ПОВЕРКИ И ЮСТИРОВКИ ЭЛЕКТРОННОГО ТЕОДОЛИТА. Единство и требуемая точность измерений определяются метрологическим обеспечением измерительных средств

Единство и требуемая точность измерений определяются метрологическим обеспечением измерительных средств. Это достигается установлением и применением научно-методических приёмов, технических средств, правил и норм контроля приборов, применяемых в производстве. Под единством угловых геодезических измерений понимают такое состояние измерений, при котором получаемые результаты выражаются в принятых единицах плоского угла, а погрешности результатов измерений известны с требуемой надёжностью. Государственная поверочная схема для средств измерения плоского угла устанавливается государственным стандартом.

Одно из важнейших понятий в системе метрологического обслуживания угломерных приборов – поверка. Под поверкой геодезических приборов понимают контроль метрологической исправности и определение конкретных значений метрологических характеристик, нормированных в технической документации. Рабочие теодолиты должны проходить ведомственную поверку, организуемую ведомственными метрологическими службами, а при отсутствии таковых, в специализированных метрологических центрах.

Для геодезических приборов выполняют следующие поверки: периодическую, межсезонную, контрольную, эксплуатационную, внеочередную. Для электронных теодолитов, периодическая поверка основных электронных узлов, выполняется не реже одного раза в год. Объём поверочных работ устанавливается в зависимости от типа прибора. Применяемые методы и средства поверки выбирают с учётом специфических особенностей и назначения прибора. Для обеспечения нормальных условий проведения испытаний или поверки необходимо соблюдение целого ряда требований по предохранению угломерного прибора от внешних влияний в рабочем пространстве.

По результатам поверки оформляется протокол, выдаётся свидетельство об аттестации прибора. Теодолит, не имеющий аттестации, к производству измерений не допускается.

При испытании взаимодействия деталей прибора особое внимание необходимо обратить на следующие требования:

1. Вращение горизонтального и вертикального кругов и алидады горизонтального круга должно быть свободным и при работе наводящими винтами плавным;

2. Закрепительные винты круга и зрительной трубы надо зажимать без лишних усилий. При поворотах верхней части прибора следует браться руками за алидадную часть у места расположения закрепительного винта;

3. Подъёмные винты не должны иметь шатаний в подставке.

4. Сетка нитей зрительной трубы должна быть установлена правильно.

Поверки и юстировки электронных теодолитов средней точности необходимо проводить в следующей последовательности:

1. Поверка и юстировка цилиндрического уровня;

2. Поверка и юстировка круглого уровня;

3. Поверка и юстировка оптического центрира.

После выполнения юстировки, всегда необходимо повторить поверку.

Поверка цилиндрического уровня. Ось цилиндрического уровня на алидаде горизонтального круга должна быть перпендикулярна к вертикальной оси теодолита.

Горизонтальный круг устанавливается таким образом, чтобы ось цилиндрического уровня была параллельна любым двум подъёмным винтам (рисунок 10). Вращая эти два подъёмных винта навстречу друг другу в одну или другую сторону, приводят пузырёк цилиндрического уровня в нуль-пункт (на середину). После чего поворачивают теодолит вокруг вертикальной оси таким образом, чтобы цилиндрический уровень стал перпендикулярно тем же двум подъёмным винтам. Вращением третьего подъёмного винта, в направлении которого повёрнут цилиндрический уровень, приводят пузырёк уровня в нуль-пункт. Затем возвращают теодолит в исходное положение и уточняют приведение пузырька в нуль-пункт.

После этого, поворачивают алидаду на 180°; если пузырёк уровня останется на середине, то условие поверки считается соблюденным. Если же пузырёк уровня отойдет от середины больше чем на одно деление, значит, условие не соблюдено, и необходимо исправить обнаруженную не перпендикулярность осей, т.е. произвести юстировку. Для этого подсчитывают, на сколько делений уровня отклонился пузырек. Ошибку в размере половины делений устраняют исправительным винтом уровня (рисунок 15) с помощью специальной шпильки. При большом отклонении исправление выполняют постепенно. Поверку и юстировку повторяют несколько раз до полного устранения ошибки.

Рисунок 15 – Юстировка цилиндрического уровня

Поверка круглого уровня.Ось круглого уровня должна быть параллельна оси вращения нивелира.

До начала данной поверки должна быть выполнена юстировка цилиндрического уровня. Если пузырёк круглого уровня находится в нуль-пункте после приведения в центр пузырька цилиндрического уровня, то дальнейшая юстировка не требуется. В противном случае необходима юстировка. Действуя юстировочной шпилькой, повернуть юстировочные винты (рисунок 16а), пока пузырёк круглого уровня не переместится в центр. Во избежание разрыва, нельзя перетягивать юстировочные винты. Необходимо ослабить один винт на ¼ оборота винта (рисунок 16б), а затем затянуть другой винт также на ¼ оборота. После этого поверку повторяют, повернув прибор на 180 °.

а	б

Рисунок 16 – Юстировка круглого уровня

Поверка оптического центрира. Визирная ось оптического центрира должна совпадать с вертикальной осью вращения теодолита.

Навести оптический центрир на точку центрирования с помощью трёх подъёмных винтов, или, ослабив становой винт, передвинуть теодолит по головке штатива к точке. Затем повернуть теодолит на 180° и повторить визирование через оптический центрир. Если точка центрирования находится в центре круга поля зрения оптического центрира, то юстировка не требуется. В противном случае необходима юстировка. Для этого нужно снять крышку юстировочных винтов оптического центрира (рисунок 17а), повернув её против часовой стрелки. Под ней расположены четыре юстировочных винта. Действуя юстировочной шпилькой, вращением юстировочных винтов, возвращают перекрестие сетки нитей центрира на половину дуги отклонения от точки (рисунок 17б). Необходимо ослабить один винт на ¼ оборота винта, а затем затянуть другой винт также на ¼ оборота. После этого, повернув прибор на 180 °, поверку повторяют, до полного устранения смещения.

а	б

Рисунок 17 – Юстировка оптического центрира

Установка места нуля вертикального круга.

Последовательность действий при установке места нуля электронного теодолита технической точности представлена в таблице 5.

Таблица 5 – Последовательность действий при установке места нуля электронного теодолита VEGA TEO 5

Операция	Кла-виша	Дисплей
Точное горизонтирование теодолита	нет
Нажать клавишу «V%», и удерживая её, нажать клавишу питания. На дисплее появится режим установки места нуля вертикального круга	V%
Повернуть зрительную трубу в вертикальной плоскости, чтобы установит место нуля. На дисплее появится «STEP – 1»
Навести зрительную трубу на цель, расположенную близко к горизонту на расстоянии примерно 100 м. Нажать «V%». Данные для первой точки будут сохранены. На дисплее появится «STEP – 2»	V%
Перевести зрительную трубу через зенит и снова визировать её на начальную точку. Нажать «V%». Данные для второй точки будут сохранены, и место нуля вертикального круга будет установлено. После нажатия клавиши инструмент подаст звуковой сигнал и вернётся в режим обычных измерений	V%

Метрологические центры в процессе первичной или периодической поверки кроме внешнего осмотра и опробования каждому теодолиту выполняют определение следующих метрологических характеристик:

1. Определение цены деления уровней;

2. Определение наименьшего расстояния визирования;

3. Определение коэффициента нитяного дальномера;

4. Определение постоянного слагаемого нитяного дальномера;

5. Определение диапазона работы компенсатора;

6. Определение систематической погрешности компенсатора на 1' наклона оси;

7. Определение погрешности оптического центрира;

8. Определение СКО измерения горизонтальных и вертикальных углов.

Пункты 1, 2 и 4 определяются только при первичной поверке.

8 ИЗМЕРЕНИЕ ЭЛЕКТРОННЫМ ТЕОДОЛИТОМ

8.1 Измерение горизонтальных углов

Схема действий при измерении горизонтальных углов представлена на рисунке 18. Необходимо навести зрительную трубу теодолита на точку А (приложение А). Далее нажать клавишу «ОSET», чтобы обнулить отсчёт горизонтального круга. После чего, отпустив закрепительный винт горизонтального круга и зрительной трубы, навести зрительную трубу на вторую точку (В). На дисплее высветится значение измеренного угла между точками А и В.

Рисунок 18 – Схема измерения горизонтального угла

Символ «HR» на дисплее означает, что измерение угла выполнено по ходу часовой стрелки. Символ «HL» на дисплее означает, что измерение угла выполнено против хода часовой стрелки.

8.2 Измерение вертикальных углов

Для измерения вертикальных углов в электронных теодолитах реализованы три системы отсчёта. Они отличаются выбором начального нулевого направления, и направлением счёта величины вертикального угла. В процессе настройки измерений выбирается одна из предлагаемых систем. Выбор системы рассмотрен в разделе «5 Настройки измерений». Далее при наведении на объект визирования на дисплее отображается значение угла наклона, исходя из выбранной системы.

8.3 Измерение уклона

Нажатием клавиши «V%», можно переключить счёт значений вертикальных углов на счёт значений уклонов в диапазоне от 0% до 100%.Режим измерения уклона отмечен на дисплее символом «%». Схема направления счёта величины уклонов представлена на рисунке 19.

Рисунок 19 – Схема направления счёта величины уклона

8.4 Измерение расстояния по дальномерным нитям

Расстояние можно определить при помощи вертикальной рейки, имеющей сантиметровые деления (приложение Б). Для этого, считывают отсчёты по верхней и нижней дальномерным нитям сетки нитей зрительной трубы, наведённой на рейку (рисунок 20). Коэффициент нитяного дальномера электронного теодолита равен 100, то есть одному сантиметру на рейке между дальномерными нитями соответствует один метр на местности между теодолитом и рейкой. Расстояние от прибора до объекта равно количеству сантиметровых делений, между нитями дальномера выраженному в метрах.

а	б
в	г

Рисунок 20 – Схема измерения расстояния по дальномерным нитям

а – схема разметки сетки нитей; б – расстояние на рейке между дальномерными нитями; в – схема измерения расстояния; г – поле зрения теодолита с отсчётами по дальномерным нитям

Расстояние можно определить как разность отсчётов по верхней и нижней нитям, помноженную на коэффициент дальномера, то есть:

D = (128.7 – 111.3) × 100 = 17.4 м

При коротких расстояниях, можно пересчитать количество сантиметровых делений между дальномерными нитями.

8.5 Вынос проектного горизонтального угла

Поворачивают теодолит вокруг вертикальной оси до тех пор, пока на дисплее не высветится нужное значение горизонтального угла. После чего необходимо нажать клавишу «HOLD». Численное значение проектного угла на дисплее зафиксируется. Установленный отсчёт некоторое время будет мигать. Далее, зрительная труба наводится на начальную точку, от которой будет откладываться угол. Вновь нажимается клавиша «HOLD». Теперь горизонтальный угол будет отсчитываться от установленного значения.

8.6 Ошибки, возникающие в процессе измерения углов

В процессе выполнения измерений электронным теодолитом может произойти сбой в системе измерений. Возможные ошибки, и причины их вызвавшие, приведены в таблице 6.

9 СУЩЕСТВУЮЩИЕ СПОСОБЫ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВ

В геодезических сетях, при выполнении геодезических работ, проведении инженерных изысканий могут измеряться как отдельные углы, так и набор смежных углов, который образуется направлениями на различные точки.

Сам процесс измерения горизонтальных и вертикальных углов имеет некоторые принципиальные отличия.

1. Горизонтальный угол определяется как разность измерения двух направлений, а вертикальный угол задаётся одним измеряемым направлением относительно некоторой фиксированной линии, исходя из выбранной системы.

2. Количество приёмов при измерении вертикальных углов, как правило, значительно меньше, чем при измерении горизонтальных углов. Увеличение числа их, не позволяет повысить точность измерений.

3. Горизонтальныё углы измеряются на различных установках круга, тогда как вертикальный круг в обычных конструкциях перестановки не имеет.

4. Для наведения на цель, при измерении горизонтальных углов, используют вертикальный штрих сетки или бисектор, а при измерении вертикальных углов – горизонтальный штрих.

Таблица 6 – Причины, приводящие к ошибкам в системе измерений электронного теодолита

Код ошибки	Причина ошибки	Клавиша для удаления ошибки с дисплея
Е01	Скорость вращения теодолита очень большая для датчика горизонтальных углов	0SET
Е02	Скорость вращения зрительной трубы теодолита очень большая для датчика вертикальных углов	V%
Е03	Ошибка системы измерения вертикальных углов. Включите прибор снова. Если ошибка осталась, необходимо обратить в сервис-центр	2Х
Е04	Ошибка системы измерения горизонтальных углов. Включите прибор снова. Если ошибка осталась, необходимо обратить в сервис-центр	2Х
Е06	Ошибка в установке нулевого индекса вертикального круга	N/A

Поэтому измерение вертикальных углов значительно проще. В процессе их измерения не возникает дополнительных сложностей в обеспечении заданной точности.

Горизонтальные углы измеряют по более сложным программам. В геодезическом производстве применяют способы отдельного угла (способ приёмов), всевозможных комбинаций, круговых приёмов, повторений и различные модификации данных приёмов.

Среди модификаций способа отдельного угла выделяют:

1. Способ симметричных установок лимба;

2. Способ поправок;

3. Способ раздельных повторений.

Способ повторений, практически является частным случаем отдельного угла.

Среди модификаций способа всевозможных комбинаций выделяют:

1. Способ Шрейбера;

2. Способ Гаусса;

3. Способ симметричных комбинаций направлений, разбитых на группы. Способ Н.В. Яковлева;

4. Способ Ю.А. Аладжалова;

5. Способ А.Ф. Томилина;

6. Способ наблюдений на вспомогательную марку;

7. Способ Вольфа;

8. Способ секторов Г. Вильда.

Среди модификаций способа круговых приёмов выделяют:

1. Способ Струве;

2. Видоизменённый способ, И.М. Конопальцева.

При измерении горизонтальных углов, когда не требуется высокая точность, и в теодолитных ходах съёмочного обоснования наибольшее распространение получил способ полного приёма.

10 РАБОТА НА СТАНЦИИ ПРИ ИЗМЕРЕНИИ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО УГЛА ПОЛНЫМ ПРИЁМОМ

Для выполнения измерения теодолит надо установить и закрепить на штативе становым винтом, так чтобы подъёмные винты свободно вращались. Полный приём состоит из двух полуприёмов выполненных при разных положениях вертикального круга. Точность считывания значений 1"/5".

Процесс измерения угла состоит из отдельных операций.

1. Перед работой теодолит устанавливают над вершиной угла (колышка), таким образом, чтобы оптический отвес находился примерно над центром точки. Центрирование корректируется передвижением теодолита на штативе, либо изменением длины ножек штатива. Допустимая погрешность при центрировании составляет 2–3 мм. Затем, убедившись в устойчивости теодолита, подъёмными винтами с помощью уровня при алидаде горизонтального круга установить лимб теодолита в горизонтальное положение.

2. Установить сетку нитей на чёткое изображение, закрепить лимб и навести трубу с помощью оптического коллиматорного визира на левую точку угла. Закрепить алидаду и более точное наведение произвести наводящими (микрометренными) винтами трубы и алидады. Визирование осуществляется на самую нижнюю видимую часть вешки. Этим исключается погрешность за редукцию, т.е. наклон вешки.

3. Обнулить отсчёт по горизонтальному кругу и записать его в журнал.

4. Открепив алидаду, навести трубу на переднюю точку угла, считать отсчёт и записать.

5. Записать полученное значение угла.

Описанные выше операции представляют первый полуприём, выполненный при КП или КЛ.

6. Открепив закрепительные винты трубы и алидады горизонтального круга, перевести трубу через зенит. Изменить положение вертикального круга.

7. Измерить угол при другом положении круга, повторив действия, описанные в ранее рассмотренных пунктах.

8. Расхождение значения угла в двух полуприёмах (КП и КЛ) не должно превышать 10". Если расхождение допустимо, вывести среднее значение угла из двух полуприёмов. Это будет результат измерения угла полным приёмом. Результаты выполненного измерения записываются в журнал измерения углов, представленный в таблице 7.

Первое измерение угла выполнено для точки 1 съёмочного обоснования (с.с.1) в теодолитном ходе. Задняя точка визирования - пункт полигонометрии второго разряда (п.п.8), к которому осуществлялась привязка. Передняя точка визирования – вторая точка съёмочного обоснования (с.с.2). Измерен правый по ходу лежащий угол в полигоне, при движении против хода часовой стрелки. При двух положениях круга (КЛ и КП) получены значения измеренных углов.

Таблица 7 – Журнал измерения горизонтальных углов

Расхождение между значениями измеренных углов на первой точке съёмочного обоснования (84˚44'20" и 84˚44'30") при разных положениях вертикального круга, относительно зрительной трубы, не превышают допустимой точности (10"). Следовательно, можно вычислять среднее значение измеренного угла, которое составляет 84˚44'25".

При недопустимом расхождении значений измеренного угла при КП и КЛ измерения следует повторить. Ошибочную запись необходимо вычеркнуть аккуратной прямой линией. Справа написать «перенаблюдено». Затем, выполнить запись нового измерения.

При выполнении измерений углов по трёхштативной схеме, требуется заменить теодолит маркой. Чтобы не выполнять центрирование и горизонтирование марки, извлекают теодолит и марку из трегера (подставки). Затем меняют их местами. Последовательность действий представлена на рисунке 21.

Поворотом закрепительного винта против часовой стрелки на 180˚, освобождается прибор (рисунок 21а). После этого, он вынимается из трегера. Чтобы установить новый прибор, необходимо соединить выступ инструмента с выемкой трегера (рисунок 21б). Затем повернуть закрепительный винт на 180˚ по часовой стрелке. Проверить надёжность закрепления.

а	б

Рисунок 21 – Замена инструмента на подставке

а – отсоединение прибора; б – установка прибора

11 РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПОЛЬЗОВАНИЮ ЭЛЕКТРОННЫМИ ТЕОДОЛИТАМИ

Перед применением теодолита необходимо ознакомиться с его техническим описанием, особенностями конструкции и эксплуатации. Наблюдатель обязан знать правила укладки прибора и его расположение в укладочном футляре, крепление теодолита и принадлежностей на своих посадочных местах в упаковке.

Перед началом измерений опробованием проверяют взаимодействие подвижных частей прибора. Делают несколько поворотов алидады, проверяя положение цилиндрического уровня.

Устанавливают окуляр зрительной трубы (сетку нитей) по собственному зрению.

Если прибор долгое время был на хранении, проверяют основные геометрические условия. При необходимости выполняют юстировку.

Перед началом измерений все наводящие винты необходимо вывести в среднее положение.

При выполнении измерений в солнечную погоду теодолит предохраняют от перегрева геодезическим зонтом или тентом.

В каждом полуприёме следует обеспечить полное единообразие всех измерительных операций по каждому наблюдаемому направлению.

Во время наблюдений в приёме обеспечивают симметрию относительно некоторого среднего момента его выполнения. Это снижает влияние погрешностей действующих пропорционально времени. Измеряют полуприёмами при разных положениях вертикального круга.

Для уменьшения влияния погрешностей диаметров лимба, а также периодических ошибок оптического микрометра, измерения выполняют на симметричных, заранее вычисленных, установках шкал.

Рекомендуется измерительные операции выполнять ровным темпом, отсчёты брать без остановок и задержек. Задержка измерений может приводить к неудовлетворительным результатам.

Не следует чрезмерно затягивать закрепительные винты алидады и трубы. При работе необходимо пользоваться средней частью резьбы наводящих устройств.

Необходимо следить за тем, чтобы алидадная часть перемещалась плавно, без заметных усилий и рывков. По возможности необходимо избегать возвратных движений алидады относительно принятого в полуприёме направления её вращения. После наведения на цель не следует прилагать к колонкам, алидаде или трубе усилий, которые могут вызвать сдвиги частей прибора.

Окончательное наведение трубы на цель следует производить единообразным движением головки винта (как правило, ввинчиванием)

Для исключения влияния погрешности фокусирующего устройства, каждую визирную цель необходимо наблюдать дважды, при разных положениях вертикального круга.

Для исключения погрешности за качку вертикальной оси следует горизонтальные углы измерять чётным числом полных приёмов.

Для исключения влияния эксцентриситета алидады рекомендуется делать перестановку лимба между полуприёмами на угол близкий 180˚. Этому отвечает перевод трубы через зенит и наблюдение при втором положении вертикального круга. Переставлять лимб между полуприёмами на величину близкую к 90˚ недопустимо.

Влияние эксцентриситета вертикального круга на угол наклона можно исключить лишь в среднем значении угла, полученном из прямых и обратных измерений.

Для компенсации остаточных деформаций и последействий в работе подвижных элементов теодолита рекомендуется чередовать наблюдения в нечётных и чётных приёмах по схеме: ЛП, ПЛ, ЛП и т.д.

Необходимо исключить азимутальные сдвиги зрительной трубы при работе наводящим винтом. Для этого, перед окончательным наведением трубы по высоте следует, произвести лёгкие покачивания трубы попеременными движениями наводящего винта. После чего опустить трубу точно на заданное место визирования. Предварительное наведение на цель выполняют от руки.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: