17. Теодолит. Устройство теодолита. Основные оси теодолитов. Поверки теодолитов. Классификация теодолитов.

Теодолит – это геодезический прибор, предназначенный для измерения горизонтальных и вертикальных углов. Происхождение слова "теодолит", связано с греческими словами theomai смотрю, вижу и dolichos - длинный, далеко.

Теодолиты различаются по точности, способу отсчитывания по лимбу, по конструкции, назначению и другим признакам.

По точности теодолиты делятся на:

• высокоточные, с помощью которых горизонтальный угол измеряется одним полным приемом со средней квадратической погрешностью от ± 0,5" до ± 1";

• точные, позволяющие измерять горизонтальный угол одним приемом со средней квадратической погрешностью от ± 2" до ± 15";

• технические - со средней квадратической погрешностью от ± 20" до ± 60".

Средняя квадратическая погрешность измерения горизонтального угла указывается в шифре теодолита цифрами, например, Т2, Т5, Т30. В случае применения зрительной трубы с прямым изображением в шифре теодолита добавляется буква П, например, 2Т30П - теодолит со средней квадратической погрешностью измерения горизонтального угла ± 30" и с трубой прямого изображения. Цифра 2 впереди шифра обозначает, что это теодолит второго поколения, то есть более совершенный, чем теодолит марки Т30.

Теодолит Т30 (рис.1) и его модификации (2Т30, 2Т30П) относятся к разряду технических, с повторительной системой вертикальной оси. Система отсчитывания односторонняя. Увеличение трубы 18х (Т30) и 20х (2Т30), пределы визирования от 1,2 м до бесконечности, цена деления цилиндрического уровня 45". Данные теодолиты применяются для прокладывания теодолитных и тахеометрических ходов, плановых и высотных съемок.

Поверки теодолита:

1.Поверка цилиндрического уровня. Ось цилиндрического уровня UU1

алидады горизонтального круга должна быть перпендикулярна к основной оси теодолита ZZ1.Выполняется следующим образом: цилиндрический уровень устанавливается параллельно каким-либо двум подъёмным винтам и, вращая их в разные стороны, пузырёк уровня приводят в нуль-пункт. После этого теодолит поворачивается на 180°. При этом пузырёк должен оказаться в нуль-пункте или отклониться от него на 1-1,5 деления уровня, если более, то выполняется юстировка. При выполнении поверки пузырёк отклонился на 0,5 деления уровня, значит условие выполнено.

2. Поверка положения сетки нитей. Вертикальная нить сетки нитей должна находиться в коллимационной плоскости трубы. Поверку выполняют, совмещая изображение биссектора вертикальной нити с изображением нити отвеса, подвешенного на расстоянии не менее 10м. от теодолита. Смещение изображения нити отвеса допускается на треть величины биссектора для технических теодолитов, если более чем на треть, то выполняется юстировка. При выполнении поверки смещение изображения нити отвеса произошло на пятую часть величины биссектора, значит условия поверки выполнены.

3.Определение и устранение коллимационной ошибки. Визирная ось WW1 должна быть перпендикулярна к оси вращения трубы НН1. Поверка выполняется следующим образом. Ось вращения теодолита приводят в отвесное положение. Наводят на удалённую, отчётливо видимую точку, расположенную примерно на одном уровне с осью вращения трубы, берут отсчёт по горизонтальному кругу КЛ2 затем наводят на другую точку и берут отсчёт по горизонтальному кругу КЛ5 (КЛ – круг лево). Затем открепляют закрепительный винт лимба, поворачивают теодолит примерно на 180°, вновь наводят на те же точки при КП2 и КП5. (КП – круг право). Величины коллимационной погрешности вычисляется по формуле:

C=((КЛ2-КП2±180º)+ (КЛ5 –КП5±180º))/4, или используется сокращённая формула :

Если с не превышает двойной точности отсчетного устройства прибора, то условие выполнено. При выполнении поверки коллимационная погрешность составила 2,5', что превышает двойную точность отсчётного прибора (теодолит 2Т30),требуется провести юстировку.

4. Поверка перпендикулярности оси вращения зрительной трубы к основной оси вращения теодолита. Ось вращения зрительной трубы НН1 должна быть перпендикулярна к основной оси теодолита ZZ1. Поверка выполняется следующим образом. Теодолит устанавливается 2-3 м. от стены здания, наводят центр сетки на высоко расположенную точку. Опустив трубу до горизонтального положения, отмечают проекцию сетки нитей на стене. Переведя трубу через зенит, аналогично получают вторую проекцию точки. Если обе точки находятся в пределах 0,5 биссектора, условие поверки выполнено, если нет – юстировка производится на заводе-изготовителе, или специальной мастерской. При выполнении поверки проекции обеих точек находились в одной точке, значит условие поверки выполнено.

5.Определение места нуля вертикального круга. Место нуля должно равняться нулю или быть близкой к нему величиной. Место нуля должно быть постоянным. Место нуля (МО) – отсчёт по вертикальному кругу, соответствующий горизонтальному положению визирной трубы. Место нуля определяется следующим образом. При двух положениях вертикального круга берут отсчёты на точку, предварительно приведя пузырёк уровня горизонтального круга в нуль-пункт. МО теодолита 2Т30 определяется по формуле: МО = 0,5(КЛв + КПв). Для теодолита Е30 по формуле: МО = (КЛв + КПв+180о). При вычислении МО к отсчётам, меньшим 90о прибавляют 360о. МО определяют несколько раз, наблюдая на различные точки местности и следят за его постоянством. Колебание МО для теодолита 2Т30 не должно превышать 1,5'. При выполнении поверки значение МОср составило 1', условие поверки выполнено.

Лимб - угломерный круг с делениями от 0o до 360o; при измерении углов лимб является рабочей мерой (на рис не показан).

2 - Алидада - подвижная часть теодолита, несущая систему отсчитывания по лимбу и визирное устройство - зрительную трубу. Обычно всю вращающуюся часть теодолита называют алидадной частью или просто алидадой.

3 - Зрительная труба: крепится на подставках на алидадной части.

Система осей - обеспечивает вращение алидадной части и лимба вокруг вертикальной оси.

4 - Вертикальный круг: служит для измерения вертикальных углов.

5 - Подставка с тремя подъемными винтами.

6-11 - Зажимные и наводящие винты вращающихся частей теодолита (лимба (8,9), алидады(6,7), трубы (10,11). Зажимные винты называют также закрепительными и стопорными, а наводящие - микрометренными.

Штатив с крючком для отвеса, площадкой для установки подставки теодолита и становым винтом.

12 - винт перестановки лимба;

13 - уровень при алидаде горизонтального круга;

14 - уровень вертикального круга;

15 - винт фокусировки трубы;

16 - окуляр микроскопа отсчетного устройства.

Изображение основных осей теодолита представлено на рис., где приняты следующие обозначения:

VV – ось вращения алидады (инструмента);

KK – плоскость горизонтального круга;

LL – ось цилиндрического уровня при алидаде;

HH – ось вращения трубы;

CC – визирная ось зрительной трубы;

K1K1 – плоскость вертикального круга;

LL – ось уровня при алидаде вертикального круга.

В каждом из исследуемых теодолитов должны выполняться следующие геометрические условия.

1). KK ┴ VV;

2). VV ┴ LL;

3). HH ┴ VV;

4). CC ┴ HH;

5). K1K1 ┴ HH;

6). L1L1 ┴ VV.

Теодолиты классифицируют 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, с уровнем при вертикальном круге, с компенсатором и др.)

по точности.

По точности теодолиты делятся на: высокоточные, точные, технические.