Haben Sie sich jemals gefragt, wie Vermessungsingenieure auf Baustellen präzise Winkel messen? Dieser Artikel befasst sich mit dem Einsatz von Theodoliten, hochentwickelten Instrumenten, die für genaue Winkelmessungen im Vermessungs- und Ingenieurwesen entwickelt wurden. Durch das Verständnis ihrer Prinzipien, ihres Aufbaus und ihrer Methoden erfahren Sie, wie diese Instrumente die Genauigkeit bei der Kartierung und beim Bau gewährleisten. Entdecken Sie die Komponenten und Techniken, die Theodolite für Fachleute in diesem Bereich unverzichtbar machen. Tauchen Sie ein, um zu verstehen, wie diese Geräte funktionieren, und verbessern Sie Ihr Wissen über präzise Winkelmessungen.
Der Winkel, der durch die senkrechte Projektion zweier Richtungslinien, die sich in einem Punkt schneiden, auf eine horizontale Ebene gebildet wird, wird als Horizontalwinkel bezeichnet. Er wird in der Regel durch β dargestellt, mit einem Winkelbereich von 0˚ bis 360˚.
Wie in Abbildung 3-1 dargestellt, sind A, O und B beliebige Punkte auf dem Boden. Der horizontale Winkel zwischen den Richtungslinien OA und OB ist der Winkel, der durch die senkrechten Projektionen O1A1 und O1B1 von OA und OB auf die horizontale Ebene H gebildet wird. Dieser Winkel wird durch β dargestellt.
Wie in Abbildung 3-1 dargestellt, wird ein Teilkreis horizontal in beliebiger Höhe über dem Punkt O angebracht. Der Mittelpunkt des Kreises fällt mit dem durch den Punkt O verlaufenden Lot zusammen. Es werden zwei vertikale Ebenen durch OA bzw. OB festgelegt, und die von diesen beiden vertikalen Ebenen auf dem Teilkreis geschnittenen Ablesungen werden als a und b bezeichnet:
Instrumente zur Messung von Horizontalwinkeln müssen über eine Libelle verfügen, die in eine horizontale Position gebracht werden kann, und der Mittelpunkt der Libelle sollte mit dem Lot übereinstimmen, das durch den Scheitelpunkt des Horizontalwinkels verläuft.
Das Fernrohr des Instruments dreht sich nicht nur in der horizontalen Ebene, sondern auch in der vertikalen Ebene. Der Theodolit ist nach den oben genannten Grundanforderungen für die Messung von Winkeln konstruiert und hergestellt.
Optische Theodoliten werden aufgrund ihrer Messgenauigkeit in verschiedene Stufen eingeteilt, wie z. B. DJ07, DJ1, DJ2, DJ6und DJ15. "DJ" steht für den ersten Buchstaben im chinesischen Pinyin für "geodätische Vermessung" bzw. "Theodolit", während die Indizes 07, 1, 2, 6 und 15 den Präzisionsgrad des Instruments angeben, der als "Standardabweichung des Richtungsbeobachtungsfehlers für eine Messung in Sekunden" ausgedrückt wird.
Der DJ6 Der optische Theodolit besteht hauptsächlich aus drei Teilen: dem Visiersystem, der Libelle und der Basis.
1. Anzeigesystem
Das Visiersystem bezieht sich auf den Teil oberhalb der Nivellierscheibe, der sich um seine Achse drehen kann. Das Visiersystem besteht hauptsächlich aus einer vertikalen Achse, einem Teleskop, einer vertikalen Scheibe, einer Lesevorrichtung, einem Nivellierrohr und einem optischen Kollimator.
(1) Vertikale Achse: Die Drehachse des Visiersystems wird als vertikale Achse des Instruments bezeichnet. Durch Einstellen der Feststellschraube und der Feineinstellschraube kann die Drehung des Visiersystems in horizontaler Richtung gesteuert werden.
(2) Fernrohr: Das Fernrohr wird zum Anvisieren des Ziels verwendet. Um das genaue Anvisieren zu erleichtern, unterscheidet sich das Fadenkreuz der Fadenkreuzplatte des Theodoliten leicht von dem der Wasserwaage. Siehe Abbildung 3-3 für Einzelheiten.
Die Drehachse des Teleskops wird als horizontale Achse bezeichnet. Durch Einstellen der Feststellschraube und der Feineinstellschraube des Teleskops kann seine Auf- und Abwärtsdrehung gesteuert werden.
Die Sichtlinie des Teleskops steht senkrecht zur horizontalen Achse, und die horizontale Achse steht senkrecht zur vertikalen Achse des Instruments. Wenn also die vertikale Achse des Instruments senkrecht steht, dreht sich das Teleskop um die horizontale Achse, um eine vertikale Ebene abzubilden.
(3) Vertikale Scheibe: Die Vertikalscheibe dient zur Messung von Vertikalwinkeln und ist an einem Ende der Horizontalachse befestigt und dreht sich mit dem Teleskop.
(4) Lesegerät: Die Ablesevorrichtung dient zum Ablesen der Messwerte von der Füllstandsscheibe und der Vertikalscheibe.
(5) Nivellierrohr: Das Nivellierrohr des Visiersystems dient der genauen Nivellierung des Geräts. Die Achse des Nivellierrohrs ist senkrecht zur vertikalen Achse des Instruments. Wenn die Blase des Nivellierrohrs zentriert ist, steht die vertikale Achse des Theodoliten senkrecht, und die Nivellierscheibe befindet sich in einer horizontalen Position.
(6) Optischer Kollimator: Der optische Kollimator wird verwendet, um den Mittelpunkt der Libelle mit dem Lot durch den Stationspunkt in Übereinstimmung zu bringen.
2. Ebene Scheibe
Die Nivellierscheibe wird zum Messen von horizontalen Winkeln verwendet. Sie ist ein kreisförmiger Ring aus optischem Glas, auf dem Teilungen von 0° bis 360° angebracht sind. Die Gradeinteilungen sind mit Anmerkungen versehen und die Werte der Einteilungen sind entweder 1° oder 30′, die im Uhrzeigersinn angegeben sind.
Die Libellenscheibe ist vom Visiersystem getrennt und dreht sich nicht mit dem Visiersystem, wenn sie bewegt wird. Wenn die Position der Libellenscheibe geändert werden muss, kann die Scheibe mit dem Handrad am Visiersystem in die gewünschte Position gebracht werden.
3. Basis
Der Sockel dient zur Abstützung des gesamten Instruments und zur Befestigung des Theodoliten am Stativ über eine zentrale Verbindungsschraube. Am Sockel befinden sich drei Fußschrauben zur Nivellierung des Instruments. Außerdem befindet sich an der Basis eine Befestigungsschraube, mit der die Verbindung zwischen dem Visiersystem und der Basis kontrolliert wird.
Wenn die Ablesung auf der Libelle kleiner als der Teilungswert ist, wird ein Mikrometer zum Ablesen des Wertes verwendet. Der DJ6 Der optische Theodolit verwendet im Allgemeinen ein Nonius-Mikrometer.
Wie in Abbildung 3-4 dargestellt, sind durch das Ablesemikroskop zwei Ablesefenster sichtbar: Das Fenster mit der Bezeichnung "Horizontal" oder "H" dient zum Ablesen der waagerechten Scheibe, das Fenster mit der Bezeichnung "Vertikal" oder "V" zum Ablesen der senkrechten Scheibe. Jedes Ablesefenster verfügt über eine Nonius-Skala.
Die Länge der Nonius-Skala entspricht der Breite des 1°-Bildes auf der Libellenscheibe. Die gesamte Länge der Noniusskala entspricht 1°. Die Nonius-Skala ist in 60 kleine Teilungen unterteilt, wobei jede kleine Teilung 1′ entspricht, was auf 0,1′ oder 6″ geschätzt werden kann. Alle 10 kleinen Teilungen sind mit einer Zahl versehen, die ein Vielfaches von 10′ angibt.
Zur Ablesung stellen Sie zunächst das Okular des Ablesemikroskops so ein, dass Sie den Teilstrich im Ablesefenster scharfstellen und sicherstellen, dass er deutlich ist.
Lesen Sie dann den Gradwert ab, der durch den Teilstrich auf der Nonius-Skala angezeigt wird, und lesen Sie schließlich den Bruchteil von weniger als 1° auf der Nonius-Skala ab, indem Sie den Teilstrich als Referenz verwenden, während Sie die Anzahl der Sekunden schätzen.
Wie in Abbildung 3-4 dargestellt, beträgt der Messwert auf der waagerechten Scheibe 164°06′36″ und der Messwert auf der senkrechten Scheibe 86°51′36″.
1. Merkmale des optischen Theodoliten DJ2
Im Vergleich zum optischen Theodolit DJ6 weist der optische Theodolit DJ2 folgende Merkmale auf:
(1) Die Struktur zwischen den Achsen ist stabil, und die Vergrößerung des Teleskops ist größer, und die Empfindlichkeit des Nivelliertubus im Visiersystem ist höher.
(2) Im Ablesemikroskop des optischen Theodoliten DJ2 ist nur ein Bild der Libellenscheibe oder der vertikalen Scheibe zu sehen. Bei der Ablesung wird das Bild der zu lesenden Scheibe durch Drehen des Bildumwandlungshandrads sichtbar gemacht.
(3) Der optische Theodolit DJ2 verwendet eine kontraparallaktische Ablesevorrichtung, die den Mittelwert zweier Ablesungen im Abstand von 180° auf der Scheibe ermittelt, wodurch der Einfluss von Exzentrizitätsfehlern eliminiert und die Ablesegenauigkeit verbessert wird.
2. Ablesemethode des optischen Theodoliten DJ2
Die kontraparallaktische Ablesevorrichtung spiegelt die Teilstriche auf der Scheibe in Bezug auf die 180° entfernte Linie gleichzeitig durch eine Reihe von Prismen und Linsen in das Ablesemikroskop, und sie erscheinen auf einer horizontalen Linie oberhalb und unterhalb des Mittelpunkts, wie in Abbildung 3-6 gezeigt.
Das Fenster in der rechten unteren Ecke zeigt das Zusammentreffen der Teilstriche an. Die Zahl über dem Ablesefenster oben rechts ist der Gradwert, die Zahl in dem kleinen, in der Mitte hervorstehenden Kästchen ist das Vielfache von 10′, und das Ablesefenster unten links ist für die Messschraube.
Die Mikrometerskala ist in 600 kleine Teilungen unterteilt, wobei jede Teilung 1″ entspricht. Der Bereich der Mikrometerskala beträgt 10′ und kann auf 0,1″ geschätzt werden. Die Zahl auf der linken Seite des Ablesefensters der Messschraube ist der Minutenwert, die Zahl auf der rechten Seite ist das Vielfache von 10″. Die Ablesemethode ist wie folgt:
(1) Drehen Sie das Mikrometerrad so, dass die Teilstriche im Koinzidenzfenster genau übereinstimmen, wie in Abbildung 3-6b gezeigt.
(2) Lesen Sie den Gradwert im Lesefenster ab.
(3) Lies das Vielfache von 10′ in dem kleinen Kästchen ab, das in der Mitte herausragt.
(4) Ausgehend von der Position des einzelnen Indexstrichs im Messfenster des Mikrometers wird der Bruchteil von weniger als 10′ und die Sekunden direkt abgelesen, wobei auf 0,1″ geschätzt wird.
(5) Addieren Sie den Gradwert, das Vielfache von 10′ und den Messwert auf der Mikrometerskala, um den Messwert der Scheibe zu erhalten. Die Ablesung in Abbildung 3-6b ist:
65°+5×10′+4′08.2″=65°54′08.2″.
Als Gründer von MachineMFG habe ich mehr als ein Jahrzehnt meiner Karriere der metallverarbeitenden Industrie gewidmet. Meine umfangreiche Erfahrung hat es mir ermöglicht, ein Experte auf den Gebieten der Blechverarbeitung, der maschinellen Bearbeitung, des Maschinenbaus und der Werkzeugmaschinen für Metalle zu werden. Ich denke, lese und schreibe ständig über diese Themen und bin stets bestrebt, in meinem Bereich an vorderster Front zu bleiben. Lassen Sie mein Wissen und meine Erfahrung zu einem Gewinn für Ihr Unternehmen werden.
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