El teodolito es un dispositivo de medición para determinar ángulos horizontales y verticales durante levantamientos topográficos , trabajos geodésicos y topográficos , en construcción, etc. La principal medida de trabajo en el teodolito son las ramas con divisiones de grado y minuto (horizontal y vertical). El teodolito se puede utilizar para medir distancias con un telémetro de filamento [1] y para determinar acimutes magnéticos con una brújula .
Un desarrollo alternativo del diseño del teodolito es el giroteodolito, el cineteodolito y la estación total .
El teodolito se conoce desde la Edad Media y apareció combinando la alidada , conocida desde la Antigüedad , y un catalejo . Los primeros teodolitos tenían un rango limitado de ángulos de círculo vertical. El diseño moderno del teodolito se formó en el siglo XIX.
Estructuralmente, el teodolito consta de las siguientes unidades principales:
El círculo horizontal del teodolito está diseñado para medir ángulos horizontales y consta de un limbo y una alidada .
El limbo es un círculo de vidrio, en cuyo borde biselado se aplican divisiones iguales utilizando una máquina divisoria automática. El valor de la división de la extremidad (la magnitud del arco entre dos trazos adyacentes) se determina digitalizando trazos de grado (raramente granizo). Las extremidades se digitalizan en el sentido de las agujas del reloj de 0 a 360 grados (0 - 400 gon ). [2]
El papel de la alidada lo realizan sistemas ópticos especiales: dispositivos de lectura. Alidada gira alrededor de su eje con respecto a la extremidad fija junto con la parte superior del dispositivo; al mismo tiempo, cambia la lectura a lo largo del círculo horizontal. Si fija el tornillo de sujeción y quita el dial , la alidada girará con el dial y el conteo no cambiará.
La extremidad está cerrada con una carcasa de metal que la protege de daños, humedad y polvo.
Las comprobaciones de teodolito se denominan acciones destinadas a determinar si se cumplen las condiciones geométricas impuestas al instrumento. Para cumplir con las condiciones violadas, se realiza una corrección, llamada ajuste del instrumento.
El eje del nivel cilíndrico de la alidada del círculo horizontal debe ser perpendicular al eje de rotación de la alidadaEsta condición es necesaria para llevar el eje de rotación de la herramienta (alidada) a la posición de trabajo, es decir, para que esté vertical al medir ángulos. Para comprobar el cumplimiento de la condición, girando la alidada, el eje del nivel que se está comprobando se ajusta en la dirección de dos tornillos de elevación cualquiera y, girándolos simultáneamente en diferentes direcciones, la burbuja de nivel se lleva al punto cero (en el centro de la ampolla), entonces el eje de nivel tomará una posición horizontal. Giremos la alidada y con ella el nivel exactamente 180 grados.
Si, después de llevar la burbuja de nivel al punto cero y girar la alidada 180°, la burbuja de nivel permanece en su lugar, entonces se cumple la condición.
Para realizar otras verificaciones, es necesario llevar el dispositivo a la posición de trabajo.
Uno de los hilos de la red debe estar en el plano verticalLa verificación y el ajuste de esta condición se pueden realizar usando una plomada instalada a 5-10 m del instrumento. Si la rosca marcada de la rejilla no coincide con la imagen de una plomada en el campo de visión de la tubería, retire la tapa, afloje ligeramente (aproximadamente media vuelta) los cuatro tornillos que sujetan la parte del ocular al cuerpo. del tubo, y gire la parte del ocular con la rejilla a la posición requerida. Apriete los tornillos y coloque la tapa.
Después del ajuste, el segundo hilo de la rejilla debe quedar horizontal. Puede verificar esto apuntando este hilo en cualquier punto y girando la alidada con el tornillo de orientación en acimut ; el hilo debe permanecer en este punto. De lo contrario, se debe repetir el ajuste. Habiendo configurado correctamente la cuadrícula, en el futuro, al repetir las verificaciones, esta no se puede repetir.
La línea de visión debe ser perpendicular al eje de rotación del telescopioEsta condición es necesaria para que cuando la tubería gire alrededor de su eje, el eje de observación describa un plano y no superficies cónicas. El plano de observación también se llama colimación . El círculo vertical gira alrededor del eje junto con la tubería. Para trasladar el tubo de la posición del KP a la posición del KL o viceversa, es necesario trasladarlo a través del cenit con un brazo fijo y girar la alidada 180 ° a ojo, de modo que el tubo pueda apuntar. en el mismo objeto en sus diferentes posiciones. Al mismo tiempo, en el lugar relativo al limbo donde se encuentra el vernier 1, ahora se ubicará el vernier 2 diametralmente opuesto, y las lecturas del número de grados tomados a lo largo del vernier I antes de que se gire la alidada y a lo largo del vernier II después la alidada se gira 180 ° debe ser la misma. Si el eje de mira es perpendicular al eje de rotación del telescopio, entonces al apuntarlo a SF y CL a un punto remoto ubicado aproximadamente al nivel del eje de rotación del telescopio, a lo largo de la rama horizontal fija, estaremos obtener lecturas correctas del arco usando verniers I (en SF) y II (en CL). Si la línea de visión no es perpendicular al eje de rotación de la tubería y ocupa una posición incorrecta durante SF y CL, entonces las lecturas a lo largo de la rama horizontal incluirán un error correspondiente a la rotación de la línea de visión en un ángulo llamado error de colimación. La proyección de este ángulo sobre el plano horizontal de la extremidad varía en función del ángulo de inclinación del eje de mira. Por lo tanto, al realizar esta verificación, la línea de visión debe ser lo más horizontal posible.
Ajuste: aflojando ligeramente uno vertical, por ejemplo, el tornillo corrector superior con una malla de hilos, desplazar la malla, actuando con ella los tornillos correctores laterales, hasta que el punto de intersección de los hilos quede alineado con la imagen de lo observado. punto.
Después del ajuste, es necesario repetir la verificación y asegurarse de que se cumpla la condición.
El eje de rotación del telescopio debe ser perpendicular al eje de rotación del instrumento (alidada)Esta condición es necesaria para que después de llevar la herramienta a la posición de trabajo, el plano de colimación (visto) sea vertical. Para verificar el cumplimiento de esta condición, la herramienta se lleva a la posición de trabajo y el punto de intersección de la cuadrícula de hilos se dirige a un punto alto y cercano (a una distancia de 10-20 m de la herramienta) seleccionado en alguna luz pared. Sin girar la alidada, incline el tubo con la lente hacia abajo hasta una posición aproximadamente horizontal de su eje y marque en la misma pared el punto en el que se proyecta el punto de intersección de los hilos. Habiendo trasladado el tubo a través del cenit, en una posición diferente del círculo, el eje de observación se dirige nuevamente al mismo punto y, como el anterior, inclinando el tubo a una posición aproximadamente horizontal, marca el punto.
Si ambos puntos coinciden en un punto, entonces se cumple la condición.
El cumplimiento de la condición considerada lo proporciona la fábrica o se produce en el taller, ya que los teodolitos modernos no cuentan con los tornillos correctores adecuados.
El punto cero del círculo vertical del teodolito debe ser constante [3]Para la verificación, el teodolito se nivela y el lugar del cero se determina 2-3 veces. La determinación del lugar del cero incluye el avistamiento en el mismo punto en CL y FC. Con cada apuntando al punto seleccionado, se hace una lectura a lo largo del círculo vertical del teodolito. Si no hay compensador, entonces la burbuja de nivel primero debe establecerse en el punto cero cuando el círculo vertical está alado. Si las fluctuaciones en el punto cero no superan el doble de precisión de la lectura en un círculo, entonces podemos asumir que se está realizando la verificación, en casos excepcionales se realiza una medición adicional a través del equilibrio de los ejes.
Tipos de teodolitos:
OT-02, OTB, OTS, TB-1, Theo-010, TE-B1, T1, T2 - alta precisión
T5, OTSH, Theo-020, TE-C1, TT-4, OMT-30 , TT- 5, TTP, TN, TG-5, T15 - preciso
T30, Theo-120, TE-E4, TT-50, TOM, Te-5 - técnico
T60, TM-1 - técnico (actualmente no disponible) ( utilizado para un manual de entrenamiento y reconocimiento del área durante la expedición).
La letra T - significa "teodolito", y los siguientes números - el valor de la raíz del error cuadrático medio en segundos, cuando se mide en un paso en el laboratorio. La designación de un teodolito fabricado en los últimos años puede verse así: 2T30MKP. En este caso, el primer dígito indica el número de modificación ("generación").
M - versión de inspección de minas (para trabajos en minas o túneles; se puede colocar en el techo y usar sin trípode , además, en el teodolito de inspección de minas en el campo de visión del tubo de observación hay una escala para monitorear la plomada oscilaciones al transferir coordenadas desde la superficie a la mina).
K - la presencia de un compensador que reemplaza los niveles.
П - catalejo de visión directa, es decir, el catalejo de teodolito tiene un sistema de giro para obtener una imagen directa (no invertida).
A - con ocular de autocolimación (autocolimación);
E - electrónico.
Aplicado anteriormente:
T - Estación total (el instrumento es capaz (tiene un accesorio o dispositivo en el kit) para medir distancias) [5]
G - Montaña [5]
AShT - Teodolito de globo aerológico piloto [5]
Los teodolitos de repetición u ópticos tienen un sistema especial de repetición de ejes de pala y alidada, que permite que la pala, junto con la alidada, giren de forma independiente alrededor de su propio eje por separado y/o juntos. Tal teodolito permite la rotación sucesiva de la alidada varias veces para dejar de lado (repetir) el valor del ángulo horizontal medido en la extremidad, lo que aumenta la precisión de las mediciones, para tomar lecturas en dos lados diametralmente opuestos. Dichos instrumentos también se denominan ópticos para distinguirlos de los teodolitos mecánicos. La extremidad está hecha de vidrio. [5] [6]
En los teodolitos no repetitivos, las extremidades se fijan firmemente con un soporte, y el giro y la fijación en diferentes posiciones se realizan mediante tornillos de fijación o un dispositivo para girar. Estos teodolitos también se denominan "mecánicos". La extremidad está hecha de metal. [5]
Un fototeodolito o cineteodolito es un tipo de teodolito combinado con una cámara de fotos y/o cine y otros sistemas ópticos. Sirve para fotografía precisa con referencia angular de objetos geológicos y estructuras artificiales, así como para medir las coordenadas angulares de aeronaves . Estructuralmente, puede ser una cámara de cine, independiente del canal óptico del teodolito y rígidamente unida a él, o una cámara réflex de lente única, cuyo visor sirve como canal óptico del teodolito. Los teodolitos de cine producidos anteriormente se filmaron en placas fotográficas de gran formato y alta resolución. Actualmente se producen fototeodolitos de película, de placa y digitales. Si se fotografía un objeto con dos o más fototeodolitos, entonces usando una muesca geodésica , se pueden obtener datos aproximados sobre el tamaño del objeto, la altitud y la velocidad de vuelo.
Maquetas de teodolitosUn giroteodolito es un dispositivo de observación giroscópico diseñado para orientar túneles , minas , referencias topográficas, etc. El giroteodolito se utiliza para determinar el acimut (orientación) de la dirección orientable y se usa ampliamente en trabajos de topografía, geodésica, topografía y otros trabajos. Según el principio de funcionamiento, el giroteodolito es y pertenece al tipo de girocompases . Una serie de esquemas de giroteodolitos se hacen sobre el principio de la brújula giroscópica de Foucault . Además del elemento sensible giroscópico, el giroteodolito incluye un dispositivo goniométrico para tomar lecturas de la posición del elemento sensible y determinar el acimut (rumbo) de la dirección orientada. El dispositivo goniométrico consta de un dial con divisiones de grados y minutos, conectado rígidamente a su alidada. La observación se realiza sobre un trazo proyectado sobre un espejo, que está montado sobre un elemento sensible. En este caso, la línea de mira del telescopio será paralela al eje del giroscopio . La determinación del acimut ( rumbo ), orientado con la ayuda de un giroteodolito de dirección, se realiza sobre una escala asociada al teodolito. Al observar con un giroteodolito, todas las medidas se refieren a una plomada en el punto de observación y al plano del horizonte. Por tanto, el acimut determinado giroscópicamente es idéntico al acimut astronómico. Por lo general, por razones de diseño, el dispositivo de lectura se coloca a lo largo de un círculo horizontal en un cierto ángulo con respecto al eje de rotación del rotor del giroscopio . [7]
Estación giroscópicaEn esencia, el mismo giroteodolito con un girocompás de Foucault basado en una estación total electrónica.
En los teodolitos electrónicos modernos, la lectura de círculos horizontales y verticales se suele hacer con un codificador ( codificador de ángulo ). Generan señales que indican la altura y el acimut del telescopio, que se transmiten al microprocesador. Los sensores CCD se agregan al plano focal del telescopio, lo que permite apuntar automáticamente y medir automáticamente el desplazamiento residual del objetivo. Todo esto se implementa en el software integrado del procesador.
Muchos teodolitos modernos están equipados con dispositivos de medición de distancia electro-ópticos integrados, generalmente basados en láseres infrarrojos. Le permite medir en un solo paso vectores tridimensionales completos en las coordenadas polares definidas por el dispositivo, que luego se convierten en sistemas de coordenadas ya existentes en el territorio utilizando una serie de puntos de control. Este método se denomina solución de trisección y se usa ampliamente en levantamientos cartográficos.
Dichos instrumentos son teodolitos "inteligentes" llamados estaciones totales de autorregistro o coloquialmente "estaciones totales" y realizan todos los cálculos necesarios de ángulo y distancia, y los resultados o datos sin procesar se cargan en procesadores externos como computadoras portátiles resistentes, PDA o calculadoras programables [8 ] .
Estación totalUna especie de teodolito electrónico, equipado con un dispositivo electrónico para calcular y almacenar las coordenadas de puntos en el suelo y ladrar desde una óptica no repetitiva, elimina por completo los errores al tomar y registrar una lectura gracias a un microprocesador que realiza cálculos automáticos. El teodolito electrónico le permite trabajar en la oscuridad.
Estación totalUna estación total electrónica o un teodolito óptico equipado con dispositivos adicionales (telémetro, receptor GPS, controlador (procesador y/o teclado)), colocados por separado fuera del cuerpo principal del instrumento.