SPRAWDZENIE I REKTYFIKACJA POLOWA - TEODOLITU Z JEDNOMIEJSCOWYM SYSTEMEM ODCZYTOWYM THEO 020 Kady geodeta przed wykonaniem pomiarów powinien sprawdzi czy teodolit jest wolny od błdów instrumentalnych. Sprawdzenie to jest podzielone na trzy etapy i obejmuje: 1. Sprawdzenie elementów mechanicznych 2. Sprawdzenie elementów optycznych 3. Sprawdzenie warunków geometrycznych (osiowych). Sprawdzenie elementów mechanicznych zaczynamy od ogldzin statywu. Naley upewni si czy nogi statywu wysuwaj si w sposób płynny, czy ruby motylkowe poruszaj si w sposób płynny w całym swym zakresie, czy czci drewniane i metalowe s dobrze ze sob połczone (czy nie ma zbyt duych luzów) Nastpnie przystpujemy do ogldzin spodarki. Naley odłczy górn cz teodolitu od spodarki i trzymajc spodark w rku, lekko ni potrzsn. Wówczas płytka sprynujca powinna wyda dwik zbliony do stukania. Poza tym sprawdzamy ruby poziomujce, które powinny obraca si ruchem swobodnym w całym swym zakresie. Takim samym ruchem powinna si take charakteryzowa alidada. Kolejn czynnoci jest sprawdzenie libeli alidadowej i okrgłej. Konieczne tu jest zwrócenie uwagi na stan elementów szklanych, w których znajduje si pcherzyk libeli i stwierdzenie czy nie ma pkni, czy wygrawerowane elementy na powierzchni libel s widoczne. Nastpnie sprawdzamy leniwki alidadow i lunety czy obracaj si w całym swym zakresie ruchem płynnym oraz czy zaciski odpowiednio alidady i lunety działaj poprawnie (unieruchamiaj alidad wzgldem spodarki i lunet). Naley równie dokona dokładnych obserwacji na lunecie. Sprawdzi czy obraca si ona wokół własnej poziomej osi obrotu w sposób płynny, czy na okularze i obiektywie nie ma pkni, czy okular lunety i pokrtło ogniskujce równie obracaj si swobodnie. Na koniec sprawdzamy czy nie ma uszkodze mechanicznych na lusterku, pionie optycznym czy lunetce systemu odczytowego. Sprawdzamy tu zarówno płynno obrotów okularów pionu i lunetki a take czy nie ma pkni na wszystkich w/w elementach.
W przypadku stwierdzenia nieprawidłowoci w jakimkolwiek z w/w elementów naley przy uyciu własnych rodków w terenie dokona napraw. Jeli s to naprawy przekraczajce wymagajce warunków i sprztu specjalistycznego, naley odda sprzt do warsztatu. Sprawdzenie elementów optycznych dokonujemy przede wszystkim na takich czciach teodolitu jak: luneta, lunetka systemu odczytowego, pion optyczny. Spogldajc do tych elementów naley okreli czy nie s widoczne w polu widzenia zanieczyszczenia rónego pochodzenia (pyłki kurzu), krople nieokrelonej cieczy, tłuste plamy i inne. W przypadku gdy uniemoliwiaj one wykonanie prawidłowych pomiarów, instrument powinien zosta oddany do warsztatu naprawczego w celu usunicia usterek. Sprawdzenie warunków geometrycznych poprzedzone jest sprawdzeniem kilku błdów jakie mona napotka przy wykonywaniu odczytów z lunetki systemu odczytowego. Do zasadniczych nale błd paralaksy i błd runu. Błd paralaksy Wystpuje wówczas jeli obraz kresek limbusa nie ley w płaszczynie skali. Wówczas obraz kresek limbusa i skali obserwowany równoczenie nie s jednakowo ostre. Okularem lunetki systemu odczytowego nastawiamy na ostro skali oczekujc jednakowej ostroci kresek limbusa. Jeli po ustawieniu ostroci skali, kreski limbusa nie s tak samo ostre, oznacza to wystpowanie błdu paralaksy. Rektyfikacja: Usuwa si błd za pomoc soczewki p - znajdujcej si w obiektywie krgu poziomego - zlokalizowanej bliej miejsca przebicia krgu poziomego przez promie wietlny.
Błd runu Wystpuje wówczas jeli zakres jednej działki kresek limbusa nie jest równy zakresowi skali. Ustawiamy lew kresk limbusa na wartoci zerowej ( 0 ) skali oczekujc pokrycia prawej kreski limbusa na wartoci dziesitej ( 10 ) skali. Drugim sposobem moe by wykrycie błdu runu poprzez tzw. bisekcj. Jeli skala jest zaopatrzona w dodatkowe interwały po obu stronach, to naley ustawi lew kresk limbusa w rodku pierwszego dodatkowego interwału przy zerze ( 0 ) skali bisekcja oczekujc takiego samego pokrycia na kocu skali. Druga metoda jest dokładniejsza. Rektyfikacja: Usuwa si błd za pomoc soczewki r - znajdujcej si w obiektywie krgu poziomego - zlokalizowanej dalej od miejsca przebicia krgu poziomego przez promie wietlny. Dopiero teraz gdy instrument jest wolny od wszystkich mechanicznych i optycznych wad, moemy przystpi do sprawdzenia warunków geometrycznych teodolitu. Poniewa s to warunki osiowe instrumentu, naley dokładnie pozna kilka zasadniczych elementów osiowych teodolitu. Rys 1. Układ osiowy teodolitu. [A. Anders i inni]
Na podstawie rys. 1 widzimy, e w teodolitach wyróniamy o główn v-v, o celow c-c, o obrotu lunety h-h, o libeli l-l. Znajc ich wzajemne usytuowanie w konstrukcji teodolitów moemy rozpocz omawianie warunków geometrycznych. Nale do nich: 1. Warunek libeli 2. Warunek siatki kresek 3. Warunek pionu optycznego 4. Warunek kolimacji 5. Warunek inklinacji 6. Warunek miejsca zero 7. Warunek mimorodu krgu poziomego 8. Warunek mimorodu krgu pionowego Kady z w/w warunków ma okrelon definicj, której niespełnienie oznacza wystpowanie w teodolicie błdu. Poniej zostanie omówiona polowa metoda wykrywania i rektyfikacji błdów osiowych instrumentu. Błd libeli O libeli alidadowych lub płaszczyzny poziome styczne w punkcie głównym libeli powinny by prostopadłe do osi głównej instrumentu. Zaczynamy sprawdzenie warunku od libeli alidadowej (rurkowej). W pierwszej kolejnoci poziomujemy instrument (doprowadzamy pcherzyk do górowania) przy pomocy libeli okrgłej za pomoc nóg statywu. Teraz ustawiamy libel rurkow równolegle do dwóch rub poziomujcych S2 i S3 (rys. 2a) i krcimy tymi rubami równoczenie w przeciwnych kierunkach do momentu a pcherzyk powietrza zajmie połoenie rodkowe. Obracamy alidad o 90 o (rys. 2b) i przy pomocy trzeciej ruby poziomujcej S1 doprowadzamy pcherzyk ponownie do górowania. Teraz obracamy alidad z powrotem o 90 0 (wracamy do stanu pierwotnego, czyli równoległego do dwóch rub ustawczych rys. 2a) i sprawdzamy czy pcherzyk nie wyszedł z górowania. Jeli tak, ale w niewielkim zakresie, to poprawiamy poziom instrumentu za pomoc tych samych dwóch rub ustawczych S2 i S3. Teraz obracamy alidad o 180 0 i sprawdzamy połoenie pcherzyka. Jeeli wyjdzie z górowania to mamy do czynienia z błdem libeli.
S1 S1 r2 r3 r2 r3 S2 r1 S3 S2 r1 a) b) Rys. 2. Sprawdzenie libeli alidadowej S3 Rektyfikacja: Rektyfikacja polega na usuniciu połowy błdu libeli za pomoc rub poziomujcych S i a drug połow przy pomocy rubek rektyfikacyjnych r i. Po zrektyfikowaniu libeli alidadowej naley sprawdzi czy libela okrgła jest w górowaniu. Jeeli pcherzyk w libeli sferycznej nie jest w punkcie głównym to cały błd usuwamy za pomoc rubek rektyfikacyjnych libeli okrgłej. Błd siatki kresek (krzya nitek) Pozioma o siatki kresek powinna by prostopadła do osi głównej instrumentu. Przy bezwietrznej pogodzie zawieszamy na gałzi drzewa pion sznurkowy w taki sposób aby jego koniec znajdował si poniej wysokoci osi celowej teodolitu. Nastpnie celujemy na zwisajcy swobodnie pion sznurkowy i obserwujemy połoenie krzya nitek wzgldem pionu sznurkowego. Jeeli na całej długoci pionowej kreski krzya nitek nie wystpuje pokrycie z pionem sznurkowym wówczas mamy do czynienia z błdem siatki kresek. Innym sposobem moe by zaznaczenie na cianie budynku znaku (np. krzyyk) i wycelowanie pocztkiem (z lewej strony) poziomej kreski siatki celowniczej. Teraz za pomoc leniwki alidady przesuwamy krzy nitek w płaszczynie poziomej obserwujc cały
czas czy kreska pozioma siatki na całej swej długoci pokrywa si ze znakiem (krzyykiem). Jeeli nie, wówczas mamy do czynienia z błdem siatki kresek. Rektyfikacja: Naley zdj osłon okularu lunety (rys. 3), zwolni rubki sprzgajce obudow płytki ogniskowej z tubusem lunety (1) i za pomoc rubek rektyfikacyjnych płytki ogniskowej (2) usun skrcenie krzya kresek. Rys. 3. Widok mocowania płytki ogniskowej lunety [J. Tatarczyk] Błd pionu optycznego Pionowa cz osi celowej pionu optycznego powinna pokrywa si z osi główn instrumentu i przy obrocie alidady o 360 0 przebija dowoln płaszczyzn prostopadł do osi pionownika w jednym punkcie. Na białej kartce papieru krelimy znak (krzyyk-s1), nad którym to centrujemy instrument. Nastpnie obracamy alidad o 180 o i sprawdzamy czy znaczek centrujcy znajduje si nadal nad naszym znakiem (krzyykiem-s1). Jeli nie to mamy do czynienia z błdem pionu optycznego. Rektyfikacja: Na kartce zaznaczamy teraz drugie połoenie znaczka centrujcego (krzyyk-s2) otrzymujc odcinek S1-S2. Wyznaczamy rodek tego odcinka uzyskujc punkt S3. Teraz za pomoc rubek rektyfikacyjnych pionu optycznego przesuwamy znaczek centrujcy na rodek odcinka S1-S2, czyli na punkt S3.
Błd kolimacji O celowa lunety powinna by prostopadła do poziomej osi obrotu lunety. Niespełnienie tego warunku powoduje, e o celowa zamiast płaszczyzny zatacza pobocznic stoka (rys. 4). Dla dwóch połoe lunety stoki te s symetryczne i stykaj si ze sob w punkcie przecicia si osi głównej v-v z osi obrotu lunety h-h. Mona wic ten błd eliminowa w terenie przez pomiar kta w dwóch połoeniach lunety. Rys. 4. Graficzny obraz błdu kolimacji [A. Jagielski] Na wysokoci osi celowej obieramy dowolny punkt (znaczymy krzyykiem) na cianie budynku. Celujemy na ten punkt w dwóch połoeniach lunety dokonujc za kadym razem odczytu z krgu poziomego. Rónica dwukrotnego odczytu powinna wynosi 180 0. Nadmiar lub niedobór tej rónicy od 180 0 jest podwójnym błdem kolimacji. O1 = 33 0 45 20 O2 = 213 0 46 40 Pomiar: - odczyt z limbusa w I połoeniu lunety - odczyt z limbusa w II połoeniu lunety ( O2 O1) 0 180 K = = 40 - błd kolimacji 2
Rektyfikacja: Obliczamy teraz odczyty poprawione: O1 + K = 33 0 46 00 O2 K = 213 0 46 00 a nastpnie za pomoc leniwki alidady nastawiamy w lunetce systemu odczytowego właciwy, poprawiony odczyt (O2-K). Poniewa poruszalimy przy tym leniwk alidady, siatka celownicza zostanie przesunita i nie bdzie znajdowała si teraz na naszym punkcie (krzyyku). Dlatego te zdejmujemy osłon okularu lunety i tak jak przy rektyfikacji siatki kresek przesuwamy za pomoc rubek rektyfikacyjnych krzy nitek na nasz punkt (krzyyk). Błd inklinacji Pozioma o obrotu lunety powinna by prostopadła do osi głównej instrumentu. Wybieramy dowolny punkt P na pewnej wysokoci (np. dach budynku rys. 5) a pod tym punktem, na wysokoci osi celowej ustawiamy liniał (łata, linijka). Celujemy do punktu P, unieruchamiamy alidad wzgldem spodarki (zacisk alidady) a nastpnie opuszczamy lunet na wysoko osi celowej w kierunku naszego liniału. Czynno t powtarzamy w drugim połoeniu lunety, za kadym razem dokonujc odczytu z liniału. Jeeli odczyty z I-O1 i II-O2 połoenia lunety s róne (róni si od siebie o +/- 1-2mm) to rónica ta jest podwójnym błdem inklinacji. Rys. 5. Wykrywanie błdu inklinacji [A. Jagielski]
O1 = 26.2 mm O2 = 31.4 mm Pomiar: - odczyt z liniału w I połoeniu lunety - odczyt z liniału w II połoeniu lunety O2 O1 I = = 2. 6mm - błd inklinacji 2 Rektyfikacja: Rektyfikacja błdu inklinacji polega na zmianie połoenia poziomej osi obrotu lunety przez właciwe przesunicie łoyska, w których to luneta jest osadzona, tzn. tak aby uzyska odczyt redni Os. Błd miejsca zero (błd indeksu) 90 0 lub 270 0. Przy poziomym połoeniu osi celowej, odczyt z krgu pionowego powinien wynosi W pewnej odległoci od stanowiska, na wysokoci osi celowej zaznaczamy punkt (np. krzyyk na cianie budynku). Celujemy do tego punktu w dwóch połoeniach lunety dokonujc za kadym razem odczytu z krgu pionowego. Suma odczytów z I i II połoenia lunety powinna wynosi 360 0. Nadmiar lub niedobór od tej sumy jest podwójnym błdem indeksu. Pomiar: O1 = 90 0 03 20 - odczyt z krgu pionowego w I połoeniu lunety O2 = 269 0 57 40 - odczyt z krgu pionowego w II połoeniu lunety ( O1 + O2) 0 360 Z = = 30 - błd indeksu (miejsca zero) 2
Rektyfikacja: Obliczamy teraz odczyty poprawione: O1 Z = 90 0 02 50 O2 - Z = 269 0 57 10 a nastpnie za pomoc leniwki lunety nastawiamy w lunetce systemu odczytowego właciwy, poprawiony odczyt (O2-Z). Poniewa poruszalimy przy tym leniwk lunety, siatka celownicza zostanie przesunita i nie bdzie znajdowała si teraz na naszym punkcie (krzyyku). Dlatego te zdejmujemy osłon okularu lunety i tak jak przy rektyfikacji siatki kresek przesuwamy za pomoc rubek rektyfikacyjnych krzy nitek na nasz punkt (krzyyk). Mimoród krgu poziomego O główna instrumentu powinna przechodzi przez rodek geometryczny limbusa. Wykrycie tego błdu polega na wyznaczeniu błdu kolimacji w kilku równo rozmieszczonych miejscach krgu poziomego. Na podstawie dodatkowych pomiarów okrelamy take błd celowania i odczytu, z których to wyliczamy błd operacji pomiarowej a na kocu błd graniczny. W efekcie kocowym sporzdzamy wykres obliczonych błdów kolimacji dla poszczególnych podziałów krgu poziomego i porównujemy czy łamana na wykresie nie przekracza wartoci błdu granicznego. Jeeli przekracza, oraz wykres ma zbliony kształt do sinusoidy, to mówimy o mimorodzie krgu poziomego. Pomiar: W pewnej odległoci od stanowiska obieramy sobie dowolny punkt w przyblieniu na wysokoci osi celowej instrumentu (np. krzyyk na cianie budynku). Poniewa bdziemy wyznacza błd kolimacji na 10 równych czciach podziału krgu poziomego (a wic co 40 g ), wykorzystujemy sprzg repetycyjny do ustawienia odczytu w pobliu 0 g. Po wycelowaniu na punkt (przy zacinitym sprzgu repetycyjnym) wykonujemy odczyt O1 z krgu poziomego, zwalniamy sprzg repetycyjny i wykonujemy ponowny odczyt O2 w II połoeniu lunety. W ten sposób wyznaczymy pierwszy błd kolimacji przy podziale limbusa
w okolicach 0 g. Powtarzamy czynnoci za kadym razem zmieniajc pocztkowy odczyt co 40 g. W tabeli 1 zamieszczono wyniki pomiaru i oblicze: Lp. O1 [ g ] O2 [ g ] K [ cc ] 1 0.1520 200.1600 + 40 2 40.0400 240.0360-20 3 80.0420 280.0340-40 4 120.0260 320.0160-50 5 160.0120 360.0080-20 6 200.0200 0.0300 + 50 7 240.0060 40.0180 + 60 8 280.0200 80.0300 + 50 9 320.0160 120.0200 + 20 10 360.0240 160.0100-70 Tabela 1. Wyznaczenie błdu kolimacji na 10 równo rozmieszczonych czciach krgu poziomego Aby okreli warto błdu granicznego, niezbdnego do analizy wykresu błdów kolimacji, musimy wyznaczy w pierwszej kolejnoci błd operacji pomiarowej, na który to składa si błd odczytu i celowania. Majc bład operacji pomiarowej wyliczymy błd graniczny. W tym celu do wybranego przez nas wczeniej punktu wycelowalimy 10 krotnie lunet i za kadym razem dokonalimy odczytu z krgu poziomego Hz. Na podstawie wyników tego pomiaru okrelono błd graniczny m gr. Wyniki zamieszczono w tabeli 2.
Lp. α i [ g ] vi = α α [ g ] v i v i [ cc ] 1 156.0560-0.0002 0.0004 2 156.0580 +0.0018 0.0324 3 156.0500-0.0062 0.3844 4 156.0540-0.0022 0.0484 5 156.0620 +0.0058 0.3364 6 156.0600 +0.0038 0.1444 7 156.0560-0.0002 0.0004 8 156.0580 +0.0018 0.0324 9 156.0520-0.0042 0.1764 10 156.0560-0.0002 0.0004 α = 156.0562 [ ] = 0 r i r v [ ] cc [ vv] cc mopk = = ± 36. 8 n 1 mopk mop = = ±11. 3 n m = 3 = ±33. 9 gr m op cc cc vv = 1. 156 Tabela 2. Wyznaczenie błdu granicznego Z tab. 1 wida, e wartoci błdów kolimacji nie s do siebie zblione a wic wystpuje zaleno K1 K 2 K3 Ki. Natomiast na podstawie tab. 2 wida, e błdy te w znacznej mierze odbiegaj te od wartoci błdu granicznego m gr. Aby ostatecznie stwierdzi, czy wystpuje mimoród krgu poziomego naley wyniki pomiarów przedstawi w formie graficznej (rys. 6).
Błd kolimacji 80 60 40 20 0-20 -40-60 -80 0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 Podział limbusa Błd graniczny Rys6. Graficzna prezentacja wyznaczenia mimorodu krgu poziomego Na podstawie wyników pomiaru i wykresu (rys. 6) mona stwierdzi, e mimoród krgu poziomego wystpuje. Kształt wykresu jest zbliony do sinusoidy a znaczna cz błdów kolimacji przekracza warto błdu granicznego. Rektyfikacja W przypadku wystpienia mimorodu krgu poziomego naley dokona rektyfikacji w laboratorium. Po oddzieleniu górnej czci alidady od dolnej umieszczamy spodark wraz z doln czci teodolitu na specjalnym stole (rys. 7). Rys. 7. Specjalny stół do centrowania krgu Hz i V. [J. Tatarczyk]
Nastpnie za pomoc rub 4 i 5 ustawiamy mikroskopy L i P nad opisan czci krgu. Po lewej stronie mikroskopu naley ustawi dokładnie zero limbusa a po prawej oczekiwa 200 g. Poniewa tak nie bdzie, za pomoc zacisku 8 i ruby 9 nastawiamy prawy wskanik mikroskopu na odczyt 200 g. Teraz obracamy limbus o 200 g czyli doprowadzamy lewy wskanik mikroskopu na odczyt 200 g oczekujc pokrycia prawego wskanika z zerem limbusa. Ze wzgldu, e wystpuje mimoród na prawym wskaniku nie uzyskamy pokrycia z zerem limbusa. Połow tego interwału usuwamy rub 9 a drug połow za pomoc drewnianego młoteczka lekko uderzajc w szklany limbus, a do pokrycia si prawego wskanika mikroskopu z zerem limbusa.