Исследование теодолита

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Содержанием данной курсовой работы является изложение методики и результатов исследований нивелира и теодолита, выполненных с целью определение действительных значений их технических характеристик, а после их исправления (при необходимости) для подтверждения готовности приборов к измерениям. Такие исследования в геодезии и маркшейдерском деле называют технологической проверкой. Технологическую проверку выполняет исполнитель геодезических и маркшейдерских работ, как правило, перед их началом или по специальному графику, если работы выполняются круглогодично. Операции, выполняемые при технологической проверке, упрощены и, как правило, не требует специальных лабораторных условий.

Помимо технологической проверки, маркшейдерско-геодезические приборы должны поверяться органами Государственной метрологической службы или аккредитованными метрологическими службами юридических лиц. Величина межповерочного интервала составляет 1 год.

На время выполнения курсовой работы за каждым студентом закрепляется теодолит и нивелир на бригаду, за которые он (они) несут личную ответственность.

Готовность прибора к работе, обеспеченная и подтвержденная в процессе технологической проверки, означает соблюдение геометрических и иных конструктивных требований, предъявляемых к исправному прибору. Исправный прибор должен обеспечивать измерение горизонтальных и вертикальных углов (для теодолитов) и приведение линии визирования в горизонтальное положение (для нивелиров) с паспортной или необходимой (в зависимости от вида работ) точностью, (допускаемой погрешностью).

Методика исследования нивелиров и теодолитов изложена в основных нормативных документах Госстандарта России (ГОСТ 10528-96. Нивелиры. Общие технические условия. ГОСТ 10529-96. Теодолиты. Общие технические условия.), в ряде ведомственных инструкций Роскартографии, а также в справочной и учебной литературе.



1. Исследование теодалита 2Т5К № 27360

нивелир теодолит маркшейдерский геодезия

1.1 Внешний осмотр

Проверку внешнего состояния и комплектности производим осмотром. Визуально проверяем чистоту оптических деталей зрительной трубы, контрастность и четкость одновременной наблюдаемой сетки нетей, концов пузырька контактного уровня и визирной цели. Убеждаемся в отсутствии коррозии, царапин и других дефектов на приборе, которые могут повлиять на точность измерения.

Маркировка прибора и футляра должна соответствовать техническим условиям на данный тип теодолита и содержать один и тот же порядковый номер прибора.

Рис.1. Принципиальная схема теодолита



1.2 Опробование

Проверку работоспобности теодолита и взаимодействие его подвижных узлов производим опробованием. При опробовании обращаем внимание на исправность всех частей теодолита, отсутствие качаний в подъемных, наводящих и закрепительных винтах; плавность вращения окуляра, элевационного винта и перемещение фокусирующей линзы. Проверяем исправленность зеркала подсветки уровня, затяжку всех стопорных и юстировочных винтов, работу подвесной системы компенсатора и демпфера. Юстировочные винты должны занимать среднее положение.

1.3 Исследование зрительной трубы

1.3.1 Поле зрения трубы

Выбираем четкую, хорошо видимую удаленную визирную цель. Наводимся на нее диаметрально противоположными краями поля зрения и берем отсчеты по лимбу 1 и 2. Разность отсчетов является углом поля зрения трубы.

Рис. 2. Оптическая система трубы

состоит из объектива 1, окуляра 2 и фокусирующей линзы 3, которую с помощью специального устройства - кремальеры 5, перемещают вдоль геометрической оси трубы. Между фокусирующей линзой и окуляром помещена сетка нитей 4 - деталь, несущая стеклянную пластину с нанесёнными на нее вертикальными и горизонтальными штрихами. При измерении углов перекрестие штрихов - центр сетки нитей, наводят на изображение визирной цели

Таблица 1

1	2	2 - 1
14 41' 30”	15 57' 54”	1 16' 24”

1.4 Определение и юстировка инструментальных погрешностей

Проверка правильности хода фокусирующей линзы

Погрешность за перефокусировку трубы, связанную с изменением расстояния визирования, определяем по колебаниям коллимации (С) и МО (МЗ), получаемым при наблюдении марок, установленных на разных расстояниях от прибора.

Наблюдаемые точки (марки) располагаются в одном створе и на одном горизонте (отклонение не более 3). При исследовании теодолита 2Т5К марки располагаются на удалении от теодолита 5 м; 10 м и .

Измерение проводим в следующей последовательности:

а) наведение трубы на марки при круге лево и фокусирование трубы на каждую цель движением кольца фокусирующей линзы по ходу часовой стрелки; отсчитывание по вертикальным и горизонтальным кругам после каждого наведения;

б) то же самое при фокусировании на марки движением кольца фокусирующей линзы против хода часовой стрелки и наблюдении марок в обратном направлении, сопровождаемом отсчетами по кругам;

в) перевод трубы через зенит, фокусировка трубы по подпункту «б», наблюдение марок при круге право;

г) выполнение операций при круге право по подпункту «а».

Описанные операции составляют одну серию определений значений

С и МО (МЗ), а таких серий должно быть выполнено не менее двух.

Значения С и М0 (МЗ) вычисляют по формулам, приведенным в инструкциях по эксплуатации теодолитов.

Расхождение отдельных значений С и МО, относящихся к одним и тем же расстояниям, не должны быть более указанных в таблице 2.

Таблица 2

Типы теодолитов	Т2	Т5	Т15	Т30
Допустимые расхождения для С и МО (М3), секунды	2,5	10	15	60

Изменения С и МО (МЗ) в зависимости от неправильного хода фокусирующей линзы зрительной трубы и внецентренности визирной оси определяется по формулам:

где индексы при С и М0 относятся к конечному (i) расстоянию до марки и к «бесконечности» ().

Значения ДСicp и ДМОicp не должны превышать ошибки измерения углов одним приемом для испытуемого теодолита.

Таблица 3

1 прием	Горизонтальный круг	Вертикальный круг
№ марки		С		МО
5	19 27 12	2	-2 25 30	7 45
	199 31 12		2 41 00
10	22 20 24	2 03	-1 06 30	8 15
	202 24 30		1 23 0
	26 02 18	2 06	0 23 06	7 57
	206 06 30		-0 07 12
	26 02 18	2 03	0 23 12	8 03
	206 06 24		-0 07 06
10	22 20 30	2	-1 06 36	8 12
	202 24 30		1 23 00
5	19 27 12	1 54	-2 25 30	7 45
	199 31 00		2 41 00
5	18 31 24	-2 03	-2 19 00	5 00
	198 35 30		2 29 00
10	21 28 54	-2 28	-1 02 00	7 45
	201 33 00		1 17 30
	25 12 48	-2 15	0 24 30	8 15
	205 08 18		-0 08 00
	25 24 48	3 12	0 24 30	8 15
	205 18 24		-0 08 00
10	21 28 54	1 57	-1 02 00	7 15
	201 32 48		1 17 30
5	18 31 24	1 51	-2 19 00	5 08
	198 35 06		2 29 30

С5ср = 157 ДС5ср = 157 - 224 = -27

С10ср = 207 ДС10ср = 207 - 224 = -17

Сср = 224

МО5ср=624 ДМО5ср = 624 - 756 = -132

МОср=759 ДМО5ср = 759- 756 = 3

МОср=756

В результате исследования полученные значения С и МО(МЗ) превысили допустимых. В допуске получилось значение ДМО5ср

Определение цены деления уровней

Определение цены деления цилиндрических уровней теодолита необходимо для того, чтобы установить соответствует ли их точность паспортному значению.

Уровни, имеющие излишнюю точность, являются причиной неоправданных затрат на установку инструмента; недостаточная точность может привести к ошибкам в измерениях.

Определение цены деления цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга по способу наклонного лимба производим в следующем порядке.

Инструмент ставим на жесткое основание так, чтобы один из подъемных винтов был направлен на удаленный, хорошо видимый предмет и приводим в рабочее положение.

Трубу наводим на удаленный предмет и берем отсчет по вертикальному кругу 1. После чего трубу наклоняем на угол , для этого на вертикальном круге устанавливается отсчет

Центр сетка нитей при этом смещается с визирной цели. Вращая передний подъемный винт, трубу снова наводим на тот же удаленный предмет. Таким образом, вертикальная ось инструмента и плоскость лимба будут наклонены на угол . Угол для инструментов высокой точности берем порядка 20'-40'.

Алидаду поворачиваем до тех пор, пока пузырек испытываемого уровня не установится в крайне левое положение, берем отсчет по горизонтальному кругу 1. Алидаду вращаем дальше, пока пузырек уровня не займет крайне правое положение, и берем второй отсчет по горизонтальному кругу 2.

Вычисляем цену деления уровня по формуле для высокоточных инструментов:



где - разность отсчетов по горизонтальному кругу;

- угол наклона вертикальной оси инструмента;

n - число делений уровня, на которое переместился пузырек. (4 деления, рис 1).

Рис. 3. Определение цены деления уровня

лежит в допуске от 10 до 45

Проверка работы компенсатора в полевых условиях

Для проверки компенсатора теодолита, прибор устанавливаем на штатив так, чтобы один из подъемных винтов подставки был расположен в направлении визирной цели. Горизонтируем прибор по уровню при алидаде горизонтального круга и производим отсчет по вертикальному кругу. Действуя подъемным винтом подставки, наклоняем теодолит на (наклон задают по вертикальному кругу), где - угол, соответствующий диапазону работы компенсатора.

Наводим зрительную трубу на ту же точку и берем второй отсчет по вертикальному кругу.

Наклоняем ось вращения алидады на , но в противоположную сторону, берем третий отсчет. При нормальной работе компенсатора разность между отсчетами должна оставаться в допустимых пределах, но не более 1'. Проверку повторяют 2 - 3 приемами; среднее значение разности, отнесенное к 1' наклона оси, характеризует систематическую погрешность компенсации.

Таблица 4

Направление подъемного винта	Вертикальные углы
	1 прием	2 прием
В нулевой точке, в0	043'30''	18043'06''
По часовой, в1	053'06''	18054'12''
Против часовой, в2	040'00''	18040'06''
г1 = в0 - в1	-9'36''	-11'06''
г2 = в0 - в2	3'30''	3'

Вывод: между значениями г1 и г2 расхождение больше 1', следовательно, компенсатор не работает.

Исследование отсчетных приспособлений

Шкаловый микроскоп применяется, как правило, в теодолитах с точность отсчета до 0,1'.

Для правильной работы шкалового микроскопа необходимо соблюдение следующих условий:

деление лимба и шкалы должны быть видны без параллакса;

штрихи делений лимба должны быть параллельны штрихам делений шкалы;

штрихи шкалы должны приблизительно на 1/10 часть их длины накладываться на штрихи лимба;

равенство изображения одного деления лимба и расстояния между крайними штрихами шкалы.

Как бы тщательно не была произведена установка микроскопов, строгого соответствия между деления лимба и длиной шкалы не бывает. Поэтому необходимо произвести определение поправки (рена отсчетной системы).

Определение рена односторонней отсчетной системы производим по результатам сопоставления длины шкалы с расстояниями между штрихами лимба. Нулевой штрих шкалы с максимальной точностью совмещаем со штрихом лимба и берем отсчет «а» по правому концу шкалы.

Сопоставление шкалы с делениями лимбов производим на следующих установках

Таблица 5

	Горизонтальный круг
	градусы	а''
Прямой ход	0	6
	60	6
	120	0
	180	6
	240	0
	300	6
Обратный ход	330	6
	270	0
	210	6
	150	6
	90	0
	30	6

Среднее значение рена находим по формуле

Рен горизонтального круга лежит в допуске. Среднее значение рена не должно превышать СКО измерения угла одним приемом теодолита (СКО не больше 5)

Определение эксцентриситета горизонтального круга (лимба)

Эксцентриситет горизонтального круга определяем по изменению горизонтального угла, близкого к 180, задаваемого установками и +180 алидады при отсчете по лимбу, т.е. производится измерение угла при КП между двумя марками, расположенными на одной прямой с теодолитом.

В этом случае

где - значение угла на установке круга;

n - число установок круга (п=6).

Таблица 6

Град	1	2	угол
0	0 11 30	176 35 24	17623' 54''	23''
60	60 06 24	236 30 12	176 23' 48''	17''
120	120 08 30	296 31 50	176 23' 20''	-11''
180	180 16 06	356 39 24	176 23' 18''	-13''
240	240 14 30	56 38 00	176 23' 30''	-1''
300	300 23 00	116 46 16	176 23' 16''	-15''
ср= 17623' 31''

Вывод: средние значения отклонения превышают допуски погрешности прибора, поэтому прибор не годен к работе.

Проверка оптического центрира

В отъюстированном теодолите визирная ось оптического центрира должна совпадать с вертикальной осью вращения.

Для проверки выполнения данного условия теодолит устанавливаем на штатив, закрепляем становым винтом и тщательно горизонтируем. Под штатив кладем лист бумаги с нанесенным на ней крестом.

Окуляр оптического центрира устанавливаем на резкое изображение перекрестия, а перемещением объектива добиваемся резкого изображения креста, отмеченного на листе бумаги. Передвижением листа в нужном направлении добиваемся совмещения креста с центром сетки оптического центрира.

Поворачиваем трижды верхнюю часть теодолита на 120 и отмечаем проекцию центра сетки на листе бумаги. В отъюстированном центрире при повороте алидады изображение выбранной точки должно совпадать центра сетки нитей (так и получилось).



2. Исследование нивелира setl AT-24D №02

Внешний осмотр и проверка комплектности.

Проверка состояния и комплектности начинается с внешнего осмотра прибора: на корпусе нивелира не обнаружено следов коррозии, отсутствуют видимые на глаз механические повреждения, все механизмы настройки имеют плавный ход, без рывков и задержек. Визуально определена чистота оптических деталей зрительной трубы, контрастность и четкость наблюдаемой сетки нитей, пузырька контактного уровня и визирной цели.

Маркировка прибора и футляра соответствует техническим условиям на данный тип нивелира и содержит один и тот же порядковый номер прибора. Комплектность нивелира соответствует комплекту поставки, приведенному в паспорте.

Опробование.

Все части нивелира исправны. Подъемные, наводящиеся и закрепительные винты работают легко. Вращение окуляра и перемещение фокусирующей линзы плавное. Юстировочные винты занимают среднее положение.

в -1436 -1435

ср +1576 +1576

н -1808 -1808

Штатив исправен и устойчив. Отчеты в пределе допустимого для нивелира setl AT24.

Определение угла не параллельности между осью цилиндрического уровня и визирной осью зрительной трубы (угол i)

Определение угла i проводилось следующим способом: на точках 1 и 2 расположенных на взаимном расстоянии 26,8-27м устанавливаются рейки. Нивелир устанавливают посередине и берут отсчеты по рейкам l1 и 12. Затем переносят нивелир в точку 3, удаленную от точки 2 на 6-8м внутри створа между рейками и берут отсчеты l1 и 12 по рейкам. Выполняем 3 приема измерений.

Нивелир setl AT-24D №02

S1-2=27м

S2-1=26,8м

S3-1=3,1м

S3-2=50,5м

Таблица 7

№ приема		1	2	3
Превышение, измеренное из середины	l1	1509	1479	1440
	l2	1489	1460	1420
	h	20	19	20
Превышение, измеренное при неравноплечие	l'1	1443	1414	1452
	l'2	1422	1394	1432
	h'	21	20	20
	i	8,6	8,6	0

i1 = ((21-20)*206265)/(27000-3100) = 8,6''

i2 = ((20-19)*206265)/(27000-3100) = 8,6''

i3 =((20-20)*206265)/(27000-3100) = 0''

iср = = 5,7''

Рис. 5. Взаимное расположение нивелира и реек при определении угла i



Угол i не превышает допустимую величину 10". Визирная ось горизонтальная

Определение ошибки недокомпенсации

Нивелир во время измерений находится в створе между рейками, на равных расстояниях от них - допустимое неравенство расстояний до реек не более 1м. Поочередно измеряем превышения между точками установки реек при отсутствии наклона оси нивелира и при ее наклоне в продольном и поперечном направлениях на н = 7'. Величину угла наклона оси нивелира определяют по установочному круглому уровню по следующей схеме:

Рис. 6. Положение пузырька уровня

Измерения превышений на станции заключается в снятии отсчетов по шкалам обеих реек при положениях пузырька уровня 1,2,3,4,5, что составляет один прием. Должно быть сделано не менее 3 приемов. При переходе к последующему приему необходимо менять горизонт нивелира.

Таблица 8

1 прием	центр	1451	1439	12	среднее	среднее
	вперед	1450	1439	11	11	10,25
	назад	1450	1439	11
	налево	1450	1439	11
	направо	1450	1439	11
2 прием	центр	1429	1419	10
	вперед	1428	1419	9	10
	назад	1429	1418	11
	налево	1429	1419	10
	направо	1428	1418	10
3 прием	центр	1354	1343	11
	вперед	1353	1344	9	9,75
	назад	1353	1343	10
	налево	1353	1343	10
	направо	1353	1343	10

Систематическую погрешность компенсации на одну минуту наклона оси нивелира вычисляем по формуле:

Gk = =

hv - среднее превышение, полученное при наклоне оси нивелира;

h0 - среднее превышение, полученное при отсутствии наклона оси нивелира;

S - длина визирного луча в мм;

с'' - 206265''

н = 7' - угол наклона оси нивелира.

Вывод: условие, при котором компенсатор работает исправно величина

Gk < 0,5'', данные полученные и обработанные удовлетворяют условию

Gk = 0,44'' < 0,5''. Следовательно, прибор исправен.

Определение ошибки измерения превышений за счет смещения визирной оси при перефокусировке трубы.

Выполняя данную работу, используется базис, разбитый в коридоре 4-го учебного здания. Базис закреплен дюбелями, вбитыми в бетонный пол.

Рис 7.Схема расположения марок

Таблица 9

Из середины	точки	1 горизонт	превышение	2 горизонт	превышение
	1	1439	6	1397	5
	2	1433		1392
	2	1388	8	1434	7
	3	1396		1441
	3	1408	3	1381	2
	4	1411		1383
	1	1414	4	1438	5
	4	1418		1443
Нивелирование вперед	1	1397		1382
	2	1389	8	1376	6
	3	1397	8	1382	6
	4	1400	3	1385	3

Величины, характеризующие смещение визирной оси при перефокусировке трубы не должно превышать 2 мм.

?1 = 5,5 - 7 = -1,5

?2 = 7,5 - 7 = 0,5

?3 = 2,5 - 3 = -0,5

?ср = 1,5 мм

При двух горизонтах ?h = 1,5мм находится в допуске, превышение находится в допуске по паспортной точности, график не строим.

Определение средней квадратической ошибки измерения превышения на станции (mст)

При проведении данного исследования определяется качество работы всех узлов и деталей нивелира в комплексе.

Выполняем нивелирование двух точек из середины. Неравноплечие должно быть не менее 2м. При выполнении курсовой работы допускается нивелирование двух максимально удаленных друг от друга выбранных точек в коридоре 4-го учебного здания.

Объем измерений - 10 серий. Каждая серия состоит из пяти независимых определений превышений между точками установки реек. При переходе от серии к серии изменяют горизонт нивелира.

Таблица 10

Гор.	1		2		3		4		5		среднее
1	1436	33	1435	34	1436	33	1435	35	1436	33	33,6
	1469		1469		1469		1470		1469
2	1467	33	1467	32	1466	33	1466	34	1467	33	33
	1500		1499		1499		1500		1500
3	1445	34	1446	33	1445	34	1446	33	1446	33	33,4
	1449		1479		1479		1479		1479
4	1465	34	1465	34	1466	33	1465	34	1466	33	33,6
	1499		1499		1499		1499		1499
5	1544	34	1543	35	1544	34	1543	35	1544	34	34,4
	1578		1578		1578		1578		1578
6	1608	32	1607	33	1608	32	1608	32	1607	33	32,4
	1640		1640		1639		1640		1640
7	1632	34	1632	34	1632	34	1632	33	1632	34	33,8
	1666		1666		1666		1665		1666
8	1614	35	1615	34	1614	35	1614	34	1615	34	34,4
	1649		1649		1649		1648		1649
9	1590	32	1589	33	1589	32	1589	32	1589	32	32,2
	1622		1622		1621		1621		1621
10	1498	33	1498	34	1498	33	1498	33	1498	33	33,2
	1531		1532		1531		1531		1531

Среднюю квадратическую ошибку mст вычисляем по формуле:

mст =

m1,2,…10 =

m1= = 0,89 мм

m2=0,71 мм; m3=0,55 мм; m4=0,73 мм; m5=0,55 мм; m6=0,55 мм;

m7=0,45 мм; m8=0,55 мм; m9=0,45 мм; m10=0,45 мм;

mст = 0,6 ? 2мм



Заключение

Исследуя данные приборы можно выделить некоторые особенности приборов и составить сводную таблицу с результатами всех исследований.

Теодолит 2Т5К

Поле зрения трубы	1 16' 24”
Средняя квадратическая ошибка визирования	4,8''
Правильность хода фокусирующей линзы зрительной трубы	ДС5ср = -27 ДС10ср = -17 ДМО5ср = -132 ДМО5ср = 3
Цена деления уровня	28,7''
Погрешность компенсации	3'
Значение рена - горизонтального	4,5''

Нивелир setl AT-24D №02

Угол непараллельности	5,7''
Средняя квадратическая ошибка	0,6 мм



Список использованной литературы

1. Захаров А.И. Геодезические приборы. Справочник. - М.: Недра, 1989.-314с.

2. Земских Г.В., Кортев Н.В. Маркшейдерско-геодезические приборы. Учебное пособие. - Екатеринбург: Изд. УГГГА, 1995. - 97с.

3. Маркшейдерское дело / Д.Н. Оглоблин, Г.И. Герасименко, А.Г. Акимов и др. - М.: Недра, 1981. - 703с.

4. Гусев Н.А. Маркшейдерско-геодезические инструменты и приборы. - М.: Недра, 1968. - 316с.

Размещено на Allbest.ru