Vous êtes-vous déjà demandé comment les géomètres mesurent des angles précis sur les chantiers de construction ? Cet article explore l'utilisation des théodolites, des instruments avancés conçus pour mesurer avec précision les angles dans les domaines de l'arpentage et de l'ingénierie. En comprenant leurs principes, leur structure et leurs méthodes, vous apprendrez comment ces outils garantissent la précision de la cartographie et de la construction. Découvrez les composants et les techniques qui rendent les théodolites indispensables aux professionnels sur le terrain. Plongez dans cet ouvrage pour comprendre le fonctionnement de ces appareils et améliorer vos connaissances en matière de mesures angulaires précises.
L'angle formé par la projection perpendiculaire sur un plan horizontal de deux lignes directionnelles se coupant en un point est appelé angle horizontal. Il est généralement représenté par β, avec un angle compris entre 0˚ et 360˚.
Comme le montre la figure 3-1, A, O et B sont des points arbitraires sur le sol. L'angle horizontal entre les lignes directionnelles OA et OB est l'angle formé par les projections perpendiculaires O1A1 et O1B1 de OA et OB sur le plan horizontal H. Cet angle est représenté par β.
Comme le montre la figure 3-1, un cercle gradué est placé horizontalement à une hauteur quelconque au-dessus du point O. Le centre du cercle coïncide avec le fil à plomb passant par le point O. Deux plans verticaux sont établis à travers OA et OB respectivement, et les lectures interceptées par ces deux plans verticaux sur le cercle gradué sont désignées par a et b. La valeur de l'angle horizontal β peut être calculée comme suit :
Les instruments utilisés pour mesurer les angles horizontaux doivent être munis d'un disque de niveau qui peut être placé en position horizontale, et le centre du disque de niveau doit coïncider avec le fil à plomb passant par le sommet de l'angle horizontal.
Le télescope de l'instrument tourne non seulement dans le plan horizontal, mais aussi dans le plan vertical. Le théodolite est conçu et fabriqué conformément aux exigences de base susmentionnées en matière de mesure des angles.
Les théodolites optiques sont classés en différents niveaux en fonction de leur précision de mesure, tels que DJ07, DJ1, DJ2, DJ6et DJ15. "DJ" représente la première lettre du pinyin chinois pour "géodésie" et "théodolite", respectivement, tandis que les indices 07, 1, 2, 6 et 15 indiquent le niveau de précision de l'instrument, qui est exprimé comme "l'écart type de l'erreur d'observation de la direction pour une mesure en secondes".
Le DJ6 Le théodolite optique se compose principalement de trois parties : le système de visée, le disque de niveau et la base.
1. Système de repérage
Le système de visée désigne la partie située au-dessus du disque de nivellement qui peut tourner autour de son axe. Le système de visée est principalement composé d'un axe vertical, d'un télescope, d'un disque vertical, d'un dispositif de lecture, d'un tube de nivellement et d'un collimateur optique.
(1) Axe vertical : L'axe de rotation du système de visée est appelé axe vertical de l'instrument. Le réglage de la vis de blocage et de la vis de réglage fin permet de contrôler la rotation du système de visée dans le sens horizontal.
(2) Télescope : Le télescope est utilisé pour viser la cible. En outre, pour faciliter la précision de la visée, le réticule du théodolite est légèrement différent de celui du niveau. Voir la figure 3-3 pour plus de détails.
L'axe de rotation du télescope est appelé axe horizontal. En ajustant la vis de blocage et la vis de réglage fin du télescope, il est possible de contrôler sa rotation de haut en bas.
La ligne de visée du télescope est perpendiculaire à l'axe horizontal, et l'axe horizontal est perpendiculaire à l'axe vertical de l'instrument. Par conséquent, lorsque l'axe vertical de l'instrument est vertical, le télescope tourne autour de l'axe horizontal pour balayer un plan vertical.
(3) Disque vertical : Le disque vertical est utilisé pour mesurer les angles verticaux. Il est fixé à une extrémité de l'axe horizontal et tourne avec le télescope.
(4) Dispositif de lecture : Le dispositif de lecture est utilisé pour lire les données du disque de niveau et du disque vertical.
(5) Tube de mise à niveau : Le tube de mise à niveau du système de visée est utilisé pour mettre l'instrument à niveau avec précision. L'axe du tube de mise à niveau est perpendiculaire à l'axe vertical de l'instrument. Lorsque la bulle du tube de mise à niveau est centrée, l'axe vertical du théodolite est vertical et le disque de mise à niveau est en position horizontale.
(6) Collimateur optique : Le collimateur optique est utilisé pour faire coïncider le centre du disque de niveau avec le fil à plomb passant par le point de station.
2. Disque de niveau
Le disque de niveau est utilisé pour mesurer les angles horizontaux. Il s'agit d'un anneau circulaire en verre optique sur lequel sont inscrites des graduations de 0° à 360°. Les graduations en degrés entiers sont annotées et les valeurs des graduations sont soit 1°, soit 30′, dans le sens des aiguilles d'une montre.
Le disque de niveau est séparé du système de visée et ne tourne pas avec le système de visée lorsqu'il est déplacé. S'il est nécessaire de modifier la position du disque de niveau, le volant de changement de disque de niveau situé sur le système de visée peut être utilisé pour déplacer le disque à la position souhaitée.
3. Base
La base sert à supporter l'ensemble de l'instrument et à fixer le théodolite au trépied à l'aide d'une vis de connexion centrale. La base comporte trois vis de pied pour la mise à niveau de l'instrument. En outre, la base comporte une douille à vis de fixation qui permet de contrôler la connexion entre le système de visée et la base.
Lorsque la lecture du disque de niveau est inférieure à la valeur de la graduation, un micromètre est utilisé pour lire la lecture. Le DJ6 Le théodolite optique utilise généralement un micromètre à vernier.
Comme le montre la figure 3-4, deux fenêtres de lecture sont visibles à travers le microscope de lecture : la fenêtre portant l'inscription "Horizontal" ou "H" est destinée à la lecture du disque de niveau, et la fenêtre portant l'inscription "Vertical" ou "V" est destinée à la lecture du disque vertical. Chaque fenêtre de lecture est munie d'un vernier.
La longueur du vernier est égale à la largeur de l'image de 1° sur le disque du niveau. Toute la longueur du vernier représente 1°. L'échelle de vernier est divisée en 60 petites divisions, chaque petite division représentant 1′, ce qui peut être estimé à 0,1′ ou 6″. Toutes les 10 petites divisions sont marquées d'un nombre indiquant les multiples de 10′.
Pour effectuer une lecture, il faut d'abord ajuster l'oculaire du microscope de lecture pour faire la mise au point sur la ligne de graduation dans la fenêtre de lecture et s'assurer qu'elle est claire.
Ensuite, lire la valeur du degré indiquée par la ligne de graduation sur l'échelle du vernier, et enfin, lire la partie fractionnaire inférieure à 1° sur l'échelle du vernier en utilisant la ligne de graduation comme référence tout en estimant le nombre de secondes.
Comme le montre la figure 3-4, la lecture du disque de niveau est de 164°06′36″, et la lecture du disque vertical est de 86°51′36″.
1. Caractéristiques du théodolite optique DJ2
Comparé au théodolite optique DJ6, le théodolite optique DJ2 présente les caractéristiques suivantes :
(1) La structure entre les axes est stable, le grossissement du télescope est plus important et la sensibilité du tube de mise à niveau dans le système de visée est plus élevée.
(2) Dans le microscope de lecture du théodolite optique DJ2, une seule image du disque de niveau ou du disque vertical peut être vue. Lors de la lecture, l'image du disque à lire est mise en évidence en tournant le volant de conversion d'image.
(3) Le théodolite optique DJ2 utilise un dispositif de lecture contra-parallactique, ce qui équivaut à obtenir la valeur moyenne de deux lectures à 180° d'écart sur le disque, éliminant ainsi l'influence des erreurs d'excentricité et améliorant la précision de la lecture.
2. Méthode de lecture du théodolite optique DJ2
Le dispositif de lecture contra-parallactique reflète les graduations sur le disque par rapport à la ligne située à 180° simultanément dans le microscope de lecture à travers une série de prismes et de lentilles, et elles apparaissent sur une ligne horizontale au-dessus et au-dessous du point central, comme le montre la figure 3-6.
La fenêtre en bas à droite indique la coïncidence des lignes de graduation. Le nombre au-dessus de la fenêtre de lecture en haut à droite est la valeur du degré, le nombre dans la petite case en saillie au centre est le multiple de 10′, et la fenêtre de lecture en bas à gauche est pour le micromètre.
L'échelle micrométrique est divisée en 600 petites divisions, chaque division représentant 1″. L'étendue de l'échelle micrométrique est de 10′ et peut être estimée à 0,1″. Le chiffre à gauche de la fenêtre de lecture du micromètre est la valeur en minutes, et le chiffre à droite est le multiple de 10″. La méthode de lecture est la suivante :
(1) Tournez la roue micrométrique pour faire coïncider précisément les lignes de graduation dans la fenêtre de coïncidence, comme le montre la figure 3-6b.
(2) Lire la valeur du degré dans la fenêtre de lecture.
(3) Lire le multiple de 10′ dans la petite case qui dépasse au centre.
(4) En fonction de la position de la ligne d'index unique dans la fenêtre de lecture du micromètre, lire directement la partie fractionnaire inférieure à 10′ et les secondes tout en estimant à 0,1″.
(5) Additionner la valeur du degré, le multiple de 10′ et la lecture sur l'échelle micrométrique pour obtenir la lecture du disque. La lecture de la figure 3-6b est la suivante :
65°+5×10′+4′08.2″=65°54′08.2″.
En tant que fondateur de MachineMFG, j'ai consacré plus d'une décennie de ma carrière à l'industrie métallurgique. Ma vaste expérience m'a permis de devenir un expert dans les domaines de la fabrication de tôles, de l'usinage, de l'ingénierie mécanique et des machines-outils pour les métaux. Je suis constamment en train de réfléchir, de lire et d'écrire sur ces sujets, m'efforçant constamment de rester à la pointe de mon domaine. Laissez mes connaissances et mon expertise être un atout pour votre entreprise.
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