Отечественные маркшейдерские геодезические приборы

Содержание

Введение 3
1. Устройство теодолита 4
1.1. Типы теодолитов 4
1.2. Технические и эксплуатационные характеристики 5
1.3. Поверки теодолита 9
2. Устройство нивелира 13
2.1. Технические характеристики нивелира 13
2.2. Устройство и поверки нивелира 15
3. Устройство тахеометра 21
3.1. Виды, классификация и характеристики тахеометров 21
3.2. Основные характеристики электронных тахеометров 24
3.3. Поверки тахеометров 26
Заключение 29
Список использованных источников 30

Введение

С ростом научно-технического прогресса и технического уровня строительства развивались и совершенствовались методики и приборы для проведения инженерно-геодезических работ. Если до 90-х годов прошлого столетия развитие геодезического приборостроения шло по пути совершенствования успешно зарекомендовавшей себя традиционной технологии, в основе которой лежали физические принципы, то за последние десятилетия развитие микроэлектроники, ставшей символом XXI века, положило начало новой эпохи средств и методов геодезических работ Современный геодезический прибор сегодня - это продукт высоких технологий, объединяющий в себе последние достижения электроники, точной механики, оптики, материаловедения и других наук.
Современные массовые геодезические приборы должны обеспечивать высокую производительность труда, достаточную точность измерений, высокую надежность при эксплуатации и транспортировке в полевых условиях, простоту и удобство измерительных операций.
Поставленным требованиям могут удовлетворить только приборы, имеющие малые габариты и массу, жесткие по конструкции, надежно сохраняющие юстировку, противостоящие коррозии и другим воздействиям внешней среды, имеющие минимум удобно расположенных рукояток управления, содержащие элементы автоматизации и сохраняющие надлежащий внешний вид. Учитывая выше изложенное, мы предметно рассмотрим отечественные геодезические приборы, применяемые в настоящее время инженерами маркшейдерской и геодезической служб.
Цель работы – рассмотреть отечественные маркшейдерские геодезические приборы.
Задачи работы – рассмотреть устройство теодолита, нивелира и тахеометра, их технические характеристики, исполнение, применение, а также поверки.
1. Устройство теодолита1.1. Типы теодолитовТеодолит – это геодезический прибор, предназначенный для измерения горизонтальных и вертикальных углов [5].
В настоящее время отечественными заводами в соответствии с действующим ГОСТ 10529–96 изготавливаются теодолиты четырех типов: Т05, Т1, Т2, Т5 и Т30 [3].
Для обозначения модели теодолита используется буква Т и цифры, указывающие угловые секунды средней квадратической ошибки однократного измерения горизонтального угла.
По точности теодолиты подразделяются на три группы:
технические Т30, предназначенные для измерения углов со средними квадратическими ошибками до ±30";точные Т2 и Т5 – до ±2" и ±5";
высокоточные Т05 и Т1 – до ±1".
По ГОСТ 10529–96 предусмотрена модификация точных и технических теодолитов. Так, например, теодолит Т5 должен изготовляться в двух вариантах: с цилиндрическим уровнем при алидаде вертикального круга и с компенсатором, заменяющим этот уровень. Теодолит с компенсатором при вертикальном круге обозначается Т5К [3]. Компенсатор представляет собой линзу или призму, подвешенную на четырех тонких проволоках. При наклоне оси вращения теодолита (вертикальной оси) в небольших пределах (1' – 2') линза, сместившись под действием силы тяжести, сместит изображение делений вертикального круга таким образом, что отсчет по нему будет соответствовать отвесному положению оси вращения прибора, т.е. автоматически компенсирует наклон этой оси. Поэтому отсчет по вертикальному кругу при горизонтальном положении визирной оси будет равным или близким 0° даже при не строго отвесном положении оси вращения теодолита. Этот отсчет называют местом нуля.
1.2. Технические и эксплуатационные характеристикиТехнические и эксплуатационные характеристики теодолитов постоянно улучшаются. Шифр обновленных моделей начинается с цифры, указывающей на соответствующее поколение теодолитов: 2Т2, 2Т5К, 3Т5КП, 3Т30, 3Т2, 4Т30П и т. д.
По конструкции, согласно ГОСТ 10529–96 типы теодолитов делятся на повторительные и неповторительные [3].
У повторительных теодолитов лимб имеет закрепительный и наводящий винты и может вращаться независимо от вращения алидады.
Неповторительная система осей предусмотрена у высокоточных теодолитов.
Устройство теодолита основано на принципе измерения горизонтального угла (рис. 1) [5].
Рисунок 1 - Принцип измерения горизонтального угла.
При геодезических работах измеряют не угол между сторонами, а его ортогональную (горизонтальную) проекцию, называемую горизонтальным углом. Так, для измерения угла АВС (рис. 1) нужно предварительно спроектировать на горизонтальную плоскость точки А, В, и С и измерить горизонтальный угол abc= β [7].
Лимб и алидада, используемые для измерения горизонтальных углов, составляют в теодолите горизонтальный круг 17 (рис. 2) [7]. Ось вращения алидады горизонтального круга называют основной осью теодолита.
Рисунок 2 – Устройство теодолита Т30: 1 – основание; 2 – исправительный винт цилиндрического уровня; 3, 4– закрепительный и наводящий винты алидады; 5 – цилиндрический уровень; 6 – наводящий винт зрительной трубы; 7 – кремальера; 8 – закрепительный винт зрительной трубы; 9 – визир; 10 – окуляр зрительной трубы; 11 – окуляр отсчетного микроскопа; 12 – колонка; 13 – подставка; 14 – закрепительный винт лимба; 15 – подъемный винт; 16 – наводящий винт лимба; 17 – горизонтальный круг; 18 – вертикальный круг; 19 – объектив зрительной трубы; 20 – зеркальце для подсветки штрихов отсчетного микроскопа; 21 – кронштейн для ориентир-буссоли.
В теодолите также имеется вертикальный круг 18 с лимбом и алидадой, служащий для измерения вертикальных проекций углов – углов наклона. Принято считать углы наклона выше горизонта положительными, а ниже горизонта – отрицательными. Лимб вертикального круга обычно наглухо скреплён со зрительной трубой и вращается вместе с ней вокруг горизонтальной оси теодолита.
Перед измерением углов центр лимба горизонтального круга с помощью отвеса или оптического центрира устанавливают на отвесной линии, проходящей через вершину измеряемого угла, а плоскость лимба приводят в горизонтальное положение, используя с этой целью три подъемных винта 15 и цилиндрический уровень 5. В результате данных действий основная ось теодолита должна совпасть с отвесной линией, проходящей через вершину измеряемого угла. Для установки, настройки и наведения теодолита на цели в нем имеется система винтов: становой и подъемные винты, закрепительные (зажимные) и наводящие (микрометренные) винты, исправительные (юстировочные) винты.
Становым винтом теодолит крепят к головке штатива, подъемными винтами – горизонтируют.Закрепительными винтами скрепляют подвижные части теодолита (лимб, алидаду, зрительную трубу) с неподвижными. Наводящими винтами сообщают малое и плавное вращение закрепленным частям.
Зрительные трубы теодолитов чаще всего бывают астрономические, дающие обратное (перевернутое) изображение. Но в последнее время применяются трубы, которые дают прямое изображение.
При наблюдении предметов на них наводится вполне определенная точка трубы. Такой точкой является центр сетки нитей, представляющий собою пересечение горизонтальной нити и продолженной вертикальной.
Сетка нитей (рис. 3) видна в поле зрения трубы и изображена на специальной сеточной диафрагме, размещенной вблизи переднего фокуса окуляра [6].
Рисунок 3 – сетка нитей.
Сеточная диафрагма представляет собою стеклянную пластинку в металлической оправе.
К оптическим характеристикам зрительной трубы относятся: увеличение, поле зрения, относительная яркость и разрешающая способность, которую принимают за точность визирования трубой.
Увеличение зрительной трубы показывает во сколько раз увеличивается размер предмета, рассматриваемого в зрительную трубу, по сравнению с размером этого же предмета, видимого невооруженным глазом.
Полем зрения трубы называется то пространство, которое видно в трубу при ее неподвижном положении.
Яркость изображения определяется количеством света, которое падает на глаз в секунду времени на квадратный миллиметр изображения. Такая яркость называется абсолютной, ее нельзя выразить определенным числом. Поэтому пользуются относительной яркостью, представляющей собой отношение абсолютной яркости вооруженного зрительной трубой глаза и невооруженного глаза [6].
Для приведения осей и плоскостей прибора в отвесное или горизонтальное положение служат уровни, они бывают двух типов: круглые – для предварительной, грубой установки приборов и цилиндрические – для окончательной, точной установки. Цилиндрический уровень представляет собой стеклянную трубку, внутренняя поверхность которой отшлифована в виде бочкообразного сосуда, в продольном сечении представляющего дугу окружности некоторого радиуса.
Стеклянные сосуды уровней заполняют эфиром или смесью эфира со спиртом в подогретом состоянии. Когда наполнитель остынет и сожмется в объеме, образуется пространство, заполненное парами наполнителя, то есть пузырек. В цилиндрических уровнях добиваются, чтобы длина пузырька составляла примерно 1/3 длины трубки при температуре +20С. Чтобы можно было судить о перемещении пузырька, на наружной поверхности уровня наносятся штрихи. Расстояние между штрихами обычно равно 2 мм. Середина трубки уровня называется нуль-пунктом [3]. На цилиндрическом уровне нуль-пункт обычно не обозначается, а относительно него штрихи наносятся симметрично. Касательная к внутренней поверхности трубки, проходящая через нуль-пункт вдоль длины цилиндрического уровня, называется осью уровня. Когда середина пузырька уровня совпадает с нуль-пунктом, ось уровня занимает горизонтальное положение. При смещении пузырька уровня на одно деление ось уровня наклоняется на некоторый угол, который называетсяценой деления уровня. Чем меньше цена деления уровня, тем чувствительнее, точнее уровень.
1.3. Поверки теодолитаЧтобы теодолит обеспечивал получение неискаженных результатов измерений, он должен удовлетворять соответствующим геометрическим и оптико-механическим условиям. Действия, связанные с проверкой этих условий, называют поверками. Поверки теодолита выполняют для контроля соблюдения в приборе верного взаиморасположения его осей. Основными поверками являются следующие [3].
Поверка уровня. Ось цилиндрического уровня на алидаде горизонтального круга должна быть перпендикулярна к оси вращения алидады.
Перед выполнением поверки выполняют горизонтирование теодолита. Затем устанавливают уровень по направлению двух подъёмных винтов и с их помощью приводят пузырёк в нуль-пункт. Поворачивают алидаду на 180º. Если пузырёк уровня остался в нуль-пункте, то требуемое условие выполнено – ось уровня перпендикулярна к оси вращения алидады. Если пузырёк уровня ушел из нуль-пункта, исправительными винтами уровня изменяют его наклон, перемещая пузырёк в сторону нуль-пункта на половину отклонения.
Поверку повторяют, добиваясь, чтобы смещение пузырька было меньше одного деления.
Поверка сетки нитей. Вертикальный штрих сетки нитей должен быть перпендикулярен к оси вращения зрительной трубы.
Наводят вертикальный штрих сетки нитей на точку и наводящим винтом трубы изменяют ее наклон. Если изображение точки не скользит по штриху, сетку нитей надо повернуть. Для этого поворачивают корпус окуляра, ослабив четыре винта его крепления к зрительной трубе (рис. 4). [5]
Рисунок 4 – Крепление сетки нитей: 1- крепёжный винт окуляра; 2, 3 - горизонтальные и вертикальные исправительные винты сетки нитей; 4 – сетка нитей.
Поверка визирной оси. Визирная ось трубы должна быть перпендикулярна к оси вращения трубы.
Если визирная ось перпендикулярна к оси вращения трубы, то отсчёты по горизонтальному кругу при разных положениях вертикального круга (круг слева и круг справа) и наведении на одну и ту же точку будут различаться ровно на 180º. Если разность отчетов отличается от 180°, то ось вращения трубы не перпендикулярна к визирной оси (рис. 5) [5]. При этом соответствующие отсчёты Л и П отличаются от правильных значений на одинаковую величину с, получившую название коллимационной ошибки.
При выполнении поверки визируют на удалённую точку при двух положениях круга и берут отсчёты Л и П. Вычисляют коллимационную погрешность с = (Л - П ± 180°) * 2, которая не должна превышать двойной точности теодолита.
Если коллимационная погрешность велика, то наводящим винтом алидады устанавливают на горизонтальном круге верный отсчёт, равный (Л - с) или (П + с). При этом центр сетки нитей сместится с изображения точки. Отвинчивают колпачок, закрывающий винты сетки нитей, ослабляют один из вертикальных исправительных винтов, и, действуя горизонтальными исправительными винтами, совмещают центр сетки нитей с изображением точки. Закрепив ослабленные винты, поверку повторяют.
Рисунок 5 – Поверка визирной оси: ss - визирная ось; tt - верное положение оси вращения трубы; t1t1, t2t2 -положение оси вращения трубы при круге право и круге лево.
Поверка оси вращения трубы. Ось вращения трубы должна быть перпендикулярна к оси вращения алидады.
Установив теодолит вблизи стены здания, визируют на высоко расположенную под углом наклона 25 - 30º точку Р (рис. 6) [5].
Рисунок 6 - Поверка оси вращения зрительной трубы/
Наклоняют трубу до горизонтального положения и отмечают на стене проекцию центра сетки нитей. Переводят трубу через зенит, вновь визируют на точку Р и отмечают её проекцию. Если изображения обеих проекций точки не выходят за пределы биссектора сетки нитей, требование считают выполненным. В противном случае необходимо исправить положение оси вращения трубы. Исправление выполняют в мастерской, изменяя наклон оси.
Если какое-либо условие не соблюдается, с помощью исправительных винтов производят юстировку прибора.
2. Устройство нивелира2.1. Технические характеристики нивелираНивелир – это геодезический прибор для определения превышений и высот точек с помощью горизонтального луча визирования и вертикально устанавливаемых реек способом геометрического нивелирования [8].
Согласно действующему стандарту нивелиры по точности выпускают трех видов [1]:
высокоточные (Н-05);
точные (Н-3);
технические (Н-10).
В названии нивелира числом справа от буквы Н цифрой обозначают допустимую среднюю квадратическую ошибку измерения превышения на 1 км двойного нивелирного хода.
В зависимости от того, каким способом визирный луч устанавливается в горизонтальное положение, нивелиры изготавливают в двух исполнениях:
с цилиндрическим уровнем при зрительной трубе, с помощью у которого осуществляется горизонтирование визирного луча (рис. 7) [8];
с компенсатором – свободно подвешенная оптико-механическая система, которая приводит визирный луч в горизонтальное положение.
Рисунок 7 - Точный нивелир Н-3 с цилиндрическим уровнем при зрительной трубе: 1 – подъемные винты; 2 – круглый уровень; 3 – элевационный винт; 4 – окуляр зрительной трубы с диоптрийным кольцом; 5 – визир; 6 – кремальера; 7 – объектив зрительной трубы; 8 – закрепительный винт; 9 – наводящий винт; 10 – контактный цилиндрический уровень; 11 – юстировочные винты цилиндрического уровня.
В названии нивелира буква К обозначает компенсатор (Н-3К, Н-3КЛ), где Л – лимб (рис. 8). На рис. 9 приведен технический нивелир второго поколения с компенсатором и лимбом 2Н-10КЛ [8].
Рисунок 8 – Точный нивелир ЗН-3КЛ с компенсатором и лимбом: 1 – лимб; 2 – наводящий винт; 3 – кремальера; 4 – визир.
 Рисунок 9 – Технический нивелир 2Н-10КЛ.
Цифры в шифре нивелира указывают среднюю квадратическую погрешность измерения превышения в миллиметрах на 1 км двойного нивелирного хода. Например, для нивелира Н-3 средняя квадратическая погрешность составляет 3мм на 1км хода [5].
В зависимости от способа получения горизонтального луча визирования каждый из трех типов нивелиров изготавливается в двух вариантах:
с цилиндрическим уровнем при зрительной трубе;
с компенсатором, позволяющим автоматически приводить ось визирования зрительной трубы нивелира в горизонтальное положение [7].
В настоящее время выпускаются нивелиры улучшенной конструкции 2-го и 3-го поколений, например 2Н-10КЛ, 3Н-3ЛП. Первая цифра обозначает поколение. При наличии компенсатора в шифр прибора добавляется буква К. Если нивелир изготовлен с лимбом для измерения горизонтальных углов, то еще добавляется буква Л. Если нивелир имеет зрительную трубу прямого изображения, то в шифр добавляется буква П.
Технические характеристики некоторых нивелиров представлены в таблице 1 [1].
Таблица 1 – технические характеристики нивелиров.
Технические характеристики 3Н2КЛ 2Н3Л 3Н3КЛ 3Н5Л
Сред квадратическая погрешность на 1км двойного хода, мм. 2 2,5 3 5
Изображение прямое прямое прямое прямое
Увеличение зрительной трубы 30х 32х 22 20
Наименьшее расстояние визирования, м0,8 1,3 1,2 1,2
Диапазон работы компенсатора ±15′ ±15′ Цена деления цилинд. уровня
Масса прибора в футляре, кг3,5 15″на2мм
1,9 2,6 45″на2мм
2.5
2.2. Устройство и поверки нивелираУстройство и поверки нивелира (с цилиндрическим уровнем). Нивелир Н-3 относится к приборам с цилиндрическим уровнем при зрительной трубе (рис. 10) [8]. Для установки нивелира в рабочее положение его закрепляют на штативе и, действуя тремя подъемными винтами, приводят пузырек круглого уровня в центр ампулы. При этом ось вращения нивелира занимает отвесное положение. Наведение зрительной трубы на рейку осуществляют вначале вручную с помощью визира, а затем зажимают закрепительный винт зрительной трубы и наводящим винтом выполняют точное визирование на рейку. Резкость изображения сетки нитей достигается вращением окулярного кольца, а резкость изображения рейки – вращением винта кремальеры.
Перед каждым отсчетом по рейке визирную ось нивелира приводят в горизонтальное положение, добиваясь совмещения изображения концов пузырька цилиндрического уровня в поле зрения зрительной трубы путем вращения элевационного винта (рис. 11) [8].
Отсчет по рейке состоит из четырех цифр и выражает величину в миллиметрах. Выполняют отсчет по среднему горизонтальному штриху сетки нитей. Отсчет по рейке берут от меньшего к большему числу. Первые две цифры отсчета, обозначающие метры и дециметры на рейке подписаны (на рис. 11 это цифры 06), третья цифра считается по числу сантиметровых шашек от начала дециметрового деления до среднего горизонтального штриха сетки нитей (на рис. 11 их 5). Следует отметить, что в каждом дециметре первые пять шашек с сантиметровыми делениями объединены в виде буквы Е (см. рис. 11). Четвертая цифра, обозначающая миллиметры, по рейке оценивается на глаз (на рисунке 11 это 2 мм). Тогда полный отсчет по рейке составит 0652.
Рисунок 10 – Нивелир Н-3: 1 – подъемный винт; 2 – подставка; 3 – круглый уровень; 4 – элевационный винт; 5 – кремальера; 6 – зрительная труба; 7 – цилиндрический уровень; 8 – визир; 9 – закрепительный винт; 10 – пластина; 11 – наводящий винт.
Рисунок 11 – Поле зрения зрительной трубы нивелира Н-3: 1 – изображение концов пузырька цилиндрического уровня; 2 – средний горизонтальный штрих сетки нитей; 3 – штрихи нитяного дальномера; 4 – изображение рейки (отсчет 0652).
Поверки нивелира Н-3. Прежде чем начать работу с нивелиром, необходимо выполнить его поверки. Под поверками нивелира понимают действия, контролирующие соблюдение условий, которым должен удовлетворять прибор для геометрического нивелирования. При невыполнении условий поверок производят необходимые исправления (юстировки). Нивелир Н-3 должен удовлетворять следующим геометрическим условиям [1]:
Поверка 1. Ось круглого уровня должна быть параллельна оси вращения нивелира. После установки штатива и закрепления на нем нивелира тремя подъемными винтами приводят пузырек круглого уровня в центр ампулы и поворачивают верхнюю часть нивелира на 180о . Если пузырек уровня останется в центре ампулы, то условие выполнено, если нет, то нужно исправительными винтами круглого уровня переместить пузырек к центру на половину дуги отклонения. Поверку повторяют до полного выполнения условия.
Поверка 2. Средний горизонтальный штрих сетки нитей должен быть перпендикулярен оси вращения нивелира. Ось вращения нивелира устанавливают в отвесное положение. Наводят зрительную трубу на неподвижную рейку, установленную в 20–30 м от нивелира. Условие будет выполнено, если при плавном вращении трубы горизонтальный штрих не будет сходить с точки наведения (то есть отсчет по рейке будет оставаться неизменным). Если условие не выполняется, то отвинчивают и снимают окулярную часть зрительной трубы и поворачивают диафрагму с сеткой нитей, предварительно ослабив крепящие ее винты.
Поверка 3. Ось цилиндрического уровня должна быть параллельна визирной оси зрительной трубы. Это главное условие нивелира поверяется двойным нивелированием концевых точек линии длиной 50–70 м (рис. 12). На концевых точках забивают колышки. Нивелир устанавливают на начальной точке линии, а рейку – на конечной. С помощью элевационного винта нивелира приводят пузырек цилиндрического уровня в нуль-пункт и снимают отсчет по рейке П1. Измеряют высоту нивелира i1 с точностью до 1 мм.
Рисунок 12 – Поверка главного условия нивелира Н-3.
Затем меняют нивелир и рейку местами и, приведя элевационным винтом пузырек цилиндрического уровня в нуль-пункт, снимают отсчет по рейке П2, измеряют высоту нивелира i2.
Если ось цилиндрического уровня непараллельна визирной оси трубы, то отсчеты по рейке будут ошибочны на величину х = [(П1 + П2) – (i1 + i2)] / 2.
Величина х должна быть не более ± 4 мм. Если х превышает указанную величину, тогда, не снимая нивелира со второй станции, элевационным винтом устанавливают средний горизонтальный штрих сетки нитей на отсчет по рейке равный, П2 – х. При этом произойдет смещение изображений половинок пузырька уровня в поле зрения трубы. Сняв крышку коробки цилиндрического уровня, вертикальными исправительными винтами выполняют точное совмещение концов половинок пузырька уровня в поле зрения трубы. Затем поверку повторяют до соблюдения условия.
Устройство и поверки нивелира (с компенсатором). В настоящее время эти нивелиры нашли широкое применение в производстве. С помощью компенсатора линия визирования автоматически устанавливается в горизонтальное положение при углах наклона оси нивелира в пределах ±15' [1]. Этот предел достигается предварительной установкой нивелира по круглому уровню вращением подъемных винтов. Время самоустановки визирного луча 1–2 с.
Компенсаторы бывают жидкостными и маятниковыми. Маятниковые компенсаторы делятся на механические и оптико-механические. В первых горизонтальность визирного луча достигается посредством перемещения сетки нитей, а во-вторых (как, например, в нивелире Н-3К) – изменением пути луча при прохождении оптических узлов, подвешенных на специальных нитях (рисунок 13) [10].
Рисунок 13 – Схема оптической системы и подвески компенсатора: 1 – объектив; 2 – фокусирующая линза; 3 – компенсирующая призма; 4 – неподвижная призма; 5 – сетка; 6 – окуляр.
Оптико-механический компенсатор расположен между фокусирующей линзой и сеткой нитей трубы нивелира. Компенсатор состоит из двух призм, одна из которых (4) наглухо прикреплена к корпусу трубы, а вторая (3) подвешена на двух парах скрещивающихся стальных нитей, закрепленных в точках А и В и на призме в точках D и E. При наклоне трубы на небольшой угол подвижная призма наклоняется в противоположную сторону на такой же угол, чтобы направить горизонтальный луч, идущий от рейки, точно на центр сетки нитей. Нивелир Н-3К не имеет закрепительного винта зрительной трубы. Ее предварительное наведение на рейку осуществляется от руки преодолением фрикционного сцепления. Точное наведение трубы достигается вращением бесконечного наводящего винта.
Поверка нивелира Н-3К. Поверки 1 и 2 выполняются и исправляются аналогично поверкам нивелира Н-3.
Поверка 3. После приведения нивелира в рабочее положение визирная ось должна занимать горизонтальное положение. Для выполнения поверки на местности закрепляют колышками концевые точки линии длиной 50–70 м. Нивелир устанавливают точно на середине данной линии (рис. 14, а) [7], приводят его в рабочее положение по круглому уровню и снимают отсчеты по рейкам З1 и П1, установленным на концах линии АВ. Определяют превышение h1 = З1 – П1. Затем нивелир переносят в точку на расстоянии 3–5 м от переднего конца линии (рис., б) и определяют превышение h2 = З2 – П2. Разность Δ = h2– h1 между превышениями не должна быть больше ±4 мм. Если эта разность больше указанного допуска, то находят исправленный отсчет на задней рейке Зисп = h1 + П2. При этом отсчет П2 принимают за безошибочный (ввиду малого расстояния до передней рейки).
Сняв крышку у окулярной части трубы и действуя исправительными винтами сетки, наводят средний горизонтальный штрих сетки нитей на исправленный отсчет Зисп Поверку повторяют до соблюдения условия.
 а) б)
Рисунок 14 – Поверка главного условия нивелира Н-3К
3. Устройство тахеометра3.1. Виды, классификация и характеристики тахеометровТахеометр относится к универсальным и наиболее точным вычислительным приборам. Он помогает отстроить план рельефа местности, при этом ускоряет работу специалиста и минимизирует риски ошибки. Внешне тахеометр напоминает обычный теодолит, но он совмещает в себе функции сразу нескольких вычислительных приборов. Используется для определения координат и высот точек местности при топографической съёмке местности, при разбивочных работах, выносе на местность высот и координат проектных точек. Тахеометры обеспечивают большую быстроту съемки за счет того, что положение снимаемой точки местности в плане и по высоте определяется одним наведением прибора на точку [6].
При использовании данных приборов сущность съемки состоит в определении координат точек местности и нанесении их на карту или план. Преимущество тахеометров также состоит в том, что процесс съемки может быть автоматизирован с использованием электронных тахеометров и составлении цифровой модели местности.
Большинство современных тахеометров оборудованы вычислительным и запоминающим устройствами, позволяющими сохранять измеренные или проектные данные, вычислять координаты точек, недоступных для прямых измерений, по косвенным наблюдениям, и т. д. Современные модели электронных тахеометров можно разделить на несколько типов по применению: технические, строительные, инженерные.
Технические тахеометры – по сравнению с остальными, электронные приборы данного типа наиболее дешевы, так как оборудуются только отражательным дальномером и требуют проведения геодезических измерений командой из двух человек – оператора технического тахеометра и «реечника» [10].
Строительные тахеометры – оборудованы безотражательным дальномером, то есть способны вести как отражательную, так и безотражательную съемку. В конструкции строительных тахеометров алидада отсутствует.
Инженерные тахеометры – предназначены для выполнения широкого ряда специализированных геодезических задач. Они могут быть оборудованы фотокамерой (используемой для построения трехмерных моделей местности), современным процессором, цветным сенсорным дисплеем и удобным ПО, портами, а также слотами для USB и flash-карт. В современных моделях инженерных тахеометров существует поддержка коммуникационных каналов, таких как Bluetooth, Wi-Fi и т. д.
По конструкции тахеометры подразделяются на: [10]
интегрированные, в которых устройства объединены под одним корпусом в единый механизм;
модульные, состоящие из отдельных (независимых) элементов;
неповторительные тахеометры – тахеометры, в которых лимбы наглухо закреплены с подставкой и имеют лишь закрепительные винты либо приспособления для поворота и закрепления его в разных положениях.
Первые типы – моторизованные и автоматизированные тахеометры.
Интегрированные оснащены сервоприводом, который позволяет ведение съемки по множеству точек одновременно, модульные – сервоприводом и системами, способными распознать, захватить и отследить цели, эти приборы уже можно назвать роботизированными геодезическими комплексами.
Тахеометры данной конструкции рассчитаны на выполнение измерений одним человеком, так же роботизированные тахеометры допускают произведение удаленной съемки, при этом точность результатов будет гарантировано высока.
По характеристикам съемки тахеометры подразделяются [10]:
круговые, с нитяным дальномером и цилиндрическим уровнем на вертикальном круге алидады;
номограммные, вычисление превышений и горизонтальных проложений дистанций по номограмме, различаемой в трубе прибора при ведении наблюдения, а также по вертикальной рейке;
авторедукционные, превышения и горизонтальные проложения дистанций в которых определяются по горизонтальной рейке дальномером двойного изображения;внутрибазные, база которых находится при тахеометре и предназначена для непосредственного вычисления горизонтального проложения;
электрооптические, снабженные дополнительным электронным прибором, допускающим автоматизацию съемки.
В соответствии с ГОСТ Р 51774-2001 «Тахеометры электронные. Общие технические условия» в зависимости от максимальной допускаемой средней квадратической погрешности измерения горизонтального угла одним приемом и максимальной допускаемой средней квадратической погрешности измерения расстояния одним приемом тахеометры классифицируются (таблица 2) [2]:
Таблица 2 – Классификация тахеометров по ГОСТ Р 51774-2001
 Тип тахеометра Класс тахеометра Область применения Допустимая СКП угла 1 приёмом
Та2точный Прикладная геодезия, измерение углов и расстояний в геодезических сетях 2"
Та5 точный Измерение углов и расстояний в геодезических сетях сгущения 5"
Та20 технический Измерение углов и расстояний. Топографическая съёмка масштаба 1:10 000. Изыскательские, землеустроительные и кадастровые работы. Геодезический контроль в строительстве 20"
3.2. Основные характеристики электронных тахеометровОсновные характеристики электронных тахеометров:
Угловая точность электронного тахеометра – средняя квадратическая ошибка измерения угла. Более простым языком, угловая точность – это максимально достижимая точность, с которой тахеометр может измерить любое угловое расстояние. Углы бывают вертикальными и горизонтальным (измеряются по горизонту и по вертикале соответственно). Угловая точность тахеометра по праву считается самой главной характеристикой прибора. Самая популярная точность электронных тахеометров – 5”.
Точность измерения по отражателю (в отражательном режиме) – величина, характеризующая максимальную точность, которую можно получить, выполняя измерения на призму.
Дальность измерения на отражатель (в отражательном режиме) – максимальное расстояние, на котором электронный тахеометр сможет выполнить измерения на призму.
Точность измерения без отражателя (в безотражательном режиме) – величина, характеризующая максимальную точность, которую можно получить, выполняя измерения на любой объект. Дальность измерения без отражателя (в безотражательном режиме) – максимальное расстояние, на котором электронный тахеометр сможет выполнить измерения на любой объект. Точность и дальность в безотражательном режиме обычно ниже, чем при работе с отражателем. Данные характеристики особенно важны для работы на строительной площадке. Дальность и точность измерения в безотражательном режиме обычно определяется для идеального объекта (белый цвет, максимальная освещенность).
Температурный режим – диапазон температур, при которых электронный тахеометр будет качественно работать. Большинство электронных тахеометров работают до -20ºС. Также у большинства серий есть низкотемпературные аналоги (до -30ºС или более).
Степень пыле- и влаго-защиты – относительный коэффициент, показывающий насколько прибор защищен от внешних факторов. Например, IP 67: IP – само обозначение индекса, 6 (первая цифра) – степень защиты от пыли, 7 (вторая цифра) – степень защиты от воды.
Клавиатура. Клавиатура может быть полной или сокращенной. У большинства новых приборов клавиатура полная. Сокращенная клавиатура часто бывает у поддержанных моделей тахеометров.
Дисплей. Дисплеи у тахеометров бывают двухсторонние и односторонние. Обычно для всех электронных тахеометров с одним дисплеем можно опционально докупить второй. У более дорогих моделей дисплей бывает сенсорным, у более простых и дешевых – обычный.
Вес электронного тахеометра. Очень важная характеристика для любого прибора, на которую редко обращают внимание при покупке. Чем легче прибор, тем удобнее будет с ним работать. Особенно это актуально для геодезистов, работающих в поле или отдаленных районах.
Время работы аккумулятора. Очень важная характеристика прибора. Особенна, актуальна при работе в удаленных районах. Время работы одного аккумулятора у различных моделей может отличаться в несколько раз.
Гарантийный срок – время с момента покупки прибора, во время которого все возникающие гарантийные неисправности будут отремонтированы бесплатно.
Свидетельство о метрологической поверке (первичной поверки) – официальный документ, свидетельствующий об исправности конкретного тахеометра. Свидетельство о поверки выдается сроком на один год. Свидетельство о первичной поверке часто необходимо при сдаче работ заказчику. Обычно данное свидетельство поставляется вместе с новым электронным тахеометром.
Комплект поставки – аксессуары, которые поставляются вместе с электронным тахеометром [6].
3.3. Поверки тахеометровПри проведении технологической поверки тахеометров должны выполняться операции, указанные в таблице 3 [2].Таблица 3 – поверка тахеометров
Операция проверки Обязательность проведения
1. Проверка внешнего состояния и комплектности Да
2. Проверка работоспособности прибора Да
3. Проверка установочных уровней Да
4. Проверка правильности установки сетки нитей зрительной трубыТолько у номограммных приборов
5. Проверка угломерного блока Да
6. Проверка дальномерного блока Только у электронных приборов
Проверку внешнего состояния и комплектности производят осмотром. При этом устанавливают соответствие тахеометра следующим требованиям:
прибор, футляр, штатив, отражатели (электронных тахеометров) и топографические рейки не должны иметь механических повреждений, следов коррозии, препятствующих или затрудняющих работу с прибором;
тахеометр должен иметь чистое поле зрения трубы и отсчетных устройств, иметь четкое изображение отсчетных шкал и визирных целей;
все винты и гайки на штативе и топографической рейке должны быть подтянуты; на шкале рейки не должно быть загрязнений, отслоений краски и других дефектов, затрудняющих производство измерений, на поверхности картографического столика не должно быть трещин, выбоин, бугров и царапин, затрудняющих работу.
комплектность тахеометра должна соответствовать указанной в паспорте на прибор.
Проверку работоспособности производят опробованием; при этом проверяют [4]:
качество изображения штрихов отсчетных шкал сетки нитей (или номограмм у тахеометра типа ТаН);
плавность и легкость вращения всех подвижных узлов и частей прибора, рейки, штатива, отража