§ 40. Поверки и юстировки теодолита

Перед началом измерений теодолит необходимо тщательно осмот­реть и проверить, так как даже серийно выпускаемые приборы имеют свои индивидуальные особенности. В первую очередь производят про­верку и регулировку его механических деталей, обращая внимание на состояние и работу всех винтов прибора: подъемных, зажимных и наводящих винтов лимба и алидады, наводящего винта уровня верти­кального крута, исправительных (котировочных) винтов уровней, ко­лонок, сетки нитей и т. п. Вращение лимба и алидады должно быть плавным, без заеданий и колебаний. Горизонтальный и вертикальный угломерные крути не должны иметь механических повреждений; изоб­ражения делений шкал и сетки нитей должны быть четкими. Зритель­ная труба должна быть уравновешенной (центр тяжести должен нахо­диться в районе оси ее вращения) и иметь свободное вращение. Присутствие пыли и грязи на оптических деталях прибора не допуска­ется. После внешнего осмотра теодолита выполняют его поверки и юстировки.

Действия, имеющие целью установить соблюдение предъявляемых к конструкции прибора геометрических условий, называются повер­ками.

Для обеспечения выполнения нарушенных условий производят юсти­ровку (регулировку) прибора.

Рассмотрим основные поверки и юстировки технических теодолитов.

В соответствии с принципом измерения горизонтального угла кон­струкция теодолита должна удовлетворять следующим основным гео­метрическим условиям (см. рис. 36).

1. Ось цилиндрического уровня должна быть перпендикулярна к

оси вращения теодолита 22.

ПШ I УГШЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ

2. Визирная ось зрительной трубы УУ должна быть перпендикулярна к горизонтальной оси теодолита (оси вращения трубы) НН.

3. Горизонтальная ось теодолита НН должна быть перпендикулярна к оси вращения теодолита 22.

Дополнительные геометрические условия вытекают из теории из­мерения вертикальных углов. Поверки должны выполняться в последо­вательности, в которой они изложены далее.

1. Поверка цилиндрического уровня. Ось цилиндрического уровня алидады горизонтального круга должна быть перпендикулярна к оси вращения теодолита.

Выполнение этого условия позволяет с помощью уровня устанавли­вать ось вращения теодолита в отвесное положение, а следовательно, плоскость лимба в горизонтальное.

Пусть ось уровня неперпендикулярна к оси вращения теодолита 22 и составляет с ней угол /? (рис. 46, а). Тогда при приведенном на сере­дину ампулы пузырьке уровня ось вращения прибора не будет отвес­ной. При повороте алидады горизонтального крута вместе с уровнем вокруг оси 22 пузырек сойдет с середины на п делений, и ось уровня займет новое положение V_г Как видно (рис. 46, а), при этом ось уровня составит со своим горизонтальным положением 1111 некоторый угол б = //п, где /л — цена деления уровня. Очевидно, что если привести ось уровня в положение биссектрисы V ,17'_; угла 6, то она окажется перпен­дикулярной к оси вращения теодолита, так как 2/3+5 = 180°, следова­тельно, (3+8/2 = 90°.

а

КЛ N

Объектив

111 (Ж

У

М

М+180°

в

б ™

А

Рис. 46. Схемы поверок теодолита

99

Из вышеизложенного вытекает способ поверки данного условия. Ось поверяемого уровня устанавливают по направлению двух подъемных винтов и вращением их в разные стороны приводят пузырек уровня в нуль-пункт. Вращением алидады вокруг оси 77 поворачивают уровень на 180°. Если после поворота пузырек уровня останется в нуль-пункте, то условие перпендикулярности осей СЯ/ и 77 выполняется. При смеще­нии пузырька производится исправление положения уровня. Для этого пузырек уровня перемещают по направлению к нуль-пункту на полови­ну дуги отклонения с помощью исправительных винтов при уровне.

После юстировки уровня следует повторить поверку и убедиться в вы­полнении требуемого условия. Практически условие считается выполнен­ным, если после поворота на 180° пузырек уровня отклоняется от нуль-пункта в пределах одного деления шкалы ампулы цилиндрического уровня.

Перед выполнением следующих поверок необходимо тщательно при­вести ось вращения теодолита в отвесное положение по исправленному цилиндрическому уровню, т. е. выполнить горизонтирование теодолита.

Уровень устанавливают по направлению двух подъемных винтов и вращением их в разные стороны выводят пузырек уровня в нуль-пункт. Затем поворачивают алидаду примерно на 90° и третьим подъемным винтом выводят пузырек на середину ампулы. Эти действия повторяют до тех пор, пока пузырек не будет оставаться на середине ампулы при любом положении алидады.

2. Поверка положения коллимационной плоскости. Визирная ось зрительной трубы должна быть перпендикулярна к горизонтальной оси теодолита.

Как известно, визирная ось трубы проходит через оптический центр объектива и перекрестие сетки нитей. Если указанное условие выполня­ется, то при вращении трубы вокруг горизонтальной оси визирная ось образует коллимационную плоскость. При несоблюдении условия визир­ная ось будет описывать не плоскость, а две конические поверхности.

Угол с между фактическим положением визирной оси ОК₁ и требуемым положением ОК (рис. 46, 6) называется коллимационной погрешностью.

Для поверки данного условия на местности выбирают ясно види­мый удаленный предмет N и, визируя на него при двух положениях вертикального круга (КП и КЛ), берут отсчеты по лимбу горизонталь­ного крута М_/ и М₂. Как видно из рис. 46, б, при КП отсчет по лимбу М_; будет меньше правильного отсчета М на величину х, а при КЛ отсчет М₂ будет больше правильного отсчета М + 180° на ту же величину х, т. е. при КП М = М_} + х, при КЛ М + 180° = М₂ — х. Решая полученные уравнения относительно х и М, имеем:

(40)

х =

2 '

(41)

М =

м_г+м₂-ш 2

Следует учесть, что величина х является проекцией угла на горизон­тальную плоскость лимба и меняется в зависимости от угла наклона

ПШ I. УГШЫЕ 13МЕРЕ1Н

визирной оси; для угла наклона, равного 0°, х = с при обоих положени­ях трубы. Поэтому при выполнении поверки линия визирования долж­на быть по возможности горизонтальной.

Как следует из выражения (41), среднее из отсчетов по лимбу, взя­тых при двух положениях вертикального круга, свободно от влияния коллимационной погрешности. Поэтому измерение горизонтальных углов следует производить при двух положениях трубы (КП и КЛ).

Если величина коллимационной погрешности превышает точность отсчетного устройства, то производят исправление положения визир­ной оси. Для этого по формуле (41) вычисляют правильный отсчет М и наводящим винтом алидады устанавливают отсчет М + 180° (при КЛ) на лимбе горизонтального круга. При этом алидада повернется на угол х = с, а перекрестие сетки нитей отклонится от изображения наблюдаемой точки N. Тогда, ослабив вертикальные винты оправы сетки нитей, с помощью боковых юстировочных винтов перемещают сетку до совме­щения ее перекрестия с визирной целью. После этого сетку закрепляют вертикальными винтами и вновь повторяют поверку.

3. Поверка положения горизонтальной оси теодолита. Горизонтальная ось теодолита должна бьипь перпендикулярна к оси вращения теодолита.

Выполнение условия необходимо для того, чтобы после горизонти- рования теодолита коллимационная плоскость занимала отвесное поло­жение. Поверка может быть выполнена двумя способами.

Первый способ. На расстоянии 10 — 20 м от стены здания устанавли­вают теодолит и визируют на высоко расположенную точку А на стене здания (рис. 46, в). Наклоняя трубу, проектируют эту точку до горизон­тального положения визирной оси и отмечают на стене проекцию точ­ки а_г Повторив ту же операцию при втором положении трубы, отме­чают точку а₂. Если точки а_;иа₂ не совпадут, то условие не выполнено, т. е. необходимо изменить положение горизонтальной оси теодолита относительно вертикальной.

Второй способ. На расстоянии 10 — 20 м от теодолита подвешивают отвес на длинной нити. Наводят перекрестие сетки нитей на верхнюю точку отвеса и плавно опускают зрительную трубу до горизонтального ее положения; при этом наблюдают, не сходит ли изображение нити отвеса с перекрестия сетки нитей.

В современных теодолитах соблюдение этого условия гарантирует­ся предприятием-изготовителем. Тем не менее поверка условия должна быть обязательно выполнена.

В случае несоблюдения условия исправление положения горизон­тальной оси теодолита в полевых условиях не производится; его выпол­нение допускается только в специальной мастерской или в заводских условиях, так как требует частичной разборки прибора.

Следует учесть, что среднее из отсчетов по лимбу, взятых при наве­дении на точку при двух положениях трубы (КП и КЛ), свободно от влияния наклона оси вращения трубы.

3. Поверка сетки нитей. Вертикальный штрих сетки нитей должен располагаться в коллимационной плоскости трубы. Или, иначе, гори­зонтальный штрих сетки нитей должен быть перпендикулярным к оси вращения теодолита.

Выполнение данного условия требуется для создания удобства при визировании на отвесные предметы (например, вехи). Для этого, тща­тельно установив ось вращения теодолита в отвесное положение, визи­руют на нить отвеса, подвешенного на расстоянии 5 — 10 м от прибора. Если вертикальный штрих сетки нитей не совпадает с изображением нити отвеса, то необходимо исправить ее положение путем поворота.

Для этого слегка ослабляют винты, скрепляющие окулярную часть с корпусом трубы, и поворачивают окулярную часть вместе с сеткой нитей до требуемого положения; затем винты закрепляют. Отклонение верти­кального штриха от отвесной линии допускается не более чем на */₃ вели­чины биссектора сетки нитей.

После юстировки второй основной штрих сетки должен быть гори­зонтальным, так как взаимная перпендикулярность штрихов гарантиру­ется заводом-изготовителем. Чтобы убедиться в этом, наводят горизон­тальный штрих на какую-либо точку и наводящим винтом поворачивают алидаду горизонтального круга; при этом поверяемый штрих должен оставаться на изображении точки. При невыполнении условия юстиров­ку повторяют.

5. Поверка места нуля. Место нуля МО вертикального круга должно быть равно 0° либо близким к 0\

Для поверки данного условия до начала работ несколько раз опреде­ляют МО из измерений различных углов наклона при двух положениях зрительной трубы, чтобы на практике убедиться в его постоянстве. Если среднее значение МО не превышает двойной точности отсчетного ус­тройства (МО < 21), то оно не осложняет вычислений. В противном случае МО необходимо привести к нулю либо сделать близким к 0°.

В зависимости от конструкции теодолита выполнение данной по­верки имеет свои особенности.

Для теодолитов с цилиндрическим уровнем при алидаде вертикаль­ного круга (Т5, Т15) и др. Действуя наводящим винтом зрительной тру­бы, устанавливают на вертикальном круге отсчет, равный вычисленно­му значению МО; при этом пузырек уровня при алидаде вертикального круга должен находиться в нуль-пункте. В результате визирная ось трубы будет приведена в горизонтальное положение. Далее наводящим винтом алидады совмещают нулевые штрихи отсчетного устройства и вертикального круга; при этом пузырек уровня отклонится от нуль- пункта. Тогда с помощью исправительного винта уровня снова приво­дят пузырек уровня в нуль-пункт. После этого для контроля вновь оп­ределяют МО из измерений вертикального угла при КП и КЛ и в случае необходимости повторяют юстировку.

Для теодолитов с уровнем при горизонтальном круге (ТЗО, 2Т30 и др.) по отсчетам КЛ и КП, полученным при визировании на один и тот же предмет, по формуле (35) или (38) вычисляют свободное от места нуля значение угла наклона V и наводящим винтом трубы устанавлива­ют его на вертикальном круге. При этом горизонтальный штрих сетки сместится с визирной цели. Тогда, действуя вертикальными котиро­вочными винтами сетки нитей, совмещают средний горизонтальный штрих сетки с изображением наблюдаемой цели. После этого повторя­ют данную поверку и поверку коллимационной погрешности.

Г1Ш 9. УГЛОВЫЕ 13МЕРЕШ

Для теодолитов с компенсатором вертикального круга (Т5К_Г 2Т5К и др.). В теодолитах данного типа МО = 0° обеспечивается автоматиче­ски с помощью специального оптического компенсатора вертикального круга, действующего в диапазоне ±3,0 — 5,0'. При больших значениях МО указанная поверка должна выполняться при установке компенсато­ра в среднее положение. Уменьшение величины МО вертикального круга теодолитов Т5К и др. может быть достигнуто, как и в предыдущем слу­чае, перемещением основного горизонтального штриха сетки вертикаль­ными юстировочными винтами. В теодолитах 2Т5К и Т15К место нуля исправляют вращением специального юстировочного винта компен­сатора.