Перевірки та юстування геодезичних приладів

Перевірки теодоліта, нівеліра й електронного тахеометра проводять з метою виявлення дотримання певних геометричних конструктивних умов щодо взаємного розміщення осей цих геодезичних приладів та придатності до виконання робіт.

5.1 Перевірки та юстування теодоліта типу Т2

Серед усіх можливих перевірок теодоліта Т2 [9, 13] студенти виконують ті, котрі перевіряють дотримання геометричних умов, що безпосередньо впливають на якість вимірювання горизонтальних кутів: перевірка циліндричного рівня, перевірка круглого рівня, перевірка оптичного центрира, перевірка перпендикулярності осей теодоліта, визначення колімаційної похибки, перевірка правильності встановлення сітки ниток.

Завчасно студенти повинні взяти у завідувача лабораторії все необхідне додаткове приладдя для проведення перевірок і юстування (нитковий висок, нівелірні рейки, візирні цілі, металеві рулетки, викрутки, віхи, шпильки, відбивачі).

Перед проведенням перевірок прилад необхідно привести в робочий стан (виконати центрування та горизонтування) у наступній послідовності.

Спочатку необхідно встановити штатив над пунктом, підвісити нитяний висок і провести попереднє центрування отвору головки штатива. Втиснути ніжки штатива і відрегулювати їх висоту так, щоб площина головки штатива розташувалася приблизно горизонтально. Теодоліт з підставкою витягнути з футляра, встановити на штативі і закріпити становим гвинтом. Повторити центрування за допомогою нитяного виска, затягнути становий гвинт, прибрати нитяний висок у пенал штатива. Далі виконати більш точне центрування приладу за допомогою оптичного центрира.

Для цього зробити чітке зображення кіл сітки ниток оптичного центрира обертанням діоптрійного кільця його окуляра, відфокусувати центрир на зображення пункту переміщенням окуляра вздовж осі, сумістити зображення пункту з центром кіл сітки ниток окуляра центрира обертанням підіймальних гвинтів підставки теодоліта.

Попереднє горизонтування приладу проводиться за сферичним рівнем шляхом послідовного підняття або опускання всіх трьох ніжок штатива. Бульбашка рівня повинна розташуватися приблизно на середині.

Для остаточного горизонтування приладу необхідно повернути верхню частину теодоліта так, щоб вісь циліндричного рівня зайняла положення паралельно лінії, що з’єднує два підіймальні гвинти підставки, і обертанням їх у протилежних напрямках вивести бульбашку рівня точно на середину. Потім повернути теодоліт на 90° і третім підіймальним гвинтом вивести бульбашку рівня на середину. Зазвичай горизонтування повторюють ще раз.

Перевірка циліндричного рівня, яка встановлює, чи перпендикулярна вісь рівня до вертикальної осі приладу,проводиться наступним чином. Циліндричний рівень встановлюють паралельно двом підіймальним гвинтам і, обертаючи їх у різні сторони, виводять бульбашку цього рівня на середину. Потім повертають алідаду на 180º. Якщо при цьому бульбашка рівня залишилась на середині ампули або змістилась не більше ніж на одну поділку, то геометрична умова виконується. У протилежному випадку виконують юстування (з дозволу керівника): обертаючи юстувальний гвинт рівня викруткою, зміщують бульбашку до центра ампули на половину відхилення, далі пересувають бульбашку до середини ампули підіймальними гвинтами. Після проведення юстування будь-яку перевірку повторюють.

Перевірка круглого (установочного) рівня, яка визначає паралельність осі рівня до вертикальної осі приладу. Приводять прилад у робочий стан тільки за циліндричним рівнем. Якщо бульбашка круглого рівня розташовується при цьому в центрі, то юстування не потрібне. У протилежному випадку проводять юстування, що являє собою переміщення бульбашки до центру шляхом регулювання юстувальних гвинтів круглого рівня викруткою.

Перевірка оптичного центрира, яка проводиться для перевірки суміщення лінії візування окуляра оптичного центрира із вертикальною віссю приладу. Суміщають центр оптичного центрира із зображенням центра пункту. Повертають прилад на 180° навколо вертикальної осі і перевіряють розташування центра оптичного центрира. Якщо центр оптичного центрира знаходиться не точно по центру пункту, то проводиться юстування шляхом обертання юстувальних гвинтів оптичного центрира викруткою так, щоб центр оптичного центрира змістився на ½ величини відхилення його від центра пункту. Іншу частину відхилення усувають підіймальними гвинтами.

Перевірка правильності встановлення сітки ниток зорової труби, яка визначає, чи перпендикулярна вертикальна нитка сітки ниток до горизонтальної осі зорової труби(тому необхідно, щоб будь-яку точку на сітці ниток можна було б використати для вимірювання горизонтальних і вертикальних кутів). Приводять вертикальну вісь теодоліта в прямовисне положення, а зорову трубу наводять на нитку виска, підвішеного на відстані 20-25 м від теодоліта в захищеному від вітру місці. Якщо нитка виска збігається з вертикальною ниткою сітки ниток, то умова виконується, у протилежному випадку проводять юстування сітки ниток. Для цього знімають запобіжний ковпачок, що закриває гвинти сітки, послабляють гвинти, які скріплюють сітку ниток з корпусом труби і в межах люфту повертають сітку ниток так, щоб вертикальна нитка сітки збіглася із ниткою виска.

Визначення колімаційної помилки теодоліта проводятьз метою перевірки перпендикулярності лінії візування зорової труби до горизонтальної осі приладу. Теодоліт горизонтують та при крузі ліворуч наводять зорову трубу на будь-яку точку, розташовану на відстані близько 50 м (при цьому труба знаходиться приблизно в горизонтальному положенні), і беруть відлік по горизонтальному кругу (КЛ). Переводять теодоліт у положення круга праворуч, знову наводять на ту саму точку і знімають відлік (КП).

Значення колімаційної помилки с, зумовленої порушенням наведеної геометричної умови, знаходять за формулою:

. (5.1)

Величина колімаційної помилки с не повинна перевищувати подвійної точності теодоліта. Якщо перевищує, то виконують юстування. Для цього обчислюють правильний відлік а, яким є середній відлік, що відповідає перпендикулярному положенню візирної осі труби до її осі обертання:

. (5.2)

Далі, діючи навідним гвинтом алідади, встановлюють правильний відлік на горизонтальному крузі. Перехрестя сітки ниток при цьому зміститься з точки візування. Потім, знявши запобіжний ковпачок, що закриває юстувальні гвинти сітки ниток і, послабивши спочатку вертикальні юстувальні гвинти, переміщують боковими юстувальними гвинтами перехрестя сітки ниток до збігу її центра із зображенням точки візування.

Перевірка перпендикулярності вертикальної осі теодоліта і горизонтальної осі обертання зорової труби виконується наступним чином. Встановлюють теодоліт на відстані близько 30 м від стіни будинку і приводять вертикальну вісь теодоліта у прямовисне положення за допомогою установочного рівня. Вибирають на стіні точку, розміщену під кутом нахилу, близьким до 20º. При КЛ візують на вибрану точку і нахиляють зорову трубу до горизонтального положення, помічають на стіні центр сітки ниток – точку а₁. Аналогічні дії виконують при КП та отримують точку а₂. Позначені на стіні точки а₁ і а₂ повинні збігтися.

У сучасних теодолітах дотримання даної геометричної умови гарантується заводом-виробником. Виправлення проводять у спеціальних майстернях.

5.2 Перевірки та юстування нівеліра типу Н-3

Перевірки виконання основних геометричних умов, що висуваються до конструкції нівелірів, проводять у такій послідовності [1, 13].

Перевірка круглого рівня встановлює, чи паралельна вісь круглого рівня до осі обертання нівеліра. Круглий рівень встановлюють паралельно до напрямку двох підіймальних гвинтів і, обертаючи усі три підіймальні гвинти, приводять бульбашку рівня у нуль-пункт. Потім повертають нівелір на 180° відносно вихідного положення. Якщо бульбашка не залишилася у центрі, то виправними гвинтами рівня переміщують бульбашку на половину відхилення. Потім підіймальними гвинтами доводять бульбашку до нуль-пункту.

Перевірка сітки ниток встановлює, чи перпендикулярна горизонтальна нитка сітки до осі обертання нівеліра. На відстані 20-25 м від нівеліра підвішують висок. За круглим рівнем приводять вісь обертання у прямовисне положення. Зорову трубу візують на висок і суміщають один із кінців вертикальної нитки із ниткою виска. Якщо інший кінець вертикальної нитки відхиляється від нитки виска більше ніж на 0,5 мм, то проводять виправлення положення сітки ниток шляхом її повороту.

Перевірка головної умови нівеліра. У нівелірів із циліндричним рівнем вісь циліндричного рівня повинна бути паралельною візирній осі зорової труби при прямовисному положенні осі обертання. У нівелірів із компенсаторами візирна вісь зорової труби повинна бути горизонтальною у межах роботи компенсатора. Перевірка виконується шляхом подвійного нівелювання способом “вперед” лінії завдовжки 50 м. Нівелір розташовують на початку лінії (т. А), приводять прилад у робочий стан і вимірюють висоту нівеліра i₁. У точці В (кінець лінії) прямовисно встановлюють рейку і беруть відлік b₁ по рейці. Потім міняють місцями нівелір і рейку, вимірюють висоту приладу i₂ і знімають відлік по рейці b₂. Помилка відліку тоді обчислюється за формулою:

(5.3)

Для нівелірів типу Н-3 при заданій довжині лінії, що нівелюється, помилка не повинна перевищувати 4 мм. У протилежному випадку наводять горизонтальний штрих сітки ниток на правильний відлік: (5.4)

Для нівелірів із циліндричним рівнем ця дія виконується елеваційним гвинтом, при цьому бульбашка рівня відхилиться від нуль-пункту. ЇЇ приводять до центра вертикальними юстувальними гвинтами циліндричного рівня. Для нівелірів із компенсатором на правильний відлік по рейці наводять середню нитку сітки юстувальними гвинтами сітки ниток.

5.3 Перевірки та юстування електронного тахеометра GTS239N

Серед можливих перевірок електронного тахеометра GTS239N (Topcon) [10, 16] студенти виконують такі: перевірка сталої приладу, перевірка циліндричного рівня, перевірка круглого рівня, перевірка сітки ниток зорової труби, визначення колімаційної помилки, юстування місця нуля вертикального круга, перевірка окуляра оптичного центрира.

Перевірка і юстування сталої приладу. Стала приладу має незмінне значення. Для її перевірки необхідно виміряти (у декілька прийомів) довжину відомого базису і порівняти отримане значення з істинним.

Якщо в результаті проведених вимірів отримана різниця у довжині базису складає більше 5 мм, то сталу приладу необхідно відкоригувати. Для цього вимірюють прямі відрізки АВ (завдовжки близько 100 м), АС і ВС (т. С знаходиться у створі лінії АВ). Тоді стала приладу буде дорівнювати АС+ВС-АВ. Якщо розрахункове значення сталої приладу відрізняється від записаного у приладі, то необхідно отримане значення занести у пам’ять приладу наступним чином.

Прилад увімкнути, натискаючи одночасно клавіші “F1” і “POWER”.

На дисплеї з’явиться меню юстувань приладу:

Натиснути клавішу “F2”.

Вимкнути прилад. Після цього перевіряють теодолітні функції тахеометра.

Перевірка циліндричного і круглого рівнів, а також оптичного центрира проводиться таким самим чином, як і для теодоліта Т2. Тільки при юстуванні юстувальні гвинти регулюють не викруткою, а спеціальною шпилькою.

Перевірка сітки ниток. Прилад горизонтують, наводять перехрестя сітки ниток на точку А, розташовану на відстані 50 м. Використовуючи закріпний і навідний гвинти вертикального круга, обертають зорову трубу і контролюють, чи зміщується ця точка вздовж вертикальної нитки сітки. Якщо точка зміщується, то юстування проводиться шляхом повороту окулярної секції таким чином, щоб точка А опинилася на вертикальній нитці. Кріпильні гвинти окулярної секції послабляють викруткою.

Визначення паралельності візирної осі зорової труби до осі циліндричного рівня. Тахеометр встановлюють на штативі за наявності прямої видимості у два протилежні від нього боки та горизонтують за циліндричним рівнем. Наводять на точку А, що знаходиться на відстані 50 м. Відкріплюють закріпний гвинт вертикального круга і повертають зорову трубу на 180° навколо горизонтальної осі у протилежному напрямку. Наводять на точку В, розташовану на тій самій віддалі, що і т. А, затягують закріпний гвинт вертикального круга. Послабляють закріпний гвинт горизонтального круга і повертають інструмент на 180° навколо вертикальної осі. Фіксують ще раз точку А і затягують закріпний гвинт горизонтального круга. Відкріплюють закріпний гвинт вертикального круга і ще раз повертають зорову трубу на 180° навколо горизонтальної осі і фіксують точку С, котра повинна збігтися із попередньою точкою В.

Якщо ці точки не збігаються, то проводять юстування юстувальними гвинтами секції для юстування перехрестя сітки ниток. Між точками В і С знаходять точку D, котра віддалена від точки С на ¼ відстані ВС. Здвигають вертикальну нитку сітки і суміщають її із точкою D, регулюючи юстувальною шпилькою лівий і правий юстувальні гвинти.

Перевірка і юстування місця нуля вертикального круга. При вимірюванні вертикального кута візирної цілі т. А у положеннях КЛ і КП сумарна величина вимірювань повинна дорівнювати 360°. Якщо ця умова не дотримується, то половина різниці між отриманим значенням і 360° являє собою помилку за місце нуля.

Прилад горизонтують за циліндричним рівнем і вмикають, натискаючи одночасно “POWER” і “F1”.

Натискають “F1” та повертають зорову трубу для встановлення місця нуля.

Спостерігаючи візирну ціль т. А при положенні КЛ, натискають “F4” (Ввод).

Натискають клавішу “F4”, виміряне значення фіксується у пам’яті приладу.

Перевірка і юстування оптичного центрира. Перевіряється суміщення лінії спостереження окуляра оптичного центрира із вертикальною віссю. Для цього суміщають центр пункту із центром оптичного центрира. Повертають прилад на 180° навколо вертикальної осі і перевіряють положення центра оптичного центрира. Центр оптичного центрира повинен знаходитися точно по центру пункту, у протилежному випадку виконують юстування. Повільно обертаючи юстувальні гвинти окуляра оптичного центрира, зміщують центр оптичного центрира на половину величини відхилення. Потім підіймальними гвинтами повторно суміщають центр оптичного центрира із центром пункту і повторюють перевірку.

Якщо в процесі роботи прилад випадково отримав механічні пошкодження від удару тощо, то необхідно відразу уважно оглянути всі гвинти та рухомі частини приладу, перевірити та від’юстувати його.

За результатами перевірок і юстувань студенти у звіті зазначають повну інформацію про прилади, які перевіряються (марка, заводський номер, рік виробництва, фірма-виробник); для кожної окремої перевірки вказують її назву, геометричну умову, що перевіряється, детально характеризують порядок проведення перевірки із наведенням результатів перевірки, схематичних рисунків (виконання перевірки та правильного взаємного розміщення осей) та використаних формул, проводять необхідні обчислення, порівнюють отримані результати із допустимими значеннями і роблять висновок стосовно дотримання геометричної умови; наводять порядок проведення юстування та його результати (за необхідності).

6 Вимірювальні роботи

6.1 Вимірювання горизонтальних кутів у полігонометричному ході 2-го розряду теодолітом типу Т2

У полігонометричних ходах і мережах згущення вимірювання горизонтальних кутів виконують (відповідно до п. 4.1.7 Інструкції [2]) способом окремого кута або способом кругових прийомів за триштативною системою оптичними приладами не нижче 5-секундної точності. Центрування приладу та візирних марок виконують з точністю 1 мм. Спосіб кругових прийомів застосовують, коли кількість напрямків на пункті більше двох.

Оскільки на практиці студенти прокладають окремий полігонометричний хід 2-го розряду, то вимірювання кутів виконується способом окремого кута, при якому алідаду обертають (в обох напівприйомах) тільки за ходом годинникової стрілки або тільки проти ходу годинникової стрілки.

Розглянемо порядок вимірювання лівого за ходом горизонтального кута детальніше.

1. У пункті вимірювання встановлюють теодоліт, а в сусідніх пунктах ходу встановлюють на штативах візирні марки і приводять їх у робочий стан, тобто виконують їх центрування і горизонтування (п. 5.1).

2. При КЛ зорову трубу теодоліта точно наводять на візирну марку переднього пункту ходу; повертаючи головку гвинта оптичного мікрометра, домагаються точного суміщення зображення діаметрально протилежних штрихів лімба (останній рух гвинта мікрометра повинен бути за годинниковою стрілкою) і беруть відлік a₁, який записують у графу 4 (градуси і мінути) та у графу 5 (секунди) журналу вимірювання горизонтальних кутів, форма якого наведена у таблиці Г.1 (дод. Г). Потім головку гвинта мікрометра трохи повертають проти годинникової стрілки. Поділки на лімбі розійдуться. Знову обертають гвинт за годинниковою стрілкою і ще раз суміщають зображення протилежних штрихів лімба. Беруть відлік a₂, який записують у графу 6 журналу. Якщо різниця між відліками a₁ і a₂ не перевищує допуску – 8˝ [2], то виводять середній відлік, який записують у графу 7 журналу.

3. Відкріплюють закріпний гвинт алідади і повертають алідаду разом з трубою (тільки проти годинникової стрілки), наводять трубу на візирну марку заднього пункту і знімають відліки a₁ і a₂ так само, як і на передній пункт. Вимірювання при КЛ складає перший напівприйом.

4. Трубу переводять через зеніт і вертикальний круг опиниться праворуч від труби (КП). Знову трубу наводять на візирну марку переднього пункту проти ходу годинникової стрілки і беруть відлік за лімбом і мікрометром (аналогічно діям у п. 2).

5. Відкріплюють закріпний гвинт алідади й повертають трубу (проти ходу годинникової стрілки) на візирну марку заднього пункту і виконують такі самі дії, як і в п. 3. Вимірювання при КП складає другий напівприйом. Разом вони складають один повний прийом.

6. Результати вимірювання опрацьовують у польовому журналі одночасно з вимірюваннями:

- обчислюють по кожному напрямку ; (6.1)

- знаходять подвійну колімаційну помилку – , (6.2)

яку записують у графу 8 журналу (коливання подвійної колімаційної похибки не повинне бути більшими допуску – 15˝ [2]);

- обчислюють середнє значення секунд кожного напрямку, одержаних при КЛ і КП: = , (6.3)

яке записують його у графу 9 журналу;

- у графу 10 журналу записують повні значення (градуси, мінути, секунди) напрямків, при цьому градуси і мінути беруть з графи 4, що відповідають значенням КЛ;

- знаходять значення кута у прийомі (гр. 11) як різницю напрямків на передню марку і на задню марку.

7. Вимірювання кутів у полігонометрії не обмежується одним прийомом. Кількість прийомів регламентує Інструкція [2]. Відповідно до неї для полігонометрії 2-го розряду кількість прийомів n становить 2, як при використанні теодолітів із точністю 2˝, так і для теодолітів із точністю 5˝.

8. Вимірювання у другому прийомі виконуються аналогічно першому, але перед початком вимірювань потрібно змістити відлік на лімбі (який був при КЛ у першому прийомі) на величину: (де n – кількість прийомів, а = 10¢ або 5¢ [2]) і встановити його на лімбі. Записи й опрацювання результатів вимірювань у другому прийомі виконують аналогічно першому.

9. Значення горизонтального кута, одержані з двох прийомів, порівнюють і, якщо розходження між ними не перевищує допуску [2] (для теодолітів з точністю 2˝ цей допуск дорівнює 8˝, а з точністю 5˝ – 0,2¢), обчислюють середнє значення кута, яке виявляється його остаточним значенням (гр. 12). У протилежному випадку вимірювання повторюють на тих самих частинах лімба.

10. Вимірювання горизонтальних кутів на наступних пунктах виконують за тією самою методикою з використанням триштативної системи: міняють місцями теодоліт і візирну марку на передньому пункті, при цьому положення штативів залишається незмінним. Це дає можливість ліквідувати деякі помилки вимірювання та зекономити час вимірювань.

6.2 Вимірювання ліній у полігонометричному ході 2-го розряду електронним тахеометром GTS239N

Довжини сторін полігонометричного ходу студенти вимірюють світловіддалемірним способом із використанням електронних тахеометрів.

Перед початком вимірювання довжини сторони ходу на її початковому пункті встановлюють електронний тахеометр, центрують та горизонтують його. На протилежному кінцевому пункті сторони встановлюють віху із відбивачем, бульбашку круглого рівня віхи приводять до центра і втримують її там до кінця вимірювання цієї лінії. Після вмикання приладу шляхом натискання клавіші “POWER” на дисплеї з’явиться режим вимірювання кутів [10, 16]:

Зорову трубу наводять на центр призми.

Перед вимірюванням відстаней необхідно впевнитися у відсутності перешкод у створі лінії, що вимірюється. Якщо ніщо не заважає вимірюванням (люди, листя дерев, автомобілі тощо), тоді натискають клавішу вимірювання віддалей .

Про дію світловіддалеміра сигналізує знак зірочки * та пересування знака < за розрядами рядка:

Вмикається режим безперервного вимірювання віддалей. Результати вимірювань (S – горизонтальне прокладання, h – перевищення) відображаються на дисплеї із попередньо вибраними одиницями вимірювання (метри, фути або дюйми), вони з'являються і зникають поперемінно зі звуковим сигналом під час висвітлення кожного результату вимірювань. Для одноразового вимірювання горизонтального прокладання натискають клавішу “Измр” (F1). Прилад вимірює довжину лінії один раз і відобразить результат на дисплеї:

За необхідності можна заздалегідь установити кількість вимірювань віддалі, тоді після їхнього виконання на дисплеї відображається середнє значення вимірюваної віддалі. Якщо повторно натиснути клавішу вимірювання віддалей, то на екрані відобразиться значення правого горизонтального кута (ГКп), вертикального кута (ВК) і похилої віддалі (D).

Для повернення у режим вимірювання кутів натискають клавішу “ANG”.

У полігонометричному ході 2-го розряду із початкового пункту сторони ходу її довжину студенти вимірюють в одноразовому режимі в один прийом (при трьох окремих наведеннях на центр призми відбивача). Тоді у другому прийомі ця лінія буде вимірюватися з протилежного її кінця (те саме при трьох наведеннях). Виміряні горизонтальні прокладання наводять у спеціальному журналі вимірювання ліній (додаток Д). Відхилення значень довжини лінії у окремих наведеннях і прийомах дозволяється у межах 0,015 м. При більшому розходженні лінію необхідно переміряти, а помилкове значення відбракувати і закреслити.

Після проведення вимірювань на пункті (перед переміщенням бригади на наступний пункт) прилад вимикають (також шляхом натискання клавіші “POWER”).

Порядок робіт з іншим електронним тахеометром (3Та5р), який також можна використати на практиці при вимірюванні ліній та тахеометричному зніманні, наводиться у Методичних вказівках [6].

У звіті студенти характеризують методику вимірювання ліній із застосуванням принципу вимірювань відстаней за допомогою електромагнітних хвиль та наводять порядок роботи із електронним тахеометром, що був використаний для вимірювань.

6.3 Вимірювання перевищень у нівелірному ході III класу

Порядок нівелювання III класу наводиться у нормативній, навчальній літературі та методичних вказівках [4, 6, 12].

6.3.1 Основні вимоги до нівелювання III класу:

- нівелювання III класу виконують у прямому і зворотному напрямках (для послаблення дії систематичних похибок) способом “із середини”;

- розходження між прямим і зворотним перевищенням у ході, а також нев’язка ходу не повинні перевищувати за абсолютною величиною (мм), де L – довжина ходу в одному напрямку (км);

- при переході від прямого ходу до зворотного рейки міняють місцями;

- застосування нівелірів, які забезпечують середню квадратичну помилку вимірювання перевищень до 3 мм на 1 км подвійного ходу (із компенсатором або циліндричним рівнем);

- нормальна довжина плеча (віддалі від нівеліра до рейки) складає 75 м;

- максимальна довжина візирного променя при чіткому і спокійному зображенні рейок та збільшенні зорової труби 35^× допускається до 100 м;

- нерівність віддалей від нівеліра до рейок (задньої та передньої) на станціях не повинна перевищувати 2 м, а накопичення по секції ходу – 5 м;

- висота візирного променя над поверхнею землі повинна бути не менше 0,3 м.