Vi siete mai chiesti come fanno i topografi a misurare angoli precisi nei cantieri? Questo articolo esplora l'uso dei teodoliti, strumenti avanzati progettati per misurare con precisione gli angoli nei rilievi e nell'ingegneria. Comprendendone i principi, la struttura e i metodi, imparerete come questi strumenti assicurano la precisione nella mappatura e nella costruzione. Scoprite i componenti e le tecniche che rendono i teodoliti essenziali per i professionisti del settore. Immergetevi per comprendere il funzionamento di questi strumenti e migliorare la vostra conoscenza della misurazione angolare precisa.
L'angolo formato dalla proiezione perpendicolare su un piano orizzontale di due linee direzionali che si intersecano in un punto è noto come angolo orizzontale. Di solito è rappresentato da β, con un angolo compreso tra 0˚ e 360˚.
Come mostrato nella Figura 3-1, A, O e B sono punti arbitrari sul terreno. L'angolo orizzontale tra le linee direzionali OA e OB è l'angolo formato dalle proiezioni perpendicolari O1A1 e O1B1 di OA e OB sul piano orizzontale H. Questo angolo è rappresentato da β.
Come illustrato nella Figura 3-1, un cerchio graduato è posto orizzontalmente a qualsiasi altezza sopra il punto O. Il centro del cerchio coincide con il filo a piombo che passa per il punto O. Si stabiliscono due piani verticali passanti per OA e OB rispettivamente, e le letture intercettate da questi due piani verticali sul cerchio graduato sono indicate come a e b. Il valore dell'angolo orizzontale β può essere calcolato come segue:
Gli strumenti utilizzati per misurare gli angoli orizzontali devono avere un disco di livello che possa essere posizionato in orizzontale e il centro del disco di livello deve coincidere con il filo a piombo che passa per il vertice dell'angolo orizzontale.
Il telescopio dello strumento non ruota solo sul piano orizzontale ma anche su quello verticale. Il teodolite è progettato e fabbricato in base ai requisiti di base sopra descritti per la misurazione degli angoli.
I teodoliti ottici sono classificati in diversi livelli in base alla loro accuratezza di misurazione, come ad esempio DJ07, DJ1, DJ2, DJ6, e DJ15. "DJ" rappresenta la prima lettera del pinyin cinese per "rilevamento geodetico" e "teodolite", rispettivamente, mentre i pedici 07, 1, 2, 6 e 15 indicano il livello di precisione dello strumento, espresso come "la deviazione standard dell'errore di osservazione della direzione per una misurazione in secondi".
Il DJ6 Il teodolite ottico è composto principalmente da tre parti: il sistema di puntamento, il disco di livello e la base.
1. Sistema di avvistamento
Il sistema di osservazione si riferisce alla parte sopra il disco di livellamento che può ruotare attorno al proprio asse. Il sistema di osservazione è composto principalmente da asse verticale, telescopio, disco verticale, dispositivo di lettura, tubo di livellamento e collimatore ottico.
(1) Asse verticale: l'asse di rotazione del sistema di visione è chiamato asse verticale dello strumento. Regolando la vite di bloccaggio e la vite di regolazione fine, è possibile controllare la rotazione del sistema di visione in direzione orizzontale.
(2) Telescopio: Il cannocchiale viene utilizzato per l'avvistamento del bersaglio. Inoltre, per facilitare il puntamento preciso, il reticolo del teodolite è leggermente diverso da quello della livella. Per maggiori dettagli, vedere la Figura 3-3.
L'asse di rotazione del telescopio è chiamato asse orizzontale. Regolando la vite di bloccaggio e la vite di regolazione fine del telescopio, è possibile controllarne la rotazione verso l'alto e verso il basso.
La linea di vista del telescopio è perpendicolare all'asse orizzontale e l'asse orizzontale è perpendicolare all'asse verticale dello strumento. Pertanto, quando l'asse verticale dello strumento è verticale, il telescopio ruota intorno all'asse orizzontale per tracciare un piano verticale.
(3) Disco verticale: Il disco verticale viene utilizzato per misurare gli angoli verticali ed è fissato a un'estremità dell'asse orizzontale e ruota con il telescopio.
(4) Dispositivo di lettura: Il dispositivo di lettura viene utilizzato per leggere le letture dal disco di livello e dal disco verticale.
(5) Tubo di livellamento: Il tubo di livellamento del sistema di puntamento serve a livellare con precisione lo strumento. L'asse del tubo di livellamento è perpendicolare all'asse verticale dello strumento. Quando la bolla del tubo di livellamento è centrata, l'asse verticale del teodolite è verticale e il disco di livello è in posizione orizzontale.
(6) Collimatore ottico: Il collimatore ottico viene utilizzato per far coincidere il centro del disco di livello con il filo a piombo che passa per il punto di stazione.
2. Disco di livello
Il disco di livello viene utilizzato per misurare gli angoli orizzontali. È un anello circolare di vetro ottico su cui sono segnate le graduazioni da 0° a 360°. Le graduazioni a tutto campo sono etichettate con annotazioni e i valori delle graduazioni sono 1° o 30′, etichettati in ordine orario.
Il disco di livello è separato dal sistema di osservazione e non ruota con il sistema di osservazione quando viene spostato. Se è necessario modificare la posizione del disco di livello, è possibile utilizzare il volantino di cambio del disco di livello sul sistema di osservazione per spostare il disco nella posizione desiderata.
3. Base
La base serve a sostenere l'intero strumento e a fissare il teodolite al treppiede tramite una vite di collegamento centrale. Sulla base sono presenti tre viti di fissaggio per il livellamento dello strumento. Inoltre, sulla base è presente una presa per la vite di fissaggio utilizzata per controllare il collegamento tra il sistema di puntamento e la base.
Quando la lettura sul disco di livello è inferiore al valore della graduazione, si utilizza un micrometro per leggere la lettura. Il DJ6 Il teodolite ottico utilizza generalmente un micrometro a corsoio.
Come illustrato nella Figura 3-4, sono presenti due finestre di lettura visibili attraverso il microscopio di lettura: la finestra con la dicitura "Orizzontale" o "H" è per la lettura del disco di livello, mentre la finestra con la dicitura "Verticale" o "V" è per la lettura del disco verticale. Ogni finestra di lettura è dotata di una scala graduata.
La lunghezza della scala graduata è pari alla larghezza dell'immagine di 1° sul disco della livella. L'intera lunghezza della scala graduata rappresenta 1°. La scala è suddivisa in 60 piccole divisioni, ognuna delle quali rappresenta 1′, che può essere stimato a 0,1′ o 6″. Ogni 10 divisioni piccole sono contrassegnate da un numero che indica i multipli di 10′.
Per effettuare una lettura, regolare l'oculare del microscopio da lettura in modo da mettere a fuoco la linea di graduazione nella finestra di lettura e assicurarsi che sia chiara.
Successivamente, leggere il valore di grado indicato dalla linea graduata sulla scala del verniero e, infine, leggere la parte frazionaria inferiore a 1° sulla scala del verniero usando la linea graduata come riferimento mentre si stima il numero di secondi.
Come mostrato nella Figura 3-4, la lettura sul disco di livello è 164°06′36″ e la lettura sul disco verticale è 86°51′36″.
1. Caratteristiche del teodolite ottico DJ2
Rispetto al teodolite ottico DJ6, il teodolite ottico DJ2 presenta le seguenti caratteristiche:
(1) La struttura tra gli assi è stabile, l'ingrandimento del telescopio è maggiore e la sensibilità del tubo di livellamento nel sistema di puntamento è più elevata.
(2) Nel microscopio di lettura del teodolite ottico DJ2 è possibile vedere solo un'immagine del disco di livello o del disco verticale. Quando si esegue una lettura, l'immagine del disco da leggere viene visualizzata ruotando il volantino di conversione dell'immagine.
(3) Il teodolite ottico DJ2 utilizza un dispositivo di lettura contrapposto, che equivale a ottenere il valore medio di due letture a 180° di distanza sul disco, eliminando così l'influenza degli errori di eccentricità e migliorando la precisione di lettura.
2. Metodo di lettura del teodolite ottico DJ2
Il dispositivo di lettura controparallattica riflette simultaneamente nel microscopio di lettura, attraverso una serie di prismi e lenti, le graduazioni sul disco relative alla linea distante 180° da esse, che appaiono su una linea orizzontale al di sopra e al di sotto del punto centrale, come mostrato nella Figura 3-6.
La finestra in basso a destra mostra la coincidenza delle linee graduate. Il numero sopra la finestra di lettura in alto a destra è il valore del grado, il numero nel piccolo riquadro che sporge al centro è il multiplo di 10′ e la finestra di lettura in basso a sinistra è per il micrometro.
La scala micrometrica è suddivisa in 600 piccole divisioni, ciascuna delle quali rappresenta 1″. L'intervallo della scala micrometrica è di 10′ e può essere stimato a 0,1″. Il numero sul lato sinistro della finestra di lettura del micrometro è il valore minuto, mentre il numero sul lato destro è il multiplo di 10″. Il metodo di lettura è il seguente:
(1) Ruotare la ruota micrometrica per far coincidere esattamente le linee di graduazione nella finestra di coincidenza, come mostrato nella Figura 3-6b.
(2) Leggere il valore di grado nella finestra di lettura.
(3) Leggere il multiplo di 10′ nella piccola casella che sporge al centro.
(4) In base alla posizione della singola linea di indice nella finestra di lettura del micrometro, leggere direttamente la parte frazionaria inferiore a 10′ e i secondi stimati a 0,1″.
(5) Sommare il valore del grado, il multiplo di 10′ e la lettura sulla scala micrometrica per ottenere la lettura del disco. La lettura nella Figura 3-6b è:
65°+5×10′+4′08.2″=65°54′08.2″.
In qualità di fondatore di MachineMFG, ho dedicato oltre un decennio della mia carriera al settore della lavorazione dei metalli. La mia vasta esperienza mi ha permesso di diventare un esperto nei campi della fabbricazione di lamiere, della lavorazione, dell'ingegneria meccanica e delle macchine utensili per metalli. Penso, leggo e scrivo costantemente su questi argomenti, cercando di essere sempre all'avanguardia nel mio campo. Lasciate che le mie conoscenze e la mia esperienza siano una risorsa per la vostra azienda.
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