Теодолит: их устройство, поверки, исследования

Тип работы: Курсовая работа
Бесплатно: Антиплагиат
Объем: 31 страниц
В избранное:

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Карагандинский технический университет

Кафедра Маркшейдерского дела

и геодезии

Курсовая работа

по дисциплине: геодезия

Выполнил: студент

ГР. МД-21-2

Кудабаев И. В. Проверила: Кайгородова Е. В.

Караганда2021

Теодолит: их устройство, поверки, исследования

Назначение Теодолита

Для измерения углов и расстояний с помощью нитевого дальномера, на земной, поверхности и в подземных горных выработках пользуются теодолитом.

В соответствии с ГОСТ теодолиты по точности делятся на 3 типа-высокоточные, точные, технические. В инженерной практике широко применяются технические теодолиты Т30, 2Т30, 2Т30М. В шифре теодолитов, число после буквы Т означает среднюю квадратичную погрешность измерений горизонтального угла одним приемом в секунду.

Устройство Теодолита

Устройство оптических теодолитов Т30, 2Т30, 2Т30М имеет следующие особенности: система вертикальной оси - повторительная, отсчеты производятся по одной стороне лимба, малые масса и габариты, защищенность основных деталей от пыли и капель воды, возможность центрирования теодолита над точкой при помощи зрительной трубы, возможность ориентирования с помощью ориентир-буссоли и определение магнитных азимутов.

Теодолит состоит из следующих основных частей: горизонтального и вертикального кругов, зрительной трубы, отсчетного устройства и подставки

Теодолит 2Т30М является маркшейдерским повторительного типа. Теодолит устанавливается в съемную подставку, имеющую стандартное отверстие $\varnothing$ 34, зажимной винт, три подъемных винта и пружинный фиксатор, который необходимо оттягивать при установки и разъединении подставки с теодолитом. Поворот теодолита по азимуту и точное наведение зрительной трубы на предмет в горизонтальной плоскости осуществляется наводящим винтом при закрученном закрепительном винте.

Точное наведение зрительной трубы на предмет в вертикальной плоскости осуществляется наводящим винтом при закрученном закрепительном винте.

Зрительная труба обоими концами переводится через зенит. Фокусирование зрительно трубой на предмет производится вращением фокусировочного кольца. Вращением диоптрийного кольца окуляр устанавливают по глазу наблюдателя до получения четкого изображения сетки нитей.

Рядом с окуляром зрительно трубы расположен окуляр оптического микроскопа шкалового типа. Для предварительного наведения на цель по обе стороны трубы имеются оптические визиры.

Теодолит снабжен повторительным устройством, которое состоит из рычага, скрепляющего горизонтальный круг с алидадой, и фиксатора, с нажатием на который горизонтальный круг освобождается.

На корпусе горизонтального круга закреплен цилиндрический уровень, с помощью которого вращением подъемных винтов подставки вертикальная ось теодолита устанавливается в отвесное положение, т. е. теодолит горизонтируется.

На крышке колонки теодолита имеется зеркало подсветки, для подсвечивания отсчетной системы в естественных условиях. В шахтных условиях на оправу стекла подсветки крепится осветитель.

Кроме того, на крышке колонки теодолита имеется гнездо крепления ориентир-буссоли для ориентирования теодолита относительно магнитного меридиана.

При использовании теодолита для геометрического нивелирования на зрительную трубу устанавливают уровень.

Теодолит упаковывается в деревянный футляр.

Теодолит Т30 является прототипом теодолита 2Т30М, в отличии от которого он упаковывается в металлический футляр, но дно футляра является основанием подставки, в центре основания имеется отверстие, в которое вкручивается становый винт штатива при установке теодолита в рабочее положение.

Лимб и алидада горизонтального круга имеют закрепительные и наводящие винты. Кроме того, имеются закрепительный и наводящий винты вертикального круга.

Фокусирование зрительной трубы на цель осуществляется вращением кремальерного кольца. В отсчетном устройстве используется микроскоп оценщик.

Теодолит 2Т30 является более новой модификацией теодолита Т30. В его отсчетном устройстве используется шкаловый микроскоп.

На вертикальной трубе закреплен уровень для установки визирной оси в горизонтальное положение при выполнении геометрического нивелирования.

Описание: Описание: 5

1) объектив;

2) зажимной винт вертикального круга;

3) наводящий винтвертикального круга;

4) зажимной винт алидады вертикального круга;

5) наводящий винт алидады горизонтального круга;

6) наводящий винт лимба горизонтального круга;

7) зажимной винт лимба горизонтального круга;

8) подъемный винт триггера (подставки) ;

9) оптический визир;

10) уровень накладной;

11) уровень при горизонтальном круге;

12) кремальера .

Поверки Теодолита:

Перед началом работы теодолита необходимо проверить:

Устойчивость инструмента, закрепленного на штативе
Отсутствие механических повреждений
Плавность вращения частей инструмента
Исправность и плавность вращения подъемных, закрепительных, наводящих и кремальерного винтов, диоптрийных колец, уровней
Чистоту поля зрения зрительно трубы и четкость изображения штрихов лимбов и отсчетных шкал в поле зрения микроскопа
Взаимное расположение частей теодолита, должно удовлетворять геометрическим условиям, вытекающим из принципа измерения горизонтального угла.

Основные геометрические условия следующие:

Ось вращения теодолита должна быть отвесной
Плоскость лимба должна быть расположена горизонтально
Плоскость, образованная вращением визирной плоскостью зрительной трубы, должна быть вертикальной
Для определения соответствия геометрических условий выполняются поверки инструмента. В случае невыполнения геометрических условий, производят регулировку прибора.

Поверка цилиндрического уровня.

Ост цилиндрического уровня алидады горизонтального круга должна быть перпендикулярна оси вращения теодолита.

Для выполнения поверки вращением алидады устанавливают уровень по направлению двух подъемных винтов подставки. Вращением этих винтов в противоположных направлениях выводят пузырек уровня на середину ампулы (в нуль-пункт) . Поворачивают алидаду на 180 градусов, и на глаз оценивают смещение пузырька от нуль-пункта. Если отклонение больше одного деления шкалы уровня, выполняют юстировку (калибровку) . Для этого на половину дуги отклонения от нуль-пункта пузырек уровня перемещают вращением подъемны винтов подставки. Вторую половину - юстировочными винтами при уровне.

После этого поверку повторяют до выполнения требуемого условия.

Поверка коллимационной ошибки

Визирная ось зрительной трубы должна быть перпендикулярна к ее оси вращения. Визирной осью- называется воображаемая линия, проходящая через оптический центр объектива и перекрестие сетки нитей.

Для поверки этого условия находят перекрестие сетки нитей зрительной трубы на хорошо видимую на местности точку, расположенную на уровне оси вращения трубы, и берут отсчеты по горизонтальному кругу при двух положениях вертикального круга: КП - круг право - вертикальный круг расположен справа относительно зрительной трубы, КЛ - круг лево - наоборот. Вычисляют коллимационную погрешность С по формуле:

$С = \frac{КЛ - КП \pm 180^{о}}{2}$

Если величина С превышает двойную точность отсчетного устройства, то делают юстировку. Для этого вычисляют правильный отсчет Х по формуле:

$Х = \frac{КЛ - КП \pm 180^{о}}{2}$

И наводящим винтом алидады горизонтального круга устанавливают этот отсчет. При этом перекрестие сетки нитей сместиться с наблюдаемой в поле зрения зрительной трубы точки. Тогда, ослабив вертикальные юстировочные винты оправы сетки нитей, вращая боковые винты, совмещают перекрестие сетки нитей с наблюдаемой точкой. После этого закрепив вертикальные юстировочные винты поверку повторяют до получения величины С меньше одного градуса.

Влияние коллимационной погрешности исключается при измерении горизонтального угла при двух положениях вертикального круга.

Поверка равенства подставок.

Ось вращения зрительной трубы должна быть перпендикулярна к оси вращения теодолита.

В современных теодолитах выполнение данного условия гарантируется заводом-изготовителем, однако поверка обязательна.

Для поверки этого условия на расстоянии 20-30 метров от здания устанавливают теодолит и по выверенному цилиндрическому уровню приводят его ось вращения в вертикальное положение. Перекрестие сетки нитей наводят на расположенную выше горизонта теодолита точку. Вращая трубу до горизонтального положения визирной оси, отмечают на стене положение проекции наблюдаемой точки.

Аналогичную операцию проводят при другом положении вертикального круга. Если проекции наблюдаемой точки при двух положениях вертикального круга не совпадают, то необходимо выполнить юстировку, которая производится только в специальной мастерской.

Поверка сети нитей

Горизонтальная нить сетки нитей должна быть перпендикулярна к оси вращения теодолита или вертикальный штрих сетки нитей должен располагаться в коллимационной плоскости трубы

Для поверки этого условия наводят край горизонтального штриха сетки нитей на точку и вращением наводящего винта поворачивают алидаду горизонтального круга. Если наблюдаемая точка сходит с горизонтального штриха, необходимо выполнить юстировку. Эту же проверку можно выполнить, совмещая вертикальный штрих с нитью отвеса. Подвешенного на расстоянии 10-15 метров от теодолита.

Для юстировки ослабляют винти крепления окулярной части к корпусу трубы и поворачивают окулярную часть вместе с сеткой нитей до выполнения условий. После этого винты крепления затягивают.

Поверка места нуля вертикального круга

Местом нуля МО вертикального круга называется отсчет по вертикальному кругу при горизонтальном положении визирной оси зрительной трубы и оси цилиндрического уровня. Место нуля МО вертикального круга должно быть равно нулю градусов, либо близким к нулю.

Значение МО определяют визированием на удаленную точку при круге лево и круге право и берут соответственно отсчеты КЛ и КП по вертикальному кругу. Перед взятием отсчетов по вертикальному кругу пузырек цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга должен быть в нуль-пункте.

Для теодолитов Т30 и 2Т30М значение МО вычисляют по формуле:

$МО = \frac{КЛ + КП + 180^{о}}{2}$

При этом к отсчету меньше 90 градусов добавляют 360 градусов.

Для теодолита 2Т30 значение МО вычисляют по формуле:

$МО = \frac{КЛ + КП}{2}$

Если значение МО превышает двойную точность отсчетного устройства, то необходимо выполнить юстировку.

Для исправления МО вращением наводящего винта зрительной трубы устанавливают по вертикальному кругу отсчет, свободный от величины МО, вычисляемый по одной из ниже приведенных формул.

Для теодолита Т30 и 2Т30М:

$\nu = \frac{КЛ - КП - 180^{о}}{2}$

$\nu = КЛ - МО = МО - КП - 180^{о}$

Для теодолита 2Т30:

$\nu = \frac{КЛ - КП}{2}$

$\nu = КЛ - МО = МО - КП$

При этом перекрестие сетки нитей сместиться с наблюдаемой точки. Тогда ослабив горизонтальные юстировочные винты оправы сетки нитей, вращая вертикальные винты, совмещают перекрестие сетки нитей с наблюдаемой точкой. После этого, закрепив горизонтальные юстировочные винты, повторяют данную поверку и поверку коллимационной погрешности.

Теодолитная съемка слагается из: подготовительных работ, полевых работ; камеральных работ.

Подготовительные работы:

- выбор масштаба съемки;

- подбор и изучение имеющихся планов, карт, профилей, опорной сети;

- составление схемы теодолитных ходов (предварительный проект) ;

- подготовка приборов (теодолит, колышки и т. д. ) .

Полевые работы:

- рекогносцировка местности и закрепление точек теодолитных ходов

- привязка теодолитных ходов к пунктам

- прокладка теодолитных ходов на местности

- съемка ситуации местности

Камеральные работы:

- вычисление координат вершин теодолитного хода

- построение плана теодолитной съемки

Полевые и камеральные работы

Установка теодолита в рабочее положение

Измерение горизонтальных углов теодолитом предполагает установку прибора в вершине определяемого угла. Для этого сначала ставят штатив так, чтобы центр площадки для установки штатива был примерно над точкой, а плоскость площадки - горизонтальна. Только после этого теодолит закрепляют на штативе, центрируют и горизонтируют прибор.

Центрирование теодолита - это проецирование оси вращения алидады и лимба по отвесной линии на вершину определяемого угла с точностью для механического отвеса ± 5 мм, ± 1-2 мм для оптического отвеса. Сначала проводится центрирование штатива с помощью механического отвеса с точностью 10-15 мм. При этом необходимо установить штатив горизонтально, чтобы регулировка подъемных винтов позволила произвести горизонтирование прибора. При установке прибора на штатив, производим окончательное центрирование теодолита, передвигаем оптический теодолит, ослабив становой винт.

Горизонтирование теодолита - это последовательное горизонтирование плоскости лимба горизонтального угломерного круга (ГУК) и приведение вертикальной оси вращения в отвесное положение. Процесс горизонтирования контролируется по цилиндрическому уровню алидады ГУК и производится посредством подъёмных винтов теодолита. Поворачивая алидаду, направляют ось уровня по двум подъёмным винтам и перемещают пузырёк уровня в центр. Затем следует повернуть алидаду на 90° и, используя третий подъёмный винт, вновь перевести пузырёк в центр. Действия необходимо повторять до тех пор, пока пузырек не станет сходить с середины при всех позициях алидады горизонтального круга. Допустимое его отклонение не больше двух делений шкалы цилиндрического уровня.

Центрирование теодолита

Для получения достоверного результата работа с теодолитом требует соблюдения двух геометрических условий:

ось вращения прибора находится в вертикальном положении;

ось цилиндрического уровня - в горизонтальном положении.

Измерение горизонтального угла теодолитом
Визирование

Визирование - совмещение центра сетки нитей с точкой.

Сетка нитей - это стеклянная пластина с нанесёнными на нём линиями (характер их нанесения может быть разным) . Пересечение средних линий называют центром сетки нитей Z.

Как работать с теодолитом

Наведение центра нитей на точку

Для визирования теодолита на точку необходимо:

Закрепить лимб.

Открепить алидаду для того, чтобы по грубому визиру, расположенному наверху зрительной трубы, установить прибор примерно на искомую точку.

Закрепить алидаду.

Для наблюдения установить зрительную трубу так, чтобы сетка нитей имела резкое изображение. Эта операция называется установкой по глазу и производится вращением окулярного колена.

Установить зрительную трубу так, чтобы точка визирования была видна наилучшим образом. Эта операция называется установкой по предмету и производится вращением кремальеры.

Навести центр сетки нитей точно на точку визирования посредством наводящих винтов алидады и зрительной трубы. Если вертикальный круг оказывается с правой стороны от трубы, если смотреть со стороны окуляра, говорят "круг право" (КП) . Если вертикальный круг оказался слева - "круг лево" (КЛ) .

Измерение горизонтального угла β

Измерение горизонтального угла теодолитом предполагает установку прибора в вершине измеряемого горизонтального угла (т. н. станция), а рейки на станциях n+1 и n-1.

Перекрестие сетки нитей совмещают с самой нижней видимой точкой рейки так, чтобы вертикальная нить совпадала с осью рейки.

Затем выполняют следующую последовательность действий (первый полуприём) :

наводят центр сетки нитей на вершину заднего (правого) угла (n - 1) и снимают отсчёт по лимбу горизонтального круга - отсчёт а1;

наводят на вершину переднего (левого) угла (n + 1) снимают отсчет а2;

определяют значение угла при круге лево βкл=а1-а2.

Измерение теодолитом горизонтальных углов

Измерение горизонтального угла на станции n:
β - горизонтальный угол

До начала второго полуприёма (КП) разблокируют зрительную трубу и переводят через положение зенита. Затем разблокируют алидаду и поворачивают прибор на 180°, проводят измерения при КП. При втором полуприёме (КП) визирование и измерения производят аналогично, различия в значениях угла в двух полуприёмах (С) не должно превышать двойной точности прибора (t) : С < 2t.

Измерение горизонтального угла β на станции n (КЛ)

Измерение горизонтального угла β на станции n (КЛ) :
n - станция
n-1 -- вершина заднего угла
n+1 - вершина переднего угла
а1 - отсчёт на вершину заднего угла
а2 - отсчёт на вершину переднего угла

Вычисление горизонтальных углов

При выполнении условия расхождения в значениях угла, полученных за два полуприёма, средний горизонтальный угол рассчитывают по формуле: βср = (βКЛ + βКП) /2.

Лимб горизонтального угломерного круга оцифрован всегда от нуля до 360? через 1?, слева направо.

Отсчёт по горизонтальному кругу берут следующим образом:

считывают по шкале алидады количество градусов отсчётного штриха (по рисунку - 125°) ;

считывают минуты слева направо от нуля, учитывая, что цена деления на шкале ГУ - 5´ (по рисунку - 07´) .

Отсчётный микроскоп теодолита RGK TO-15

Отсчётный микроскоп теодолита RGK TO-15:
отсчёт по ГУК - "125°07´"
отсчёт по ВУК - "-0°35´"

Измерение вертикального угла теодолитом

Измеренный угол наклона может иметь как положительное, так и отрицательное значение, изменяясь от -90° до 90°.

Работа с теодолитом требует проводить горизонтирование алидады каждый раз при отсчёте. Горизонтальным считается положение, когда пузырёк цилиндрического уровня алидады или трубы расположен посередине ампулы. Однако, даже при нахождении пузырька в центре ампулы линия нулей отсчётного устройства может находиться под небольшим углом по отношению к линии горизонта, который называется место нуля вертикального круга (М0) . Важной чертой измерения вертикальных углов является необходимость учёта места нуля вертикального круга. Для этого при создании съёмочного обоснования снимают отсчёты по вертикальному угломерному кругу (ВУК) при КЛ и КП, а при тахеометрической съёмке - на каждой станции перед началом работы определяют место нуля.

При измерении вертикальных углов теодолитом центр сетки нитей переводят на высоту инструмента, ранее отмеченную на рейке. Высоту инструмента определяют с помощью листа белой бумаги и рейки, приставляя её почти вплотную к окуляру. Пользователь при этом должен вести наблюдение в объектив. Лист передвигают по рейке, пока он не закроет ровно ½ поля зрения. Высоту инструмента на рейке удобно отмечать тонкой круглой резинкой.

Сначала снимают отсчёт, визируя при круге лево. Затем, переведя трубу через зенит, визируют и снимают отсчёт при круге права.

Существует несколько способов оцифровки лимба вертикального угломерного круга (ВУК) . У теодолита RGK TO-15 (TO-05) оцифровка секторная, при которой ВУК разбит на 4 сектора по 90°, из которых два сектора имеют положительную оцифровку, а два других - отрицательную. Для взятия отсчёта:

считывают количество градусов отсчётного штриха (по рисунку - "-0°") ;

считывают минуты - если вверху стоит "-0" - по отрицательной шкале от нуля до отсчётного штриха, если вверху стоит "+0" - по положительной шкале от нуля до отсчётного штриха (по рисунку - "-35?") .

Далее проводят вычисление вертикального угла. При этом отсчёты от 0° до 90° соответствуют измеряемому положительному вертикальному углу.

Вычисление вертикальных углов

После снятия отсчётов рассчитывают вертикальный угол через М0, либо по результатам двух отсчётов, полученных при визировании на цель в двух положениях зрительной трубы (КЛ и КП) .

Расчётные формулы для секторной оцифровке лимба вертикального круга от нуля в обе стороны - по ходу и против хода часовой стрелки (RGK TO-05 и TO-15) :

М0 = (КП + КЛ) /2; v = МО-КП; ν=КЛ−М0

При расчёте по этим формулам не обязательно добавлять 360°.

Измерение расстояний теодолитом

... продолжение

Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.