Поверка и юстировка нивелира
Нивелир один из самых используемых оптических измерительных приборов в геодезической, производственной и строительной отраслях. С их помощью определяются разности высот между различными точками на поверхностях земли или инженерных сооружениях. Для правильных высотных измерений важно иметь исправный оптический нивелир. И поэтому необходимо производить периодические поверки этих инструментов.
При изготовлении оптические нивелиры обязательно проверяют на заводах изготовителях и делают отметки об этом в паспорте прибора. Это ничуть не говорит о том, что поверки нивелирам не нужны. Наоборот, если можно так сказать, для уверенности в своем напарнике рекомендуется поверить прибор в метрологической службе. После этого геодезистам самим придется убедиться в этом, выполнив лично основные из поверок перед началом его использования.
Поверки круглого уровня
В нивелирах, да и других геодезических приборах, полевые измерения производят, как правило, относительно определенных точек отсчета. Таковыми можно считать отвесные линии. Так вот, контролем отвесности положения нивелиров служит круглый уровень, точнее его воздушный пузырек, который обязан находиться в центре ампулы. Обычно корпус нивелира выставляют в положение, при котором он будет находиться вдоль двух подъемных винтов. Их вращением выставляют пузырек посередине ампулы круглого уровня в направлении третьего подъемного винта. После чего этим винтом выводят пузырек к центру ампулы, периодически поправляя его положение двумя другими винтами. Такую процедуру проделывают, пока пузырек не установится в центральном положении внутри ампулы уровня.
Проверкой того, что пузырек будет находиться по центру, будет разворот корпуса нивелира под 180 градусов. Вероятно, пузырек сместится с центра и отклонится за линию окружности, за которую не должен смещаться. Тогда требуется визуально определить расстояние смещения пузырька от центра. И половина его величины устранить вращением подъемных винтов. При этом, в зависимости от направления его смещения, выбирать каким именно подъемным винтом это осуществлять. Вторую половину значения отклонения пузырька исправляют юстировочными винтами. Затем поверку повторяют пока пузырек не будет находиться по центру уровня.
Поверки сетки нитей
Заключаются в проверке геометрического условия части оптической системы нивелира. Ее суть состоит в том, чтобы соблюдалось условие параллельности вертикальной сетки, оси вращения корпуса нивелира и отвесной линии.
Для всех типов нивелиров такие поверки проводятся следующим образом. На удаленном расстоянии около двадцати пяти метров от нивелира подвешивается утяжеленный шнуровой отвес. Сам прибор после выполнения предыдущей поверки естественно находится в рабочем состоянии. Зрительная труба нивелира обязательно наводится в сторону нитяного отвеса. Наводящим винтом нивелира вертикальная нить точно фокусируется и совмещается со шнуром отвеса. По всей длине объектива она должна совпадать с линией отвеса. Если сетка нитей смещена более значения 0,5 миллиметра, требуется корректировка ее положения. Исправление производится после открепления винтов сетки нитей, находящихся под отвинчивающимся колпачком в районе окулярной части нивелира. Верхние винты открепляются ориентировочно на один полный оборот, а любой из горизонтальных винтов на половину или три четверти оборота винта. После чего аккуратно вся оправа сетки нитей поворачивается в направлении вертикальности, что визуально проверяется в окуляр. Закрепительные винты закручиваются в обратном порядке, и в окуляр окончательно наблюдается совмещение вертикальной нити с линией шнура отвеса. После достижения вертикальности сетки нитей защитный колпачок закручивается на свое место.
Поверки цилиндрического уровня и компенсатора
По своей сути они похожи с тем лишь отличием, что в различных типах оптических нивелиров визирная ось выставляется либо механическим способом с применением цилиндрического уровня, либо специального конструктивно устроенного механизма под названием компенсатора. В любом случае цилиндрический уровень и компенсатор в оптических нивелирах должны быть в исправном состоянии.
Поэтому методика выполнения данной поверки для двух видов нивелиров, с цилиндрическим уровнем и компенсатором, практически одинакова. Исключением в ней считаются исправления с конструктивным отличием узлов, влияющих на установление визирного луча в горизонтальное положение.
Порядок проведения поверки следующий.
Изначально, выбираются две, характерные для нивелирования жесткие точки на значительном удалении друг от друга порядка плюс-минус пятидесяти, семидесяти метров. И в дальнейшем выполняются измерения превышений между ними двумя способами.
В первом случае, производится определение превышения между ними методом из середины (смотрите рис.1), при котором расстояния от нивелира к рейкам должны быть плюс-минус два метра одинаковыми. По снятым отсчетам с двух реек (a, b) вычисляется превышение:
h=a-b
При этом, для конструкции одного нивелира (H-3) в момент снятия отсчетов цилиндрический уровень устанавливается в центр ампулы уровня. В нивелирах с компенсатором, например, Н-3КЛ легким движением руки производят постукивание пальцами по корпусу нивелира с целью проверки работы (не залипания) компенсатора. Превышения в обоих случаях должны иметь одно значение плюс-минус 4 мм. Можно констатировать такой практический факт, что при неисправном состоянии обоих узлов (цилиндрического уровня и компенсатора) в нивелирах при измерении превышения их середины, величины превышения (h=a1-b1) так же могут быть плюс-минус одинакового значения. В связи с почти равным расстоянием до точек съемки, отсчеты a1, b1 будут отличаться на равновеликие значения Δa, Δb, зависящие от так называемого угла i. Этот угол означает не горизонтальность визирного луча из-за погрешностей в компенсаторе и цилиндрическом уровне нивелира. Мы знаем, что существуют определенные отклонения предельных погрешностей при геодезических измерениях. Так вот, при выполнении этих поверок таким предельным отклонением считается значение плюс-минус 4 мм.
Рис.1. Определение превышения из середины.
Во втором случае, исполняются измерение и одновременное вычисление превышения между выбранными точками (смотрите рис.2), вблизи (не более полутора, двух метров) одной из них путем снятия отсчетов (a2, b2). При значении превышения (h=a2-b2) более предельной величины (4мм) цилиндрический уровень в одном нивелире, а компенсатор в другом юстируются.
Для этого вычисляется отсчет (a0), на который нужно будет выводить визирную ось нивелиров. Он определяется по формуле:
h-истинное превышение, в миллиметрах;
b2-отсчет по ближней к нивелиру рейке, в миллиметрах.
Исправление положения цилиндрического уровня в оптических нивелирах (типа Н-3) осуществляется после выведения полученного отсчета (a0) на удаленную рейку вращением элевационного винта. При этом воздушный пузырек уровня смещается с его середины. Далее, исправительными винтами, которые относятся к цилиндрическому уровню, воздушный пузырек возвращается в центральное положение.
В оптических нивелирах с компенсатором (типа Н-3КЛ) исправление визирной оси происходит за счет:
- операции открепления одного из вертикальных юстировочных винтов;
- смещения сетки нитей за счет завинчивания второго винта до полученного значения отсчета (a0) с дальнейшим его закреплением.
Все исправления происходят последовательно с проведением повторения всей поверки полностью, пока предельное отклонение не будет находиться в пределах допустимого значения.
В нивелирах с компенсаторами после этого рекомендуется еще раз провести поверку сетки нитей.
Источник
Оптический нивелир: основы работы и настройка своими руками
Нивелир вопреки распространенному мнению очень прост в использовании. Об устройстве, начальных основах применения и полевой проверке прибора — наша заметка ниже.
Купить нивелир можно в нашем магазине посетив его лично или заказав доставку.
Если Вам требуется поверка и ремонт нивелиров — к вашим услугам наш сервисный центр!
Что такое нивелир и как он работает?
Оптический нивелир является одним из самых простых в конструкции и эксплуатации измерительных приборов. В соответствии с его названием, он служит для нивелирования — определения разности высот между несколькими точками земной поверхности.
Основным элементом конструкции нивелира является оптический блок, то есть зрительная труба. Она состоит из линзы, объектива, фокусирующей трубки и окуляра с нанесенным на него крестом сетки нитей.
Компенсатор является очень важным компонентом нивелира, его задача — исправить ход луча света, попадающего в объектив. Или проще говоря — компенсатор удерживает визирную ось в горизонтальном положении.
Большинство нивелиров имеют магнитный демпфер компенсатора . Проще говоря, это маятник, который движется между двумя магнитами. Также есть компенсаторы с воздушными демпфером. Воздушные компенсаторы как правило используются на более дешевых приборах. Их основные недостатки: длительное время стабилизации и деликатная конструкция, менее устойчивы к повреждениям, чем магнитные компенсаторы. Компенсатор имеет ограниченный диапазон действия (обычно несколько градусов), поэтому перед началом измерений нивелир должен быть отгоризонтирован с помощью установочных винтов в трегере и круглого пузырькового уровня. Эта операция выполняется после установки прибора на геодезический штатив .
От чего зависит точность и качество нивелира?
Вопреки распространенному мнению, не только увеличение зрительной трубы является ключевым параметром оптического нивелира, а так же диаметр объектива оказывает большое влияние на качество изображения.
Диаметр объектива — важнейший оптический параметр нивелира. Он определяет диапазон увеличения, разрешение прибора, то есть качество изображения, диапазон наблюдения, поле зрения. Чем больше диаметр линзы, тем лучше визуальное изображение выравнивающего стержня в окуляре, и, следовательно, наблюдение может быть выполнено с большей точностью.
Увеличение зрительной трубы — зависит от диаметра объектива и используемой линзы. Увеличение обычно колеблется от 20 до 32х. Чем выше значение увеличения, тем больше увеличение изображения пятна, видимого в окуляре телескопа. Для строительных работ достаточно нивелирующих инструментов с телескопами с увеличением 20, 22 и 24. Инструменты с лучшим телескопом чаще всего используются геодезистами.
Поле зрения — информирует вас о длине участка рейки, расположенного в 100 м от станции нивелирования, которая будет видна в окуляре.
Яркость объектива — параметр, редко предоставляемый производителями измерительной техники. Это зависит от конструкции оптической системы и качества используемых в ней компонентов. Более высокая яркость объектива позволяет проводить точные измерения уровня в более сложных условиях освещения.
Минимальное фокусное расстояние — наименьшее расстояние выравнивателя от точки измерения, из которой изображение пятна, видимого в окуляре, будет «резким».
Качество изображения и соответственно удобство работы зависит от совокупности факторов и диаметра объектива и увеличения телескопа.
Какие аксессуары необходимы для нивелира?
Нивелир без дополнительных аксессуаров похож на автомобиль без колес — красивый, но при этом не ездит. Сам инструмент в без аксессуаров использовать нельзя.
Штатив — часто называют треногой. Под технический нивелир достаточно использования алюминиевого штатива. Он легкий, устойчив к погодным условиям, удобен в транспортировке и долговечен. Для современных приборов он должен иметь 5/8-дюймовый винт — это стандартное крепление оптических нивелиров и других измерительных приборов.
На рынке есть штативы с плоской или сферической головкой. Последний позволяет быстро выравнивать прибор без необходимости точной регулировки ножек штатива. Опытные пользователи на шаровой головке могут выровнять инструмент, не используя регулировочные винты в трегере.
Нивелирная рейка, наиболее популярными на данный момент являются алюминиевые телескопические рейки. Деревянные рейки время от времени используются в строительных и геодезических изысканиях. Алюминиевые рейки различаются по длине (от 3 до 7 м) и, следовательно, по количеству сегментов. Сегменты основаны на принципе телескопа. Сложенный участок имеет длину чуть более 1 м и его легко транспортировать. Алюминиевые рейки имеют геодезическое шкалу типа «Е» с одной стороны и стандартное миллиметровое деление с другой.
Важно, чтобы рейка была снабжен коробкой уровнем для установки. Часто многих пользователи не используют уровень и устанавливают рейку вертикально «на глаз». Однако что неправильная установка рейки очень сильно влияет на конечную точность нивелирования.
С чего начать работу с нивелиром?
Правильному нивелированию должно предшествовать несколько подготовительных действий. Нивелир обычно устанавливается на штатив с тремя ножками (предпочтительно из алюминия или фиберглас, потому что они легкие и долговечные). на устойчивое основание и вставляется в горизонт регулированием ножек штатива и подъемных винтов нивелира (для контроля используется круглый пузырьковый уровень).
Компенсатор же отвечает за точное выравнивание. Это автоматическая маятниково-магнитная система, которая корректирует ход луча света, поступающего в телескоп на постоянной основе, и благодаря этому позволяет выполнять выравнивание даже с вибрирующим штативом. Часто начинающие пользователи испытывают затруднения при выравнивании нивелира с помощью регулировочных винтов в трегере. Лучший и самый быстрый способ — использовать два винта.
Установите нивелир так, чтобы его зрительная труба была перпендикулярна линии, соединяющей два винта, с помощью которых будем устанавливать нивелир. Поворачивая оба в противоположных направлениях быстро приведем пузырь к середине. Третим винтом по необходимости приведите пузырек в центр капсулы.
Основы определения разницы высот с помощью нивелира
Рассмотрим простое определение разницы в высоте между противоположными точками. Пользователь видит в окуляр сетку нитей: это четыре штриха — одна вертикальная и несколько горизонтальных. Почему несколько горизонтальных, ведь одного — среднего было бы достаточно? Однако, основываясь на показаниях, сделанных с двумя крайними горизонтальными штрихами — вы можете легко рассчитать расстояние, на котором рейка находится от нивелира.
После установки нивелира на штатив и его выравнивания, помощник вертикально устанавливает рейку (ему поможет уровень, прикрепленный к ней) в точке A. Наблюдатель осуществляет точное прицеливания с помощью винта горизонтального круга и фокусирует изображения с помощью фокусирующего винта и в окуляре выполняет чтение отметки O1.
В точке A мы имеем: 24 (потому что тире выше 24, но ниже 25), 6 (шестой сантиметр), 5 (пятый миллиметра сантиметра). Получаем показание отметки O1 — 2465 мм . Это расстояние от середины штрихов до точки, на которой стоит рейка.
В точке B, в свою очередь, мы получили показание O2 — 2045 мм . Для расчетов предположим, что точка А имеет высоту 0 м, и мы будем использовать формулу: HB = HA + O1 — O2 HB = 0 м + 2,465 м — 2045 м = 0,42 м.
Это означает, что точка B находится на 42 см выше точки A.
Как измерять расстояние с помощью дальномерных нитей нивелира?
Расстояние между нивелиром и рейкой можно приблизительно измерить с помощью инструмента нивелира. Вам не нужно использовать дополнительные дальномеры или измерительные ленты . Для этого используются две дополнительные горизонтальные линии пересечения нити.
Чтобы рассчитать расстояние положения выравнивателя от рейки, прочитайте показания рейки на верхнем и нижнем штрихе. Итак, мы имеем:
Считывание по верхнему штриху В = 2539 мм.
Считывание нижнего штриха Н = 2390 мм.
Для расчета расстояния мы будем использовать формулу:
D = (В [мм] — Н [мм]) x K (k — постоянная умножения нитяного дальномера, обычно 100)
D = (2539 мм — 2390 мм) х 100 D = 14 900 мм = 14,9 м.
Для чего горизонтальный круг с отметками на оптическом нивелире?
Горизонтальный лимб используется для расчета угла поворота прибора при измерении. Лимб используется при нивелировании полярным методом, но стоит отметить что точность отсчетов невысокая. Горизонтальный лимб с делением на 360 и 400? В чем разница?
В 90% случаев при покупке нивелира пользователи не обращаются внимание на горизонтальный лимб. Им он не пригодится или используют в единичных случая как вспомогательный инструмент.
В оставшихся случаях — следует обратить на него внимание. Разметка лимба может быть выполнена в градусах и градах . Работа в градусах (шкала до 360) привычнее для ориентрования геодезисту. Грады (шкала до 400) удобнее в расчетах и использовании рядовому пользователю.
Плюсы прибора с разметкой градах:
• грады имеют десятичное деление, естественное для калькуляторов и компьютеров
• расчеты выполняются быстро, даже в памяти, без необходимости какого-либо преобразования или преобразования
• использование града исключает риск ошибок вычислений из-за разделения шага на 60 минут (секунд) и 3600 градусов (секунд).
Как самостоятельно проверить нивелир и подготовить его к работе?
Мало толку от качественной оптики нивелира или его высокого стандарта по пыле- и влагостойкости, если прибор вышел из строя и результаты измерений неверны. Каждый производитель измерительной техники перед выпуском товаров на рынок проводит контроль и настройку. Тем не менее, даже путешествие на машине из офиса продаж на стройплощадку может привести к тому, что инструмент станет неточным в результате сотрясений. Кроме того, перепады температур, внутренние напряжения материала, из которого сделан нивелир — это факторы, которые вызывают формирование инструментальных погрешностей.
На самом деле оптических нивелиров очень просты в конструкции приборов и редко подвергаются самопроизвольным сбоям. Поломка нивелира обычно это результат падения. По правилам перед каждым нивелированием мы должны проверять 3 наиболее важных геометрических условия. Но в большинстве случаев нивелир работает в течение нескольких лет без надлежащего технического осмотра.
Если мы не можем позволить себе простои из-за обслуживания приборов — стоит знать несложную процедуру контроля и время от времени проверять его состояние самостоятельно? Тем более производители в комплекте с инструментом продают набор инструментов для юстировки.
В рамках полевого выпрямления мы проверяем три геометрических условия, которым должен соответствовать выравниватель:
• Основная плоскость пузырька круглого уровня pg должна быть перпендикулярна главной оси vv выравнивающего устройства.
• Горизонтальная линия прицельной сетки должна быть перпендикулярна главной оси vv.
• Визирная ось cc должна быть горизонтальной в диапазоне действия компенсатора.
Перед началом юстировки проверьте работоспособность механических компонентов нивелира. Внимательно посмотрите на винты трегера, горизонтальные винты, фокусирующий винт и окуляр, оцените их на предмет плавной работы и наличия нестандартных зазоров. Стоит несколько раз повернуть инструмент, установленный на штативе и убедиться, что механизм главной оси механизма не поврежден. Только если все механические компоненты нивелира находятся в рабочем состоянии, вы можете приступить к проверке устройства.
Этап 1: Поверка круглого уровня
Проверка и выпрямление перпендикулярности основной плоскости пузырькового уровня к главной оси нивелира.
Выровняйте инструмент на штативе с помощью винтов и контролируя процесс по круглому уровню. Поверните нивелир на 180 ° и посмотрите, не вышел ли пузырь из кольца уровня. Если нет, то уровень установлен правильно. Если уровень вышел за границы кольца — требуется исправление. Мы делаем это как с помощью регулировочных винтов трегера, так и с помощью установочных винтов уровня.
Отклонение пузырька на половину ошибки устраняется поворотом винтов трегера в противоположном направлении. Вторая половина той же ошибки устраняется с помощью регулировочных винтов уровня. Проверяем правильность исправления поворотом на 180 градусов. При необходимости повторяем корректирующие действия.
Этап 2: Проверка вертикальности сетки нитей
Контроль можно проводить двумя способами
1. Сфокусировавшись нивелиром на отвес легко можно определить вертикальность сетки нитей. Совпадает ли она с вертикальной линией отвеса или нет. При необходимости выполняется регулировка винтами по отвесу как по эталону.
2. Одним краем горизонтальной линии сетки нитей наводимся на точку на стене, плавно поворачиваем нивелир в горизонтальной плоскости. Если сетка нитей настроена верно — точка будет находится на другом конце горизонтальной линии. Данный способ контроля отвеса не требует, но менее пригоден для регулировки отклонения.
Этап 3: Проверка работоспособности компенсатора
Если при повороте прибора гудит, стучит, . Это шанс, что компенсатор в нивелире еще может быть исправен. Если при осторожном встряхивании инструмента или постукивании по корпусу слышен звон и изображение в окуляре вибрирует — скорее всего, компенсатор работает правильно. Если во время этого теста крест не вибрирует, это может означать, что маятник завис или механизм поврежден более серьезно. Тогда, к сожалению, нас ждет посещение сервиса, и дальнейшая процедура настройки на месте невозможна. По поводу ремонта нивелира предлагаем услуги нашего сервисного центра. Производим ремонт оборудования любой сложности, диагностика бесплатно.
Если компенсатор функционирует, второй тест этого параметра состоит в проверке диапазона действия.
- Установите прибор на штатив и на расстоянии 30-50 м установите вертикально рейку.
- Выровняйте прибор и измерьте O1.
- Наклоните сферический пузырек пузырька к четырем крайним положениям, и каждый раз мы читаем O2, O3, O4 и O5 на рейке.
- Если все показания O1-O5 не отличаются друг от друга более чем на 1 мм (ошибка считывания), это означает, что компенсатор работает корректно во всем диапазоне значений.
Этап 4: Поверка горизонтальности визирной оси
Проверка и исправление горизонтальной установки оси в области действия компенсатора. Проверка и исправление горизонтального выравнивания визирной оси является наиболее трудоемким этапом. Также необходимо иметь две нивелирных рейки и установить их друг от друга и вертикально на расстоянии не менее 30 метров. Поставить прибор посередине между рейками и вычислить превышение между точками.
Возьмем для примера:
отчет по рейке A = 1.787м,
отчет по рейке B = 1.632м,
превышение (Δh) в этом случае будет: Δh = А–B = 0.155м. с Переставить штатив с прибором ближе к точке А и, взяв отчет по этой же рейке (для примера 1.509м), вычислить теоретический отчет по рейке B (отчет по рейке А – Δh). В нашем примере теоретический отчет по рейке В = 1.509м – 0.155м = 1.354м.
Взяв отчет по рейке В сравнить его с теоретическим. Если разность между отчетами превышает 1-3 мм, необходимо выполнить настройку. Отверните защитную крышку окуляра (или откройте заглушку в нивелирах Sokkia) и с помощью юстировочной шпильки / отвертки / шестигранника из комплекта прибора поворачивайте винт до тех пор, пока отчет по средней горизонтальной нити не станет равен теоретическому (1.354м). После чего необходимо повторить поверку.
Свяжитесь с нами, если у Вас есть вопросы по обслуживанию или приобретению оптического нивелира:
Источник
