Você já se perguntou como os topógrafos medem ângulos precisos nos canteiros de obras? Este artigo explora o uso de teodolitos, instrumentos avançados projetados para medições precisas de ângulos em topografia e engenharia. Ao compreender seus princípios, estrutura e métodos, você aprenderá como essas ferramentas garantem a precisão no mapeamento e na construção. Descubra os componentes e as técnicas que tornam os teodolitos essenciais para os profissionais da área. Mergulhe de cabeça para entender como esses dispositivos funcionam e aprimorar seu conhecimento sobre medição precisa de ângulos.
O ângulo formado pela projeção perpendicular em um plano horizontal de duas linhas direcionais que se cruzam em um ponto é conhecido como ângulo horizontal. Geralmente é representado por β, com um intervalo de ângulos de 0˚ a 360˚.
Conforme mostrado na Figura 3-1, A, O e B são pontos arbitrários no solo. O ângulo horizontal entre as linhas direcionais OA e OB é o ângulo formado pelas projeções perpendiculares O1A1 e O1B1 de OA e OB no plano horizontal H. Esse ângulo é representado por β.
Como mostrado na Figura 3-1, um círculo graduado é colocado horizontalmente em qualquer altura acima do ponto O. O centro do círculo coincide com a linha de prumo que passa pelo ponto O. Dois planos verticais são estabelecidos através de OA e OB, respectivamente, e as leituras interceptadas por esses dois planos verticais no círculo graduado são denotadas como a e b. O valor do ângulo horizontal β pode ser calculado da seguinte forma:
Os instrumentos usados para medir ângulos horizontais devem ter um disco de nível que possa ser colocado em uma posição horizontal, e o centro do disco de nível deve coincidir com a linha de prumo que passa pelo vértice do ângulo horizontal.
O telescópio do instrumento gira não apenas no plano horizontal, mas também no plano vertical. O teodolito é projetado e fabricado de acordo com os requisitos básicos acima para a medição de ângulos.
Os teodolitos ópticos são classificados em diferentes níveis com base em sua precisão de medição, como DJ07, DJ1, DJ2, DJ6e DJ15. "DJ" representa a primeira letra do pinyin chinês para "levantamento geodésico" e "teodolito", respectivamente, 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 óptico consiste principalmente de 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 girar em torno de seu eixo. O sistema de observação é composto principalmente de um eixo vertical, telescópio, disco vertical, dispositivo de leitura, tubo de nivelamento e colimador óptico.
(1) Eixo vertical: o eixo de rotação do sistema de observação é chamado de eixo vertical do instrumento. Ao ajustar o parafuso de travamento e o parafuso de ajuste fino, a rotação do sistema de mira na direção horizontal pode ser controlada.
(2) Telescópio: O telescópio é usado para mirar o alvo. Além disso, para facilitar a precisão da mira, os retículos da placa do retículo do teodolito são ligeiramente diferentes dos do nível. Consulte a Figura 3-3 para obter detalhes.
O eixo de rotação do telescópio é chamado de eixo horizontal. Ao ajustar o parafuso de travamento e o parafuso de ajuste fino do telescópio, 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. Portanto, quando o eixo vertical do instrumento é vertical, o telescópio gira em torno do eixo horizontal para varrer um plano vertical.
(3) Disco vertical: O disco vertical é usado para medir ângulos verticais e é fixado em uma extremidade do eixo horizontal e gira com o telescópio.
(4) Dispositivo de leitura: O dispositivo de leitura é usado 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 usado para nivelar o instrumento com precisão. O eixo do tubo de nivelamento é perpendicular ao eixo vertical do instrumento. Quando a bolha do tubo de nivelamento está centralizada, o eixo vertical do teodolito está na vertical e o disco de nível está em uma posição horizontal.
(6) Colimador óptico: O colimador óptico é usado para fazer com que o centro do disco de nível coincida com o fio de prumo que passa pelo ponto da estação.
2. Disco de nível
O disco de nível é usado para medir ângulos horizontais. É um anel circular feito de vidro óptico com graduações de 0° a 360° marcadas nele. As graduações de graus completos são rotuladas com anotações e os valores das graduações são 1° ou 30′, rotulados em sentido horário.
O disco de nível é separado do sistema de mira e não gira com o sistema de mira quando é movido. Se for necessário alterar a posição do disco de nível, o volante de troca do disco de nível no sistema de observação pode ser usado para mover o disco para a posição desejada.
3. Base
A base é usada para apoiar todo o instrumento e fixar o teodolito ao tripé por meio de um parafuso de conexão central. Há três parafusos de pé na base para nivelar o instrumento. Além disso, há um soquete de parafuso de fixação na base usado para controlar a conexão entre o sistema de mira e a base.
Quando a leitura no disco de nível é menor que o valor da graduação, um micrômetro é usado para ler a leitura. O DJ6 O teodolito óptico geralmente usa um micrômetro vernier.
Conforme mostrado na Figura 3-4, há duas janelas de leitura visíveis através do microscópio de leitura: a janela com "Horizontal" ou "H" é para a leitura do disco de nível, e a janela com "Vertical" ou "V" é para a 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 é dividida em 60 pequenas divisões, sendo que cada pequena divisão representa 1′, que pode ser estimado em 0,1′ ou 6″. Cada 10 divisões pequenas são marcadas com um número que indica múltiplos de 10′.
Para fazer uma leitura, primeiro ajuste a ocular do microscópio de leitura para focalizar a linha de graduação na janela de leitura e verifique se ela está clara.
Em seguida, leia o valor do grau indicado pela linha de graduação na escala do vernier e, por fim, leia a parte fracionária menor que 1° na escala do vernier usando a linha de graduação como referência enquanto estima o número de segundos.
Conforme mostrado 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. Recursos do teodolito óptico DJ2
Em comparação com o teodolito óptico DJ6, o teodolito óptico DJ2 tem os seguintes recursos:
(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 alta.
(2) No microscópio de leitura do teodolito óptico DJ2, somente uma imagem do disco de nível ou do disco vertical pode ser vista. Ao fazer uma leitura, a imagem do disco que precisa ser lida é visualizada girando o volante de conversão de imagem.
(3) O teodolito óptico DJ2 usa um dispositivo de leitura contra-paralela, o que equivale a obter o valor médio de duas leituras a 180° de distância no disco, eliminando assim a influência de erros de excentricidade e melhorando a precisão da leitura.
2. Método de leitura do teodolito óptico DJ2
O dispositivo de leitura contraparalela reflete as graduações no disco em relação à linha a 180° de distância delas simultaneamente no microscópio de leitura por meio de uma série de prismas e lentes, e elas aparecem em uma linha horizontal acima e abaixo do ponto médio, conforme mostrado 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 micrômetro.
A escala micrométrica é dividida em 600 pequenas divisões, sendo que cada divisão representa 1″. O alcance da escala do micrômetro é de 10′ e pode ser estimado em 0,1″. O número no lado esquerdo da janela de leitura do micrômetro é o valor do minuto, e o número no lado direito é o múltiplo de 10″. O método de leitura é o seguinte:
(1) Gire a roda do micrômetro para fazer com que as linhas de graduação na janela de coincidência coincidam com precisão, conforme mostrado na Figura 3-6b.
(2) Leia o valor do grau na janela de leitura.
(3) Leia 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 micrômetro, leia diretamente a parte fracionária menor que 10′ e os segundos enquanto estima 0,1″.
(5) Some o valor do grau, o múltiplo de 10′ e a leitura na escala do micrômetro para obter a leitura do disco. A leitura na Figura 3-6b é:
65°+5×10′+4′08.2″=65°54′08.2″.