Já alguma vez se interrogou sobre a forma como os topógrafos medem ângulos precisos nos estaleiros de construção? Este artigo explora a utilização de teodolitos, instrumentos avançados concebidos para medições precisas de ângulos em topografia e engenharia. Ao compreender os seus princípios, estrutura e métodos, ficará a saber como estas ferramentas garantem a precisão na cartografia e na construção. Descubra os componentes e as técnicas que tornam os teodolitos essenciais para os profissionais no terreno. Mergulhe para compreender o funcionamento destes dispositivos e melhorar os seus conhecimentos sobre a medição precisa de ângulos.
O ângulo formado pela projeção perpendicular num plano horizontal de duas rectas direccionais que se intersectam num ponto é conhecido como ângulo horizontal. É normalmente representado por β, com uma amplitude angular de 0˚ a 360˚.
Como mostra a Figura 3-1, A, O e B são pontos arbitrários no solo. O ângulo horizontal entre as linhas direccionais OA e OB é o ângulo formado pelas projecções perpendiculares O1A1 e O1B1 de OA e OB no plano horizontal H. Este ângulo é representado por β.
Como se mostra na Figura 3-1, um círculo graduado é colocado horizontalmente a uma altura qualquer acima do ponto O. O centro do círculo coincide com o fio de prumo que passa pelo ponto O. Estabelecem-se dois planos verticais que passam por OA e OB, respetivamente, e as leituras interceptadas por estes dois planos verticais no círculo graduado são designadas por a e b. O valor do ângulo horizontal β pode ser calculado do seguinte modo
Os instrumentos utilizados para medir ângulos horizontais devem ter um disco de nível que possa ser colocado na posição horizontal, e o centro do disco de nível deve coincidir com o fio de prumo que passa pelo vértice do ângulo horizontal.
O telescópio do instrumento roda não só no plano horizontal, mas também no plano vertical. O teodolito é concebido e fabricado de acordo com os requisitos básicos acima referidos para a medição de ângulos.
Os teodolitos ópticos são classificados em diferentes níveis com base na sua precisão de medição, tais como DJ07, DJ1, DJ2, DJ6, e DJ15. "DJ" representa a primeira letra do pinyin chinês para "levantamento geodésico" e "teodolito", respetivamente, enquanto os subscritos 07, 1, 2, 6 e 15 indicam o nível de precisão do instrumento, que é expresso como "o desvio padrão do erro de observação da direção para uma medição em segundos".
O DJ6 O teodolito ótico é constituído principalmente por três partes: o sistema de mira, o disco de nível e a base.
1. Sistema de mira
O sistema de observação refere-se à parte acima do disco de nível que pode rodar em torno do seu eixo. O sistema de observação é composto principalmente por um eixo vertical, telescópio, disco vertical, dispositivo de leitura, tubo de nivelamento e colimador ótico.
(1) Eixo vertical: O eixo de rotação do sistema de mira é designado por eixo vertical do instrumento. Ajustando o parafuso de bloqueio e o parafuso de regulação fina, é possível controlar a rotação do sistema de mira na direção horizontal.
(2) Telescópio: O telescópio é utilizado para a observação do alvo. Além disso, para facilitar uma mira precisa, os retículos da placa do retículo do teodolito são ligeiramente diferentes dos do nível. Ver Figura 3-3 para mais pormenores.
O eixo de rotação do telescópio é designado por eixo horizontal. Ajustando o parafuso de bloqueio e o parafuso de ajuste fino do telescópio, a sua rotação para cima e para baixo pode ser controlada.
A linha de visão do telescópio é perpendicular ao eixo horizontal, e o eixo horizontal é perpendicular ao eixo vertical do instrumento. Por conseguinte, quando o eixo vertical do instrumento é vertical, o telescópio roda em torno do eixo horizontal para varrer um plano vertical.
(3) Disco vertical: O disco vertical é utilizado para medir ângulos verticais e é fixado numa extremidade do eixo horizontal e roda com o telescópio.
(4) Dispositivo de leitura: O dispositivo de leitura é utilizado para ler as leituras do disco de nível e do disco vertical.
(5) Tubo de nivelamento: O tubo de nivelamento do sistema de mira é utilizado para nivelar com precisão o instrumento. O eixo do tubo de nivelamento é perpendicular ao eixo vertical do instrumento. Quando a bolha do tubo de nivelamento está centrada, o eixo vertical do teodolito é vertical e o disco de nível está numa posição horizontal.
(6) Colimador ótico: O colimador ótico é utilizado para fazer coincidir o centro do disco de nível com o fio de prumo que passa pelo ponto da estação.
2. Disco de nível
O disco de nível é utilizado para medir ângulos horizontais. É um anel circular feito de vidro ótico com graduações de 0° a 360° marcadas. As graduações de graus completos estão marcadas com anotações e os valores das graduações são 1° ou 30′, marcados no sentido dos ponteiros do relógio.
O disco de nível é separado do sistema de mira e não roda com o sistema de mira quando é deslocado. Se for necessário mudar a posição do disco de nível, o volante de mudança do disco de nível no sistema de mira pode ser utilizado para mover o disco para a posição desejada.
3. Base
A base é utilizada para suportar todo o instrumento e fixar o teodolito ao tripé através de um parafuso de ligação central. Existem três parafusos de pé na base para nivelar o instrumento. Além disso, existe uma tomada de parafuso de fixação na base utilizada para controlar a ligação entre o sistema de mira e a base.
Quando a leitura no disco de nível é inferior ao valor da graduação, é utilizado um micrómetro para ler a leitura. O DJ6 O teodolito ótico utiliza geralmente um micrómetro vernier.
Como se mostra na Figura 3-4, existem duas janelas de leitura visíveis através do microscópio de leitura: a janela com "Horizontal" ou "H" destina-se à leitura do disco de nível e a janela com "Vertical" ou "V" destina-se à leitura do disco vertical. Cada janela de leitura tem uma escala vernier.
O comprimento da escala de vernier é igual à largura da imagem de 1° no disco de nível. Todo o comprimento da escala de vernier representa 1°. A escala de vernier está dividida em 60 pequenas divisões, representando cada pequena divisão 1′, que pode ser estimado em 0,1′ ou 6″. Cada 10 pequenas divisões estão marcadas com um número que indica múltiplos de 10′.
Para efetuar uma leitura, ajustar primeiro a ocular do microscópio de leitura para focar a linha de graduação na janela de leitura e certificar-se de que está nítida.
Em seguida, ler o valor do grau indicado pela linha de graduação na escala do vernier e, finalmente, ler a parte fraccionada inferior a 1° na escala do vernier, utilizando a linha de graduação como referência, enquanto se estima o número de segundos.
Como se mostra na Figura 3-4, a leitura no disco de nível é 164°06′36″ e a leitura no disco vertical é 86°51′36″.
1. Características do Teodolito Ótico DJ2
Em comparação com o teodolito ótico DJ6, o teodolito ótico DJ2 tem as seguintes características
(1) A estrutura entre os eixos é estável, a ampliação do telescópio é maior e a sensibilidade do tubo de nivelamento no sistema de mira é mais elevada.
(2) No microscópio de leitura do teodolito ótico DJ2, só é possível ver uma imagem do disco de nível ou do disco vertical. Ao efetuar uma leitura, a imagem do disco que precisa de ser lida é visualizada rodando o volante de conversão de imagem.
(3) O teodolito ótico DJ2 utiliza um dispositivo de leitura contra-paralático, o que equivale a obter o valor médio de duas leituras a 180° de distância no disco, eliminando assim a influência dos erros de excentricidade e melhorando a precisão da leitura.
2. Método de Leitura do Teodolito Ótico DJ2
O dispositivo de leitura contra-paraláctica reflecte as graduações do disco em relação à linha que se encontra a 180° de distância delas, simultaneamente, no microscópio de leitura através de uma série de prismas e lentes, aparecendo numa linha horizontal acima e abaixo do ponto médio, como se mostra na figura 3-6.
A janela no canto inferior direito mostra a coincidência das linhas de graduação. O número acima da janela de leitura no canto superior direito é o valor do grau, o número na pequena caixa saliente no centro é o múltiplo de 10′, e a janela de leitura no canto inferior esquerdo é para o micrómetro.
A escala micrométrica está dividida em 600 pequenas divisões, representando cada divisão 1″. O alcance da escala micrométrica é de 10′, e pode ser estimado em 0,1″. O número do lado esquerdo da janela de leitura no micrómetro é o valor do minuto, e o número do lado direito é o múltiplo de 10″. O método de leitura é o seguinte:
(1) Rodar a roda do micrómetro para fazer coincidir exatamente as linhas de graduação na janela de coincidência, como se mostra na Figura 3-6b.
(2) Ler o valor do grau na janela de leitura.
(3) Ler o múltiplo de 10′ na pequena caixa saliente no centro.
(4) Com base na posição da linha de índice único na janela de leitura do micrómetro, ler diretamente a parte fraccionada inferior a 10′ e os segundos, estimando em 0,1″.
(5) Somar o valor do grau, o múltiplo de 10′ e a leitura na escala micrométrica para obter a leitura do disco. A leitura na Figura 3-6b é:
65°+5×10′+4′08.2″=65°54′08.2″.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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