Это важная часть теодолита. Он жестко закреплен на горизонтальной оси (оси цапфы) .

Телескоп может быть с внутренней фокусировкой t ype или с внешней фокусировкой. В большинстве переходов , , используется телескоп с внутренней фокусировкой.

Его можно вращать вокруг горизонтальной оси в вертикальной плоскости. Его можно зажать в вертикальной плоскости вертикальным прижимным винтом .

2.

Цепная ось в теодолите является горизонтальной осью, вокруг которой может вращаться телескоп теодолита .

3.

Vernier также может называться т-образной рамой или индексной рамой в различных случаях, поскольку она включает в себя два рычага: вертикальный и горизонтальный. Вертикальный рычаг позволяет зафиксировать телескоп на желаемом уровне, а горизонтальный рычаг полезен для измерения вертикальных углов .

4.

Это градуированный круг, жестко связанный с центральной осью телескопа, который вращается вместе с телескопом. Вертикальные углы измеряются по вертикальному кругу.

Цифрой обозначен вертикальный круг и зрительная труба. Круг разделен на четыре квадранта , каждый квадрант пронумерован от 0 ° до 90 ° .

Когда зрительная труба находится в горизонтальном положении, 0 ° — 0 ° на вертикальном круге остается на горизонтальной оси, а 90 ° — 90 ° на вертикальном круге остается на вертикальной оси.

5.

Уровни пластин поддерживаются верхней пластиной , которая расположена под прямым углом друг к другу, при этом одна из них расположена под углом параллельно оси цапфы .

Эти плоские уровни позволяют телескопу располагаться точно в вертикальном положении .

6.

Два стандарта , напоминающие букву (A) , установлены на верхней пластине.Ось , называемая осью цапфы телескопа в теодолите, поддерживается на А-образной раме .

Подробнее: что такое геодезия? 23 различных типа геодезического оборудования

7.

Нижняя пластина соединена с внешним шпинделем . Нижняя пластина имеет горизонтальный круг на скошенном крае. Градуировка нанесена от 0 ° до 360 ° по часовой стрелке с наименьшим делением 20 ″.

1. Установите теодолит на штатив
2. Установите горизонтальную круговую шкалу на нулевое значение.
3. С помощью телескопа разделите пополам первую точку, угол или расстояние которой необходимо измерить.
4. Теперь поверните телескоп во вторую точку и закрепите винт с горизонтальным кругом.
5.Считайте показания горизонтального нониуса с точностью до градусов, минут и секунд.
6. Рассчитайте угол и расстояние между двумя точками.

Типы теодолита

Теодолит имеет следующие типы:
A. На основе движения телескопа по горизонтальной оси в вертикальной плоскости
Транзитный теодолит
Непроходной теодолит
B. На основе устройства для измерения углов
Вернье Теодолит
Микрометр Теодолит
Электронный цифровой Теодолит

Транзитный теодолит

Transit Theodolite — самый точный прибор , предназначенный для измерения горизонтальных и вертикальных углов. По сравнению с обычной цепной съемкой , компасом или планшетом, теодолитная съемка оказывается более точной и быстрой.

Сколько верньеров у транзитного теодолита?

Транзитный теодолит состоит из двух верньеров с маркировкой A и B, которые используются для точного снятия показаний до 20 дюймов на нижнем градуированном круге.

Вам также может понравиться:

Изображение предоставлено: Изображение1 Изображение2 Изображение3 Изображение4 Изображение5 Изображение6 Изображение7

Прохождение теодолита, назначение и принципы прохождения теодолита

ПУТЕШЕСТВИЕ ПО ТЕОДОЛИТУ, ЦЕЛЬ И ПРИНЦИПЫ ПУТЕШЕСТВИЯ ТЕОДОЛИТА

ПУТЕШЕСТВИЕ ПО ТЕОДОЛИТУ, НАЗНАЧЕНИЕ И ПРИНЦИПЫ ПУТЕШЕСТВИЯ ТЕОДОЛИТА точек, их положение определяется путем измерения расстояний между станциями хода (которые служат контрольными точками) и углов, поданных на различных станциях соседними станциями.Углы измеряются с помощью теодолита, а расстояния измеряются с помощью измерительной ленты или цепи.

Инструменты, используемые для пересечения теодолита Обычно для пересечения теодолита используются два инструмента. Теодолит: Теодолит — это инструмент, используемый для измерения горизонтальных и вертикальных углов. Вертикальные углы требуются для расчета высоты точек, например, для уменьшения наклонного расстояния до горизонтали. Горизонтальные углы требуются для получения относительного направления на контрольную станцию ​​или точки съемки.Он дает точность до 1. Два типа: оптический теодолит и электронный цифровой теодолит.

2. Цепь или лента: Цепь и лента используются для измерения расстояния между станциями перемещения.

Траверс Траверс состоит из серии прямых линий известной длины, связанных друг с другом известными углами между линиями. Точки, определяющие концы линий хода, называются станциями хода.

Два типа траверсаОткрытый ходЗамкнутый ход

ЦЕЛЬ ИЛИ ЗАДАЧИ Перемещение теодолита используется для вычисления площади траверса.Для выполнения обзора хода. Для уменьшения полевых данных, корректировки хода и графического построения результатов. Для определения наклона или высоты столба или здания косвенно. Для косвенного определения горизонтальных, вертикальных и наклонных расстояний и т. Д.

ПРИНЦИПЫ Теодолит — это прибор, способный измерять углы с точностью до целой секунды (1). Это можно сделать как для вертикальных, так и для горизонтальных углов. Вертикальные углы требуются для расчета высоты точек, например, для уменьшения наклонного расстояния до горизонтали.Горизонтальные углы требуются для получения относительного направления на контрольную станцию ​​или точки съемки.

Перед выполнением пересечения теодолита необходимо учесть несколько моментов, а именно: Штативная стойка должна находиться на прямой линии с пикетом (станцией). После установки деревянные регулировочные ножки и теодолит должны быть в прямая линия к пикету. значение от пеленга должно быть введено правильно. расстояние от одной точки до другой должно быть четко видно.

Когда начиналось обследование, есть несколько вещей, которые должны быть четко выполнены; а именно: перекрестие должно быть ясно видно наблюдателю. Ошибка параллакса может возникнуть при считывании. Следовательно, наблюдатель должен быть одним и тем же человеком и быть очень уверенным в том, что показания были сняты правильно. Во время смены левого и правого лиц убедитесь, что положение штатива не изменилось. Расстояние между одной точкой и другой было измерено правильно.

Геодезические инструменты и технологии

Теодолит — геодезический инструмент, используемый для точных угловых измерений в обоих горизонтальные и вертикальные плоскости.Теодолиты обычно используются для землеустройства, Маршрутная съемка, съемка строительства, а также в машиностроении.

3,1 Исторические прототипы современных теодолитов

Мы можем считать диоптрией Герона Александрийского (I век до н. Э.) современный прототип теодолита. До изобретения Герона древние ученые применял примитивные гониометрические инструменты в астрономии и строительстве. В астрономии измерялись в основном вертикальные углы и только горизонтальные углы. измеряется в здании.Заслуга Герона — изобретение универсального гониометрического прибор (рисунок 3.1).

Рисунок 3.1 Диоптрия Герона.

Он также разработал методы для практического использования. инструмента. Применяя эти методы, люди могли проводить стыковку воды. снабжайте туннели, которые они вырыли с противоположных сторон горы!

Со временем гониометрические инструменты стали оснащаться компасом для ориентация, трубчатый уровень и телескоп Кеплера. В то время Кеплер телескоп мог обеспечивать только внешнюю фокусировку.Это означало необходимость удаления окуляр вдоль оптической оси телескопа. Термин «теодолит» был введен Леонардом Диггесом в четырнадцатом веке, но он относился только к прибор для измерения горизонтальных углов. Следующим значительным шагом стал оснастка теодолита телескопом, сделанная в 1725 году Джонатаном Сиссоном. К В конце девятнадцатого века инструмент выглядел так, как мы видим на рисунке 3.2. В этот момент теодолит имел металлические круги (конечности). Измерение производилось двумя диаметрально противоположные микроскопы.Следовательно, эксцентриситет кругов » влияние было минимизировано. Наличие трех или четырех подъемных винтов на трегере. было главной особенностью. На Kepler часто ставили точный трубчатый уровень. телескоп. Компас был важным инструментом для ориентации и обычно ставится между стандартами. Крепление и были разделены фокусирующие винты, которые могут присутствовать в современных элементарных теодолиты.

Рисунок 3.2 Теодолит с металлическими кружками (конечностями).

3.2 Оптический теодолит

В 1920-х годах ведущие производители геодезических инструментов начали использовать стеклянные конечности. в своих теодолитах. Тем не менее, металлические конечности все еще применялись в теодолиты до 1960-х гг. Примерно в то же время со стеклянным лимб-стилем внешний вид теодолитов, другой вид теодолита с внутренней фокусировкой появился телескоп. Вместо компаса между ними установили трубчатый уровень. стандарты. Компас был перенесен на эталон и стал разборным.В отдельные микроскопы были заменены на общий, а его окуляр был установлен рядом с окуляром телескопа. Также был добавлен оптический центрир. Замена отдельный трубчатый уровень на вертикальном круге с оптическим и механическим компенсатор стал последним усовершенствованием оптических теодолитов. Самый продвинутый Теодолиты имеют соосные винты крепления и фокусировки вместо отдельных. Последние доработки оптических теодолитов проводились в 1990-х годах. An современный оптический теодолит представлен на рисунке. 3.3. Существующие производители геодезических инструментов прекратили разработку и выпуск оптических теодолитов. Тем не мение, некоторые производители по-прежнему предоставляют их, в основном, по лицензиям (Таблица 3.1).

Рисунок 3.3 Оптический теодолит.

Таблица 3.1 Современные оптические теодолиты

3,3 Электронный теодолит

На пике своего развития оптические теодолиты стали надежными, компактными, легкий и эргономичный, но считывание значений оставалось утомительным и трудным доступна для автоматической регистрации. Были предприняты попытки автоматизировать данные регистрация в полевых условиях путем фотографирования частей конечностей в данный момент чтения. Затем пленка была обработана в лаборатории и перешла в автоматический режим. счетчики.В 1970-е годы технология распознавания символов была плохо развита, поэтому значения на конечностях кодировались с помощью белых и черных полос. Нет сомнений в том, что современные технологии позволят считывать конечность. изображение персонажей намного проще, но в то время людям приходилось иметь дело с различные ограничения. Так появились первые закодированные конечности на теодолитах. В качестве электронная и микропроцессорная техника прогрессировала, появилась возможность выполнить в теодолите технику обработки кодированных изображений конечностей.Такой теодолиты называются электронными теодолитами. В настоящее время геодезический инструмент производители их производят. Электронный теодолит имеет много общего с оптические модели (рисунок 3.4).

Рисунок 3.4 Электронный теодолит.

Телескоп, трегер, оптический центрир, винты фокусировки и крепления, оси. системы в основном остались без изменений. Измерительный микроскоп исчез из-за отсутствие нужды. Появилась цифровая дисплейная консоль с клавишами управления. Теперь есть аккумуляторный модуль в правильном стандарте.Точность многих выпущенных моделей колеблется от 2 ″ до 20 ″. Теодолиты двухсекундной точности имеют электронный одноосный компенсаторы наклона. Некоторые из них даже имеют двухкоординатный компенсатор и лазерный отвес. Электронные теодолиты пятисекундной точности обычно включают в себя одноосный компенсатор. Некоторые электронные теодолиты оснащены лазером. указатель. Теодолиты этого типа называются лазерными теодолитами.

3,4 Основной принцип работы Теодолит

Основным принципом каждой операции с теодолитом является выбранная основная осевая конфигурация согласно определенным требованиям.

3.4.1 Основные топоры теодолита

Оптические и электронные теодолиты имеют идентичные геометрические и кинематические характеристики. схема (рисунок 3.5). Это состоит из вертикальные и горизонтальные оси вращения и ось коллимации. Вертикаль ось — ось вращения инструмента. Горизонтальная ось — телескоп. ось вращения. Вертикальная ось вращения снабжена горизонтальной измерительный круг. Горизонтальная ось вращения снабжена вертикальной измерительный круг.Эти круги часто называют конечностями. Ось коллимации линия, соединяющая центр объектива телескопа с сеткой сетки нитей. перекрестие.

Рисунок 3.5 Опорные оси теодолита.

3.4.1.1 Вертикальная ось теодолита

Вертикальная ось должна быть установлена ​​в положение отвеса в начале измерение. Это осуществляется с помощью ножных винтов на трегером и используя в качестве индикатора трубчатый уровень (рисунок 3.6). Затем вращаем инструмент и размещаем трубчатый уровень параллельно линии, соединяющей опорный винт 1 с опорой винт 2.Затем устанавливаем пузырек в центр трубчатого уровня, поворачивая винты 1 и 2. Затем мы поворачиваем инструмент на 90 ° вокруг его вертикали. оси и снова центрируем пузырек с помощью ножного винта 3. Затем поворачиваем инструмент на 180 °, чтобы проверить настройку трубчатого уровня.

Рисунок 3.6 Регулировка трубчатого уровня.

Если пузырек на трубчатом уровне движется от центра, установите его на полпути обратно к центру с помощью выравнивания винт 3. Теперь поправим вторую половину регулировочной винт.Нам нужно убедиться, что пузырек находится в центре, вращая инструмент на 180 °. Если нет, повторите настройку. Нам нужно повторить проверка и регулировка до тех пор, пока пузырек не окажется в центре любого инструмента позиция. Трубчатая шкала уровня деление колеблется от 20 ″ до 60 ″ на 2 мм в зависимости от теодолита. точность. Это позволяет нам установить точность по вертикальной оси от 10 ″. до 20 ″. Этого достаточно для теодолитов низкой точности. Умеренно- и прецизионные теодолиты имеют одноосные и двухосные компенсаторы для вертикальный наклон прибора для правильного считывания вертикальных и горизонтальные углы.

Важно, чтобы вертикальная ось оставалась высоко стабильный. Когда инструмент новый, об этом обычно мало беспокоиться, даже с теодолитами низкой точности. Однако после шока или неквалифицированного отремонтировать тугую вертикальную ось могут образоваться зазоры или внутренние вмятины. подшипниковыми шариками. Первый признак проблемы обычно неадекватен реакции на трубчатом уровне во время регулировки. Чтобы убедиться в этом неисправности, мы должны направить наш теодолит на очень четкую цель на расстояние около 10 м.Предварительно следует настроить инструмент очень осторожно установить в вертикальное положение с помощью трубчатого уровня. Затем мы отстегиваем зажимной винт горизонтального круга и несколько раз поверните инструмент в одну сторону и наоборот. Перед изменением направления вращения мы следует убедиться, что горизонтальная линия сетки и цели совпадают. В случае видимого несовпадения при любом изменении направления, а также сопровождается отклонением пузырька, это указывает на вертикальную ось нестабильность.Проблема решается заменой осевой пары в специализированная мастерская.

3.4.1.2 Горизонтальная ось теодолита

Горизонтальная ось должна быть перпендикулярна вертикальной . Горизонтальная ось называется осью вращения телескопа. Вертикальная ось называется осью вращения инструмента. Горизонтальная ось неперпендикулярность вертикальной называется горизонтальной осью наклон.

Наклон горизонтальной оси ι искажает показание горизонтального круга. вывод результатов при значении υ:

3.1 υ = ι⋅tgβ,

Влияние наклона горизонтальной оси на измерение горизонтального угла значения можно минимизировать, проводя измерения на двух круговых позиции (рисунок 3.7).

Рисунок 3.7 Позиции теодолита.

Одну из втулок горизонтальной оси можно немного снять для регулирования наклон оси. Регулировочная втулка ставится в стандартную без вертикального круга.Обычно это правильный стандарт теодолит. Некоторые производители предоставляют возможность регулирования во время теодолита, в то время как другие исключают любой доступ и устанавливают втулку с эпоксидный клей. Три наиболее часто используемых типа фиксаторов регулируемой втулки находятся в Рисунки с 3.8 по 3.10.

Рисунок 3.8 Узлы наклона горизонтальной оси теодолита Nikon корректирование.

Рисунок 3.9 Узлы наклона горизонтальной оси теодолита Topcon корректирование.

Рисунок 3.10 Узлы наклона горизонтальной оси теодолита Geo-Fennel корректирование.

Первый вид крепления самый удобный. Применяется в Nikon, Инструменты Trimble, Spectra Precision и Pentax. Регулировка выполнена с помощью двух винтов с коническими наконечниками. Перед настройкой Немного ослаблены винты крепления фланца. Нам нужно снять аккумулятор и откройте резиновые заглушки, чтобы достать до этих винтов.

Регулирующие винты также могут быть закрыты резиновыми заглушками.Во время вращения регулировочные винты в любом направлении, мы можем повернуть фланец подшипника на небольшой угол вокруг штифта. Горизонтальная ось немного удалена на рост. После регулировки следует затянуть крепежные винты.

Второй тип часто применяется в Инструменты Topcon. Основное отличие этого типа — отсутствие штифта. В качестве шпильки используется один из винтов бокового крепления. Не расшатывается перед регулировкой. Еще одно отличие состоит в том, что регулировочные винты повернуты в том же направлении.Регулировочные винты имеют сферические наконечники.

Третий тип часто применяется в теодолитах низкой точности. Горизонтальный снятие оси осуществляется вращением фланца эксцентрикового подшипника с помощью регулировочных винтов.

Если в теодолите отсутствует блок регулировки наклона горизонтальной оси, то можно вносить небольшие изменения с помощью крепежных винтов на вертикальной оси фланец.

Эти винты помещаются между эталонами теодолита и защищены крышка или резиновые заглушки.Регулировка осуществляется при помощи боковой крепежные винты (рисунок 3.11). Мы это можно сделать, только затянув один из винтов с нужной стороны, и никогда не ослабляя противоположный винт. Этот метод не очень эффективен, потому что после корректировки мы должны отрегулировать компенсатор.

Рисунок 3.11 Альтернативный метод устранения теодолитовой горизонтальности наклон оси.

Далее мы производим фундаментальную оценку оборудования теодолитовых топоров. перпендикулярность. Мы можем исследовать это двумя способами.Первый способ показан на Рисунок 3.12. Настроить теодолит на штативе на расстоянии 2,6 м от стены. Тонкая проволока с грузом подвешивается к верхней части стены. Чтобы удалить колебания проволоки, груз помещается в канистру с маслом.

Рисунок 3.12 Проверка наклона горизонтальной оси теодолита.

Толщина проволоки должна быть около 0,1 мм. Его угловой размер составляет 5 дюймов на расстояние 3 м от теодолитового объектива. Мы можем использовать горизонтальный теодолитовый круг или биссектриса сетки нитей для измерения малых углов.В Угловой размер биссектрисы сетки зависит от точности теодолитов и может быть равным 20 ″, 30 ″, 40 ″ или 60 ″.

Во втором методе используются отметка и линейка с градуировкой в ​​миллиметрах. В Отметка ставится вверху стены. Линейка расположена горизонтально на дно. Линейка должна иметь тонкие и четкие линии. Угловой размер деления 1 мм при таком же расстоянии 3 м составляет примерно 50 ″. Это Достаточно для теодолитов низкой и средней точности корректирование.

Мы проверяем наклон горизонтальной оси следующим образом.Направить телескоп к верхнему концу провода (или к метке) на одном из позиции круга. Затем отстегните вертикальный зажим и направьте телескоп к нижнему концу проволоки (или к линейке). Вертикальная линия сетка может немного совпадать с центром проволоки. Это естественно потому что возможен некоторый наклон вертикальной оси. Тогда мы узнаем отклонение с помощью биссектрисы сетки нитей или горизонтального круга теодолита. Если применить второй метод, то линейку надо сделать чтение.Затем поворачиваем теодолит в другое положение и снова направляем к верхней цели. Снова наводим его на нижнюю цель. Вертикаль отклонение направления от нижней цели в обоих положениях размер теодолита не должен превышать 10 дюймов для теодолитов средней и высокой точности. 30 ″ разница допустима для теодолитов низкой точности. Если мы попробуем Во втором случае разница показаний линейки не должна превышать 0,2 мм (0,6 мм). для теодолитов низкой точности). Если лимиты превышены, мы должны исправить наклон горизонтальной оси с помощью аккомодации описанные ранее винты крепления фланца вертикальной оси.

3.4.1.3 Ось коллимации теодолита

Ось коллимации телескопа должна быть перпендикулярна горизонтальная ось теодолита . Неперпендикулярность этих осей называется коллимационной ошибкой C и влияет на горизонтальный угол считывает значение ε следующим образом:

3.2 ɛ = Ccosβ

Влияние коллимационной ошибки на показания горизонтального угла может быть исключили следующим образом.Измерения горизонтального угла выполняется в двух положениях теодолита, а затем результат в среднем. Конечно, мы должны учитывать разницу в 180 ° между двумя позиции в том же направлении. Ошибка двойной коллимации — это угловая считывать разницу от 180 ° в одном направлении для обоих положений теодолит. Коллимационная ошибка не должна превышать 10 ″ для теодолиты высокой точности. Оно должно быть меньше 20 дюймов для теодолиты средней точности и не более 60 дюймов для низкой точности теодолиты.В случае превышения этих значений необходимо произвести настройку инструмента. с помощью горизонтальных регулировочных винтов на сетке (см. рисунок 3.13).

Рисунок 3.13 Винты регулировки сетки.

Перед исправлением ошибок коллимации необходимо убедиться, что прицельная марка наклон не произошел. Подвесной вертикаль удобно использовать провод (см. рисунок 3.12). Сначала мы должен правильно установить вертикальную ось теодолита в вертикальную позиция. В случае, если изображение провода не совпадает с вертикальной линией прицельной сетки следует немного ослабить винты крепления фланца окуляра и поверните фланец на нужный угол.Затем закручиваем саморезы. Там — еще один предлагаемый метод регулировки наклона сетки нитей. Мы начинаем с совмещение вертикальной линии сетки нитей с целью. Затем убираем Изображение цели к нижнему краю сетки нитей с помощью винта вертикального касательного. В случае, если изображение удаляет больше, чем толщина линии размера, требуется корректировка.

Коллимационная ось телескопа должна быть горизонтальной когда вертикальный круг считывается равным нулю.Чтобы встретить это требованию, мы должны измерить вертикальный угол в двух положениях теодолит. Общая сумма этих показаний должна составлять 360 °, если теодолит имеет обычную полную шкалу (от 0 ° до 360 °) вертикального круга. Некоторые теодолиты низкой точности имеют шкалу наклона ± 90 ° вместо шкалы полная шкала. В этом случае прицелы одной и той же цели должны иметь углы наклон в обоих положениях теодолитов и должен быть одинаковым, но иметь противоположные знаки. Разница суммы от 360 ° (0 ° для инструментов со шкалой наклона), разделенный на две части, называется вертикальным кругом ошибка индекса.Чтобы исправить это, мы должны исправить вертикальный круг Считайте показания с помощью винта вертикальной касательной. Затем мы совмещаем горизонтальная линия сетки прицела к цели с помощью вертикальной регулировочные винты (см. рис. 3.13). Мы предлагаем исправлять только небольшие ошибки вертикального индекса с помощью с помощью этих винтов. Если значение вертикального индекса составляет несколько минут, могло появиться горизонтальное смещение или наклон сетки. Горизонтальный удаление сетки меняет значение коллимационной ошибки, которое должно быть исправленный.Регулировка вертикального индекса теодолитов низкой точности может быть Выполняется только регулировка винтов сетки нитей.

Теодолиты оптические с компенсатором наклона вертикали оси обычно имеют опции для регулирования вертикального индекса через компенсатор корректировки.

Все электронные теодолиты имеют специальные программы для расчета вертикального ошибка индекса. Пользователям рекомендуется использовать корректирующую программу вместо с помощью вертикальных регулировочных винтов сетки нитей.Программа обычно инициируется одновременным нажатием клавиш (что характерно для каждого производителя и описано в их руководствах) или вводя специальный меню. Затем мы обычно наводим на цель дважды из разных теодолитов. позиции. После каждого визирования нужно нажимать клавишу Enter. После На втором входе автоматически выполняется коррекция ошибок индекса по вертикали. Электронные теодолиты без компенсатора настраиваются таким образом без проблем. Для электронного теодолиты с компенсатором.

Если электронный теодолит подвергается удару, программная вертикальная настройки индекса могут быть неверными. Это происходит из-за смещения компенсатора после шока. Чтобы проверить положение вертикального указателя, мы должны установите телескоп в горизонтальное положение, установив вертикальный круг считывается равным 90 ° (или 0 °). Затем тестируем как обычный оптический уровень с выравнивающими стержнями.

3,5 Основные части теодолита

3.5.1 Измерительная система теодолита

3.5.1.1 Система измерения оптического теодолита

Оптическая система измерения теодолита состоит из горизонтального и вертикального стеклянные конечности, плюс блоки чтения. Оптические теодолиты стеклянные прозрачные конечности имеют круглую шкалу с градуировкой от 10 ‘до 1 °. Добавлены градусы с арабскими цифрами. Считывающее устройство с оптическим теодолитом — микроскоп. снабжены индексом или шкалой микрометра.

Измерительная система элементарного современного оптического теодолита показано на рисунке 3.14. Внешний вид свет освещает вертикальную ветвь через матовое окошко. Затем свет проходит через прямоугольную призма вертикального канала и доходит до прозрачного горизонтального лимба. Изображения в горизонтальном и вертикальном масштабе не перекрывают друг друга и параллельно, если регулировка правильная. Затем изображения попадают в горизонтальную микроскоп. На самом деле это характерно как для вертикальных, так и для горизонтальные каналы. Вот почему после изображения горизонтального канала регулировки мы должны подтвердить изображение вертикального канала.Оптическая схема такой вид называется последовательным. Пройдя через микроскоп, изображения кругов попадают в прямоугольную призму, которая отправляет изображения в маска. Маска микроскопа похожа на сетку телескопа. Имеет два отдельных прозрачные окна для вертикальных и горизонтальных каналов. Различные типы микроскопов имеют разные окна. Элементарные микроскопы имеют индексированные окна (см. рис. 3.15). Микроскопы теодолитов средней точности имеют масштабированные окна.

Рисунок 3.14 Оптическая система измерения теодолита.

Рисунок 3.15 Считывание полей зрения окуляров.

Изображение вертикальных и горизонтальных кругов, наложенных маской. пентапризма, а затем окуляр микроскопа.

3.5.1.2 Измерительная система электронного теодолита

Конечности электронных теодолитов покрыты непрозрачным покрытием, есть пробелы в коде. Они могут иметь регулярные интервалы (инкрементное решение) и нестандартные (раствор штрих-кода).Матрица из пяти фотодиодов используется в качестве читатель в инкрементальном решении. Линия CCD (устройство с зарядовой связью) Применяется как считыватель в растворе штрих-кода.

Электронный теодолит инкрементальный измерительная система — это своего рода накопительная измерительная система. До измерения они принудительно обнуляются. При измерении инкрементальной системы накапливает мелкие части отмеренного количества. Классический пример этих единиц это часы. Обычные часы — это необратимая инкрементная величина. система измерения времени.Фотоэлектронная инкрементальная необратимая система для измерения расстояния находится в верхней части рисунка 3.16.

Рисунок 3.16 Принцип инкрементального измерения.

Источник света (светодиод) представляет собой узкий луч с конденсорная линза и маска с прорезью. Перед фотоприемник. В момент движения сетки щелей синусоидальная модуляция света возникает на входе фотоприемника. Моноканальный необратимый решения используются редко.В нижней части рисунка 3.16 есть два канала, которые необходимо для обеспечения обратимости. Поскольку расстояние может увеличиваться или, наоборот уменьшение, на практике только двухканальная реверсивная система используется для измерения расстояния. Датчик имеет две щели, сдвинутые на одну относительную к другому на фазе одной четвертой шага сетки. Это также два фотоприемника. Когда сетка движется в одном направлении, синусоидальный сигнал на выходе одного из фотодиодов опережает сигнал на выходе другой фотодиод.Когда сетка движется в обратном направлении, сигналы последовательность обратная.

Инкрементальные угловые измерительные системы основаны на том же принципе. В сетка щелей задается по кругу, а угол определяется как расстояние прошел мимо щелевой маски по кругу. Есть несколько десятых прорезей на маске для увеличения сигналов на выходах фотодиодов. Прорези маски распределяются на том же шаге, что и шаг сетки вокруг конечности.

Инкрементальная измерительная система электронного теодолита представлена ​​на рисунке 3.17. Инкрементальная конечность. шкала представляет собой правильную последовательность равных темных и прозрачных полос. В угловой интервал между ними от 1 ‘до 2’. Конечность также имеет короткую полоска штрих-кода для обнуления. На очень маленьком расстояние (от 5 до 10 мкм) от весов (рисунок 3.18).

Рисунок 3.17 Система инкрементального измерения.

Рисунок 3.18 Маска и инкрементальная шкала.

Имеется источник света на одной стороне лимба и пятиполюсная фотодиодная матрица. в другом.Маска сделана непрозрачной, но имеет пять прозрачных трафареты. На одном из них есть полоска штрих-кода, идентичная той, что есть на конечности. Когда мы поворачиваем конечность, когда происходит их полное наложение, и нулевой фотодиод генерирует короткий импульс. Остальные четыре трафарета состоят из последовательностей прозрачных полос с те же периоды, что и на конечности. Однако эти трафареты смещены на четверть периода от каждого Другие. При вращении конечности четыре синусоидальных сигнала генерируются на соответствующие выходы фотодиодов.Фазовый сдвиг этих сигналов составляет 90 °. Далее эти сигналы обрабатываются двумя блоками: обратным счетчик и интерполятор. Перед вводом обратного счетчика синусоидальные сигналы преобразуются в импульсные. Далее пары Анализируются сигналы с фазовым сдвигом на 90 °. При повороте конечности на один направлении первая пара импульсов продвигает вторую пару импульсов. Когда мы меняем направление вращения конечности, импульсная последовательность тоже поменял. Эти импульсы попадают в триггер, чувствительный к изменениям. последовательностей этих сигналов на его входах.Триггер переключается при каждое изменение направления вращения конечности. Спусковой механизм управляет реверсом счетчик импульсов. Последовательность импульсов от одного из четырех каналов поступает в вход счетчика. Данные, накопленные обратным счетчиком, равны текущее угловое значение. Дискретность значений от 1 ‘до 2’. Точнее угловое значение может быть получено с помощью интерполятора. Он несет предварительную аналоговую обработку синусоидальных сигналов и затем введите аналого-цифровой преобразователь.Предварительный аналого-цифровой обработка необходима для минимизации постоянного дрейфа сигнала. Вот почему Сигналы с фазовым сдвигом на 180 ° обрабатываются попарно. Данные как с обратной стороны счетчик и аналого-цифровой преобразователь входят в теодолит микропроцессор. Используя эти данные, микропроцессор вычисляет угловой значение с точностью до 1 ″.

Система инкрементальных угловых измерений получила наибольшее распространение 10–20 лет. назад. В то время все ведущие производители, кроме Leica, создавали электронные теодолиты по этому принципу.В настоящее время этот принцип медленно исключены более совершенными абсолютными методами. Сегодня только четверть электронные теодолиты использовали инкрементные датчики.

Абсолютный метод основан на том, что любое положение конечности соответствует назначенному угловому значению. Оптический теодолит измерения системы подобны абсолютным системам. Электронные теодолиты имеют Абсолютный код конечностей (рис. 3.19).

Рисунок 3.19 Система измерения штрих-кода.

Существует несколько типов кодирования конечностей.Раньше были мультитрековые кодовые конечности в приборах для измерения углов. Из-за линии CCD развитие технологий, только сейчас Растворы штрих-кодов используются в абсолютных электронных теодолитах. Такая конечность имеет бесконечную полосу штрих-кода, разнесенную по окружности. Абсолютно угловатый Датчик состоит из светодиода и линии ПЗС, на которой штрих-код проецируются изображения полос. Сигнал ПЗС обрабатывается так же, как и был описан в главе 2 о цифровых уровнях.Единственная разница в том, что цифровой стержень закодирован в линейные значения, тогда как конечность штрих-кода кодируется в угловых значениях. Это таким же образом мы находим точную часть углового значения по фазовый сдвиг опорной сетки штрих-кода. Вот как мы находим миллиметры и их доли на цифровом уровне. Есть несколько систем конечностей кодирование. Обычно они унифицированы каждым производителем. Например, Topcon применяет тот же метод измерения фазы для кодовых нивелирных стержней и их теодолиты конечностей.Другие ведущие производители используют свои технические основы как в цифровых теодолитах, так и в нивелирах.

3.5.1.3 Влияние неправильного положения конечности на систему угловых измерений Точность

Теодолитная измерительная система может ошибаться из-за неправильного расположения либо конечности, либо сенсоры. Ошибки возникают, если центр конечности шкала не находится на оси вращения, а также если плоскость конечности наклонена к этой оси (рисунок 3.20). Такой Ошибки называются эксцентриситетом конечности и наклоном конечности.

Рисунок 3.20 Ошибки положения конечностей.

Эксцентриситет конечности — одна из основных причин погрешности измерения теодолитов, и это вряд ли поддается исправлению. Позволь нам проанализировать формулу эксцентриситета:

3.3 β = (lr) ρ ″ sinα

Мы берем типичный отросток диаметром 80 мм и накладываем его на ось вращения.Обычно точность наложения составляет от 1 до 2 мкм. По этой формуле оцениваем максимальное значение угловой погрешности от 5 ″ до 10 ″! Теперь мы понимаем, что мы нужна не только высокая точность юстировки теодолита, но и высочайшая качество осевых систем и подшипников. Влияние эксцентриситета могло быть методически минимизирован путем измерения угла в двух положениях теодолит (см. рисунок 3.7). Два диаметрально противоположные датчики устанавливаются с высокой и средней точностью электронные теодолиты, чтобы минимизировать эту ошибку.Некоторые из ведущих производителей применять методы математической коррекции в электронных теодолитах. После После сборки прибор испытывается на угловом стенде. Согласно к испытаниям определяются угловая и линейная составляющие этой погрешности. потом они записываются в постоянную память микропроцессора, которая вычисляет данные коррекции эксцентриситета и вставляет их в каждый угловой чтение.

В оптических теодолитах могут быть значительные значения эксцентриситета конечностей. видимый.Мы могли видеть изображения конечностей, перемещающиеся по краям маски, когда вращая теодолит. Рекомендуется проверить влияние эксцентриситета конечности. в лаборатории. В центре комнаты с устойчивым полом мы установили наши испытанные теодолит. Чтобы проверить эксцентриситет горизонтального круга, мы положили из от шести до двенадцати отметок с одинаковым угловым интервалом на стенах комнаты. Метки должны быть расположены на одной горизонтальной линии, и желательно чтобы они находились на одинаковом расстоянии от теодолита. Затем выполняем угловые измерения, указывающие на эти отметки в обоих положениях теодолит.Теперь посчитаем коллимационные ошибки по каждому направлению. Тогда мы Нарисуйте диаграмму, иллюстрирующую зависимость погрешности коллимации от горизонтального положение конечности (рис. 3.21).

Рисунок 3.21 Диаграмма эксцентриситета конечностей.

Схема имеет синусоидальную конфигурацию, особенно когда ошибки существенный. Амплитуда диаграммы не должна превышать допустимую. коллимационная ошибка для определенного рейтинга точности теодолитов.

Если у нас нет возможности равномерно распределить отметки по горизонтальной линией мы можем разместить только четыре или три отметки, распределенные равномерно в пределах угла около 100 °.Затем намечаем положение трегера на основание штатива острым карандашом. В На следующем шаге измерьте углы, указывающие на отметки на двух теодолитах. позиции. Затем осторожно отверните винт крепления основания штатива. и поверните теодолит на угол 120 °. Затем накладываем трегер контуром на основании штатива и закрепите винт крепления штатива. Если мы тестируем электронный инкрементальный теодолит, мы не должны он выключен во время теста. Теперь снова выполните измерения, указав на отметки на двух позициях теодолита.Снова переставляем прибор под углом 120 ° и выполните те же измерения, указывая на метки. Таким образом, у нас есть от девяти до двенадцати направлений для проверки эксцентриситет горизонтального круга.

Проверка эксцентриситета вертикального круга менее трудна. Мы должны проверить влияние эксцентриситета только в рабочем диапазоне вертикального круг ± 30 °. Подойдут три марки. Один из них установлен рядом с горизонтом. Линия и две другие располагаются по краям рабочего диапазона. Один из метки размещаются под углом 30 ° над горизонтальной линией, а остальные под таким же углом ниже горизонтальной линии.Вертикальный угловой измерения проводятся в двух положениях теодолита, указывающих на эти знаки. Затем мы вычисляем нулевые позиции (вертикальные индексы) для три вертикальных направления. Если нулевые позиции совпадают, эксцентриситет не существует. При наличии эксцентриситета нулевое положение не должно превышать крайние пределы для теодолитов такого типа точности.

Наклон конечности имеет очень небольшое геометрическое влияние на angular читает. Даже наклон в несколько минут не влияет на результат.Тем не менее, значение наклона конечности должно быть меньше одного угловая минута по следующим причинам. В оптическом теодолите изменение расстояния между микроскопом и конечностью может быть причина расфокусировки изображения конечности на различных участках. В электронном теодолита, это изменение расстояния могло привести к неисправность из-за изменения уровня сигнала. Наклон конечности особенно опасно для инкрементального электронные теодолиты. Маска инкрементального датчика обычно устанавливается на расстояние 10 мкм от лимба; поэтому наклон конечности может иметь привело к тому, что маска и конечность соприкоснулись друг с другом.В этом случае они могут быть уничтожены.

Известно, что теодолиты ведущих производителей хорошо зарекомендовали себя. настройка конечностей. Столкновения при использовании теодолитов возникают редко, так как их горизонтальные круги должным образом защищены и имеют прочные оси. Тем временем, вертикальная конечность могла изменить свое положение в случае физического шока. Телескоп особенно чувствителен к ударам. Каждый раз, когда теодолит упал, мы должны проверить эксцентриситет конечностей.

3.5.2 Компенсатор вертикального индекса теодолита

3.5.2.1 Компенсатор вертикального индекса оптического теодолита

Оптические теодолиты средней точности имеют более сложную оптическую схема вертикального канала из-за наличия компенсатора индекс вертикального круга (рис. 3.22).

Рисунок 3.22 Компенсатор вертикального индекса оптического теодолита.

Компенсация осуществляется следующим образом. Параллельная стеклянная пластина подвешивается на эластичных полосках, устанавливается между вертикальным кругом микроскопа и маска.Схема подвеса аналогична компенсатору уровня с обратный маятник. Уравновешивается регулировочными грузами, расположенными в верхней части. часть маятника компенсатора. Когда вертикальная ось теодолита наклонен в продольном направлении x параллельно листовое стекло вращается вокруг своей оси, сохраняя прежнее уравновешенное состояние. Во время этого поворота изображение вертикальной конечности смещается относительно маски. шкала при требуемом значении компенсации. На момент теодолита наклон вертикальной оси, поперечное направление y компенсация не происходит.Поэтому при использовании оптических теодолитов необходимо внимательно следить за положением пузырьков в трубчатом уровне. В теодолит средней точности уровень всегда устанавливается в поперечном позиция.

3.5.2.2 Компенсатор вертикального индекса Электронный теодолит

Компенсаторы в электронных теодолитах выполняют ту же функцию, что и они. делают в оптических теодолитах, то есть минимизируют влияние вертикального наклон оси по результатам измерений. Тем не менее, эта проблема в электронный теодолит решается иначе, чем в их оптических аналоги.Оптический теодолитовый компенсатор изменяет движение луча в блок оптического считывания. Движение луча зависит от вертикальной оси. наклон.

В электронных теодолитах компенсатор представляет собой самостоятельное устройство, которое измеряет небольшие угловые наклоны вертикальной оси. Данные из компенсатор поступает в микропроцессор теодолита. Нам решать, что делать с данными. Мы умеем давать инструкции микропроцессору учесть полученные данные при измерениях углов.Мы можем переключиться выключить компенсатор или вывести данные на дисплей для оценки наклон инструментов. Есть электронные теодолиты, не имеющие трубчатый уровень. В этом случае мы можем использовать электронный уровень для установки вертикальную ось в отвес. Предварительная установка теодолита осуществляется с круглым уровнем. Наклон по направлению x в основном влияет на результаты измерения. В направление параллельно плоскости вращения телескопа.В наклон вертикальной оси к направлению x напрямую влияет на результат измерения вертикального угла. и направление перпендикулярно направлению x . Так что мы можем см. из уравнения 2.1 что наклон вертикальной оси в направлении y оказывает меньшее влияние на результаты измерений. Вот почему двухосный компенсаторы обычно применяются в тахеометрах и редко в тахеометрах. теодолит.

Одноосный компенсатор применяется в электронных теодолитах, где точность составляет 5 дюймов и выше (Таблица 3.2). К сожалению, некоторые производители не ставят компенсаторы на 5 дюймов. теодолиты точности. Похоже, это показывает, что это не касается ведущих. производители. Например, даже Leica устанавливает двухосевые компенсаторы в Теодолиты точности 9 дюймов.

Таблица 3.2 Современные электронные теодолиты с одноосным Компенсаторы (или без компенсатора)

Теперь рассмотрим типичный одноосный компенсатор, который используется в большинстве электронные теодолиты (рисунок 3.23).

Рисунок 3.23 Одноосное устройство электронного компенсатора.

Основным элементом компенсатора является трубчатый уровень жидкости, внешний сбоку есть металлические контакты. Они используются как пластины переменного конденсатора. Работа такой трубчатой ​​конденсаторной выравнивающей ячейки была упомянута в главе 2. Следует отметить что компенсатор в электронном теодолите должен соответствовать более высоким требования.

Мы знаем, что длина пузыря на трубчатом уровне зависит от температура.Трубчатые уровни с пузырьками, чувствительность которых составляет от 20 дюймов на дюйм. В теодолитах используются от 2 до 30 дюймов на 2 мм. Точность компенсатора с такими трубчатыми уровнями составляет около нескольких секунд. Этот вид точность во всем рабочем диапазоне может быть достигнута только с учетом учет температурной коррекции. Вот почему электронный датчик температуры устанавливается рядом с флаконом. Данные с датчика поступают прямо в теодолит микропроцессор.

Любая конденсаторная измерительная система очень чувствительна к электрической индукции.Поэтому флакон компенсатора защищен металлическим электростатическим экран.

В нижней части кронштейна компенсатора есть два отверстия для его крепления. внутренняя сторона теодолитового эталона. Если нам нужно отрегулировать компенсатора, мы должны немного ослабить крепежные винты в этих дыры. Мягким постукиванием можем наклонить компенсатор по x , пока ось трубчатого уровня не будет перпендикулярно вертикальной оси вращения инструмента.После этого крепежные винты следует затянуть. Как обычно, такая корректировка изначально устанавливается производителем, и если теодолит не нарушены, то настройки производителя будет достаточно во время срок службы.

Как правило, достаточно периодической электронной настройки. Каждый электронный Теодолит имеет специальное программное обеспечение для определения нуля вертикального круга позиция. Программное обеспечение обычно сочетается с электронным программа регулировки уровня. Иногда программа электронной регулировки уровня обособленный пункт в меню теодолита.Чаще двухосные компенсаторы есть такое программное решение. Все эти программы доступны для пользователей.

Если теодолит подвергся сильному удару, рекомендуется проверить компенсатор. Мы должны это сделать, даже если теодолит правильно выполняет настройку программы. Во время теста мы должны определить рабочий диапазон компенсатора и линейность его работы. Начнем с размещения теодолит на расстоянии нескольких метров от стены так, чтобы одна из ступней саморезы направляют к стене.Теперь устанавливаем вертикальную ось в отвес. положение с помощью трубчатого уровня. Затем устанавливаем телескоп горизонтально, поворачивая его до тех пор, пока значение вертикального угла не станет равным 0 ° или 90 °. потом рабочий диапазон компенсатора ищем в технических характеристиках теодолита. Обычно это 3 ‘. Затем мы отмечаем три индексные строки на стена. Один из них горизонтальный, а два других на 3 фута выше и ниже горизонтальная линия соответственно. Маркировка этих линий выполняется помощь считывания вертикального угла.Стенд готов. Тогда мы наведите теодолит на горизонтальную указательную линию на стене. Теперь мы будем поверните ножной винт трегера и наложите горизонтальную линию сетка с верхней указательной линией на стене. Таким образом мы наклоняем вертикальная ось теодолита на уровне 3 ‘. Затем запишите вертикальный угол ценить. В идеале он должен быть равен 3 ′. Допустимая разница составляет ± 3 ″ для теодолиты высокой точности, а для теодолитов средней точности — ± 5 дюймов. Аналогично тестируем компенсатор, наклоняя его в обратном направлении.На этом этапе мы совмещаем сетку с нижней индексной линией меткой означает ножной винт. Если отклонения превышают указанные выше значения, но остаются такими же при противоположных наклонностях, мы можем прийти к выводу несущественного масштабного фактора.

Если эти отклонения несимметричны, значит компенсатор смещен. В корректировку положения компенсатора следует производить в специализированном цех.

Если у вас есть большой опыт настройки геодезических инструментов, вы можете попробуйте отрегулировать одноосный компенсатор самостоятельно.Мы бы использовали то же самое стоять. Сначала устанавливаем вертикальную ось в положение отвеса. Тогда мы Немного ослабьте компенсатор с крепежных винтов. Затем ставим телескоп в горизонтальное положение и наведите указатель на горизонтальный указатель линия на стене. Теперь осторожно поверните ножной винт до вертикального угла. показания перестают меняться. Размечаем это положение на стене. Для следующего шага, поворачиваем ножной винт в обратную сторону и отмечаем противоположную точка, в которой компенсатор прекращает работу.

Теперь мы находим середину между этими двумя точками с градуированным миллиметром. правитель. Затем мы вращаем зрительную трубу и накладываем сетку на сетку. середина. Значение вертикального круга теперь будет отличаться от 90 ° 00′00 ″. Легким постукиванием по кронштейну компенсатора пытаемся снять показания близко к 90 ° 00′00 ″. Двадцать секунд точности подойдет. Не следует сильно стучать, так как хрупкий флакон уровень может треснуть. Теперь осторожно затянем крепление компенсатора. винты. После этого мы должны завершить настройку с помощью ПО компенсатора и снова проведите испытания.

Электронные теодолиты с двухосными компенсаторами используются редко. Некоторые Примеры этого типа теодолитов приведены в таблице 3.3. Один из самых известных двухосевых компенсаторы показаны на рисунке 3.24. Его часто использовали в тахеометрах ведущих производителей. производителей, а также установлен в электронных теодолитах Sokkia. В Основная составляющая этого компенсатора — точный круговой уровень. Его дно изготовлен из гладкого оптического стекла. Источник света установлен ниже. Балки свободно проходить через центр пузыря круглого уровня.Лучи, которые достигают края пузыря, отражаются и рассеиваются. Те балки, у которых есть проходит через пузырек свободно проходит мимо пузырька с минимальным отклонением в центр. Если мы установим экран над уровнем, мы сможем увидеть кольцевая тень, движущаяся при наклоне круглого уровня. Если мы настроим матрица из четырех фотодиодов вместо экрана, мы можем наблюдать за движение, анализирующее сигналы фотодиодов. Эти фотодиоды устанавливаются на электронную плату вместе. с усилителями и датчиком температуры.Микропроцессор применяет эти сигналы для расчета положения пузыря. Информация о положении пузыря доступны в графической или цифровой форме.

Рисунок 3.24 Двухосный электронный компенсатор, применяемый Соккиа.

Таблица 3.3 Теодолиты с двухкоординатными компенсаторами

Двухосевой компенсатор устанавливается в том же месте на одноосном блоке, с помощью двух крепежных винтов. Он отрегулирован по длине x направление аналогично одноосному компенсатору. Чтобы отрегулировать компенсатор по направлению на , поворачиваем компенсатор корпус вокруг своей оси относительно кронштейна крепления. После корректировки по направлению y завершено, компенсатор закреплен с помощью стопорных винтов.

Тестирование двухосевого компенсатора очень похоже на одноосное тестирование. Проводится раздельное тестирование обоих направлений. x Проверка направления аналогична проверке одноосного компенсатора. В y направление тестирования тоже связано, но наклон углы выставляются по-другому. Сначала наклоняем теодолит по в направлении x , вращая ножной винт и нацеливаясь на сетка к индексным линиям. Затем поворачиваем теодолит на 90 ° и переключаем отображение в режиме электронного уровня.Мы можем видеть угловое значение наклон по направлению y . Затем мы переключаем дисплей в режим измерения углов и поверните теодолит на 180 °. Теперь отметим значение угла наклона по направлению y . Затем корректируем компенсатор по направлению на . путь мы проделали в направлении x . Конечно, потом мы необходимо завершить настройку с помощью программного обеспечения компенсатора и провести снова тесты.

Решение с двойным осевым компенсатором от Leica показано на рисунке 3.25.

Рисунок 3.25 Двухосный электронный компенсатор, применяемый Leica.

Герметичный сосуд, наполненный силиконом масло используется как чувствительный элемент в компенсаторе. Масло используется потому что в нем быстро стихают колебания. Сосуд имеет прозрачную Нижний. На верхней поверхности масла есть зеркало для лучей света. падение на поверхность под острым углом. Свечение светодиода направлено на оптическая маска (рисунок 3.26), которая формирует изображение ортогональных и наклонных полос.Изображение повернуто с зеркало и проходит через половину объектива. Тогда изображение полосок проходит через чувствительный элемент и возвращается к половине объектива который отправляет изображение на линейную ПЗС-матрицу.

Рисунок 3.26 Принцип считывания компенсатора показан на рисунке 3.25.

Электронный сигнал на выходе ПЗС (нижняя часть рисунка 3.26). Расстояние от нулевой пиксель к центральной группе экспонированных пикселей предоставляет информацию о наклон x направления.Интервал между двумя группами наклонных линий дает информацию о наклоне y направление.

Другие разработчики также используют сосуд, наполненный силиконовым маслом в своих компенсаторы. Решение, предложенное Trimble, показано на рис. 3.27. Узкий луч идет от светодиода к вращающейся призме. его на дно сосуда. На дне сосуда имеется окошко для линз. В луч света отражается от поверхности масла. Затем луч попадает в матрица изображения.Подобный тип используется в видеокамерах. Есть светлое пятно на чувствительная область матрицы изображения. С матрицы идет видеосигнал вывод на микропроцессор изображения, который вычисляет x и y координата энергетического центра светового пятна.

Рисунок 3.27 Двухосный электронный компенсатор, применяемый Тримбл.

В новейших разработках Sokkia применяет ту же конструкцию для двухкоординатного компенсатор (рисунок 3.28). Их основное отличие состоит в использовании квадратной маски, состоящей из двух пересечение ортогональных штрих-кодов.Изображение маски перемещается по чувствительной области матрицы изображения в результате изменения наклона поверхности масла. Изображение микропроцессор вычисляет движение изображения по обеим сторонам x ось и ось y . Типовые программы применяются для обработка изображений штрих-кода.

Рисунок 3.28 Двухосный электронный компенсатор, применяемый Sokkia (новый).

Компенсаторы с сосудом, заполненным силиконовым маслом, и матрицей изображения (или линейная ПЗС-матрица) более стабильны, чем матрицы с трубчатым (или круглым) флюидальный уровень.Также они имеют широкий рабочий диапазон и лучшую линейность. Вот почему они обычно не требуют механической регулировки. Периодически программная настройка компенсаторов необходима с целью переназначение их нулевых пикселей.

3.5.3 Теодолит телескоп

Современные телескопы геодезических инструментов часто базируются на телескопе Кеплера. принципы. Рассказ о его разработке и его оптической схеме находится в главе 2. В теодолитах, с 20 по Используются телескопы с 40-кратным увеличением.Такое увеличение необходимо, потому что невооруженный глаз имеет угловое разрешение около 30 ″, при этом требуется точность прицеливания в съемка 2 ″ и выше. Мы знаем, что увеличение телескопа Кеплера обозначен как

3,4 M = fofe

Выбор фокусного расстояния окуляра имеет некоторые технологические ограничения. Это сделать короткофокусный окуляр приемлемой геометрической формы сложно. искажения.Вот почему фокусные окуляры менее 10 мм применяются редко. геодезические инструментальные телескопы. Если мы вставим это значение в уравнение 3.4, мы увидим, что при 30-кратном увеличении телескопа его длина равна 300 мм. Предыдущий телескопы геодезических инструментов были довольно большими и длинными.

В настоящее время объективы геодезических инструментов состоят из двух частей. Есть фронт объектив и фокусирующая линза (см. рис. 3.29).

Рисунок 3.29 Двухкомпонентный объектив.

Двухлинзовые оптические системы имеют эквивалентное фокусное расстояние:

3.5 F = fofFfo + fF − l

Анализируя формулу, мы видим, что эквивалентное фокусное расстояние F длиннее фокусного расстояния переднего объектива линза f _o . Это означает, что для получения необходимого телескопа увеличения, мы должны применить более короткую фокусную линзу переднего объектива, а затем добавить негативная линза, установленная на расстоянии l после передняя линза.Таким образом, для фокусировки применяется отрицательная линза. Общая длина Телескопа зависит от фокусного расстояния переднего объектива. Двухкомпонентные объективы позволяют сократить длину телескопа на приблизительный коэффициент 2.

Современные объективы телескопов могут состоять из трех частей. Телескопы этого вид применяются в маркшейдерских планах. Теодолиты имеют только двухкомпонентные цели. Получение прямого изображения в теодолиты выполняются так же, как и маркерные нивелиры.Оптические схемы для преобразования перевернутых изображений в прямые описаны в главе 2. Призмы Аббе или Порро используются для этой цели (их полные имена Abbe-Koefin или Porro-Abbe призмы).

В настоящее время в большинстве теодолитов, имеющих прямое изображение, Аббе применяются призматические телескопы (рис. 3.30).

Рисунок 3.30 Теодолитовый телескоп с призмой Аббе.

Эта категория телескопов состоит из трех основных частей. Эти основной корпус телескопа с передней линзой объектива, системой фокусировки и окулярный элемент.Основной корпус телескопа также имеет цапфы осей, которые отсутствуют на рисунке. Объектив теодолитов обычно имеет две или три линзы. Некоторые из них состоят из пар линз, соединенных между собой. вместе.

Система фокусировки теодолита состоит из фокусирующей линзы в оправе и ручка фокусировки. Цилиндрическая рамка фокусирующей линзы имеет точную опору. слайды, позволяющие ему перемещаться вдоль оптической оси телескопа. Рама также имеет зубчатый выступ, соединенный с резьбой на внутренней стороне ручка фокусировки.Когда мы вращаем ручку фокусировки, зубчатый выступ скользит по нить, заставляя фокусирующую линзу двигаться.

Окуляр теодолита состоит из окуляра, сетки нитей и инвертирующая призма. Окуляр помещен в рамку, которую можно перемещать в пределах несколько миллиметров вдоль оптической оси телескопа за счет поворота рамки по нитке. Его перемещение необходимо для индивидуального изображения прицельной марки. фокусировка. Окуляр состоит из нескольких линз, склеенных попарно.

Прицельная сетка состоит из двух склеенных круглых стеклянных пластин.Внутренняя сторона одна из этих пластин имеет несколько пересекающихся линий, толщина которых составляет от 2 до 4 мкм. А Для защиты сетки от пыли применяется двухпластинчатый раствор. Прицельная сетка помещен в рамку, которая может перемещаться по двум направлениям с помощью четырех регулировочные винты. Направление движения перпендикулярно оси телескопа. оптическая ось.

Узлы регулировки прицельной сетки бывают толкающими или тянущими. Тип вытягивания более популярны сейчас, потому что в толкающем типе сетки можно уничтожить с помощью чрезмерное затягивание регулировочных винтов.

Инвертирующая призма связана с окулярной частью, поскольку обычно установить поверх него. Как упоминалось ранее, помимо призмы Аббе, инвертирующий Призма Порро также может использоваться в теодолитах. (Рисунок 3.31). Призма Порро довольно часто применяется в тахеометрах, однако только Nikon использует его в теодолиты. Телескопы, оснащенные призмой Порро, немного короче, чем те, которые оснащены призмами Аббе. Решение с призмой Порро обеспечивает удаление оси глаза относительно оси объектива.

Рисунок 3.31 Теодолитовый телескоп с призмой Порро.

Лазерные теодолиты позволяют визуализировать цель при выполнении макета. А телескоп прямого изображения со встроенным лазерным модулем является основным компонентом современный теодолит лазерного типа (рис. 3.32). Лазерный и прицельный каналы разделены перегородкой. призма. Эта призма состоит из двух прикрепленных половинных фракций стеклянного куба. На внутренней стороне одной из этих фракций находится монохроматическое зеркало. покрытие.Он отражает только лучи лазерного спектра, в остальном он прозрачен. для оптических лучей видимого диапазона. Делительная призма расположена между фокусирующая линза и призма Порро (или Аббе). Вот почему изображение и лазерное пятно фокусировка происходит одновременно.

Рисунок 3.32 Теодолитовый телескоп с лазерной указкой.

Источник света от лазерного модуля расположен на одинаковом расстоянии от цель как прицельная сетка. Следовательно, в данный момент телескоп направлен на цель, она освещается сфокусированным лазерным пятном.К сожалению, часть лазерного света, отраженного от линз объектива, проходит через расщепляющая призма и освещает цель красным ореолом. Чтобы для устранения этого эффекта мы предлагаем установить защитный красный спектральный фильтр на окуляр в момент включения лазера. Съемный спектральный фильтр входит в комплект теодолита.

Наиболее известные лазерные теодолиты перечислены в таблице 3.4.

Таблица 3.4 Современные электронные лазерные теодолиты

3.5,4 Теодолитовые прицелы

Неотъемлемой частью любого теодолита является его прицел. Отдельный раствор прицельных и зажимных винтов применялся в самых ранних теодолитах. и продолжал использоваться долгое время. Такое решение также применяется в многие современные оптические теодолиты. В настоящее время все низкопрецизионные оптические Теодолиты имеют такую ​​систему наведения (рис. 3.33).

Рисунок 3.33 Блок наведения снабжен отдельными винтами.

Последние разработанные теодолиты имеют более эргономичное коаксиальное наведение. решения.В основном это относится к высокой и средней точности. теодолиты. Даже некоторые из этих теодолитов имеют отдельную систему винтов. Обычно это теодолиты, которые производятся по лицензии. Своевременно электронные теодолиты выпускаются только с коаксиальными винтами. Их горизонтальный Решения для нацеливания имеют тот же принцип действия. Коаксиальный винт расположение, как показано на рисунке 3.34 и типичен для теодолитов Sokkia и Pentax. Инструменты Topcon и Nikon также есть аналогичные коаксиальные винты.Topcon и решения Nikon имеют тонкий винт наведения, который устанавливается внутри зажимной винт.

Рисунок 3.34 Блок наведения снабжен коаксиальными винтами.

Теодолиты Leica имеют так называемые бесконечные винты (рис. 3.35). Здесь вы можете увидеть объект наведения расположение горизонтальной оси теодолита. Червячная передача используется для точное прицеливание. Для установления предварительного прицеливания необходимо произвести некоторое усилие повернуть теодолит, преодолев тормозное усилие волнистой пружины.Хороший аспект решения — более быстрое нацеливание. Насколько приложены усилия для поворота теодолита значительны, ножные винты и штатив стабильность должна соответствовать высоким требованиям (рис. 3.36).

Рисунок 3.35 Бесконечный касательный винт.

Рисунок 3.36 Причины ошибок по горизонтали.

Если количество ошибок от 10 ″ до 60 ″ возникает ошибка при измерении по горизонтали. углов, мы должны проверить регулировочные винты и штатив. При необходимости мы следует их отрегулировать.Обязательно их нужно проверять при использовании любого теодолита; однако именно теодолиты с бесконечными прицельными винтами особенно чувствителен к этим ошибкам.

3.5.5 Теодолитовые отвесы

Чтобы установить теодолит точно над точкой отсчета, в современных раз применяем встроенные оптические и лазерные отвесы. Оптический центрир — это Телескоп Кеплер снабжен внутренней фокусирующей линзой (рис. 3.37). Прямое изображение достигается за счет прямоугольная кровельная призма, которая также направляет оптическую ось отвеса по вертикали вниз.Втулка вертикальной оси теодолита полая. Отвес оптический увеличение системы обычно составляет около трех раз. Прицельная сетка телескопа совмещен с вертикальной осью теодолита с четырьмя регулировочными винтами.

Рисунок 3.37 Теодолит оптический центрир.

Повышенная точность вертикальной оси теодолита с отвесом ось, оценивается следующим образом (см. рис. 3.38). Ставим штатив с теодолитом на ровную поверхность и отмечаем точку A с помощью отвеса.В настоящее время мы не платим внимание к положению пузырей. Затем поворачиваем теодолит на 180 °. и отметьте точку B . Если мы разделим расстояние AB , получаем точку C , которая находится на вертикальная ось теодолита. Затем мы должны совместить сетку с точкой C , отрегулировав винты сетки нитей. Опять же, теперь мы вращаем прибор на 180 ° и проверьте, Прицельная сетка удалена с точки C . Если да, то мы должны заполнить еще раз отрегулировать шаги.

Рисунок 3.38 Проверка теодолитового отвеса.

Оптические центриры такого типа могут быть легко преобразованы для использования в лазере (рис. 3.39). Производители устанавливают лазерный модуль вместо сетки и окуляра. Проверка и регулировка выполняется так же, как и оптический центрир. В этом корпус, регулировочные винты снимают корпус лазерного модуля, а не сетка.

Рисунок 3.39 Теодолитовый лазерный центрир.

В наши дни оптические центриры в основном встроены в теодолиты и редко находятся на трегере.Оптические центриры, встроенные в трегеры, более удобны. типичен для теодолитов низкой точности. Трудно отрегулировать отвес, встроен в трегер. Часто рекомендуется регулировать отвес, положив теодолит боком на край стола, а затем повернув сам трегер на 180 °. Точки отмечены на картоне, установленном на высоте 1,5 м. расстояние. Мы не рекомендуем такую ​​регулировку для теодолита, так как это сложно правильно закрепить на краю стола.Мы рискуем уронить инструмент. Лучше использовать другие аксессуары, например призму. держатель отражателя или метка для измерения угла.

Мы также можем отрегулировать этот отвес, сняв трегер на 120 °. Мы установите теодолит на штатив, а затем правильно установите горизонтальное положение. Затем очерчиваем контур трегера на основании штатива. Теперь отметим точки согласно визирной сетке отвеса на картон, который помещается под штатив. Теперь немного ослабляем крепежный винт и поверните трегер на 120 °.Затем аккуратно совмещаем трегер с контуром на основании штатива. Снова устанавливаем горизонтальный аспект теодолита и отметьте вторую точку на картоне. Мы используем та же процедура, чтобы получить третий балл. После этого мы находим треугольник по центру и наложите на него сетку, отрегулировав регулировку винты.

Лазерные отвесы, встроенные в вертикальную ось теодолита, считаются самые актуальные и точные (рис. 3.40). Здесь мы видим, что он очень хорошо защищен и не требует корректирование.Совпадение вертикальной оси теодолита и лазера балка гарантированы производителем.

Рисунок 3.40 Лазерный теодолитовый центрир производства Leica.

Библиография

Андерегг, Дж. С. 1966. Энкодеры вала. Патент США 3244895, поданный 26 июля 2962 г. и выданный 5 апреля, г. 1966 г.

Глим, А. 2006. Метод определения наклона и аппарат. Патент США 2006/0170908 A1 подана 10 января 2005 г. и выдана 3 августа 2006 г.

Годо, Э., Т. Маэдзава , а также М. Сайто . 1999. Лазер теодолит. Патент США 5,905,592 подан. 28 августа 1997 г., выпущено 18 мая 1999 г.

Хори, Н. а также Т. Йокура . 1986. Определение угла наклона. устройство. Патент США 4628612 подан. 1 октября 1985 г., выпущен 16 декабря 1986 г.

Имаидзуми, Ю. 1994. Измерение угла поворота. аппарат. Патент США 5,301,434 подано в декабре 17 апреля 1992 г. 12, 1994.

Исикава, Ю. а также М. Танака . 1984. Оптическая система теодолит. Патент США 4445777 подан. 17 января 1983 г., выпущено 1 мая 1984 г.

Кумагаи, К. 2004. Абсолютный энкодер. Патент США 6,677,863 B2, поданный 3 апреля 2002 г., выдан в январе. 13, 2004.

Ларсен, Х. 1944. Теодолит. Патент США 2363877 подан 11 февраля 1943 г. и выпущен 28 ноября 1944 г.

Лейтц, А. 1902. Транзит. Патент США 715823 подан 21 мая 1901 г. и выдан 16 декабря 1902 г.

Лей, К. Х. 1915. Регулировочное приспособление для теодолит. Патент США 1,145,075 подан. 16 марта 1915 г., выпущен 6 июля 1915 г.

Липпунер, Х.2006. Датчик наклона. Патент США 2006/0005407 A1 подан 12 июля 2005 г. и выдан. 12 января 2006 г.

Мацумото, Т. а также К. О нет . 1996. Абсолютный энкодер, имеющий Абсолютный образец и постепенная градуировка образца с фазой контроль. Патент США 5,563,408 подан. 27 октября 1994 г., выпущено 8 октября 1996 г.

Охиши, М. 2001. Устройство определения наклона. Патент США 6 248 989 B1 подан. апрель 28 июня 1998 г., опубликовано в июне 19, 2001.

Охтомо, Ф. а также К. Кимура . 1984. Аппаратура для измерения. длина или угол.Патент США 4484816 подана 20 июля 1983 г. и выпущена 27 ноября 1984 г.

Питер, Дж. а также Э. Коой . 1980. Тангенциальный винт из теодолита. система. Патент США 4,202,110 подан в мае. 18 1979 г., выпущено 13 мая 1980 г.

Савагути, С. 2003. Лазерное центрирующее устройство. Патент США 2003/0177652 A1, поданный 22 января 2003 г., и выдан 25 сентября 2003 г.

Шимура, К. 1992. Детектор угла наклона. Патент США 5,101,570 подан 14 июля 1989 г. и выдан. 7 апреля 1992 г.

Уайлд, Х.Угломер. Патент США 2221317, поданный 26 января 1938 г. и выданный 12 ноября, г. 1940 г.

Вингейт, С.А. Фотоэлектрический датчик угла вала. Патент США 3187187 подан 24 января 1962 г. и выдан 1 июня. 1965 г.

Теодолит — AWF-Wiki

Принцип действия

Теодолит используется для измерения вертикальных и горизонтальных углов. Основными частями являются горизонтальный и вертикальный круги, масштабированные в углах. Он регулярно устанавливается на штатив и имеет несколько уровней для регулировки теодолита в полевых условиях.

Теодолит с устройством для оптического измерения расстояний называется тахиметром . Более современные тахеометры, оснащенные электрическими приборами для измерения расстояний, называются тахеометрами и .

Цепи измерительные многоугольные

Выбор точек (вершин) многоугольной цепи зависит от цели измерения. В большинстве случаев вы будете следовать курсом дорог и троп. Отдельные сегменты должны быть расположены таким образом, чтобы можно было легко соединить другие объекты.Сегменты линии должны быть относительно длинными, чтобы обеспечить низкое распространение ошибок — не менее 50 метров и, при нормальных обстоятельствах, не более 200–300 метров ^[1] .

Чтобы оценить абсолютное положение многоугольной цепочки, она должна быть связана с тригонометрической вершиной, находящейся рядом с ней. Как правило, близкие вершины должны быть частью многоугольной цепи.

В поле процедура выглядит следующим образом: Отдельные вершины должны быть отмечены перпендикулярными стержнями для измерения дальности.Теодолит центрируется точно над соответствующей вершиной. Обе задачи должны выполняться с полным вниманием, чтобы минимизировать ошибки измерения угла.

От каждой вершины измеряется расстояние до предыдущей и до следующей вершины. Измерение расстояния выполняется дважды, второе измерение можно рассматривать как измерение безопасности. Среднее значение обоих измерений берется для наилучшего приближения к реальному расстоянию. Расстояние в основном определяется с помощью электронных средств измерения расстояния.Угол преломления между двумя расстояниями может быть получен из разницы между двумя показаниями горизонтального круга, полученными путем пеленга на предыдущую и следующую вершину.

Угол наклона определяется по вертикальному кругу. Все измеренные параметры заносятся в обзорный лист. Кроме того, все вершины нанесены на карту эскиза.

Если цепь многоугольников, измеренная с помощью теодолита, должна быть нанесена на карту, по крайней мере, в одной точке необходимо измерить направление (с помощью компаса), чтобы правильно вписать его в систему координат ^[1] .

Метод полярных координат

Этот метод можно применять на четко обозначенной местности. Измерение проводится от одной фиксированной точки. Измеряются расстояние и угол преломления от точки. Таким образом, это в основном измерение полярных координат. Расстояние берутся тахиметрическим или электронным. Чтобы нарисовать полученные вершины на карте, должны быть доступны координаты как минимум двух точек.

Сегодня это стандартный метод для обширных измерений, поскольку измерение углов и расстояний в большинстве случаев может выполняться автоматически ^[2] .

Список литературы

1. ↑ ^{1.0 1.1} Kleinn, Dr. C. Skriptum zur Vorlesung „Einführung in die Vermessungslehre“ für Studierende der Forstwissenschaften. Георг Август Гёттингенский университет, 2009.
2. ↑ Vermessungstechnik in der Berufsschule fuer Vermessungstechniker [1]

Кратко объясните принцип работы электронного теодолита

Ответ:

Теодолит работает, комбинируя оптические центриры (или отвесы), спиртовой уровень (пузырьковый уровень) и градуированные круги для определения вертикального и горизонтального углов при съемке.Оптический центрир обеспечивает размещение теодолита как можно ближе к вертикали над точкой съемки. Внутренний спиртовой уровень гарантирует, что устройство выровнено до горизонта. Градуированные круги, один вертикальный и один горизонтальный, позволяют пользователю фактически определять углы.

Как использовать теодолит

Теодолит Johnson Level

Отметьте точку, в которой будет установлен теодолит, с помощью гвоздя геодезиста или кола.Эта точка является основой для измерения углов и расстояний.

Установите штатив. Убедитесь, что высота штатива позволяет инструменту (теодолиту) находиться на уровне глаз. Отцентрованное отверстие монтажной пластины должно находиться над гвоздем или колом.

Забейте ножки штатива в землю, используя кронштейны по бокам каждой ножки.

Установите теодолит, поместив его на штатив, и прикрутите его с помощью монтажной ручки.

Измерьте высоту между землей и инструментом. Это будет ссылка на другие станции.

Выровняйте теодолит, отрегулировав ножки штатива и используя уровень «яблочко». Вы можете сделать небольшую настройку с помощью регуляторов уровня, чтобы добиться нужного результата.

Отрегулируйте маленький прицел (вертикальный центрир), расположенный на дне теодолита. Вертикальный центрир позволяет гарантировать, что инструмент остается над гвоздем или колом.Отрегулируйте отвес, используя ручки внизу.

Наведите перекрестье основного прицела на точку измерения. Используйте фиксирующие ручки сбоку теодолита, чтобы держать его нацеленным на острие. Запишите горизонтальный и вертикальный углы с помощью телескопа, находящегося на стороне теодолита.