Маслов А.В., Гордеев А.В., Батраков Ю.Г. - Геодезия

4 (ñì. ðèñ. 12.5, á). Теодолит имеет оптический центрир, объектив

которого установлен внутри пустотелой вертикальной оси˝.

При визировании на цели, расположенные под углами более 45° к горизонту, применяют окулярные насадки на зрительную˝ трубу и отсчетный микроскоп. Для визирования на Солнце ок˝у-

лярная насадка снабжена откидным светофильтром. Для орие˝нтирования визирной оси зрительной трубы относительно магн˝итно-

го меридиана применяют ориентир-буссоль.

Теодолит 3Т5КП имеет двухканальную оптическую схему от-

счетной системы (рис. 12.7) — изображения горизонтального ˝и

вертикального кругов проецируются в плоскость шкал микр˝оскопа по двум независимым оптическим каналам.

Зрительная труба имеет четырехлинзовый объектив 1, фокуси-

рующую линзу 5, сетку нитей 7 и окуляр 9. Угломерные круги ос-

вещаются через иллюминатор 28 с помощью зеркала 27. Призма 3 направляет световой пучок на ромб-призму 12, к которой при-

креплена коллективная линза, и далее через коллектив 16 íà ãîðè-

Рис. 12.7. Оптическая схема теодолита 3Т5КП:

1 — объектив зрительной трубы; 2 — вертикальный круг; 3, 10, 12, 30 — призмы подсветки; 4, 11, 17, 24, 29 — передающие призмы; 5 — фокусирующая линза; 6 — объектив микроскопа; 7 — сетка нитей; 8 — окуляр микроскопа; 9 — окуляр; 13 — призма центрира; 14 — горизонтальный круг; 15 — объектив центрира; 16 — коллективная линза; 18, 21 — линзы объектива горизонтального круга; 19 — коллектив-сетка; 20 — окуляр центрира; 22 — прямоугольная призмакомпенсатор; 23, 26 — линзы объектива вертикального круга; 25 — блок призм со шкалой;

27 — зеркало подсветки; 28 — иллюминатор

351

зонтальный круг 14. Освещенные снизу штрихи горизонтального

круга с помощью призмы 17 è ëèíç 18, 21 объектива горизонтального круга проецируются в плоскость шкалы, нанесенной на плоской поверхности коллектива, склеенного с блоком приз˝м25.

Участок вертикального круга 2 освещается с помощью ромб-

призмы 30 с коллективом, а также блока 10, состоящего из призмы и приклеенных к ней светофильтра и рассеивающей линзы˝.

Изображение штрихов вертикального круга с помощью призм˝29, 24, 22 è 25, а также линз 23 è 26 объектива вертикального круга

проецируются в плоскость шкалы. Призма 22, установленная в

маятниковом подвесе, принимает определенное положение в˝ пространстве при наклоне теодолита, выполняя роль оптическо˝го компенсатора самоустанавливающейся системы при вертика˝ль-

ном круге. На половине отражающей грани блока призм 25 нанесе-

но зеркальное покрытие, граница которого является разделительной линией, отделяющей изображение штрихов вертикальног˝о

круга от изображения штрихов горизонтального. Далее изоб˝ражения штрихов обоих угломерных кругов вместе с изображение˝м

шкал с помощью объектива 6 и призм 11 è 4 передаются в фокальную плоскость окуляра 8 отсчетного микроскопа.

12.2. ПОВЕРКИ И ОСНОВНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕОДОЛИТОВ

Поверки теодолитов сводятся к достижению основных условий, вытекающих из геометрической схемы угломерного приб˝ора.

Их сопровождают регулировками с помощью исправительных˝ и регулировочных винтов. Некоторые части прибора закрепля˝ют

наглухо. Если взаимное положение этих частей нарушено, то˝ исправление может быть выполнено только в мастерской.

Поверки приборов выполняют в определенной последовател˝ь-

ности, регламентированной нормативными документами.

Поверки включают выполнение следующих основных условий˝:

ось цилиндрического уровня на алидаде горизонтального к˝руга

должна быть перпендикулярна к вертикальной оси теодолит˝а;

ось круглого уровня должна быть параллельна вертикально˝й оси теодолита;

визирная ось зрительной трубы должны быть перпендикуляр˝на к горизонтальной оси теодолита;

горизонтальная ось должна быть перпендикулярна к вертикальной оси теодолита;

вертикальная нить сетки должна быть перпендикулярна к го˝-

ризонтальной оси теодолита; визирная ось оптического центрира должна совпадать с вер˝ти-

кальной осью теодолита;

компенсатор отсчетной системы теодолита 3Т5КП должен обеспечивать неизменный отсчет по вертикальному кругу п˝ри на-

352

клоне вертикальной оси теодолита в коллимационной плоск˝ости

на угол в пределах 3′ от среднего положения. Поверки условий 1…5 описаны в главах 2, 6.

Поверку оптического центрира выполняют со штатива, под ко˝- торым на листе бумаги намечают точку — изображение пере˝крес-

тия сетки центрира. При вращении алидады изображение точк˝и не должно смещаться с перекрестия сетки.

Регулировку проводят путем смещения объектива центрира˝, расположенного в нижней части хвостовика теодолита, с пом˝о-

щью юстировочных винтов.

Поверка компенсатора включает определение диапазона де˝й- ствия и точности работы. Для определения диапазона действ˝ия компенсатора устанавливают теодолит на штативе по уровню так,

чтобы один из подъемных винтов подставки был расположен в˝ на-

правлении визирования. Закрепляют зрительную трубу и али˝даду. Отсчитывают по вертикальному кругу, после чего, медленно ˝вра-

щая подъемный винт подставки, наблюдают за смещением штри˝ха вертикального круга относительно шкалы микроскопа до мо˝мента

его остановки. Вновь отсчитывают по вертикальному кругу и˝ сравнивают отсчет с предыдущим. Разность между отсчетами хара˝кте-

ризует диапазон действия компенсатора от среднего полож˝ения в одну сторону. Аналогично определяют диапазон действия ко˝м-

пенсатора в другую сторону, вращая подъемный винт в проти˝воположном направлении. Диапазон действия компенсатора от˝

среднего положения должен быть не менее 2′, в противном случае

требуется исправление в мастерской.

Для определения точности работы компенсатора устанавли˝вают теодолит по уровню, наводят зрительную трубу на четко в˝иди-

мый предмет, расположенный по направлению одного из подъе˝м-

ных винтов подставки, и отсчитывают по вертикальному круг˝у.

Повторяют наведение и вновь отсчитывают по вертикальном˝у кругу. Вычисляют среднее арифметическое из двух отсчетов˝. Вращением наводящего винта зрительной трубы устанавливают˝ на вертикальном круге отсчет больше среднего арифметическ˝ого на 3′, подъемным винтом подставки наводят трубу на ту же точку и˝ подсчитывают по вертикальному кругу. Повторяют наведени˝е и вновь снимают отсчет. Средние арифметические значения пе˝рвой

и второй пары отсчетов не должны отличаться более чем на 0,1˝′.

Затем поверку повторяют, наклоняя теодолит от среднего по˝-

ложения в противоположную сторону, предварительно устан˝овив

отсчет по вертикальному кругу на –3′.

Помимо выполнения поверок, каждый теодолит перед началом˝ работы должен быть исследован. Исследование теодолита проводят с целью установления качества изготовления и сборки о˝тдельных его частей, правильности их взаимодействия, определен˝ия погрешностей измерительных устройств (кругов, отсчетных˝ при-

способлений и др.) и постоянных величин, характеризующих п˝ри-

353

бор (цена деления уровней, качества зрительных труб и др.). И˝с-

следования теодолита завершают пробными наблюдениями, п˝о которым судят о точности результатов, получаемых при работе с исследуемым прибором. Программы исследования теодолита˝ принимают в зависимости от его точности.

Рассмотрим основные исследования оптических теодолитов˝ 3Т2КП и 3Т5КП.

Понятие о рене отсчетной системы. Микроскоп юстируют так, чтобы длина шкалы отсчетной системы соответствовала одн˝ому

делению лимба. Однако может оказаться, что длина шкалы не т˝оч-

но равна изображению одного деления лимба. Тогда и фактич˝е- ская цена деления шкалы, определяемая по формуле

μ = i/n,

не будет равна расчетной

μ0 = i/n0,

ãäå i — цена деления круга; ï — фактическое число делений шкалы; ï0 — расчетное число делений шкалы.

Разность r = n0 – n характеризует рен отсчетной системы.

Таким образом, реном отсчетной системы называют несоответствие длины шкалы, изображаемой оптической системой в фо-˝

кальной плоскости микроскопа, изображению одного делени˝я лимба.

Рен выражают в угловой мере и вычисляют по формуле r = μ0 – μ.

È ñ ñ ë å ä î â à í è å ð å í à î ï ò è ÷ å ñ ê î ã î ì è ê ð î ì å ò -

р а т е о д о л и т а, имеющего двустороннюю систему отсчетов, производят путем сопоставления угловой меры шкалы оптич˝еского

микрометра с величиной деления лимба. Измерения выполняю˝т

через одинаковые интервалы в 45°20′ в прямом и обратном ходах.

Для определения рена на каждой установке лимба совмещают˝ диаметрально противоположные штрихи (см. рис. 12.4) и берут о˝т- счеты в такой последовательности:

отсчет à — при совмещении штрихов ϕ è ϕ + 180° в центре поля зрения микроскопа;

отсчет b — при совмещении штрихов (ϕ – μë) è ϕ + 180°; отсчет ñ — при совмещении штрихов ϕ è (ϕ + 180° – μë). Каждый от отсчетов (a, b, c) повторяют дважды. Для каждой

установки лимба вычисляют разности: a – b, a – c. Затем вычисля-

ют рен верхнего изображения

нижнего

râ = (a – b) μø + μë/2,

и среднее значение

rí = (a – ñ)μø

rñð = (râ + rí)/2.

354

È ñ ñ ë å ä î â à í è å ð å í à ø ê à ë î â î ã î ì è ê ð î ñ ê î ï à,

имеющего одностороннюю систему отсчета, производят путе˝м совмещения нулевого штриха шкалы с каким-либо штрихом лимба˝ и отсчитывания по правому концу шкалы. Такие измерения вы˝- полняют на различных частях лимба через каждые 45 или 60°. Рен˝

находят по формуле ri = 60¢ – bi. Из всех полученных значений вы- числяют среднее значение рена rñð. Величина rñð в теодолитах типа

3Т5КП не должна превышать 3². При больших значениях рена в отсчеты по шкале Dn вводят поправки Dnrñð/i (i — цена деления

лимба), которые выбирают из специально составленной табл˝ицы.

Пример записей и вычислений при исследовании рена шкалового микроскопа для горизонтального круга теодолита 3Т5КП˝ приведен в таблице 12.2.

12.2. Исследование рена шкалового микроскопа горизонтально˝го круга теодолита 3Т5КП

И с с л е д о в а н и е э к с ц е н т р и с и т е т а а л и д а д ы г о р и з о н т а л ь н о г о к р у г а. Эксцентриситетом алидады горизонтального круга называют несовпадение оси алидад˝ы с центром лимба горизонтального круга.

В результате исследования эксцентриситета алидады у тео˝долитов с двусторонней системой отсчета выясняют точности це˝нтрирования оси алидады и горизонтального круга.

При исследовании эксцентриситета алидады у теодолитов с˝ од-

носторонним отсчетом, кроме того, определяют величину дво˝й-

ной коллимационной погрешности 2ñ, которая необходима для

установления допусков на колебания этой погрешности и на˝ расхождения значений углов в полуприемах.

При исследовании эксцентриситета алидады переставляют алидаду, оставляя круг неподвижным, а при исследовании эк˝сцентриситета круга переставляют круг при неподвижной алида˝де.

356

Эксцентриситет алидады теодолитов с двусторонней систе˝мой от-

счетов. Определяют его по колебаниям разностей отсчетов при совмещении диаметрально противоположных штрихов. При этом˝ все операции производят в поле зрения микроскопа, никаког˝о до-

полнительного оборудования не требуется.

При исследовании эксцентриситета алидады теодолита 3Т2КП˝ в качестве индекса используют штрих вертикального круга˝, види-

мый после поворота переключающей призмы на 45°. Исследования проводят через 30° прямым и обратным ходами в следующем˝ порядке:

устанавливают рукояткой микрометра отсчет 5¢00²; устанавливают вращением лимба (или алидады) отсчет j; совмещают диаметрально противоположные штрихи лимба j и

j + 180° с помощью наводящих винтов и записывают отсчет à = 5¢00²;

вводят поворотом переключателя изображение штрихов гор˝и-

зонтального круга в поле зрения отсчетного микроскопа; совмещают рукояткой микрометра штрих j с принятым индек-

сом и записывают отсчет à¢; устанавливают переключатель в горизонтальное положение˝, а

отсчет по микрометру — на 5¢00².

Для каждой установки лимба (алидады) находят разности u = 4(à – à¢).

Средние значения u из прямого и обратного ходов используют для вычисления элементов эксцентриситета: углового знач˝енияe, линейной величины å, направления эксцентриситета ð. Вычисле-

Осевой эксцентриситет определяют по элементам эксцентр˝и- ситета алидады и лимба по формуле

e = e + e ee

Угловое значение эксцентриситета алидады у теодолитов т˝ипа 3Т2КП не должно превышать 40².

357

Пример записей и вычислений при исследовании эксцентриситета алидады горизонтального круга теодолита 3Т2КП прив˝еден

âтаблице 12.3.

12.3.Исследование эксцентриситета алидады горизонтальног˝о круга теодолита

υ= 4(à – à¢); à = 5¢00²]

õ = +25,2/6 = +4,2²; å = 5,0² · 45 000/206 265² = 1,09 ìêì; ó = –(–53,5/6) = 8,9².

Исследование эксцентриситета алидады горизонтального к˝руга

теодолита 3Т5КП с односторонним отсчетным приспособление˝м.Для исследования в 20…30 м от теодолита по окружности через 45 или˝

60° на одной высоте с прибором устанавливают марки. Переста˝в-

ляя алидаду по часовой стрелке, при неизменном положении ˝горизонтального круга последовательно визируют трубой пр˝и КП на каждую марку и отсчитывают по шкале отсчетного приспособ˝ления. Переведя трубу через зенит, повторяют измерения при К˝Л, опять вращая алидаду прибора по часовой стрелке. Эти изме˝рения составляют первый прием. Затем также при двух положениях ˝вертикального круга производят второй прием измерений, вращ˝ая

алидаду против часовой стрелки.

Для каждого положения алидады находят разности отсчетов˝

2ñi = ÊÏi – ÊËi,

358

Рис. 12.8. График эксцентриситета алидады горизонтального кр˝уга:

1 — сглаживающая кривая; 2 è 3 — прямой и обратный ходы

которые обусловлены совместным влиянием двойного эксцентриситета 2u и двойной коллимационной погрешности 2ñ0.

Вычисляют среднее значение двойной коллимационной погрешности

å

=

ãäå ï — число положений алидады.

Определяют значения двойного эксцентриситета алидады для

каждого ее положения 2ui = (ÊÏi – ÊËi) – 2ñ0, а затем эксцентри-

ситет алидады ui.

По полученным значениям ui, характеризующим влияние эксцентриситета алидады на разных частях лимба, строят график экс-

центриситета (рис. 12.8) ее горизонтального круга, по которому су-

дят о качестве работы алидады. По отклонениям измеренных ˝зна- чений ui от соответствующих значений ординат синусоиды состав-

ляют представление о колебаниях эксцентриситета для раз˝личных

положений алидады. Амплитуда синусоиды характеризует вл˝ияние эксцентриситета алидады.

Вычисляют также максимальный угловой эксцентриситет |u|max

как полусумму абсолютных значений максимального и миним˝ального u.

В теодолите 3Т5КП |u|max не должна превышать 30².

Пример исследования эксцентриситета алидады горизонтал˝ь- ного круга теодолита 3Т5КП приведен в таблице 12.4, а график эксцентриситета алидады — на рисунке 12.8.

359

12.4. Исследование эксцентриситета алидады горизонтальног˝о круга теодолита 3Т5КП

12.3.СПОСОБЫ ИЗМЕРЕНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ УГЛОВ

ÈНАПРАВЛЕНИЙ

Существует несколько способов измерения горизонтальных˝ уг-

лов и направлений: измерение отдельного угла (см. разд. 2.10), способы круговых приемов, повторений, всевозможных комби˝на-

ций и др. Способ всевозможных комбинаций применяют в триа˝н-

гуляции высших классов. Ниже изложен способ круговых при-˝ емов.

Способ круговых приемов. Применяют его при наблюдении на-

правлений в триангуляции 3...4 классов и в разрядных сетях сг˝у-

щения в том случае, когда число направлений на пункте боль˝ше двух. Он позволяет вычислить любой угол между наблюдаемым˝и пунктами как разность измеренных направлений. Измерения˝ проводят в такой последовательности.

Центрируют теодолит над точкой Î (рис. 12.9), приводят вертикальную ось в отвесное положение. Измерения начинают пр˝и положении зрительной трубы КЛ. При этом устанавливают гор˝и-

зонтальный круг таким образом, чтобы отсчет на лимбе был н˝а

4...9′ больше нуля. Затем, скрепив алидаду с кругом, наводят трубу на начальный пункт À и берут отсчет. За начальный принимают хорошо видимый пункт среди тех, которые подлежат наблюде-˝

нию. Желательно выбирать самый левый, чтобы все углы сети р˝асположились вправо от начального направления. Оставляя кр˝уг

360