Физика в строительстве

      Самым распространенным  методом является применение  эксцентрической шайбы (лагера) (1) с котировочными винтами (2) для разворота шайбы (рис. 2).

 Рис. 3.

 

1 - посадочная втулка;

2 - колонна тахеометра;

3 - крепежные отверстия

     Однако завод  Karl Zeiss использует другой метод. Посадочная втулка (1) под ось вращения трубы устанавливается на колонке тахеометра (2) Крепежные отверстия (3) делаются шире диаметра крепежных болтов с широкими шляпками, что дает возможность передвигать втулку (1) вверх-вниз и влево-право и закреплять ее е нужной позиции (рис. 4).

   Рис. 5. Установка компенсатора

 

      Ось вращения  тахеометра должна быть перпендикулярна  основанию корпуса и оси вращения  зрительной трубы. Поэтому посадочное  место под ось вращения тахеометра  обрабатывается фрезерованием.

      К корпусу  тахеометра крепится компенсатор,  который является электронным  уровнем прибора. В случае, когда  компенсатор одноосевой, он устанавливается  параллельно зрительной трубе  для компенсации продольного  наклона. При этом посадочные  места компенсатора (1) параллельны плоскости колонки (2) (рис. 5).

Когда компенсатор двухосевой, то для юстировки его поперечного  наклона используются разные (приведенные  ниже) механизмы.

1. Метод PENTAX R 300 серии (рис. 5).

На колонку (1) крепится компенсатор (2). Продольный наклон юстируется винтами (3), поперечный наклон юстируется на сжатие-разжатие винтом (4) через две вогнутые шайбы (5).

2. Метод karl Zeiss Elta E серии.

Поперечный наклон юстируется передвижением топорной гайки (1), которая  ходит по резьбе (3) оси (2) и крепится е нужной позиции гайкой (3) (рис, 6).

3. Фирма Nikon DTM 500 серии использует два одноосевых компенсатора: один в колонке для продольной компенсации, другой - под дисплеем для поперечной компенсации.

4. Фирма Geodimeter не юстирует компенсатор механически. Это делается в сервисной программе.

5. Фирма Sokkia использует юстировку при помощи упорных стопоров.

 Рис 6. Метод юстировки PENTAX R 300 серии

   

 Знание этих способов  помогает отъюстировать компенсатор.  Цель юстировки в следующем:  когда топограф горизонтирует прибор по уровню, он одновременно горизонтирует электронный уровень-компенсатор.

     Описанные  выше способы помогают отъюстировать  компенсатор, но только в том  случае, если программа юстировки  компенсатора не спрятана в  сервисной программе. Поскольку  каждый компенсатор имеет свои  индивидуальные внутренние поправки, то при замене компенсатора  пределов механической юстировки  может быть недостаточно.

 Рис. 7. Корпус тахеометра

Методы установки зрительных труб;

      Установка  зрительной трубы зависит от  конструкции ее оси. Чаще используется  конструкция из полуосей. Это  выглядит так: на зрительную  трубу (1) устанавливают две полуоси  (2), которые вставляются во втулки  корпуса. Затем перпендикулярность  осей трубы и вращения юстируют  лагерной эксцентрической втулкой (рис. 7).

 Рис. 8. Монтаж зрительной трубы

     Следующая  задача состоит в недопущении  хода зрительной трубы вдоль  оси ее вращения. Для этого  к торцу оси в левой колонке  корпуса на болтах крепят посадочное  место (1) лимба вертикального  круга, что ограничивает ход  зрительной трубы вправо. В правой  колонке корпуса на полуось  надевают хомут (2) механизма для  фиксатора и наводящего винта  зрительной трубы. Это ограничивает  ход зрительной трубы влево.  Теперь труба жестко закреплена  по торцам оси и может только  вращаться. Но в этом методе  есть один недостаток.

     Очень важно,  чтобы визирная ось зрительной  трубы пересекалась с осью  вращения тахеометра. Несоблюдение  этого условия влечет за собой  ближнюю компенсацию. Поэтому  некоторые заводы-изготовители применяют  другой способ, при котором ось  вращения проходит через зрительную  трубу.

    Монтаж производят так: конец оси вставляют в колонку со стороны лимба вертикального круга (1), затем между колонок ставят трубу (2) и проталкивают сквозь нее ось (3) до лагерной втулки (рис. 8). Зрительная труба (2) крепится к оси при помощи двух винтов (4). Резьба нарезается в отверстиях оси, в зрительной трубе отверстия шире диаметра винтов. Это дает возможность перемещать зрительную трубу по оси влево и вправо. Этот ход устраняет ближнюю коллимацию, затем винты (4) зажимают. Для фиксации оси (1) в корпусе применяют прорезь (2) под защелку (3), которая крепится к корпусу (4).

      В левой  колонке к торцевой части оси  трубы крепится лимб вертикального  круга. Применяются, как правило,  два способа крепления - на  болтах и на клею. В зависимости  от того, какой лимб — кодовый  или растровый, есть разные  способы крепления и юстировки  датчиков угла.

    Рис.9. Растровые лимбы

    Растровые лимбы;

     Счет по  растровому лимбу возможен только  при наличии дифракционной решетки.  В разных тахеометрах применяют  разные конструктивные решения.  Вот некоторые из них.

      Лимб вертикального  круга (1) прикреплен к оси трубы  (2). Дифракционная решетка (4) подкреплена  к стойке (3). За решеткой установлен  фотоприемник (5), который крепится  вместе с излучателем (б) к  корпусу (7) болтами (8), Для установки  дифракционной решетки (4) используют микроскоп (рис. 9).

      Наблюдая  сквозь лимб, надо убедиться, чтобы  четыре окна решетки попали  под полуось лимба. Эта процедура  трудоемкая, но благодаря такой  конструкции фотоприемник устанавливается  без юстировки.

      Чтобы избежать  этой трудоемкой процедуры, некоторые  заводы используют следующую  конструкцию. Лимб, установленный  на оси зрительной трубы, вращается  во втулке корпуса. На корпус  монтируется второй лимб на  станине, прикрепленной к корпусу.  На лимб нанесены две дифракционные  решетки. К корпусу монтируют  фотоприемные устройства со светодиодами. Посадочные места лимбов скреплены между собой болтами через пружинные шайбы. Затяжка болтов сближает лимбы, ослабляя болты.      Пружинные шайбы ослабляют лимбы. Это позволяет фокусировать оптическую систему. Контроль ведется при помощи осциллографа. Нащупав осциллографом на шлейфе фотоприема контакты sin и cos, путем юстировки фокуса настраивается максимальная фигура Лиссажу. Плоскости колонок должны быть параллельны и перпендикулярны плоскости основания корпуса.

 

3.2 Нивелир и  его устройство.

 

     Нивелир (от франц. niveler — выравнивать, niveau — уровень), геодезический инструмент для измерения превышения точек земной поверхности — нивелирования, а также для задания горизонтальных направлений при монтажных и т.п. работах. Наибольшее распространение имеют оптико-механические Нивелир, снабженные зрительной трубой, при помощи которой производят отсчёт по рейке. Перед отсчётом визирную линию зрительной трубы устанавливают горизонтально при помощи уровня; в Нивелир с самоустанавливающейся линией визирования это осуществляется автоматически.

    Всю конструкцию  нивелира, можно разбить на три  основных блока (рис. 1): наведения,  ориентирования и измерения. 

рис.1 Структурная схема нивелира

   Назначение устройства  наведения заключается в обеспечении  наведения визирной оси зрительной  трубы по отношению к объекту  наблюдений (рейке).

    По сравнению  с теодолитом точность наведения  на рейку не играет существенной  роли, так как отсчет по горизонтальной  нити может быть произведен  на любом ее участке. Если  отсчет по рейке производится  с помощью углового биссектора высокоточного нивелира, то в зависимости от расстояния до рейки используются различные участки этого биссектора.

     Назначение устройств ориентирования заключается в обеспечении однозначного ориентирования визирной оси нивелира относительно отвесной линии.

     По сравнению с теодолитом требуемая точность выполнения ориентирования у нивелиров выше в несколько раз. Назначение рабочих мер состоит в обеспечении измерения превышения на станции. В отличие от процесса измерения углов при нивелировании используются рабочие меры, являющиеся частями конструкций как нивелира, так и визирных целей (реек).

рис. 2

      Принципиальная схема нивелира с уровнем приведена на рис. 2.

      Основными частями нивелира с уровнем являются зрительная труба 1, цилиндрический уровень 2, трегер 3 и элевационный винт 4. В высокоточных нивелирах перед объективом устанавливается плоскопараллельная пластинка 5, которая является составной частью оптического микрометра; при этом оптический микрометр, в свою очередь, является составной частью общей конструкции нивелира. Последние модификации точных нивелиров также снабжаются оптическим микрометром, который представляет собой, надеваемую на объектив, насадку. При нивелировании технической точности насадкой (оптическим микрометром) можно не пользоваться или ее можно снять вообще.

 

3.3 Теодолит и  его устройство.

 

    Теодолит – это прибор для измерения горизонтальных и вертикальных углов, используемый для триангуляции.Он является основным инструментом в геодезических и инженерных измерениях. Происхождение слова "теодолит", по-видимому, связано с греческими словами theomai смотрю, вижу и dolichos - длинный, далеко . Его часто используют в метеорологии или при запуске ракет. Современный теодолит представляет собой оптическую трубу, движущуюся по двум перпендикулярным осям, горизонтальной и вертикальной. Если оптическая труба направлена на желаемый объект, угол каждой из этих осей может быть измерен с высокой точностью, обычно по шкале, градуированной в угловых секундах.

    На обеих осях  теодолита имеются градуированные  круги, значения с которых можно  считать с помощью увеличивающих  линз.

    Когда ось поля  зрения горизонтальна, на вертикальном  круге (тот, что ассоциирован  с горизонтальной осью) должны  быть значения 90° или 100 град (или  270° или 300 град, когда прибор  находится во вторичной позиции, "перевернут"). Если нет, эта  половина разницы с 300 град  называется индексной ошибкой.

 

      На рисунке  изображены основные плоскости  и оси теодолита. ГГ, ВВ— следы  плоскостей горизонтального и  вертикального кругов; LL, ll, l'l' - ось цилиндрического накладного уровня, цилиндрического уровня при алидаде горизонтального и вертикального кругов; vv, hh, рр — вертикальная ось теодолита, ось вращения зрительной трубы и оси вращения подъемных винтов соответственно; zz — визирная ось, проходит через перекрестие сетки нитей и оптический центр объектива.

    Горизонтальная  и вертикальная оси теодолита  должны быть взаимно перпендикулярны.  Состояние, при котором они  отклоняются от перпендикуляра (и  величина отклонения), относится  к ошибке горизонтальной оси.  Оптическая ось зрительной трубы,  называемая визирной осью и  находящаяся на линии оптического  центра объектива и центра  визира на его фокальной плоскости,  должна быть также перпендикулярна  горизонтальной оси. Если нет,  это отклонение от перпендикулярности  называется ошибка коллимации.

      Ошибка  горизонтальной оси, ошибка коллимации  и индексная ошибка регулярно  выявляются калибровкой и, в  случае, если они стали чрезмерно  большими, устраняются механической  настройкой на заводе. Их наличие  должно приниматься в расчет  для удаления получаемой погрешности  из результатов измерений.

         Горизонтальный и вертикальный  круги являются главными частями  теодолита — угломерного прибора,  при помощи которого измеряют  горизонтальные и вертикальные  углы.

На рисунке приведена  схема теодолита.

 

Схема теодолита: 1 — стеклянный горизонтальный круг;

2 — стеклянный вертикальный  круг; 3 — алидада; 4 — зрительная  труба; 5 — колонка; 6 — цилиндрический  уровень; 1 — окулярная часть отсчетного  микроскопа; 8 — подъемный винт; 9 — подставка; 10 — головка штатива; 11 — закрепительный винт

 

На скошенных краях  лимбов (горизонтальный и вертикальный круги, которые изготавливают из стекла) нанесены деления от 0 до Зб0°, интервал между делениями обычно равен 5,10, 20, 30' или 1° и называйся ценой деления лимба. Алидада (3) и зрительна труба (4) составляют вернюю часть теодолита, котороя вращается вокруг вертикальной оси. Вертикальную ось zz1 теодолита приводят в отвесное положение, а плоскость лимба — в горизонтальное положение по цилиндрическому уровню (6) с помощью подъемных винтов (8). При вращении зрительной трубы вокруг горизонтальной оси HH1 установленной на подставке (колонке) (5), образуется вертикальная плоскость, которую называют коллимационной. Оси вращения zz1 алидады и лимба совпадают. Для фиксирования отсчета по лимбу на алидаде имеется индекс. Для повышения точности отсчета используют специальные отсчетные устройства. Угломерные круги закрывают металлическими кожухами. Зрительная труба жестко скреплена с лимбом вертикального круга и вращается вокруг горизонтальной оси HH1 ее поворот на 180° называют переводом трубы через зенит, при этом вертикальный круг, если смотреть от окуляра, относительно зрительной трубы может располагаться справа (круг право П) или слева (круг лево Л).Вращающиеся части теодолита имеют закрепительные и наводящие винты, закрепительными винтами фиксируют соответствующую часть в неподвижном положении, а наводящие — плавно вращают при точном наведении перекрестия нитей на визирную цель.