Teodolit je měřící přístroj pro určování vodorovných a svislých úhlů při topografických průzkumech , geodetických a vyměřovacích pracích, ve stavebnictví apod. Hlavním pracovním měřítkem v teodolitu jsou končetiny se stupňovým a minutovým dělením (horizontální a vertikální). Teodolit lze použít pro měření vzdáleností vláknovým dálkoměrem [1] a pro určování magnetických azimutů pomocí kompasu .
Alternativní vývoj designu teodolitu je gyroteodolit, cinetheodolit a totální stanice .
Teodolit je znám již od středověku a vznikl spojením alidády , známé již od antiky , a dalekohledu . Časné teodolity měly omezený rozsah vertikálních kruhových úhlů. Moderní design teodolitu vznikl v 19. století.
Strukturálně se teodolit skládá z následujících hlavních jednotek:
Horizontální kruh teodolitu je určen k měření vodorovných úhlů a skládá se z limbu a alidády .
Končetinou je skleněný kruh, na jehož zkosené hraně jsou pomocí automatického dělicího stroje aplikovány rovnoměrné dělení. Hodnota dělení končetiny (velikost oblouku mezi dvěma sousedními tahy) je určena digitalizačními stupňovými (výjimečně krupobitími) tahy. Končetiny jsou digitalizovány ve směru hodinových ručiček od 0 do 360 stupňů (0 - 400 gon ). [2]
Roli alidády plní speciální optické systémy - čtecí zařízení. Alidada se otáčí kolem své osy vzhledem k pevné končetině spolu s horní částí zařízení; zároveň se mění čtení podél vodorovného kruhu. Pokud upevníte upínací šroub a odpojíte číselník , alidáda se bude otáčet s číselníkem a počet se nezmění.
Končetina je uzavřena kovovým pláštěm, který ji chrání před poškozením, vlhkostí a prachem.
Kontroly teodolitu se nazývají akce zaměřené na zjištění, zda jsou splněny geometrické podmínky kladené na přístroj. Pro splnění porušených podmínek je provedena oprava, tzv. seřízení nástroje.
Osa válcové úrovně alidády vodorovného kruhu musí být kolmá k ose otáčení alidádyTato podmínka je nutná pro uvedení osy otáčení nástroje (alidady) do pracovní polohy, to znamená, aby byla při měření úhlů vertikální. Pro kontrolu splnění podmínky se otáčením alidády nastaví osa kontrolované hladiny ve směru libovolných dvou zvedacích šroubů a jejich současným otáčením v různých směrech se bublina hladiny uvede do nulového bodu (v uprostřed ampule), pak osa hladiny zaujme vodorovnou polohu. Otočme alidádu a s ní hladinu přesně o 180 stupňů.
Pokud po přivedení bubliny hladiny do nulového bodu a otočení alidády o 180° bublina hladiny zůstane na místě, pak je podmínka splněna.
Pro další ověření je nutné uvést zařízení do pracovní polohy.
Jeden z vláken sítě musí být ve svislé roviněOvěření a nastavení tohoto stavu lze provést pomocí olovnice instalované 5-10 m od přístroje. Pokud se kontrolovaný závit mřížky neshoduje s obrazem olovnice v zorném poli píšťaly, sejměte víčko, lehce povolte (asi o půl otáčky) čtyři šrouby zajišťující okulárovou část k tělu trubky a otočte okulárovou část s mřížkou do požadované polohy. Utáhněte šrouby a nasaďte víčko.
Po seřízení by měl být druhý závit mřížky vodorovný. Můžete si to ověřit namířením tohoto závitu do libovolného bodu a otáčením alidády se zaměřovacím šroubem v azimutu ; vlákno musí zůstat v tomto bodě. V opačném případě je nutné úpravu opakovat. Po správném nastavení mřížky v budoucnu při opakování ověření nelze toto opakovat.
Záměr musí být kolmý k ose otáčení dalekohleduTato podmínka je nezbytná k tomu, aby při otáčení trubky kolem své osy zaměřovací osa opisovala rovinu a ne kuželové plochy. Zaměřovací rovina se také nazývá kolimace . Vertikální kruh se otáčí kolem osy spolu s potrubím. Pro přenesení trubice z polohy KP do polohy KL nebo naopak je nutné ji přenést přes zenit pevnou končetinou a okem otočit alidádu o 180°, aby bylo možné trubici nasměrovat. na stejném objektu na jeho různých pozicích. Současně v místě vzhledem ke končetině, kde se nachází nonius 1, bude nyní umístěn diametrálně protilehlý nonius 2 a údaje o počtu stupňů odebraných podél nonia I před otočením alidády a podél nonia II po alidáda se otočí o 180° by měla být stejná. Je-li zaměřovací osa kolmá na osu rotace dalekohledu, pak při jejím namíření na SF a CL do vzdáleného bodu umístěného přibližně na úrovni osy rotace dalekohledu podél pevné vodorovné končetiny získejte správné hodnoty oblouku pomocí nonie I (při SF) a II (při CL). Pokud není zorná čára kolmá k ose otáčení potrubí a zaujímá nesprávnou polohu během SF a CL, pak budou odečty podél horizontální větve obsahovat chybu odpovídající otočení zorné čáry o úhel se nazývá kolimační chyba. Průmět tohoto úhlu do vodorovné roviny končetiny se mění v závislosti na úhlu sklonu osy záměru. Proto by při provádění tohoto ověření měla být zorná přímka pokud možno vodorovná.
Seřízení: mírným povolením jedné svislice, např. horního, korekčního šroubu se sítí závitů, posouváme síť, přičemž s ní působíme bočními korekčními šrouby, dokud se průsečík závitů nezarovná s obrazem pozorovaného směřovat.
Po úpravě je nutné ověření zopakovat a ujistit se, že podmínka je splněna.
Osa rotace dalekohledu musí být kolmá na osu rotace přístroje (alidade)Tato podmínka je nutná, aby po uvedení nástroje do pracovní polohy byla kolimační (zaměřovací) rovina svislá. Pro ověření splnění této podmínky se nástroj uvede do pracovní polohy a průsečík mřížky závitů se nasměruje do vysokého a blízkého (ve vzdálenosti 10-20 m od nástroje) bodu zvoleného na nějakém světle stěna. Bez otáčení alidády nakloňte trubku čočkou dolů do přibližně vodorovné polohy její osy a označte na stejné stěně bod, ve kterém se promítá průsečík závitů. Po přenesení trubky zenitem v jiné poloze kružnice směřuje osa záměru opět do stejného bodu a stejně jako předchozí nakloněním trubky do přibližně vodorovné polohy bod označíme.
Pokud se oba body shodují v jednom bodě, pak je podmínka splněna.
Splnění uvažované podmínky zajišťuje továrna nebo se vyrábí v dílně, protože moderní teodolity nemají příslušné korekční šrouby.
Nulový bod svislé kružnice teodolitu musí být konstantní [3]Pro ověření se teodolit urovná a 2-3x se určí místo nuly. Určení nulového místa zahrnuje zaměření na stejný bod na CL a FC. Při každém namíření na vybraný bod se provede čtení podél svislého kruhu teodolitu. Pokud není kompenzátor, pak musí být bublina hladiny nejprve nastavena na nulový bod, když je vertikální kruh alidáda. Pokud kolísání nulového bodu nepřekročí dvojnásobnou přesnost odečítání v kruhu, pak můžeme předpokládat, že se provádí ověřování, ve výjimečných případech se provádí dodatečné měření přes vyvážení os.
Typy teodolitů:
OT-02, OTB, OTS, TB-1, Theo-010, TE-B1, T1, T2 - vysoce přesné
T5, OTSH, Theo-020, TE-C1, TT-4, OMT-30 , TT- 5, TTP, TN, TG-5, T15 - přesný
T30, Theo-120, TE-E4, TT-50, TOM, Te-5 - technický
T60, TM-1 - technický (momentálně nedostupný) ( slouží pro výcvikový manuál a rekognoskaci oblasti během expedice).
Písmeno T - znamená "teodolit" a následující čísla - hodnotu střední kvadratické chyby v sekundách při měření v jednom kroku v laboratoři. Označení teodolitu vyráběného v posledních letech může vypadat takto: 2T30MKP. V tomto případě první číslice označuje číslo modifikace ("generace").
M - důlní měřická verze (pro práci v dolech nebo tunelech; lze připevnit ke stropu a použít bez stativu , navíc v důlněměřičském teodolitu v zorném poli zaměřovacího tubusu je stupnice pro sledování olovnice výkyvy při přenosu souřadnic z povrchu do dolu).
K - přítomnost kompenzátoru, který nahrazuje úrovně.
П - zaměřovací dalekohled přímého vidění, to znamená, teodolitový zaměřovač má otočný systém pro získání přímého (nepřevráceného) obrazu.
A - s autokolimačním okulárem (autokolimace);
E - elektronické.
Dříve použito:
T - Totální stanice (přístroj je schopen (má přípravek nebo zařízení v sadě) měřit vzdálenosti) [5]
G – Hora [5]
AShT — teodolit aerologického pilotního balónu [5]
Opakovací teodolity nebo optické teodolity mají speciální opakovací systém os končetiny a alidády, který umožňuje končetině společně s alidádou samostatně rotovat kolem vlastní osy samostatně a/nebo společně. Takový teodolit umožňuje postupné otočení alidády několikrát pro odložení (opakování) hodnoty měřeného horizontálního úhlu na končetině, což zvyšuje přesnost měření, pro odečítání na dvou diametrálně protilehlých stranách. Takové nástroje se také nazývají optické, aby se odlišily od mechanických teodolitů. Končetina je vyrobena ze skla. [5] [6]
U neopakujících se teodolitů jsou končetiny pevně upevněny stojanem a otáčení a upevnění v různých polohách se provádí pomocí upevňovacích šroubů nebo zařízení pro otáčení. Takové teodolity se také nazývají "mechanické". Končetina je vyrobena z kovu. [5]
Fototeodolit nebo kinoteodolit je typ teodolitu kombinovaného s fotografickou a/nebo filmovou kamerou a dalšími optickými systémy. Slouží k přesnému fotografování s úhlovou referencí geologických objektů a umělých struktur, jakož i k měření úhlových souřadnic letadel . Konstrukčně se může jednat o filmovou kameru, nezávislou na optickém kanálu teodolitu a pevně k němu připevněnou, nebo o jednookou zrcadlovku, jejíž hledáček slouží jako optický kanál teodolitu. Dříve vyráběné kinematografické teodolity byly natáčeny na velkoformátové fotografické desky s vysokým rozlišením. V současné době se vyrábí filmové, deskové a digitální fototeodolity. Pokud je objekt fotografován dvěma nebo více fototeodolity, lze pomocí geodetického zářezu získat přibližné údaje o velikosti objektu, výšce a rychlosti letu.
Modely teodolitůGyroteodolit je gyroskopické zaměřovací zařízení určené k orientaci tunelů , dolů , topografických referencí atd. Gyroteodolit se používá k určení azimutu (směru) orientovatelného směru a je široce používán v důlním měřičství, geodetických, topografických a jiných pracích. Podle principu činnosti je gyroteodolit a patří k typu gyrokompasů . Řada schémat gyroteodolitů je vyrobena na principu Foucaultova gyrokompasu . Kromě gyroskopického citlivého prvku obsahuje gyroteodolit goniometrické zařízení pro odečítání polohy citlivého prvku a určování azimutu (směru) orientovaného směru. Goniometrické zařízení se skládá z číselníku se stupněm a minutovým dělením, pevně spojeným s jeho alidádou. Pozorování se provádí na tah promítnutý na zrcadlo, které je upevněno na citlivém prvku. V tomto případě bude zaměřovací přímka dalekohledu rovnoběžná s osou gyroskopu . Určení azimutu ( azimutu ) , orientovaného pomocí směrového gyroteodolitu, se provádí na stupnici spojené s teodolitem. Při pozorování gyroteodolitem se všechna měření vztahují k olovnici v místě pozorování a k rovině horizontu. Proto je azimut určený gyroskopicky totožný s astronomickým azimutem. Obvykle je z konstrukčních důvodů čtecí zařízení umístěno podél vodorovného kruhu pod určitým úhlem vzhledem k ose otáčení rotoru gyroskopu . [7]
Gyroskopická staniceV podstatě stejný gyroteodolit s Foucaultovým gyrokompasem na bázi elektronické totální stanice.
V moderních elektronických teodolitech se čtení vodorovných a svislých kruhů obvykle provádí kodérem ( úhlový kodér ). Generují signály udávající výšku a azimut dalekohledu, které jsou přenášeny do mikroprocesoru. Do ohniskové roviny dalekohledu jsou přidány CCD snímače, které umožňují automatické zaměřování a automatické měření zbytkového posunutí cíle. To vše je implementováno ve vestavěném softwaru procesoru.
Mnoho moderních teodolitů je vybaveno integrovanými elektrooptickými zařízeními pro měření vzdálenosti, obvykle na bázi infračervených laserů. Umožňuje měřit v jednom kroku plné trojrozměrné vektory v polárních souřadnicích definovaných zařízením, které jsou následně pomocí řady kontrolních bodů převedeny na již existující souřadnicové systémy na území. Tato metoda se nazývá resekční řešení a je široce používána v mapovacích průzkumech.
Takovými přístroji jsou „chytré“ teodolity nazývané samoregistrující se totální stanice nebo hovorově „totální stanice“ a provádějí všechny potřebné výpočty úhlů a vzdáleností a výsledky nebo nezpracovaná data se nahrávají do externích procesorů, jako jsou odolné notebooky, PDA nebo programovatelné kalkulačky [ 8 ] .
Totální staniceJakýsi elektronický teodolit, vybavený elektronickým zařízením pro výpočet a ukládání souřadnic bodů na zemi a štěkání z optického neopakujícího se, zcela eliminuje chyby při snímání a záznamu odečtu díky mikroprocesoru , který provádí automatické výpočty. Elektronický teodolit umožňuje práci ve tmě.
Totální staniceElektronická totální stanice nebo optický teodolit vybavený přídavnými zařízeními (dálkoměr, přijímač GPS, ovladač (procesor a/nebo klávesnice)), samostatně umístěné mimo hlavní tělo přístroje.
| Měřící nástroje | |
|---|---|
| Mikrometry |
|