2.5 Общая компоновка прибора.

Общая компоновка предусматривает расположение основных деталей прибора, введение в конструкцию с указанием расположения различных вспомогательных устройств. В курсовой работе необходимо предусмотреть:

• Месторасположение отсчетного приспособления и соединение его со зрительной трубой;

• Устройство механизма для горизонтирования инструмента;

• Наличие оптического центрира и его расположение;

• Наличие уровня при алидаде вертикального круга или компенсатора.

2.5.1 Техническая характеристика. Назначение и области применения.

Конструкция теодолита.

При выполнении инженерно-геодезических работ применяются технические теодолиты типа ТГ5.

Теодолит ТГ5. Теодолит ТГ5 (рис.23) предназначен для измерения горизонтальных и вертикальных углов в теодолитных и тахеометрических ходах, для проведения геодезических измерений при изысканиях, строительстве и эксплуатации зданий и сооружений.

Подставка теодолита 17 с помощью пластинчатой пружины скреплена с основанием упаковочного футляра 8. Основание футляра устанавливается на головку штатива и закрепляется становым винтом 9. Такая конструкция позволяет закрывать теодолит футляром, не отсоединяя его от штатива, и переносить с точки на точку с закрытым футляром. Внутри станового винта имеется крючок для подвешивания нитяного отвеса, с помощью которого производится центрирование теодолита. Кроме того, у теодолита ТГ5 вертикальная ось полая, что позволяет центрировать теодолит над точкой местности с помощью зрительной трубы. Для этого зрительную трубу располагают вертикально объекти­вом вниз. Визируя через отверстие во втулке вертикальной оси, перемещением подставки теодолита по головке штатива доби­ваются совмещения перекрестия сетки нитей с точкой, обозна­чающей вершину измеряемого угла.

Рис.23 Теодолит ТГ5:

/ . кремальера; 2. диоптрийное кольцо; 3. колпачок, под которым расположены ис­правительные винты сетки нитей; 4. оптический визир; 5. вертикальный круг; 6. колонка; 7. закрепительный винт лимба; 8. основание футляра;9.становой винт;10. исправительные винты уровня;// закрепительный винт алидады; 12.уровень; 13. закрепительный винт зрительной трубы; 14.зрительная труба; 15.наводящий винт зрительной трубы; 16. наводящий винт алидады; 17. подставка;18. подъемные винты; 19. наводящий винт лимба; 20. окуляр микроскопа; 21 — зеркало

Вертикальную ось теодолита устанавливают в отвесное положение вращением трех подъемных винтов 18 подставки с фиксированием по цилиндрическому уровню 12, расположенному на корпусе алидады, параллельно коллимационной плоскости зрительной трубы, т. е. плоскости, образуемой визирной осью при вращении трубы вокруг ее оси вращения. Для юстировки, т. е. исправления положения оси уровня относительно вертикальной оси прибора, уровень снабжен исправительными винтами 10.

С помощью колонок 6 с корпусом алидады скрепляется зрительная труба 14, которая может вращаться вокруг горизонтальной оси на 360°. Со зрительной трубой связан вертикальный круг 5, располагающийся в плоскости одной из колонок. Фокусирование зрительной трубы по предмету осуществляется вращением кремальеры 1.

Установка резкости изображения.

Сетки нитей по глазу наблюдателя проводится вращением диоптрийного кольца 2. Под колпачком 3 находятся исправительные винты сетки нитей.

Для грубой наводки зрительной трубы на предмет служат два оптических визира 4, прикрепленных к зрительной трубе с обеих сторон.

Для закрепления вращающихся частей теодолита имеются закрепительные винты: закрепительный винт лимба 7, закрепительный винт алидады 11 и закрепительный винт зрительной трубы 13. Точное наведение зрительной трубы на предмет в горизонтальной плоскости осуществляется наводящим винтом алидады 16, в вертикальной плоскости — наводящим винтом зрительной трубы 15. Микрометренное вращение теодолита вместе с лимбом проводят наводящим винтом лимба 19. Все наводящие винты работают только при зажатом соответствующем закрепительном винте.

Изображение штрихов и оцифровки лимбов горизонтального и вертикального кругов передается в поле зрения микроскопа 20, расположенного сбоку от окуляра зрительной трубы. Для освещения поля зрения микроскопа в колонке имеется отверстие с зеркалом 21. Четкость изображения штрихов лимба получают вращением диоптрийного кольца окуляра микроскопа.

В комплекте теодолита имеется штатив, с помощью которого теодолит устанавливается над точкой местности.

Независимо от марки теодолита перед началом работы теодолит должен быть осмотрен с точки зрения его технического состояния. Необходимо проверить:

• чистоту поля зрения зрительной трубы и микроскопа;

• плавность движения зрительной трубы, алидады, угломерного круга;

• надежность закрепления частей прибора соответствующими за­крепительными винтами;

• работу всех наводящих винтов, диоптрийных колец окуляров зритель­ной трубы и микроскопа, подъемных винтов.

• работу фокусирующего устройства как на близлежащие, так и на удаленные точки.

В случае неисправности какого-либо устройства оно исправляется в ремонтной мастерской.

Также необходимо проверить устойчивость штатива. Для этого, укрепив теодолит на штативе и наведя зрительную трубу на хорошо видимую точку, прилагают к штативу крутящий момент в горизонтальной плоскости, смещая сетку нитей с точки в одну, а затем в другую сторону. Если после снятия усилия перекрестие сетки не возвратится на точку, укрепляют винты в шарнирах головки штатива.

2.5.2Зрительная труба. Установка зрительной трубы. Основные характеристики

Зрительная труба - предназначена для рассматривания удаленных предметов и визирования на них.

Зрительная труба состоит из следующих оптических частей:

• объектива, который строит действительное обратное изображение удаленного предмета в своей задней фокальной плоскости;

• окуляра, через который, как через лупу рассматривают изображение предмета, совмещенное с его передней фокальной плоскостью;

• сетки нитей - плоско-параллельной пластинки, на которой выгравированы пересекающиеся линии и которая расположена в передней фокальной плоскости окуляра.

Существуют зрительные трубы с внешней и внутренней фокусировкой.

Рис №2 Зрительная труба с внешней фокусировкой

Изображения с сеткой нитей (диафрагмой) осуществляется посредством перемещения диафрагмы с окуляром вдоль оптической оси зрительной трубы. Так как с изменением расстояния от предмета до объектива изменяется расстояние от объектива до изображения. Основные достоинства: простота и минимум оптических деталей. Недостатки: слабая герметичность зрительной трубы; большие размеры, наличие поперечных смещений визирной оси при перефокусировках трубы. Если в зрительной трубе заменить обычный объектив телеобъективом с перемещающимся вдоль оптической оси вторым (отрицательным) компонентом, то получим трубу с внутренней фокусировкой.

Рис №3. Зрительная труба с внутренней фокусировкой

Расстояние от объектива до изображения постоянно. При изменении R от предмета до объектива изменяется фокусное расстояние объектива посредством перемещения фокусирующей линзы вдоль оптической оси зрительной трубы. Таким образом, производится совмещение изображения с сеткой нитей, расположенной на расстоянии переднего фокуса окуляра.

Увеличение зрительной трубы

Увеличение зрительной трубы должно соответствовать разрешающей силе объектива, а в нивелирах, кроме того, соответствовать еще цене деления уровня. Для проверки этих соотношений возникает необходимость определение увеличение зрительной трубы

Рис №4. увеличение зрительной трубы

Видимое увеличение зрительной трубы

- отношение заднего расстояние объектива к заднему фокусному расстоянию окуляра.

Знак – показывает, что зрительная труба дает обратное изображение т.к. , а и подобны можно записать

, т.е. видимое увеличение трубы равно по отношению диаметров входного и выходного зрачков.

Поле зрения трубы

Рис №5. Поле зрения трубы

Поле зрения зрительной трубы определяется углом 2 между крайними главными лучами, входящими в объектив, когда труба отфокусирована на бесконечность. Поле зрения трубы со стороны объектива называется объективным. Угол 2 , под которым мы видим полевую диафрагму через окуляр, называется окулярным.

Зрительные трубы характеризуются объективным полем зрения, которое определяется по формуле

, где - число минут, содержащихся в радиане .

Для угломерных приборов поле зрения трубы определяется следующим способом. Трубу наводят на удаленную точку дважды: первый раз - одним краем (верхним или правым) полевой диафрагмы, второй раз – противоположным (нижним или левым). После каждого наведения берут отсчеты и по вертикальному или горизонтальному лимбу. Угол поля зрения вычисляется по формуле .

Разрешающая способность зрительной трубы

Разрешающей способностью или разрешающей силой называется способность оптической системы изображать раздельно две близко расположенные точки. Разрешающая способность характеризуется наименьшим углом , под которым видны раздельно эти точки.

Разрешающая способность невооруженного глаза .

Разрешающая способность оптической системы

- нормальное увеличение

Разрешающая способность зрительной трубы определяется разрешающей способностью и ее объектива. Увеличение оптической системы, при котором разрешающая сила объектива этой системы полностью используется глазом, называется нормальным увеличением . Разрешающая способность зрительных труб определяют опытным путем при помощи штриховых мир. Штриховая мира представляет собой изображение групп по четыре семейства штрихов, ориентированных под углом друг к другу. В пределах одной группы штрихи и промежутки между ними имеют одинаковую ширину, а в пределах каждого семейства штрихи параллельны между собой. Ширина штрихов от группы к группе изменяется в геометрической прогрессии. Каждая группа штрихов вместо номера обозначается значением разрешающей силы в секундах. Рассматривая миру через зрительную трубу, находят ту группу, штрихи которой еще отчетливо различаются. Угол, под которым видны штрихи этой группы, и есть разрешающая сила испытываемой зрительной трубы.