¿Se ha preguntado alguna vez cómo miden los topógrafos los ángulos precisos en las obras de construcción? Este artículo explora el uso de los teodolitos, instrumentos avanzados diseñados para medir ángulos con precisión en topografía e ingeniería. Al comprender sus principios, estructura y métodos, aprenderá cómo estas herramientas garantizan la precisión en la cartografía y la construcción. Descubra los componentes y las técnicas que hacen que los teodolitos sean esenciales para los profesionales sobre el terreno. Sumérjase para comprender el funcionamiento de estos dispositivos y mejorar sus conocimientos sobre la medición precisa de ángulos.
El ángulo formado por la proyección perpendicular sobre un plano horizontal de dos rectas direccionales que se cruzan en un punto se conoce como ángulo horizontal. Se suele representar por β, con un rango angular de 0˚ a 360˚.
Como se muestra en la Figura 3-1, A, O y B son puntos arbitrarios sobre el terreno. El ángulo horizontal entre las líneas direccionales OA y OB es el ángulo formado por las proyecciones perpendiculares O1A1 y O1B1 de OA y OB sobre el plano horizontal H. Este ángulo se representa por β.
Como se muestra en la Figura 3-1, se coloca horizontalmente un círculo graduado a cualquier altura sobre el punto O. El centro del círculo coincide con la plomada que pasa por el punto O. Se establecen dos planos verticales que pasan por OA y OB respectivamente, y las lecturas interceptadas por estos dos planos verticales en el círculo graduado se denotan como a y b. El valor del ángulo horizontal β se puede calcular como sigue:
Los instrumentos utilizados para medir ángulos horizontales deben tener un disco de nivel que pueda colocarse en posición horizontal, y el centro del disco de nivel debe coincidir con la plomada que pasa por el vértice del ángulo horizontal.
El telescopio del instrumento no sólo gira en el plano horizontal, sino también en el vertical. El teodolito está diseñado y fabricado de acuerdo con los requisitos básicos anteriores para medir ángulos.
Los teodolitos ópticos se clasifican en diferentes niveles en función de su precisión de medición, como DJ07DJ1DJ2DJ6y DJ15. "DJ" representa la primera letra del pinyin chino para "topografía geodésica" y "teodolito", respectivamente, mientras que los subíndices 07, 1, 2, 6 y 15 indican el nivel de precisión del instrumento, que se expresa como "la desviación estándar del error de observación de la dirección para una medición en segundos".
El DJ6 El teodolito óptico consta principalmente de tres partes: el sistema de puntería, el disco de nivel y la base.
1. Sistema de avistamiento
El sistema de puntería se refiere a la parte situada por encima del disco de nivelación que puede girar alrededor de su eje. El sistema de puntería se compone principalmente de un eje vertical, un telescopio, un disco vertical, un dispositivo de lectura, un tubo de nivelación y un colimador óptico.
(1) Eje vertical: El eje de rotación del sistema de puntería se denomina eje vertical del instrumento. Ajustando el tornillo de bloqueo y el tornillo de ajuste fino, se puede controlar la rotación del sistema de puntería en dirección horizontal.
(2) Telescopio: El telescopio se utiliza para apuntar al blanco. Además, para facilitar una puntería precisa, las retículas de la placa reticular del teodolito son ligeramente diferentes de las del nivel. Para más detalles, véase la figura 3-3.
El eje de rotación del telescopio se denomina eje horizontal. Ajustando el tornillo de bloqueo y el tornillo de ajuste fino del telescopio, se puede controlar su rotación hacia arriba y hacia abajo.
La línea de visión del telescopio es perpendicular al eje horizontal, y el eje horizontal es perpendicular al eje vertical del instrumento. Por lo tanto, cuando el eje vertical del instrumento es vertical, el telescopio gira alrededor del eje horizontal para barrer un plano vertical.
(3) Disco vertical: El disco vertical se utiliza para medir ángulos verticales y se fija en un extremo del eje horizontal y gira con el telescopio.
(4) Dispositivo de lectura: El dispositivo de lectura se utiliza para leer las lecturas del disco de nivel y del disco vertical.
(5) Tubo de nivelación: El tubo de nivelación del sistema de puntería se utiliza para nivelar con precisión el instrumento. El eje del tubo de nivelación es perpendicular al eje vertical del instrumento. Cuando la burbuja del tubo de nivelación está centrada, el eje vertical del teodolito es vertical y el disco de nivelación está en posición horizontal.
(6) Colimador óptico: El colimador óptico se utiliza para hacer coincidir el centro del disco de nivel con la plomada que pasa por el punto de estación.
2. Disco de nivel
El disco de nivel se utiliza para medir ángulos horizontales. Es un anillo circular de vidrio óptico con graduaciones de 0° a 360° marcadas en él. Las graduaciones de grados completos están etiquetadas con anotaciones y los valores de las graduaciones son de 1° o 30′, etiquetados en el orden de las agujas del reloj.
El disco de nivelación está separado del sistema de puntería y no gira con el sistema de puntería cuando se mueve. Si es necesario cambiar la posición del disco de nivelación, se puede utilizar el volante de cambio del disco de nivelación del sistema de puntería para mover el disco a la posición deseada.
3. Base
La base se utiliza para soportar todo el instrumento y fijar el teodolito al trípode mediante un tornillo de conexión central. Hay tres tornillos de pie en la base para nivelar el instrumento. Además, hay un tornillo de fijación en la base que se utiliza para controlar la conexión entre el sistema de puntería y la base.
Cuando la lectura en el disco de nivel es inferior al valor de graduación, se utiliza un micrómetro para leer la lectura. El DJ6 El teodolito óptico utiliza generalmente un micrómetro vernier.
Como se muestra en la Figura 3-4, hay dos ventanas de lectura visibles a través del microscopio de lectura: la ventana con "Horizontal" o "H" es para la lectura del disco de nivel, y la ventana con "Vertical" o "V" es para la lectura del disco vertical. Cada ventana de lectura tiene una escala de nonio.
La longitud de la escala del nonio es igual a la anchura de la imagen de 1° en el disco del nivel. Toda la longitud de la escala del nonio representa 1°. La escala vernier está dividida en 60 pequeñas divisiones, y cada pequeña división representa 1′, que puede estimarse en 0,1′ o 6″. Cada 10 pequeñas divisiones están marcadas con un número que indica múltiplos de 10′.
Para realizar una lectura, ajuste primero el ocular del microscopio de lectura para enfocar la línea de graduación en la ventana de lectura y asegúrese de que está despejada.
A continuación, lea el valor del grado indicado por la línea de graduación en la escala del nonio y, por último, lea la parte fraccionaria inferior a 1° en la escala del nonio utilizando la línea de graduación como referencia mientras estima el número de segundos.
Como se muestra en la Figura 3-4, la lectura en el disco de nivel es 164°06′36″, y la lectura en el disco vertical es 86°51′36″.
1. Características del teodolito óptico DJ2
Comparado con el teodolito óptico DJ6, el teodolito óptico DJ2 tiene las siguientes características:
(1) La estructura entre los ejes es estable, y el aumento del telescopio es mayor, y la sensibilidad del tubo de nivelación en el sistema de puntería es mayor.
(2) En el microscopio de lectura del teodolito óptico DJ2, sólo se puede ver una imagen del disco de nivel o del disco vertical. Al realizar una lectura, la imagen del disco que debe leerse se visualiza girando el volante de conversión de imagen.
(3) El teodolito óptico DJ2 utiliza un dispositivo de lectura contraparalela, que equivale a obtener el valor medio de dos lecturas a 180° de distancia en el disco, eliminando así la influencia de los errores de excentricidad y mejorando la precisión de la lectura.
2. Método de lectura del teodolito óptico DJ2
El dispositivo de lectura contraparalela refleja simultáneamente en el microscopio de lectura, a través de una serie de prismas y lentes, las graduaciones del disco relativas a la línea que dista 180° de ellas, y aparecen en una línea horizontal por encima y por debajo del punto medio, como se muestra en la figura 3-6.
La ventana de la esquina inferior derecha muestra la coincidencia de las líneas de graduación. El número situado encima de la ventana de lectura en la parte superior derecha es el valor del grado, el número del pequeño recuadro que sobresale en el centro es el múltiplo de 10′, y la ventana de lectura de la parte inferior izquierda es para el micrómetro.
La escala micrométrica se divide en 600 pequeñas divisiones, y cada división representa 1″. El rango de la escala micrométrica es de 10′, y puede estimarse hasta 0,1″. El número del lado izquierdo de la ventana de lectura del micrómetro es el valor del minuto, y el número del lado derecho es el múltiplo de 10″. El método de lectura es el siguiente:
(1) Gire la rueda micrométrica para que las líneas de graduación de la ventana de coincidencia coincidan con precisión, como se muestra en la figura 3-6b.
(2) Lea el valor del grado en la ventana de lectura.
(3) Lee el múltiplo de 10′ en la casilla pequeña que sobresale en el centro.
(4) Basándose en la posición de la línea de índice único en la ventana de lectura del micrómetro, lea directamente la parte fraccionaria inferior a 10′ y los segundos mientras estima a 0,1″.
(5) Sume el valor del grado, el múltiplo de 10′ y la lectura de la escala micrométrica para obtener la lectura del disco. La lectura de la figura 3-6b es:
65°+5×10′+4′08.2″=65°54′08.2″.
Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.
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