Шевченко Т.Г., Мороз О.І., Тревого І.С. Геодезичні прилади

Подождите немного. Документ загружается.

80 Відлікові пристрої геодезичних приладів

2 Щ /

г-Нт^Г^

223

222 22І 220

Рис. 3.2. Верньєр:

1 - круг; 2 - алідада

Згідно з рис. 3.2 р(п + 1) = Лп, звідки

= (3.3)

п +1

Підставляючи значення |і із залежності (3.3) у (3.2),

одержимо

= Ж (3.4)

п +1

Точність верньєра дорівнює ціні найменшої поділки круга,

поділеної на кількість поділок на верньєрі, наприклад, для

верньєра, зображеного на рис. 3.2, Л= 1°, п + 1 = 4. Тому

ґ = 1°/4 = 15'. Штрихи верньєра також оцифровують, а нульовий

штрих називають покажчиком верньєра. На рис. 3.3 показано

приклад відлічування верньєра технічного теодоліта. Шкала

круга має підписані штрихи десятків градусів (140, 150), на шкалі

верньєра підписано нульовий штрих (покажчик) і десятки мінут

(10, 20), ціна поділки круга Л = 20'; ціна поділки верньєра //= 30"

(точність верньєра згідно із залежністю (3.4) і- 20'/40 = 30").

Відлік складається з відліку круга за покажчиком верньєра та

відліку власне верньєра. Покажчик верньєра розташований між

штрихами круга - молодшим - 141°40' і старшим - 142°00', тобто

відлік круга 140°40'. Відліком верньєра є той його штрих, що

збігається з будь-яким штрихом круга. Це менший штрих за

штрихом 11', тобто відлік верньєра П'30". Відлік на рис. 3.3:

140°40' + 11'30" = 140°51'30".

81 Відлікові пристрої геодезичних приладів

Рис. 3.3. Приклад відлічування верньєра

(відлік 141

5130")

Такий самий спосіб відлічування застосовують і для ліній-

них шкал (наприклад, штангенциркулів), а відліковий пристрій

називають ноніусом.

Верньєри застосовували для відлічування у кутомірних

приладах з металевими кругами, які виявилися дуже довговіч-

ними. Нині такі прилади не виготовляють, проте їх можна

зустріти не тільки в музеях. Відлікові пристрої типу верньєра або

ноніуса використовують у найпростіших геодезичних приладах.

3.3. Штриховий мікроскоп

Штриховий мікроскоп - це відліковий пристрій, який слу-

гує для окомірного оцінювання дробової частки поділки шкали

між її молодшим штрихом та індексом. У штриховому мікроскопі

в площині зображення, яке будує об'єктив мікроскопа (площина

/' на рис. 2.2), розміщують скляну плоскопаралельну платівку, на

якій вигравіювано як індекс шгрих-покажчик. У полі зору оку-

ляра мікроскопа одночасно видно ділянки шкал кругів (наприк-

лад, теодолітів горизонтального і вертикального) та спроекто-

ваний на них індекс - штрих-покажчик, який паралельний до

штрихів шкал (рис. 3.4). Це дає змогу відлічувати горизонтальний

та вертикальний круги одночасно, але тільки одну сторону круга,

що не виключає впливу ексцентриситету алідади та круга на

результати вимірювань. Відлік штрихового мікроскопа

5 = іїХ + А = ЯХ +

хЛ,

(3.5)

де, як звичайно, 14- кількість цілих поділок шкали круга; х-

дробова частка поділки;

- ціна поділки шкали круга.

82 Відлікові пристрої геодезичних приладів

В Г

,1,

-иі

і і і

Гі 1 і і

-1 1 1 1

1- 65

Рис. 3.4. Принцип відлічування штрихового мікроскопа

(горизонтальний круг 64°43', вертикальний круг 04 °38)

У прикладі (рис. 3.4) на шкалах підписано кожний градус,

тому ціла поділка шкали круга Я= 10'. Видиме зображення поділки

круга окомірно ділять на десять частин і відлічують дробову частку

поділки А у її десятих частках. Наприклад, для горизонтального

круга (Г) 5 = 64°40' + 10'

•

0,3= 64°43', для вертикального (В)

5 = 4°30' + 10'

•

0,8= 4°38'. Номінальна точність відлічування,

звичайно, близька до 0,1X. Щоб забезпечити сприятливе окомірне

оцінювання відліку до 0,1X необхідно, щоб видима величина

поділки становила 1,5.. .2 мм, а штрих був завтовшки не більше ніж

ОД...0,15мм. Ергономічні дослідження показали, що такі умови є

найсприятливішими для окомірного оцінювання десятих часток

поділки. Підвищенню точності відлічування сприяє чіткість

зображення штрихів шкал кругів, паралельність індексу штрихам

шкал, а також суміщення зображень штрихів шкал з площиною

скляної платівки з вигравіюваним штрихом-індексом.

Рис. 3.5. Поле зору штрихового мікроскопа теодоліта ТЗО

(відлік горизонтального круга

7Ср02',

вертикального круга 358^48')

83 Відлікові пристрої геодезичних приладів

Штриховими мікроскопами обладнують зазвичай технічні

теодоліти, наприклад, типу ТЗО (СРСР, РФ), ТЬеоОВО (Сагі 2еіз$

.Гепа) тощо. На рис. 3.5 показано поле зору штрихового мікро-

скопа теодоліта ТЗО

(А,

= 10').

3.4. Шкаповий мікроскоп

За конструкцією шкаловий мікроскоп подібний до штри-

хового. Головна їхня відмінність у тому, що на такій самій

скляній плоскопаралельній платівці нанесена спеціальна шкала,

що слугує для оцінювання дробових часток поділки круга.

Розмір, власне, довжину шкали підбирають так, щоб видима

величина однієї поділки круга дорівнювала довжині шкали.

Порушення цієї умови викликає рен мікроскопа, який негативно

впливає на результати вимірювань.

За відсутності рена відлік шкапового мікроскопа (рис. 3.6)

такий

де N - кількість цілих поділок шкал круга, що задіяні у відліку;

-ціна поділки шкали круга;

/и

- ціна поділки шкали мікроскопа;

к - кількість цілих поділок шкали мікроскопа, які відлічують; у -

дробова частка найменшої поділки шкали мікроскопа.

8 = N1 + к[і + у/л,

(3.6)

92 91

у4„

ІП І І ] І І І І І .. І І І І І| II II |

1 ... 5

Рис. 3.6. Принцип відлічування шкапового мікроскопа

(відлік 9?01,59

84 Відлікові пристрої геодезичних приладів

Якщо шкала мікроскопа має п поділок, ціну її поділки

визначають за залежністю

= ~ (3-7)

Для рис. 3.6 Л=1°, N=92°, ц= 1' = 60", к= 1, у = 0,5,

п = 60. На рис. 3.6 зображено тільки 20 (0...10; 50...60) з 60

поділок шкали мікроскопа по десять спочатку та в кінці шкали.

Дробову частку поділки шкали у|х оцінюють окомірно до десятої

частки поділки, тобто 0,1//= 0,1' = 6".

Згідно із залежністю (3.6) відлік шкалового мікроскопа на

рис. 3.6 такий 8 = 92-1° + 1-1' + 0,5-1' = 92°01,5' або 5 = 92°01'30".

Якщо прийняти, що номінальна точність відлічування шкал такого

типу становить 0,1ц, відлічити шкалу можна з точністю до 6".

Зокрема, в теодолітах типу Т5 (СРСР) середня квадратична похиб-

ка вимірювання кутів одним прийомом становить ±5" (тому Т5).

У полі зору шкалового мікроскопа зазвичай одночасно

видно зображення ділянок шкал обох кругів - горизонтального та

вертикального. Зразок ходу променів у теодоліті з шкаповим

мікроскопом подано на рис. 3.7. Відлічувати можна одночасно

вертикальний і горизонтальний круги, але тільки одну сторону

кожного, що не дає змоги уникнути впливу ексцентриситету

алідади та круга на результати вимірювань. Шкаповими мікро-

скопами упоряджують технічні та точні теодоліти. На рис. 3.8 та

3.9 подано поле зору шкалових мікроскопів технічних теодолітів:

рис. 3.8-2Т30 (СРСР); рис. 3.9-4Т30 (УОМЗ, РФ). На

рис. 3.10 і 3.11 наведено приклади відлічування шкалового

мікроскопа точних теодолітів. На рис. 3.10-2Т5К (СРСР), а на

рис. 3.11 - ЗТ5КП (СРСР, УОМЗ, РФ).

Теодоліти з шкаповими мікроскопами випускали і

випускають відомі фірми світу, наприклад, ТЬео 020 (Сагі 2еі$8

Іепа), ТІ6 (\¥іШ, Швейцарія) та інші.

85 Відлікові пристрої геодезичних приладів

Рис. 3.7. Хід променів у теодолітах

із шкаповими мікроскопами:

1 - горизонтальний круг; 2 - вертикальний круг;

З - окуляр мікроскопа

-0

ІІІІІІ

1111

-0

||ф|

*125

ІФ

0 12

ІіШіііі

5 6

іііі

ГІЇІЇРТЇЇ

0 1 2 3 4

1Ф

5 6

Рис. 3.8. Відлік у теодоліті 2ТЗО

(Л= 1°;/і = 5у.

горизонтального круга 125°07,0';

вертикального круга - 2°26,59

Рис. 3.9. Відлік у теодоліті

4Т-ЗОП (л=

1°;

ц = 5у.

горизонтального круга 21^44,0';

вертикального круга 2^26,5')

86 Відлікові пристрої геодезичних приладів

Рис. 3.10. Відлік у теодоліті 2Т5К

(Л=

1°;

ц = 1

горизонтального круга 125°05,4

вертикального круга - 0°34,5')

Рис. 3.11. Відлік у теодоліті

ЗТ5КП (А = 1 и = іу.

горизонтального круга 205X17,0';

вертикального круга -03 "14,59

3.5. Односторонній оптичний мікрометр

Оптичні мікрометри є точними відліковими пристроями, у

конструкції яких є, принаймні, одна рухома оптична деталь,

переміщення якої фіксує з'єднана з нею шкала. В оптичних мік-

рометрах використовують плоскопаралельні платівки, клини або

лінзи, що мають здатність змінювати напрямок променів світла,

які пройшли через них. Найпоширеніші оптичні мікрометри з

плоскопаралельними платівками та оптичними клинами.

На рис. 3.12 подано оптичну схему і показано принцип

роботи мікрометра з плоскопаралельною платівкою. Літерою С

позначено центр круга; А і В молодший та старший штрихи

шкали круга 1; УУ - вертикальна вісь круга; А' і В' - зображення

штрихів А і В відповідно, що побудоване об'єктивом 2 у площині

нерухомої платівки 4, на якій вигравійовано бісектор І. Бісектор І

та зображення штрихів А' і В' розглядають через окуляр 5. Ґ -

проекція бісектора І на площину круга. На рис. 3.121 та /' - уявні

середні лінії бісектора І та його проекції /, які фактично

слугують нуль-пунктом та його проекцією. Таке положення

87 Відлікові пристрої геодезичних приладів

(рис. 3.12, а) /' займає, коли промені світла перпендикулярні до

площини плоскопаралельної платівки 3. У цей час відлік шкали

маховичка 6, який слугує для повертання платівки 3 довкола осі

НІГ, дорівнює нулеві. Якщо повертати платівку 3, зображення

штрихів А' і В' будуть зміщуватися відносно нерухомого

п~

бісектора І. Зміщення зображення

сі

і (див. п. 1.2.3 залеж-

ність (1.15)). Мікрометр конструюють та юстують так, щоб на

зміщення зображення Н = А'В', повертаючи маховичок 6',

необхідно було б витратити усю шкалу маховичка від 0 до т.

Рис. 3.12. Принципова оптична схема і принцип роботи

одностороннього оптичного мікрометра з плоскопаралельною

платівкою: 1 - круг; 2 - об'єктив; 3 - плоскопаралельна платівка;

4 - нерухома платівка; 5 - окуляр; 6 - маховичок

Коли, згідно з рис. 3.12, а, площина платівки 3 перпен-

дикулярна до променів світла, проекцією І буде Ґ, а відлік шкали

маховичка мікрометра дорівнює нулеві. Відлік круга 5 =

Л^Л.

+ А

(/V-кількість цілих поділок шкали круга у відліку; А-дробова

Відлікові пристрої геодезичних приладів

частка поділки; Л- ціна поділки шкали круга). Щоб виміряти

мікрометром дробову частку поділки шкали А, повертають

маховичок 6 мікрометра, а разом з ним плоскопаралельну

платівку 3 і вводять молодший штрих А у бісектор І'. Одночасно

у бісектор І буде введено зображення А' штриха А (рис. 3.12, б).

Для виконання цієї дії необхідно повернути маховичок на к

поділок його шкали. Тому

(3.8)

Л ВА В'А'

Щоб у бісектор І ввести почергово штрихи А' і В', власне,

щоб пройшла ціла поділка А'В', необхідно витратити всю шкалу

мікрометра - т поділок. А на те, щоб подолати відрізок ІА', треба

витратити к поділок шкали. Тому

ІА' к

В'А' т

Порівнюючи (3.8) і (3.9), одержимо залежність

А_к_

А т

звідки

(3.9)

(3.10)

—к . (3.11)

У залежності (3.11) це ціна поділки шкали мікрометра

тобто

// = -. (3.12)

Із урахуванням (3.12) та (3.11) вираз для відліку набирає

вигляду

5 = Ш + к/і (3.13)

Точніший відлік враховує не тільки цілі поділки шкали

мікрометра к, ай десяті її частки - х. Тому залежність (3.13)

зміниться на таку

5 = М + кц +

х/и.

(3.14)

89 Відлікові пристрої геодезичних приладів

На рис. 3.13 подано схему оптичного мікрометра з плоско-

паралельною платівкою.

Рис. 3.13. Оптично-механічна схема одностороннього оптичного

мікрометра з плоскопаралельною платівкою: 1 - круг;

2 - плоскопаралельна платівка, що повертається; 3 - призма;

4 - нерухома платівка; 5 - бісектор; 6 - штрих; 7 - призма;

8 - об'єктив; 9 - поле зору мікрометра; 10 - вісь обертання платівки;

11 - гвинт (маховичок) мікрометра; 12 - зубчаста передача;

13- шкала мікрометра

Зображення штрихів шкали круга 1 через плоскоїіаралельну

платівку 2 та призму 3 потрапляє на платівку 4 з бісектором 5 та

штрихом 6. За допомогою призми 7 зображення штрихів круга та

бісектора подається на об'єктив 8, який формує поле зору 9

оптичного мікрометра. Плоскопаралельна платівка 2 має вісь

обертання 10 і повертається довкола неї за допомогою гвинта

(маховичка) 11 через зубчасту передачу 12. Із платівкою 2 скріп-

лена шкала мікрометра 13. IIIкату мікрометра відлічують штри-

хом 6. Коли гвинтом (маховичком) мікрометра 11 повертають

плоскопаралельну платівку 2, зображення штрихів шкали крута 1

у полі зору мікрометра переміщують доти, доки штрих шкали не