5.4 Поверки и юстировки теодолитов

При изготовлении и сборке теодолита, после длительного хранения, ремонта, транспортировки положение его отдельных частей отличается от идеальной теоретической схемы, что приводит к появлению так называемых инструментальных погрешностей измерения. Инструментальные погрешности разделяют на д в е г р у п п ы.

1) вызванные неточностью изготовления и сборки приборов и их частей. К ним относятся погрешности нанесения штрихов на лимбе, недостаточное качество изготовления оптики зрительной трубы, несовпадение центров лимба и алидады (эксцентриситет алидады), плохая работа зажимных и наводящих винтов и т. д. В приборах малой точности при современном уровне их изготовления влияние этих погрешностей обычно пренебрегаемо мало;

2) полученные из-за несоблюдения геометрической схемы теодолита. Эта группа погрешностей выявляется в результате специально производимых поверок теодолита и устраняется с помощью его последующей юстировки или регулировки.

Схема основных осей теодолита приведена на рисунке 5.8. Основные оси теодолита: II₁ – вертикальная (ось вращения алидады горизонтального круга); НН₁ – горизонтальная (ось вращения зрительной трубы); uu₁ – ось уровня горизонтального круга (касательная к внутренней поверхности ампулы в нуль-пункте); VV₁ – визирная (прямая, проходящая через оптический центр объектива и пересечение сетки нитей).

Основные геометрические условия, которые должны выполняться в теодолите, обусловлены принципиальной схемой измерения углов. Эти условия заключаются в следующем: вертикальная (основная) ось (ось вращения теодолита) должна быть отвесна; плоскость лимба должна быть горизонтальна, визирная плоскость должна быть вертикальна.

Для проверки соблюдения этих геометрических условий выполняют поверки теодолита. Если в результате поверки будет установлено нарушение отдельных требований, теодолит необходимо исправить путем соответствующей юстировки (регулировки). Производство измерений без предварительного выполнения поверок и юстировки недопустимо.

Рассмотрим о с н о в н ы е п о в е р к и теодолита.

1 Ось цилиндрического уровня (uu₁) при алидаде горизонтального круга должна быть перпендикулярна к вертикальной оси (II₁) теодолита.

Для поверки уровень ставят по направлению двух подъемных винтов и приводят этими винтами пузырек уровня в нуль-пункт. Затем поворачивают алидаду с уровнем на 180^о. Если пузырек уровня сойдет с нульпункта более чем на одно деление, то условие поверки не выполнено. Между положением оси уровня u₁u₁ и u₂u₂ образуется угол α, величина, которого определится дугой отклонения пузырька от нульпункта (рисунок 5.9). Как видно из рисунка, для юстировки уровня нужно его исправительными винтами передвинуть пузырек к нуль-пункту на половину величины отклонения (α/2). Тогда ось уровня примет правильное положение u₀u₀, перпендикулярное к вертикальной оси прибора ii. Эти действия повторяют до тех пор, пока пузырек уровня не будет отклоняться от нуль-пункта не более чем на одно деление.

2 Визирная ось зрительной трубы (VV₁) должна быть перпендикулярна к горизонтальной оси (оси вращения трубы НН₁).

Угол отклонения визирной оси VV₁ от перпендикуляра к горизонтальной оси НН₁ называется коллимационной погрешностью (рисунок 5.10). Для проверки выполнения этого условия наводят зрительную трубу на какую-либо удаленную точку М, находящуюся примерно на одном уровне с осью вращения трубы при положении вертикального круга справа от трубы („круг право“) и снимают отсчет по горизонтальному кругу П. Затем переводят трубу через зенит, визируют на эту же точку при „круге лево“ (вертикальный круг расположен слева от трубы) и снимают отсчет по горизонтальному кругу (Л). При отсутствии коллимационной погрешности соблюдается равенство

Л – П ± 180^о = 0.

Если коллимационная погрешность имеет место, то при наведении трубы при круге право визирная ось займет положение V₁V₁, а правильный отсчет по лимбу будет (см. рисунок 5.10)

N = П + с. (5.1)

При втором наведении при круге лево визирная ось займет положение V₂V₂, а правильный отсчет по лимбу составит

N = Л – с ± 180^о. (5.2)

Сравнивая (5.1) и (5.2), видим, что коллимационная погрешность влияет на отсчеты по лимбу с разными знаками. Сложив равенства (5.1 и (5.2) и разделив на два, получим

N = (П + Л ± 180^о) / 2,

то есть среднее из отсчетов при круге лево и при круге право свободно от влияния коллимационной погрешности.

Для определения коллимационной погрешности вычтем (5.1) из (5.2):

Л – П – 2с ± 180^о = 0 или Л – П ± 180^о = 2с,

отсюда

с = (Л – П ± 180^о) / 2. (5.3)

Для исключения влияния коллимационной погрешности устанавливают на лимбе средний отсчет N. Центр сетки нитей при этом сойдет с точки М. Затем при помощи исправительных винтов сетки нитей передвигаем ее до совмещения центра сетки нитей с изображением точки М. После этого сетку нитей закрепляют и поверку повторяют до тех пор, пока коллимационная погрешность не будет превышать двойной точности отсчетного устройства теодолита.

3 Горизонтальная ось вращения зрительной трубы (НН₁) должна быть перпендикулярна к вертикальной оси (VV₁) теодолита.

Для проверки выполнения этого условия устанавливают теодолит в 20–30 м от стены здания. Приводят, с помощью уровня, алидаду в горизонтальное положение и наводят центр сетки нитей на какую-либо высоко расположенную точку Р на стене здания (рисунок 5.11). Затем, при закрепленной алидаде, опускают трубу примерно до горизонтального положения и отмечают карандашом на стене проекцию сетки нитей Р₁. Переведя трубу через зенит, вновь наводят ее на ту же точку и аналогичным способом получают ее вторую проекцию Р₂ при другом положении вертикального круга. Если обе точки находятся в пределах биссектора сетки нитей – условие выполнено Р_ср.. Несовпадение положения точек Р₁ и Р₂ будет характеризовать двойную величину погрешности. Исправление недопустимой погрешности возможно только в специальной мастерской

4 Одна из нитей должна быть параллельна, а другая перпендикулярна к вертикальной оси.

Приводят алидаду в горизонтальное положение и наводят пересечение сетки нитей на нить укрепленного в 10–20 м от теодолита отвеса. Если вертикальный штрих сетки нитей совпадает со шнуром отвеса – условие выполнено. В противном случае следует ослабить закрепительные винты сетки нитей и повернуть диафрагму на требуемый угол (до совпадения вертикального штриха сетки нитей с линией отвеса). Вслед за этим необходимо повторить поверку перпендикулярности визирной оси трубы и оси ее вращения (поверку 2).