Теодолит устройство и принцип работы

Теодоли́т — измерительный прибор для определения горизонтальных и вертикальных углов при топографических съёмках, геодезических и маркшейдерских работах, в строительстве и т. п. Основной рабочей мерой в теодолите являются лимбы с градусными и минутными делениями (горизонтальный и вертикальный). Теодолит может быть использован для измерения расстояний нитяным дальномером [1] и для определения магнитных азимутов с помощью буссоли.

Альтернативным развитием конструкции теодолита является гиротеодолит, кинотеодолит и тахеометр.

Содержание

Устройство теодолита [ править | править код ]

Конструктивно теодолит состоит из следующих основных узлов:

• Корпус с горизонтальным и вертикальным отсчётными кругами, и др. технологическими узлами;
• Подставка (иногда употребляют термин «трегер») с тремя подъёмными винтами и круглым уровнем (для горизонтирования теодолита);
• Зрительная труба;
• Наводящие и закрепительные винты для наведения и фиксации зрительной трубы на объекте наблюдения;
• Цилиндрический уровень;
• Оптический центрир (отвес) для точного центрирования над точкой;
• Отсчётный микроскоп для снятия отсчётов.

Горизонтальный круг теодолита [ править | править код ]

Горизонтальный круг теодолита предназначен для измерения горизонтальных углов и состоит из лимба и алидады.

Лимб представляет собой стеклянное кольцо, на скошенном крае которого нанесены равные деления с помощью автоматической делительной машины.

Цена деления лимба (величина дуги между двумя соседними штрихами) определяется по оцифровке градусных (реже градовых) штрихов. Оцифровка лимбов производится по часовой стрелке от 0 до 360 градусов (0 — 400 гон).

Роль алидады выполняют специальные оптические системы — отсчётные устройства. Алидада вращается вокруг своей оси относительно неподвижного лимба вместе с верхней частью прибора; при этом отсчёт по горизонтальному кругу изменяется. Если закрепить зажимной винт и открепить лимб, то алидада будет вращаться вместе с лимбом и отсчёт изменяться не будет.

Лимб закрывается металлическим кожухом, предохраняющим его от повреждений, влаги и пыли.

Геометрические условия теодолита, их поверка [ править | править код ]

Геометрические условия [ править | править код ]

• Ось цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга должна быть перпендикулярна к оси вращения алидады.
• Ось вращения алидады должна быть установлена отвесно (вертикально).
• Визирная ось трубы должна быть перпендикулярна к оси вращения трубы.
• Ось вращения трубы должна быть перпендикулярна к оси вращения алидады.
• Вертикальная нить сетки нитей должна лежать в коллимационной плоскости.

Поверка теодолитов [ править | править код ]

Поверками теодолита называют действия, имеющие целью выявить, выполнены ли геометрические условия, предъявляемые к инструменту. Для выполнения нарушенных условий производят исправление, называемое юстировкой инструмента.

Ось цилиндрического уровня алидады горизонтального круга должна быть перпендикулярна к оси вращения алидады [ править | править код ]

Это условие необходимо для приведения оси вращения инструмента (алидады) в рабочее положение, то есть чтобы при измерениях углов она была вертикальна. Для проверки выполнения условия поворотом алидады устанавливают ось проверяемого уровня по направлению каких-либо двух подъёмных винтов и одновременным вращением их в разные стороны приводят пузырек уровня в нуль пункт (на середину ампулы), тогда ось уровня займет горизонтальное положение. Повернем алидаду, а вместе с ней и уровень точно на 180 градусов.

Если после приведения пузырька уровня в нуль пункт и поворота алидады на 180° пузырек уровня останется на месте, то условие выполнено.

Для выполнения других поверок необходимо привести прибор в рабочее положение.

Одна из нитей сетки должна находиться в вертикальной плоскости [ править | править код ]

Поверку и юстировку этого условия можно выполнить при помощи отвеса, установленного в 5—10 м от инструмента. Если поверяемая нить сетки не совпадет с изображением отвеса в поле зрения трубы, то снимают колпачок, слегка ослабляют (примерно на пол-оборота) четыре винта, крепящих окулярную часть с корпусом трубы, и поворачивают окулярную часть с сеткой до требуемого положения. Закрепляют винты и надевают колпачок.

После юстировки вторая нить сетки должна быть горизонтальна. Убедиться в этом можно, наведя эту нить на какую-либо точку и вращая алидаду наводящим винтом по азимуту; нить при этом должна оставаться на данной точке. В противном случае юстировку надо повторить. Установив правильно сетку, в дальнейшем при повторении поверок эту можно не повторять.

Визирная ось должна быть перпендикулярна оси вращения зрительной трубы [ править | править код ]

Это условие необходимо для того, чтобы при вращении трубы вокруг её оси визирная ось описывала плоскость, а не конические поверхности. Визирную плоскость называют также коллимационной. Вертикальный круг вращается вокруг оси вместе с трубой. Для перевода трубы из положения КП в положение КЛ или наоборот надо перевести её через зенит при неподвижном лимбе и повернуть алидаду на глаз на 180°, чтобы можно было наводить трубу на один и тот же предмет при различных её положениях. При этом на том месте относительно лимба, где находится верньер 1, теперь будет расположен диаметрально противоположный верньер 2, а отсчёты числа градусов, взятые по верньеру I до поворота алидады и по верньеру II после поворота алидады на 180°, должны быть одинаковы. Если визирная ось перпендикулярна оси вращения зрительной трубы, то при наведении её при КП и КЛ на удалённую точку, расположенную приблизительно на уровне оси вращения зрительной трубы, по закреплённому горизонтальному лимбу получим верные отсчёты дуги с помощью I (при КП) и II (при КЛ) верньеров. Если же визирная ось не перпендикулярна оси вращения трубы и занимает при КП и при КЛ неверное положение, то в отсчёты по горизонтальному лимбу войдет ошибка, соответствующая повороту визирной оси на угол, называемый коллимационной ошибкой. Проекция этого угла на горизонтальную плоскость лимба меняется в зависимости от угла наклона визирной оси. Поэтому при выполнении этой поверки линия визирования должна быть по возможности горизонтальна.

Юстировка: ослабив слегка один вертикальный, например верхний, исправительный винт при сетке нитей, передвигают сетку, действуя боковыми исправительными винтами при ней до совмещения точки пересечения нитей с изображением наблюдаемой точки.

После юстировки надо повторить поверку и убедиться, что условие выполнено.

Ось вращения зрительной трубы должна быть перпендикулярна оси вращения инструмента (алидады) [ править | править код ]

Это условие необходимо для того, чтобы после приведения инструмента в рабочее положение коллимационная (визирная) плоскость была вертикальна. Для поверки выполнения данного условия приводят инструмент в рабочее положение и направляют точку пересечения сетки нитей на высокую и близкую (на расстоянии 10—20 м от инструмента) точку, выбранную на какой-нибудь светлой стене. Не поворачивая алидады, наклоняют трубу объективом вниз до примерно горизонтального положения её оси и отмечают на той же стене точку, в которую проецируется точка пересечения нитей. Переведя трубу через зенит, при другом положении круга снова направляют визирную ось на ту же точку и подобно предыдущему, наклонив трубу до приблизительно горизонтального положения, отмечают точку.

Если обе точки совместятся в одной точке, то условие выполнено.

Выполнение рассматриваемого условия обеспечивается заводом или производится в мастерской, так как современные теодолиты не имеют соответствующих исправительных винтов.

Место нуля вертикального круга теодолита должно быть постоянным [2] [ править | править код ]

Для поверки горизонтируют теодолит и 2-3 раза определяют место нуля. Определение места нуля включает визирование на одну и ту же точку при КЛ и КП. При каждом наведении на выбранную точку производят отсчет по вертикальному кругу теодолита. Если нет компенсатора, то предварительно пузырёк уровня при алидаде вертикального круга обязательно устанавливают в нуль-пункт. Если колебания места нуля не превышают двойной точности отсчета по кругу, то можно считать, что поверка выполняется, в исключительных случаях производится дополнительный замер через баланс осей.

Стандартный ряд теодолитов России в соответствии с ГОСТ 10529-96 [3] [ править | править код ]

Типы теодолитов:
ОТ-02, ОТБ, ОТС, ТБ-1, Theo-010, TE-B1, Т1, Т2 — высокоточные
Т5, ОТШ, Theo-020, TE-C1, ТТ-4, ОМТ-30, ТТ-5, ТТП, ТН, ТГ-5 ,Т15 — точные
Т30, Theo-120, TE-E4, ТТ-50, ТОМ, Te-5 — технические
Т60, ТМ-1 — технические (в настоящее время не выпускается) (применялись для учебного пособия и рекогносцировки местности в экспедиции).

Литера Т — обозначает «теодолит», а последующие числа — величину средней квадратической погрешности в секундах, при измерении одним приёмом в лабораторных условиях. Обозначение теодолита, изготовленного в последние годы может выглядеть так: 2Т30МКП. В данном случае первая цифра показывает номер модификации («поколения»).

М — маркшейдерское исполнение (для работ в шахтах или тоннелях; может крепиться к потолку и использоваться без штатива, помимо этого, в маркшейдерском теодолите в поле зрения визирной трубы есть шкала для наблюдения за качаниями отвеса при передаче координат с поверхности в шахту).

К — наличие компенсатора, заменяющего уровни.

П — зрительная труба прямого видения, то есть зрительная труба теодолита имеет оборачивающую систему для получения прямого (не перевернутого) изображения.

А — с автоколлимационным окуляром (автоколлимационные);

Повторительный теодолит [ править | править код ]

Повторительные теодолиты имеют специальную повторительную систему осей лимба и алидады, позволяющую лимбу вместе с алидадой вращаться вокруг собственной оси раздельно и/или совместно. Такой теодолит позволяет последовательным вращением алидады несколько раз откладывать (повторять) на лимбе величину измеряемого горизонтального угла, что увеличивает точность измерений.

Неповторительные теодолиты [ править | править код ]

В неповторительных теодолитах лимбы наглухо закреплены с подставкой, а поворот и закрепления его в разных положениях осуществляется при помощи закрепительных винтов либо приспособления для поворота.

Фототеодолит [ править | править код ]

Фототеодолит или кинотеодолит — разновидность теодолита, объединённого с фото- и/или кинокамерой и другими оптическими системами. Служит для точной фотосъёмки с угловой привязкой геологических объектов и искусственных сооружений, а также для измерения угловых координат летательных аппаратов. Конструктивно может представлять собой кинокамеру, независимую от оптического канала теодолита и жёстко скреплённую с ней или однообъективную зеркальную камеру, видоискатель которой служит оптическим каналом теодолита. Выпускавшиеся ранее кинотеодолиты осуществляли съёмку на крупноформатные фотопластинки высокой разрешающей способности. В настоящее время выпускаются плёночные, пластиночные и цифровые фототеодолиты. Если объект фотографируется двумя и более фототеодолитами, то возможно получить приблизительные данные относительно размера объекта, высоты и скорости полёта. [ источник не указан 3136 дней ]

Модели теодолитов [ править | править код ]

• В России первую кинофототеодолитную станцию для фотографирования летающих объектов и измерения параметров траектории полёта выпустил Красногорский завод им. С. А. Зверева
• Звенигородская обсерватория оборудована кинотеодолитом КСТ-50 (D 450 мм, F 3000мм)
• Высокоточные кинотеодолиты «ВИСМУТИН» производства БелОМОнаходятся на космодроме «Байконур».

Гиротеодолиты [ править | править код ]

Гиротеодолит [ править | править код ]

Гиротеодолит — гироскопическое визирное устройство, предназначенное для ориентирования туннелей, шахт, топографической привязки и др. Гиротеодолит служит для определения азимута (пеленга) ориентируемого направления и широко используется при проведении маркшейдерских, геодезических, топографических и др. работ. По принципу действия гиротеодолит является и принадлежит к типу гирокомпасов. Ряд схем гиротеодолитов выполнен на принципе гирокомпаса Фуко. Помимо гироскопического чувствительного элемента, гиротеодолит включает угломерное устройство для снятия отсчётов положения чувствительного элемента и определения азимута (пеленга) ориентируемого направления. Угломерное устройство состоит из лимба с градусными и минутными делениями, жёстко связанного с его алидадой. Наблюдение ведётся по штриху, проектируемому на зеркале, которое укреплено на чувствительном элементе. При этом визирная линия зрительной трубы будет располагаться параллельно оси гироскопа. Определение азимута (пеленга), ориентируемого с помощью гиротеодолита направления, производится по шкале, связанной с теодолитом. При наблюдениях гиротеодолитом все измерения относят к отвесной линии в точке наблюдений и к плоскости горизонта. Следовательно, азимут, определённый гироскопически, тождественен астрономическому азимуту. Обычно по конструктивным соображениям отсчётное устройство по горизонтальному кругу располагают под некоторым углом по отношению к оси вращения ротора гироскопа. [4]

Гиростанция [ править | править код ]

В сущности, тот же гиротеодолит с гирокомпасом Фуко на основе электронного тахеометра.

Электронный [ править | править код ]

Электронный теодолит — вид теодолита, оснащённого электронным отсчетным устройством.

Тахеометр [ править | править код ]

Разновидность электронного теодолита, оснащенная электронным устройством для вычисления и запоминания координат точек на местности и лазерным дальномером. В отличие от оптического неповторительного, полностью исключает ошибки снятия и записи отсчёта благодаря микропроцессору, выполняющему автоматические расчёты. Электронный теодолит позволяет работать в тёмное время суток.

Тотал станция (Total station) [ править | править код ]

Электронный тахеометр или оптический теодолит, оснащённый дополнительными устройствами (дальномер, GPS-приемник, контроллер (процессор и/или клавиатура), отдельно вынесенными за основной корпус инструмента.

В настоящее время во многих областях науки, техники и промышленности требуется проводить работы, связанные с привязкой объекта к местности. Это предполагает измерение трёх координат: вертикальных и горизонтальных углов, дальности до стационарного объекта. Они необходимы для подготовки строительных площадок, географической съёмке местности, установке орудийных батарей, зенитных ракетных дивизионов, радиолокационных станций. Особое внимание уделяется этим измерениям на аэродромах. Для решения таких задач применяют различные измерительные устройства. К ним относится теодолит.

Описание самого теодолита

С его помощью производятся достаточно точные измерения горизонтальных и вертикальных угловых величин.

Внешне он выполнен в виде U-образного оптического устройства, расположенного на вращающейся платформе. Платформа устройства выполнена в форме круга, на котором нанесены угловые деления. Кроме горизонтального, имеется в наличии вертикальный круг с такими же угловыми делениями. Для измерения дальности его оснащают различными дальномерами. Современные теодолиты имеют электронные блоки, которые позволяют повысить точность измерений.

Теодолит его составные части

Устройство теодолита основано на законах оптики, механики, электроники.

Устройство теодолита 2т30

Схема теодолита включает следующие основные части:

• оптическую часть устройства составляет зрительная труба;
• два, перпендикулярно расположенных круга (один вертикальный, другой горизонтальный);
• трагерные системы (позволяющие находится длительное время в устойчивом состоянии);
• встроенный микроскоп (способ измерения может быть штриховой или шкаловой);
• специальная поворотная линейка (именуемая алидадой);
• закрепительный и наводящий винты;
• регулируемый штатив (с его помощью происходит установка на местности и подготовка прибора к работе).

Основные узлы теодолита

Несмотря на многообразие таких измерительных устройств, строение теодолита сохраняется прежним:

• визирная труба, которая закреплена между двух вертикальных колонок;
• отсчётные приспособления (выполнены в форме кругов с нанесёнными по периметру измерительными шкалами);
• в механических аппаратах отсчётные устройства имеют штриховую или шкаловую систему;
• оптический отвес (называется «центрир»);
• настроечное приспособление (называется «кремарьера»);
• все перечисленные системы устройства расположены на штативе.

Кремарьера теодолита позволяет решать следующий круг задач:

• жёстко фиксировать положение визирного оптического устройства (это необходимо для точного снятия показаний с лимба);
• измерять дальность до выбранного объекта;
• производить точное визирование на объекты не зависимо от дальности;
• осуществлять регулировку фокусирующей линзы;
• приводить в строго вертикальное положение главную ось всего аппарата;
• способствует получению так называемого «мнимого изображения».

Отсчётные приспособления

Эти приспособления позволяют отсчитывать деления лимба устройства вплоть до разрешённых долей. Они делятся на три категории: штриховые, шкаловые, микрометры. Угловая шкала может быть расположена на окружности. В этом случае её называют угломерным кругом или лимбом. У каждого из них угловая цена деления лимба имеет свою величину. В реальных приборах точность деления изменяется в интервале от одного градуса до пяти угловых минут. Размер лимба (диаметр) определяется конструкцией теодолита. Величина может изменяться от 72 мм до 270 мм.

В качестве отсчётного индекса могут использоваться: одиночный штрих, двойной штрих, который носит название бисектор, нулевой штрих, штрих основной шкалы имеющегося лимба.

Самым простым отсчётным приспособлением является верньер.

Уровни

Они необходимы для точной юстировки теодолита относительно его вертикальной направляющей. С их помощью производят замеры углов небольшой величины в вертикальной плоскости. Любой уровень состоит из следующих элементов:

• небольшой стеклянной колбы, внутри которой находится специальная жидкость;
• корпуса, которые предохраняет колбу от механических воздействий.

Они изготавливаются круглые или цилиндрические.

Колбы цилиндрических уровней производят из специального стекла, в состав которого введён молибден. Жидкость внутри колбы является этиловым спиртом. На её поверхность наносят не смываемые штрихи с интервалом в 2 мм. Величина минимального угла наклона в любую сторону, при котором наблюдается смещение пузырька, называется величиной предельной чувствительности.

На поверхность стекла цилиндрических уровней наносят окружности от цента к краю с таким же интервалом.

Разновидности теодолитов

Современные образцы отличаются многообразием конструктивных особенностей. В основу классификации устройств положены следующие признаки:

• принцип действия;
• допустимая точность проводимых измерений (типы теодолитов);
• конструкции;
• видовым особенностям.

По принципу действия устройства выпускаются:

• механические;
• оптические (отсчёт производится на основе оптической системы);
• цифровые (отсчёт производится с помощью электронных устройств);
• лазерные (заложен принцип лазерных измерителей).

Конструктивно устройства выполняются двух вариантов: повторительный, неповторительный.

Виды теодолитов бывают:

• традиционный;
• с встроенным компенсатором;
• автокаллимационный;
• прямого видения;
• маркшейдерский;
• электронный.

Сегодня принята следующая система обозначения подобных устройств. Буквами обозначают отношение по принятой классификации:

• «Т» — наименование устройства, то есть теодолит. Следующие буквы указывают на отношение к определённому классу.
• М – это, так называемый маркшейдерский теодолит. Их применяют в шахтах, тоннелях, пещерах, горных проходах.
• К – свидетельствует о наличие специального компенсатора, который всецело заменяет уровни.
• П – оснащение инструмента зрительной трубой прямого видения (изображение получается не перевёрнутым).
• А – встроенный автокаллиматор.
• Э – электронные теодолиты.

Оптический маркшейдерский теодолит 2Т30М

Высокоточные позволяют производить угловые измерения с допустимой погрешностью в интервале от 0,5 угловых секунд, но не более одной угловой секунды. Второй тип (точные) приборы производят такие измерения с точностью от двух до пятнадцати угловых секунд. Точность технических агрегатов находится в интервале от двадцати до шестидесяти угловых секунд.

Принцип измерения горизонтального угла

Основной принцип измерения угла заключается в определении градусной величины между направлениями на два выбранных объекта. Прежде чем приступить к измерению необходимо повести подготовительные операции, включая горизонтирование.

Далее следует нулевую отметку угломерного круга расположить в направлении на ось измеряемого угла. После этого производят отсчёт угла по шкале горизонтального круга.

Наиболее распространёнными методами измерения считаются:

• метод последовательных повторений;
• метод круговых приёмов.

Последовательность реализации первого метода заключается в следующем. Подготовка и установка в указанном месте. Оптический визир наводится сначала на один выбранный объект. Затем его направляют в направлении на другой объект. Перед этим производится предварительная визуальная наводка. Применяя винт фокусировки, одновременно регулируя диоптрийное кольцо, производят точное наведение на каждый объект. Точность операции оценивают, используя вертикальные нити. Закрепив направление на первый объект, считывают показания, нанесённые на горизонтальном круге. Далее ослабляют закрепляющий винт, переводят направление оптического устройства на второй объект. Повторяют операцию фиксации данных. С него считывают показания и фиксируют.

Второй метод пригоден для измерения горизонтальных углов, находясь в одной точки. Используя алидаду, устройство ориентируют на первый выбранный объект и устанавливают нулевые показания лимба. Далее перемещают зрительную трубу в выбранном направлении (по часовой стрелке). По данным горизонтального круга считываю показания. Расчёт итогового результата производится с учётом установленной погрешности конкретного прибора.

Геометрические параметры теодолитов

Под геометрическими параметрами понимается строгое соблюдение геометрического положения каждого элемента теодолита.

Такими параметрами являются:

• Положение цилиндрического уровня (располагается перпендикулярно оси грандштока).
• Направление линии вращения (вертикальная по отношению к линии самого грандштока).
• Ориентация центральной оси визирной трубки (горизонтирована, не зависимо от направления и величины угла поворота).
• Ориентация зрительной трубы и грандштока (всегда взаимно перпендикулярны).

Инструкция по приведению теодолита в рабочее положение

Подготовка устройства является очень важным этапом перед проведением измерений.

Центрирование

Действие предполагает предварительный выбор, последующую установку теодолита точно над центром известного геодезического пункта. Обычно его проводят, используя оптический центрир. В иных случаях используют обычный строительный отвес.

Горизонтирование

Предполагает установку горизонтального круга, используя показания уровней в горизонтальное положение.

Его выполняют, завершив дополнительную проверку уровня алидады. Регулировку производят подъёмными винтами.

Фокусировка

Фокусировка устройства предполагает установку чёткого изображения. Точность установки оценивается по чёткости наблюдаемой сетки нитей. Её проводят медленным изменением положения диоптрийного кольца. Перемещение продолжается, пока не будет получено отчётливое изображение каждой нити.

Измерение теодолитом

Измерения горизонтальных и вертикальных углов производят на проверенном устройстве. Перед проведением измерений необходимо проверить плавность движения всех движущихся частей аппарата. Производят поворот алидады устройства, винтов, кремарьеры. Снижение возможных погрешностей достигается при вращении алидады в выбранном направлении. Движения должны быть плавные без резких рывков. Не целесообразно проводить возвратно-поступательные движения.

Перед тем, как приступить к измерениям угла в горизонтальной плоскости, устройство устанавливают вертикально над точкой отсчёта. Затем производят необходимые подготовительные действия. Для получения хороших результатов следует повторить эти действия несколько раз. Это позволит устранить возможные ошибки и неточности, которые могут негативно повлиять на результат измерений.

Процессы измерения углов в разных плоскостях принципиально отличаются. Эти отличия заключаются:

• Горизонтальный угол вычисляется как арифметическая разность между измеренными величинами. Вертикальный угол определяется между плоскостью и величиной подъёма зрительной трубы.
• Измерение горизонтального угла производится на заранее выбранных участках круга, измерение вертикального производится без проведения перестановок.
• Число приёмов определения горизонтальных углов превышает это число для вертикальных углов.

Обработка проведенных измерений заключается в проведении расчётов средних значений. Результат вычитают из других результатов. Таким образом получают «приведенное направление». В качестве подтверждающего контроля точности проведенных измерений используется оценка коллимационной ошибки. Она получается на основании имеющихся паспортных данных о точности теодолита.

Если необходимо получить боле точные вычисления можно воспользоваться методами теории вероятности и математической статистики. Вычислить математическое ожидание и дисперсию.

Правильная эксплуатация

Соблюдение правил эксплуатации теодолита позволит не допустить серьёзных ошибок при проведении измерений. Эти правила включают последовательность действий на различных этапах эксплуатации аппарата:

• во время хранения;
• при подготовке к работе;
• во время проведения измерений;
• последовательность оценки полученных результатов;
• порядок сборки теодолита после работы.

Особое внимание следует уделять всем этим правилам в особых условиях окружающей среды: температуре, влажности, силе ветра, освещённости. Практически все теодолиты имеют интервал разрешённых для эксплуатации температур от -25 °С до +50 °С любой влажности. Однако следует помнить, что слишком низкие или высокие температуры влияют на точность снимаемых показаний.

Поверки теодолита

Как и любой измерительный прибор, теодолит должен периодически проверяться. Эта операция в метрологии называется поверкой. Периодичность поверки для каждого типа теодолитов устанавливается индивидуально. В каждую поверку входит перечень наиболее важных параметров, влияющих на точность измерений.

К этим параметрам устройств относятся:

• механические (отсутствие деформации на основных механических деталях, сохранность шкал измерения, надёжность резьбовых соединений, отсутствие элементов коррозии);
• характеристики оптической системы устройства;
• геометрические параметры измерительных элементов;
• работоспособность цилиндрического или кругового уровня алидады;
• величина коллимационной ошибки;
• равенство длины всех элементов штатива;
• точность положения и фокусировка сетки нитей;

Во время проведения поверок производят регулировку параметров устройства оказавшихся за границами допуска.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

В геодезии наряду с нивелирами часто используются такие аппараты, как теодолиты. С их помощью во время общестроительных работ специалисты измеряют горизонтальные и вертикальные углы.

В основе прибора стоит визирная труба, а также отсчетные круги (горизонтальный и вертикальный). Труба имеет определенную кратность увеличения и работает по принципу подзорной. Она крепится на двух колонках, они же, в свою очередь, закреплены на специальном основании. Оно устанавливается на подставку, называемую трегером.

Классификация теодолитов

Устройства различаются по типу точности, сферам использования и конструктивным особенностям. При этом каждая классификация определяет, для чего предназначен теодолит и в каких работах он будет полезнее. По точности они бывают:

• высокоточными — погрешность составляет менее 1,5»;
• точными — показатель погрешности колеблется в пределах от 1,5 до 10»;
• оптическими (техническими) — погрешность от 10» и выше.

По сфере использования конструкции подразделяются на:

• автоколлимационные;
• гироскопические;
• маркшейдерские;
• буссольные;
• геодезические;
• астрономические.

По конструктивным особенностям оптической системы трубы бывают с обратным или прямым изображениям.

Стоит упомянуть об отличиях теодолита от нивелира. Разница заключается в том, что теодолитом можно выполнять не только горизонтальную нивелировку, но также измерять вертикальные углы.

Конструктивные характеристики

Теодолиты менялись со временем. Самые первые образцы имели в центре угломерного круга линейку на острие иглы, которая свободно на нем вращалась. На линейке имелись вырезы, также на них были натянутые нити, выступающие в роли отсчетных индексов. А центр угломерного круга устанавливался в вершину угла и крепко закреплялся.

При повороте линейки ее совмещали с первой стороной угла, далее брался отсчет по шкале угломерного круга. А потом линейка совмещалась с другой стороной угла, и брался второй отсчет. Разница двух значений соответствует значению угла. С целью совмещения линейки с разными частями угла использовали простые визиры.

В наши дни конструкция прибора значительно усовершенствовалась. Так, для совмещения линейки со сторонами угла используют трубу, которая двигается по высоте и азимуту. Для отсчета также используется специальное приспособление, его современная конструкция, которая в отличие от своих «предков» покрыта защитным кожухом из металла.

Для обеспечения плавных вращений подвижных элементов применяется осевая система, сами же движения регулируются посредством наводящих и зажимных винтов. Теодолит устанавливается на земле на штативе, а центр с отвесной линией совмещен посредством нитяного отвеса или оптического центрира.

Стороны угла, который подлежит измерению, проектируется на плоскость круга с помощью вертикальной движущейся плоскости (коллимационной). Она образуется через визирную ось трубы при ее вращении вокруг своей оси. Визирная ось является воображаемой линией, что проходит через центр нитевой сетки и оптический центр объектива.

Элементы прибора

Теодолит включает в себя такие составные элементы:

• лимб — это угломерный круг, имеющий деления от 0 до 360 градусов, во время измерений играет роль рабочей меры;
• алидада — подвижная часть конструкции, которая несет систему отсчитывания по кругу и удерживает визирную трубу;
• зрительная труба — она прикрепляется подставками к алидадной части;
• осевая система — помогает двигаться алидадной части и лимбу вокруг оси;
• вертикальный круг — помогает измерять вертикальные углы;
• подставка, оснащенная несколькими подъемными винтами;
• наводящие и зажимные винты подвижных частей. Наводящие также называются микрометренными, а зажимные — закрепительными;
• штатив и крючок для отвеса, вместе с площадкой под подставку и становым винтом;
• винт перестановки круга;
• уровни для вертикального и горизонтального круга;
• винт фокусировки;
• микроскопический окуляр для отсчетного прибора.

Вращения в теодолитах имеют три разновидности:

Движение трубы и алидады при этом снабжено наводящим и зажимным винтом. Движение лимба может осуществляться разными путями. В теодолитах повторительного типа лимб двигается исключительно вместе с алидадой, а в некоторых моделях лимб двигается посредством двух винтов, которые работают только при зажатом алидадном винте. Есть также варианты, где лимб посредством специальной защелки скрепляется с алидадой, и их совместное вращение регулируется за счет винтов.

Особенности электронных моделей

Электронные теодолиты являются современными приборами для измерения углов. Их применение исключает ошибки при снятии отсчета, поскольку значения отображаются на специальном экране в виде цифр. Отображение осуществляется за счет того, что в горизонтальный и вертикальный круги встроены специальные датчики.

Работать с таким устройством намного проще, чем с обычным. Некоторые электронные модели оснащены дополнительными функциями для автоматизации работы. Однако простые оптические конструкции в некоторых ситуациях все же более предпочтительны:

• они не нуждаются в подзарядке;
• способны стабильно работать даже в экстремальных условиях.

А вот устройства электронного типа нельзя использовать в условиях низких температур (менее 30 градусов ниже нуля).

Сферы применения устройства

То, для чего нужен теодолит, определяется его точностью. Основными областями использования прибора являются:

• геодезические сети сгущения;
• триангуляция;
• полигонометрия;
• прикладная геодезия;
• промышленность (установка конструкционных элементов машин и механизмов);
• строительство промышленных объектов и не только.

Использование устройства при возведении многоэтажных домов выглядит так:

• сначала выставляются колонны;
• для фиксации вертикального или горизонтального положения определенных конструкций, требуется фиксация углов установки колонны в определенной ее части;
• оператор, который смотрит в окуляр трубы, видит картинку и так называемое перекрестие, наводящее на контрольные точки;
• оператор также смотрит и в микроскоп, находящийся на устройстве;
• здесь можно заметить две шкалы, позволяющие видеть зафиксированные углы.

Так, наводя на разные точки на конструкции, оператор может измерять углы.

В настоящее время теодолит является одним из важнейших приборов для проведения строительных и проектировочных работ. Этот инструмент для многих профильных специалистов (например, геодезистов) является рабочим, и его правильный выбор является залогом успешного результата работы. Приобретая теодолит, нужно помнить о тщательном уходе за его оптическими элементами. Перевозить прибор нужно очень осторожно. Спровоцировать поломку, которую в некоторых случаях нельзя устранить, могут такие факторы, как падение или тряска.