Вісі теодоліта

Кожен теодоліт має вертикальну (основну) вісь, навколо якої обертаються лімб і алідада та горизонтальну вісь обертання зорової труби. У трубі розрізняють декілька осей: геометричну, оптичну і візирну. Геометричною віссю називається вісь циліндра об’єктивного коліна. Оптичною віссю труби називається уявна лінія, яка сполучає оптичні центри об’єктива і окуляра. Візирною віссю труби називається уявна лінія, яка проходить через оптичний центр об’єктиву і центр (перехрестя) сітки ниток. Продовження візирної осі до об’єкта, який спостерігається, називають лінією візування або наведення. Навести трубу на предмет означає сумістити перехрестя сітки ниток із центральною точкою предмета.

Окуляр (рис. 6) призначений для розглядання зменшеного, оберненого і дійсного зображення, побудованого об’єктивом. Виконуючи роль лупи, він будує збільшене, пряме і уявне зображення, яке і бачить око спостерігача.

Перед спостереженням трубу наводять на світлу поверхню і, обертаючи окулярне кільце (рис. 6), добиваються чіткого зображення сітки ниток (встановлюють трубу на око). Потім її наводять на перший предмет і, обертаючи кремальєру, фокусують трубу, тобто добиваються чіткої, різко окресленої видимості предмета. При спостереженні різновіддалених предметів кожний раз змінюють фокусування.

Встановивши трубу по оку і предмету, перевіряють чи нема паралаксу сітки ниток. Паралаксом сітки ниток називають неспівпадання зображення предмета з площиною сітки ниток зорової труби. Якщо змінювати положення ока спостерігача, то при наявності п. с. н. буде здаватися, що зображення предмета переміщується відносно сітки ниток.

Наявність або відсутність паралаксу сітки ниток можна встановити, якщо розглядати зображення предмета, злегка похитуючи головою. Паралакс сітки ниток усувається більш точним фокусуванням зорової труби.

Фокусну відстань лінз зорової труби необхідно знати для того, щоб визначити збільшення труби, поле зору труби та інші оптичні показники. Фокусною відстанню об’єктива є відстань від об’єктива до фокуса (на рис. 6 це відрізок). Для визначення оптичних показників зорової труби з внутрішнім фокусуванням користуються не фокусною відстанню об’єктива(рис. 8), а фокусною відстанню уявної лінзи Ь₃, тобто фокусною відстанню еквівалентної лінзи (ця відстань у заводських паспортах зорових труб із внутрішнім фокусуванням часто називається фокусною відстанню об’єктива). Фокусна відстань еквівалентної лінзи залежить від фокусних відстаней(об’єктива і фокусуючої лінзи), а також від відстані "е"

між ними:

Заміну об'єктива і фокусуючої лінзи однією еквівалентною лінзою можна уявити так. Промінь від безкінечно віддаленої точки (рис. 8), який йде паралельно до оптичної осі, заломлюється у об’єктивіі прямує до його фокуса. Але зустрівши на своєму шляху фокусуючу (розсіюючу) лінзу, він відхилиться від оптичної осі й перетне її у точціяка буде зображенням точкиТепер,

продовживши проміньдо перетину його з початковим напрямом,

одержимо положення еквівалентної лінзи, фокусна відстань якої будеДійсно, якщо об’єктив і фокусуючу лінзу замінити однією еквівалентною лінзою, то промінь, який йде від віддаленої точки, заломиться у еквівалентній лінзі і перетнеться з оптичною віссю у точці, поблизу якої розташована сітка ниток.

Фокусна відстань еквівалентної лінзи змінюється залежно від зміни відстані "е" між об’єктивом і фокусуючою лінзою при фокусуванні труби на предмети, що знаходяться на різних відстанях від спостерігача. У зорових теодолітів Т30, 2Т30, ТТ-50 і ТТ-5 мм,Тому, згідно з формулою фокусна відстань

еквівалентної лінзи буде:

На цьому прикладі видно, що при малій фокусній відстані об’єктива і при наявності розсіюючої фокусуючої лінзи можна одержати велику фокусну відстань еквівалентної лінзи. А це дає змогу конструювати зорові труби невеликих розмірів, робити теодоліти більш портативними. Останнє є безперечним достоїнством зорових труб із внутрішнім фокусуванням.

Вимірювання горизонтальних кутів теодолітом. Вимірювання горизонтальних кутів способом прийомів. При теодолітній зйомці способом обходу найчастіше вимірюють внутрішні горизонтальні кути полігону, розташовані за ходом справа. При цьому трубу теодоліта наводять спочатку на задню (праву) точку, а потім на передню (ліву). Якщо, наприклад, вимірюють кут 2 полігона, то спочатку наводять трубу на точку 1 (задню), а потім на точку 3 (передню). При вимірюванні кута 3 трубу наводять відповідно на точки 2 (задню) і 4 (передню) і т. д.

Кути вимірюють найчастіше способом прийомів, дотримуючись такого порядку:

1. Теодоліт приводять у робоче положення. Для цього встановлюють його на штативі над вершиною вимірюваного кута (наприклад, точкою 2) і центрують за нитяним виском, підвішуючи останній на гачку станового гвинта так, щоб вертикальна вісь обертання теодоліта співпадала з напрямом виска і проектувалася на вершину кута (центр кілка або стовпа) з точністю 1-2 см. Після цього відпускають становий гвинт і перемішують теодоліт по площадці головки штатива до точного суміщення виска з центром знака. Потім теодоліт приводять у горизонтальне положення за допомогою підйомних гвинтів і рівня.

2. Закріплюють лімб у положенні «круг право» (КП) і, повертаючи алідаду, наводять перехрестя сітки ниток зорової труби на низ віхи, встановленої у задній точці 1, а потім на низ віхи у точці 3. Наведення здійснюють спочатку приблизно, на око, а потім при закріплених алідаді і трубі - точно за допомогою мікрометричних гвинтів. Після кожного наведення труби на точки візирування читають відліки по верньєрах: по першому - градуси і мінути, по другому - лише мінути. Відліки записують простим олівцем у «Журнал вимірювання горизонтальних кутів теодолітом» у відповідні графи і обчислюють середнє значення відліків. Величину вимірюваного кута знаходять відніманням від середнього відліку на задню точку середнього відліку на передню точку. Якщо відлік на задню точку буде меншим за відлік на передню точку, то до першого додають 360°.

3. Трубу переводять через зеніт, повертають лімб приблизно на 90° і, встановивши положення «круг ліво» (КЛ), закріплюють теодоліт закріплювальним гвинтом лімба. Після цього всі операції, вказані у п.

2, повторюють при положенні КЛ і вдруге обчислюють величину вимірюваного кута. Якщо значення кута, добуті при положеннях КП і КЛ, відрізняються не більш як на подвійну точність верньєра, то з них виводять середнє і записують у відповідні графи журналу, вважаючи цей запис величиною кута 2. Якщо різниця між величинами кута, добутими при положеннях КП і КЛ, більша від подвійної точності верньєра теодоліта, вимірювання кута треба провести ще раз.

Вимірювання одного і того самого кута при двох положеннях вертикального круга КП і КЛ складає один повний прийом.

Вимірювання кута при одному якомусь положенні круга називається напівприйомом. При вимірюванні кута повним прийомом ліквідується колімаційна помилка і помилка від неперпендикулярності осі обертання труби до осі обертання теодоліта. Переміщення лімба приблизно на 90° після першого напівприйому дає змогу зробити відліки на нових місцях лімба і уникнути помилок в обчисленнях, які можуть виникнути при повторенні однакових відліків.

Журнал вимірювання кутів оптичним теодолітом Т-30 має меншу кількість граф через те, що відліки беруться не по двох верньєрах, а по відліковій шкалі мікроскопа. Приклад ведення журналу наведено нижче (табл.1).

Журнал теодолітноїзйомки

Точність вимірювання горизонтальних кутів. На точність вимірювання горизонтальних кутів найчастіше впливають такі помилки:

1. Помилка у відліку по верньєрах визначається точністю верньєра. Вона найбільше позначається на точності вимірювання кута.

2. Неправильне центрування теодоліта над вершиною кута (це помилка центрування). Чим ближчим буде кут за своєю величиною до 180° і чим коротші сторони кута, тим вищою має бути точність центрування. При сторонах кута до 200 м центрувати інструмент треба з помилкою не більше 1 см, а при сторонах, коротших за 100 м - не більше 0,5 см.

3. Невертикальне положення віхи на точці візирування. Для зменшення цієї помилки перехрестя сітки ниток треба наводити на низ віхи (інколи можливо на кілок, яким позначено точку). При коротких сторонах (менше 100 см) сітку треба наводити на шпильку мірної стрічки, застромлену вертикально у центр знака.

4. Помилки від впливу навколишнього середовища іноді бувають досить значними. Так, за похмурої дощової погоди важко спостерігати точки наведення, оскільки погано видно, чи запотівають лінзи труби і відлікових пристроїв. У жаркий літній полудень внаслідок руху нагрітого повітря віха на точці ніби коливається і т. д.

Всі описані вище помилки разом з іншими, не вказаними тут, в кінцевому підсумку дають загальну помилку вимірювання кута. Гранична помилка вимірювання кута одномінутним теодолітом повним прийомом приймається ±1,5', а тридцятисекундним - ±1,0'.