изображений кругов нужно установить в горизонтальное положение.

Поле зрения отсчетного микроскопа теодолита Т2 (горизонтальный круг) показано на рис.8.

Рис 8. Поле зрения отсчетного микроскопа теодолита Т2.

Отсчет по горизонтальному кругу: 38°57'02,5".

В верхней половине большого окошка видно изображение штрихов основной стороны круга, а в нижней половине - противоположной ей стороны (горизонтальный круг имеет двойные штрихи). В малом окошке виден горизонтальный штрих-индекс и изображение штрихов шкалы микрометра. Чтобы снять отсчет по кругу, необходимо вращением рукоятки микрометра совместить изображения верхних и нижних штрихов круга, расположив их на продолжении друг друга. Отсчет числа градусов производить по верхнему изображению слева от центра или непосредственно в центре окна. Затем отсчитать число десятков минут, равное числу интервалов, заключенных между отсчитанным верхним (оцифрованным штрихом) и нижним оцифрованным штрихом, отличающимся от верхнего на 180º. При этом следует иметь в виду, что нижний оцифрованный штрих всегда будет располагаться вправо от верхнего или, как частный случай, может быть совмещен с ним. Единицы минут следует отсчитывать в малом окошке по левому ряду цифр, десятки секунд – там же, но по правому ряду цифр. Секунды и их доли отсчитываются по неподвижному индексу, имея в виду, что каждое малое деление шкалы соответствует 1'. Для рис. 8 отсчет будет равен 38º57'02,5".

Аналогично производится отсчет по вертикальному кругу. При этом ручка переключателя изображений кругов должна находиться в вертикальном положении. В отличие от горизонтального круга деления на вертикальном круге одинарные. Перед отсчетом необходимо приводить на середину пузырек уровня при алидаде вертикального круга.

Следует иметь в виду, что этими теодолитами обычно измеряют не углы наклона, а зенитные расстояния. Зенитное расстояние – это угол, отсчитываемый от верхнего конца отвесной линии до направления на данную точку. Оно дополняет угол наклона до 90º. Местом зенита называется отсчет по вертикальному кругу при установке визирной оси трубы в отвесное положение объективом вверх и пузырька уровня при алидаде вертикального круга на середину.

Формулы для вычисления зенитных расстояний имеют вид

,

,

,

.

где – зенитное расстояние;

– место зенита;

и – отсчеты по вертикальному кругу слева и справа.

В необходимых случаях к нужно прибавить 360º.

Поле зрения отсчетного микроскопа теодолита 2Т2 изображено на рис.9.

Рис 9. Поле зрения теодолита 2Т2.

Отсчет по горизонтальному кругу 17⁰ 25^/ 25,9^//.

Число градусов и десятки минут отсчитываются в верхнем окне. При этом берется та цифра десятков минут, которая стоит под цифрой градусов. Единицы минут, десятки и единицы секунд отсчитываются в правом окне. Совмещение штрихов наблюдается в среднем окне. На приведенном рис. 9 отсчет по горизонтальному кругу теодолита 2Т2 равен 17⁰ 25^/ 25,9^//.

Аналогично снимаются отсчеты по горизонтальному кругу теодолита 3Т2КП.

Поиск по сайту: