Устройство основных частей инструмента

Основными частями теодолита являются зрительная труба, вертикальная ось с горизонтальным кругом, колонки, горизонтальная ось с вертикальным кругом, модуль отсчетной системы, микрометр, отсчетный микроскоп, наводящие устройства

Зрительные трубы

В геодезических инструментах зрительная труба (Рис.8) служит для визирования и отсчитывания по шкалам реек, марок и других визирных целей.

 

 

  

   1 - объектив; 2 – фокусирующая линза; 3 – кремальера; 4 – сетка нитей;5 – окуляр.

Рис.8

 

Фокусирующая линза 2 и плоскопараллельная пластинка 4 с сеткой нитей находятся внутри зрительной трубы и непосредственно для наблюдателя не видны. 

        

Рис.9

Мысленная линия, соединяющая перекрестие сетки нитей и заднюю главную точку объектива, называется визирной осью зрительной трубы VV (рис.6), а ее продолжение до наблюдаемого предмета или цели - линией визирования.

      Основные штрихи сетки (Рис.10) используются для наведения зрительной трубы в горизонтальной и вертикальной плоскости на наблюдаемую точку или объект.

    Точка пересечения основных штрихов сетки называется перекрестием сетки нитей. Перекрестие сетки нитей используется для визирования на наблюдаемые точки. Система двух вертикальных штрихов называется биссектором.

    Наведение зрительной трубы в горизонтальной плоскости на наблюдаемую точку рекомендуется выполнять с помощью биссектора, которое всегда более точное, чем по одной нити.

 

 

                             Рис.10

 

       Для правильной установки визирной оси оправа сетки нитей имеет два горизонтальных и два вертикальных исправительных винта (рис.7), которые используются при исправлении положения сетки нитей, перемещая ее положение влево-вправо или вверх-вниз.

Наблюдатель в процессе визирования на цель должен видеть в поле зрения трубы четкие изображения штрихов сетки нитей и рассматриваемого объекта. Операция по обеспечению этого условия называется установкой зрительной трубы по глазу и по предмету.

Четкое изображение штрихов сетки нитей получают путем вращения диоптрийного кольца окуляра 12 (рис.3). Эта операция называется установкой зрительной трубы по глазу и выполняется каждым наблюдателем в зависимости от остроты его зрения перед началом наблюдений и периодически уточняется.

Установку зрительной трубы по предмету или, фокусировку зрительной трубы, выполняют при помощи кремальеры 15 (рис.3) при визировании на каждый предмет (при этом перемещается фокусирующая линза 2 (рис.5) внутри зрительной трубы).

По характеру фокусировки различают трубы с внешним и внутренним фокусированием. В настоящее время в геодезических приборах применяют трубы с внутренним фокусированием, которые обеспечивают большое увеличение при меньшей длине, по сравнению с трубами с внешним фокусированием.

 

Отсчетные устройства

Отсчетные устройства геодезических инструментов основаны на способности глаза определять совпадение штрихов, отличать симметричность расположения штрихов одной шкалы относительно штрихов другой и

отсчитывать десятые доли малого промежутка между штрихами.

 В зависимости от типа и назначения инструмента они делятся на:

- механические - верньер;

- оптические – штриховой микроскоп, шкаловой микроскоп; оптический микрометр;

- не требующие участия глаза наблюдателя в момент отсчитывания –фотоэлектрические, фотографические, телевизионные, радиотехнические.

Штриховой и шкаловой микроскопы. В качестве измерительной части в микроскопах могут быть использованы штрих (индекс) или шкала. В первом случае микроскоп называют штриховым (Рис.8а) или микроскоп – оценщик, во втором – шкаловым (Рис.8б,в).

В штриховом микроскопе производят оценку промежутка между индексом и ближайшим штрихом шкалы (лимба).

Увеличение микроскопа должно быть таким, что бы видимая величина интервала составляла 1,5–2,0 мм, а видимая толщина индекса должна соответствовать 0,1 интервала.

 

              а)                                   б)                                          в)

            Т30                             2Т30П                             3Т5КП

Г. круг 159  46                         295  41,0                       127  53,3                                    

В. круг 350 49                                  -4 46,5                                -0 24,9                       

Рис.11

Рен шкалового микроскопа (r) – несоответствие видимой длины шкалы измерительной части микроскопа с видимой величиной интервала шкалы (лимба) измерительного прибора.

Среднее значение рена r не должно превышать 0,1 деления шкалы микроскопа (6^″), в противном случае рен необходимо устранить. [6 ]

Штриховые микроскопы применяют в теодолитах малой точности Т30. Шкаловые микроскопы в теодолитах 2Т30П,3Т5КП и им подобные.

 

Оптический микрометр.

Оптические микрометры являются точными отчетными приспособлениями, имеющими по меньшей мере одну подвижную септическую деталь и связанную с ней шкалу для отсчитывания. [6]

В большинстве точных оптических теодолитов с двусторонней системой отсчитывания используется двойной клиновой микрометр (Т2, 3Т2КП).

В оптическом микрометре подвижная пара клиньев жестко соединена со шкалой. При перемещении подвижных клиньев изображения частей круга      

перемещаются навстречу друг другу, проходя равные расстояния, поэтому при цене деления лимба 20' достаточно диапазона шкалы 10' (Рис.9б).

 

 

а)                                                                                   б)

                     

Поле зрения отчетного микроскопа             Схема оптического микрометра                                             

       Отсчет        9°21′53,9′′.

Рис. 12 Отсчетное устройство теодолита 3Т2КП

Отсчитывание по кругам  

 

В центральном окне поля зрения отсчетного микрометра теодолита 3Т2КП (рис. 9а) находятся изображения диаметрально противоположных штрихов лимба, разграниченные линией, в верхнем окне - цифры градусов, ниже - шесть цифр (от 0 до 5), указывающих десятки минут, в правом окне - шкала микрометра. Левый ряд цифр шкалы микрометра со­ответствует единицам минут, правый ряд цифр - десяткам секунд, а каждое деление шкалы - одной секунде.

Перед отсчитыванием необходимо тщательно совместить рукояткой микрометра средние линии верхнего и нижнего изображений бифилярных штрихов горизонтального (или вертикального) круга. Цифра, расположенная под серединой числа градусов, показывает количество десятков минут. К ним нужно прибавить единицы минут (левый ряд цифр), десятки секунд (правый ряд цифр), единицы секунд и десятые доли секунды со шкалы микрометра.

На рисунке показан отсчет соответствует 9°21′53,9′′.

Принцип формирования изображений от вертикального круга аналогичен рассмотренному выше для горизонтального круга. [7]

Реном оптического микрометра r - называется разность между ценой полуделения лимба и его значением, измеренным оптическим микрометром.

r = ,  (1)

где:  деления лимба; цена деления шкалы оптического микрометра, количество делений шкалы микрометра, соответствующее  диапазон работы микрометра равен 10' 3 деления.

 В исправном инструменте, согласно инструкции, значение r не должно превышать значения 1,5^″.

Рен исследуется при получении инструмента со склада или после механических воздействий на инструмент

 

1.3 Уровни.

    Уровнями называют устройства для установки линий или плоскостей в горизонтальное или вертикальное положение.

    Основными частями являются, ампула, наполненная жидкостью, и оправа для предохранения ампулы и ее установки на приборе. В зависимости от формы ампулы, различают - цилиндрические (Рис.10а) или круглые уровни (Рис.10б).

Наполнителем для ампул высокой и средней точности является эфир этиловый с добавлением этилового спирта, для низкой точности (5-10^′) спирт этиловый.

Уровни предназначены для ориентирования вертикальных (горизонтальных) осей геодезических инструментов относительно отвесной линии. Они же могут служить и для измерения малых вертикальных углов. [6]

                

                 Рис.13                                                            Рис.14

Осью круглого уровня является радиус сферической поверхности, проходящей через нуль-пункт. Точка N называется нуль-пунктом уровня. Касательная к внутренней поверхности ампулы в точке N называется осью цилиндрического уровня UU₁.

При симметричном расположении пузырька уровня относительно нуль-пункта ось цилиндрического уровня занимает горизонтальное положение. Угол, на который надо наклонить ампулу, что бы пузырек уровня переместился на одно деление, называется ценой деления τ

 

τ =  ,  (2)

где =2мм.

При цене деления уровня, на пример τ 20 , радиус кривизны ампулы должен быть равен [7]

R = 20,625 м. (3)

 

Осевые системы

Являются основными механическими узлами геодезического инструмента. Они обеспечивают взаимное положение оптико-механических узлов геодезических инструментов в строгом соответствии с его геометрической конструкцией. По своей форме они могут быть конические и цилиндрические, в точных оптических теодолитах используются только цилиндрические осевые системы. По назначению и расположению – вертикальные и горизонтальные. В зависимости от устройства системы вертикальных осей различают теодолиты простые, повторительные и с переустанавливающимся лимбом.

При измерении углов способом повторений, измеряемый угол многократно и последовательно откладывается на лимбе, для этого используется, так называемое повторительное устройство, позволяющее легко крепить лимб с верхней алидадной частью, дающее возможность вращать алидаду как отдельно от лимба, так и совместно с ним. (2Т30, 2Т30П, 4Т30П).

В этой системе недостатком является то, что оси средней и верхней частей не разделены полностью, вследствие чего лимб может увлекаться при вращении верхней алидадной части.

 

 

Рис.15 Повторительные осевые системы

Теодолиты с переустанавливающимся лимбом имеют устройство в виде системы шестерен, позволяющее независимо от остальных частей прибора поворачивать лимб в пределах 360°. Это позволяет вести измерение способом приемов, круго­вых приемов, во всех комбинациях, используя каждый раз различные участки лимба.

Наиболее распространена система Борда, в которой полая ось средней части надевается на полую ось нижней части, в которую, в свою очередь, вставляется ось верхнего алидадного устройства. Таким образом, верхняя алидадная часть не соприкасается со средней частью, включающей лимб. Такая конструкция вертикальной осевой системы распространена в теодолитах средней точности и в точных теодолитах (3Т5КП, 3Т2КП, и им подобные).

   

Рис.16 Цилиндрические осевые системы

Лимб – это рабочая мера геодезического прибора в виде круговой шкалы, предназначенная для воспроизведения единицы плоского угла. Лимб всегда закреплен на носителе лимба, который называется кругом лимба.

 Различают горизонтальный и вертикальный круги. Первый из них несет лимб, предназначенный для измерения горизонтальных углов, а второй – вертикальных.

Как правило, используют более короткие выражения типа «горизонтальный круг» или «вертикальный круг» вместо более длинных словосочетаний «лимб горизонтального круга» или «лимб вертикального круга».

Несовпадение оси вращения лимба с центром деления лимба называется эксцентриситетом лимба.

    Алидада - верхняя подвижная часть теодолита состоит из корпуса горизонтального круга и двух вертикальных несущих колонок, на одной из которых размещен корпус вертикального круга. Все эти части выполнены как единое целое. Алидада расположена соосно с лимбом и несет элементы отсчетного устройства. Соответственно, когда речь идет об алидаде, то используют выражения «алидада горизонтального круга» или «алидада вертикального круга», вместо того, чтобы говорить «отсчетное устройство или часть теодолита, предназначенная для взятия отсчетов по лимбу горизонтального круга» или «отсчетное устройство или часть теодолита, предназначенная для взятия отсчетов по лимбу вертикального круга».

    Несовпадение центра делений лимба и вертикальной оси вращения теодолита – называется эксцентриситетом алидады горизонтального круга.