Лекция по "Геодезии"

Действия, имеющие целью  установить соблюдение предъявляемых  к конструкции прибора геометрических условий, называются поверками.

Для обеспечения выполнения нарушенных условий производят юстировку (регулировку) прибора.

Рассмотрим основные поверки и юстировки технических  теодолитов.

В соответствии с принципом  измерения горизонтального угла конструкция теодолита должна удовлетворять следующим основным геометрическим условиям (см. рис. 36).

1. Ось цилиндрического уровня U₁U₁ должна быть перпендикулярна к оси вращения теодолита ZZ.

2. Визирная  ось зрительной трубы W должна быть перпендикулярна к горизонтальной оси теодолита (оси вращения трубы) НН.

3.  Горизонтальная ось теодолита НН должна быть перпендикулярна к оси вращения теодолита ZZ.

Дополнительные геометрические условия вытекают из теории измерения вертикальных углов. Поверки должны выполняться в последовательности, в которой они изложены далее.

1. Поверка цилиндрического  уровня. Ось цилиндрического уровня алидады горизонтального круга должна быть перпендикулярна к оси вращения теодолита.

Выполнение этого условия  позволяет с помощью уровня устанавливать ось вращения теодолита в отвесное положение, а следовательно, плоскость лимба в горизонтальное.

Из вышеизложенного  вытекает способ поверки данного  условия. Ось поверяемого уровня устанавливают по направлению двух подъемных винтов и вращением их в разные стороны приводят пузырек уровня в нуль-пункт. Вращением алидады вокруг оси ZZ поворачивают уровень на 180°. Если после поворота пузырек уровня останется в нуль-пункте, то условие перпендикулярности осей выполняется. При смещении пузырька производится исправление положения уровня. Для этого пузырек уровня перемещают по направлению к нуль-пункту на половину дуги отклонения с помощью исправительных винтов при уровне.

После юстировки уровня следует повторить поверку и  убедиться в выполнении требуемого условия. Практически условие считается выполненным, если после поворота на 180° пузырек уровня отклоняется от нуль-пункта в пределах одного деления шкалы ампулы цилиндрического уровня.

Перед выполнением следующих  поверок необходимо тщательно привести ось вращения теодолита в отвесное положение по исправленному цилиндрическому уровню, т. е. выполнить горизонтирование теодолита.

Уровень устанавливают  по направлению двух подъемных винтов и вращением их в разные стороны выводят пузырек уровня в нуль-пункт. Затем поворачивают алидаду примерно на 90° и третьим подъемным винтом выводят пузырек на середину ампулы. Эти действия повторяют до тех пор, пока пузырек не будет оставаться на середине ампулы при любом положении алидады.

2. Поверка положения  коллимационной плоскости. Визирная ось зрительной трубы должна быть перпендикулярна к горизонтальной оси теодолита.

Как известно, визирная ось  трубы проходит через оптический центр объектива и перекрестие сетки нитей. Если указанное условие выполняется, то при вращении трубы вокруг горизонтальной оси визирная ось образует коллимационную плоскость. При несоблюдении условия визирная ось будет описывать не плоскость, а две конические поверхности.

Угол с между фактическим положением визирной оси ОК₁, и требуемым положением ОК (рис. 46, б] называется коллимационной погрешностью.

 

 

Для поверки данного  условия на местности выбирают ясно видимый удаленный предмет N и, визируя на него при двух положениях вертикального крута (КП и КЛ), берут отсчеты по лимбу горизонтального круга М, и М_т Как видно из рис. 46, б, при КП отсчет по лимбу М, будет меньше правильного отсчета М на величину х, а при КЛ отсчет М₂ будет больше правильного отсчета М + 180° на ту же величину х, т. е. при КП М = М, + х, при КЛ М + 180° — М₂ — х. Решая полученные уравнения относительно х и М, имеем:

Следует учесть, что величина х является проекцией угла на горизонтальную плоскость лимба и меняется в зависимости от угла наклона визирной оси; для угла наклона, равного 0°, х = с при обоих положениях трубы. Поэтому при выполнении поверки линия визирования должна быть по возможности горизонтальной.

Как следует из выражения (41), среднее из отсчетов по лимбу, взятых при двух положениях вертикального круга, свободно от влияния коллимационной погрешности. Поэтому измерение горизонтальных углов следует производить при двух положениях трубы (КП и КЛ).

Если величина коллимационной погрешности превышает точность отсчетного устройства, то производят исправление положения визирной оси. Для этого по формуле (41) вычисляют правильный отсчет М и наводящим винтом алидады устанавливают отсчет М + 180° (при КЛ) на лимбе горизонтального крута. При этом алидада повернется на угол х = с, а перекрестие сетки нитей отклонится от изображения наблюдаемой точки N. Тогда, ослабив вертикальные винты оправы сетки нитей, с помощью боковых юстировочных винтов перемещают сетку до совмещения ее перекрестия с визирной целью. После этого сетку закрепляют вертикальными винтами и вновь повторяют поверку.

3. Поверка положения горизонтальной оси теодолита. Горизонтальная ось теодолита должна бьипъ перпендикулярна к оси вращения теодолита.

Выполнение условия  необходимо для того, чтобы после горизонтирования теодолита коллимационная плоскость занимала отвесное положение. Поверка может быть выполнена двумя способами.

Первый способ. На расстоянии 10 —20 м от стены здания устанавливают теодолит и визируют на высоко расположенную точку А на стене здания (рис. 46, в). Наклоняя трубу, проектируют эту точку до горизонтального положения визирной оси и отмечают на стене проекцию точки а,. Повторив ту же операцию при втором положении трубы, отмечают точку а₂. Если точки а, и а₂ не совпадут, то условие не выполнено, т. е. необходимо изменить положение горизонтальной оси теодолита относительно вертикальной.

Второй способ. На расстоянии 10 — 20 м от теодолита подвешивают отвес на длинной нити. Наводят перекрестие сетки нитей на верхнюю точку отвеса и плавно опускают зрительную трубу до горизонтального ее положения; при этом наблюдают, не сходит ли изображение нити отвеса с перекрестия сетки нитей.

В современных теодолитах соблюдение этого условия гарантируется предприятием-изготовителем. Тем не менее поверка условия должна быть обязательно выполнена.

В случае несоблюдения условия  исправление положения горизонтальной оси теодолита в полевых условиях не производится; его выполнение допускается только в специальной мастерской или в заводских условиях, так как требует частичной разборки прибора.

Следует учесть, что среднее  из отсчетов по лимбу, взятых при наведении на точку при двух положениях трубы (КП и КЛ), свободно от влияния наклона оси вращения трубы.

4. Поверка сетки нитей. Вертикальный штрих сетки нитей должен располагаться в коллимационной плоскости трубы. Или, иначе, горизонтальный штрих сетки нитей должен быть перпендикулярным к оси вращения теодолита.  Выполнение данного условия требуется для создания удобства при визировании на отвесные предметы (например, вехи). Для этого, тщательно установив ось вращения теодолита в отвесное положение, визируют на нить отвеса, подвешенного на расстоянии 5— 10 м от прибора. Если вертикальный штрих сетки нитей не совпадает с изображением нити отвеса, то необходимо исправить ее положение путем   поворота.

Для этого слегка ослабляют  винты, скрепляющие окулярную часть  с корпусом трубы, и поворачивают окулярную часть вместе с сеткой нитей до требуемого положения; затем винты закрепляют. Отклонение вертикального штриха от отвесной линии допускается не более чем на V₃ величины биссектора сетки нитей.

После юстировки второй основной штрих сетки должен быть горизонтальным, так как взаимная перпендикулярность штрихов гарантируется заводом-изготовителем. Чтобы убедиться в этом, наводят горизонтальный штрих на какую-либо точку и наводящим винтом поворачивают алидаду горизонтального круга; при этом поверяемый штрих должен оставаться на изображении точки. При невыполнении условия юстировку повторяют.

5. Поверка места нуля. Место нуля МО вертикального круга должно быть равно 0° либо близким к 0°.

Для поверки данного  условия до начала работ несколько  раз определяют МО из измерений различных углов наклона при двух положениях зрительной трубы, чтобы на практике убедиться в его постоянстве. Если среднее значение МО не превышает двойной точности отсчетного устройства [МО < 2t), то оно не осложняет вычислений. В противном случае МО необходимо привести к нулю либо сделать близким к 0°.

В зависимости от конструкции  теодолита выполнение данной поверки имеет свои особенности.

Для теодолитов с цилиндрическим уровнем при  алидаде вертикального круга (Т5, Т15) и др. Действуя наводящим винтом зрительной трубы, устанавливают на вертикальном круге отсчет, равный вычисленному значению МО; при этом пузырек уровня при алидаде вертикального круга должен находиться в нуль-пункте. В результате визирная ось трубы будет приведена в горизонтальное положение. Далее наводящим винтом алидады совмещают нулевые штрихи отсчетного устройства и вертикального круга; при этом пузырек уровня отклонится от нуль-пункта. Тогда с помощью исправительного винта уровня снова приводят пузырек уровня в нуль-пункт. После этого для контроля вновь определяют МО из измерений вертикального угла при КП и КЛ и в случае необходимости повторяют юстировку.

Для теодолитов с уровнем при горизонтальном круге (ТЗО, 2730 и др.) по отсчетам КЛ и КП, полученным при визировании на один и тот же предмет, по формуле (35) или (38) вычисляют свободное от места нуля значение угла наклона v и наводящим винтом трубы устанавливают его на вертикальном круге. При этом горизонтальный штрих сетки сместится с визирной цели. Тогда, действуя вертикальными юстировочными винтами сетки нитей, совмещают средний горизонтальный штрих сетки с изображением наблюдаемой цели. После этого повторяют данную поверку и поверку коллимационной погрешности.

 Для теодолитов с компенсатором вертикального круга (Т5К, 2Т5К и др.). В теодолитах данного типа МО = 0° обеспечивается автоматически с помощью специального оптического компенсатора вертикального круга, действующего в диапазоне ±3,0 — 5,0'. При больших значениях МО указанная поверка должна выполняться при установке компенсатора в среднее положение. Уменьшение величины МО вертикального круга теодолитов Т5К и др. может быть достигнуто, как и в предыдущем случае, перемещением основного горизонтального штриха сетки вертикальными котировочными винтами. В теодолитах 2Т5К и Т15К место нуля исправляют вращением специального юстировочного винта компенсатора.

 

2. Перед началом измерений теодолит устанавливается над точкой в рабочее положение. Полная установка прибора в рабочее положение складывается из его центрирования над точкой, горизонтирования и установки зрительной трубы для наблюдений.

Центрированием  называются действия, в результате которых центр лимба горизонтального круга совмещается с отвесной линией, проходящей через точку стояния прибора. Центрирование может быть выполнено с помощью нитяного отвеса либо оптического центрира.

При центрировании теодолита  с помощью нитяного отвеса штатив устанавливается так, чтобы отвес оказался приблизительно над точкой, а головка штатива была горизонтальна. Затем, ослабив становой винт, теодолит перемещают по головке штатива до положения, когда острие отвеса будет находиться над центром точки; после этого становой винт закрепляют.

При центрировании с  помощью оптического центрира теодолит перемещают по головке штатива до тех пор, пока в поле зрения центрира центр точки (например, шляпки гвоздя в торце колышка) не совпадет с центром сетки нитей.

Горизонтирование теодолита заключается в приведении оси его вращения в отвесное положение, а следовательно, плоскости лимба — в горизонтальное положение. Предварительное горизонтирование прибора грубо достигается при установке штатива, а точное приведение выполняется подъемными винтами с использованием предварительно поверенного цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга.

Установка зрительной трубы для наблюдений включает в себя установку трубы и отсчетного микроскопа по глазу наблюдателя и по предмету, т. е. фокусирование трубы по наблюдаемой цели.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лекция № 14

Измерение углов  теодолитом

 

1. Измерение горизонтальных углов
2. Измерение вертикальных углов

3. Погрешности  измерения горизонтальных углов

4. Измерение теодолитом магнитного и истинного азимутов направлений

 

 

1. Общие требования. Измерение углов следует выполнять поверенным теодолитом. Перед началом измерений теодолит устанавливают в вершине измеряемого угла в рабочее положение. На задней и передней точках А и В (направления ВА и ВС называют соответственно младшим и старшим направлениями) в створе линий отвесно устанавливаются вехи (рейки), на нижнюю часть которых осуществляют визирование (рис. 47, а).

В зависимости от конструкции  приборов, условий измерений и  предъявляемых к ним требований применяются следующие способы измерения горизонтальных углов.

1.  Способ приемов (или способ отдельного угла) — для измерения отдельных углов при проложении теодолитных ходов, выносе проектов в натуру и т. д.