Как работать нивелиром
Устройство нивелира
Рассмотрим, из чего состоит и как работает обычный оптический нивелир. Основной частью прибора является оптическая труба, с системой линз способная приближать наблюдаемые объекты с двадцатикратным и более увеличением.
Труба закреплена на особой поворотной станине, необходимой для следующих функций:
- крепления на штативе;
- выставления оптической оси нивелира в строго горизонтальное положение, для чего станина имеет три регулируемые по высоте «ножки» и один или два (в моделях без автоматической подстройки) пузырьковых уровня;
- точной наводки по горизонтали, которую осуществляют парными или одиночным маховичком.
У некоторых моделей станина имеет специальный лимб, шкалу, позволяющую выполнять измерение или построение горизонтальных углов.
С правой стороны трубы расположен маховик, предназначенный для регулировки резкости изображения.
Подстройка под зрение оператора производится вращением регулировочного кольца на окуляре.
При взгляде в окуляр зрительной трубы нивелира, мы увидим, что помимо приближения наблюдаемого в прибор предмета, нивелир накладывает на его изображение систему тонких линий, называемую визирной сеткой или визирными нитями. Она образует крестообразный рисунок, из вертикальных и горизонтальных линий (см. рисунок 1).
Дополнительные приспособления и инвентарь
Кроме самого прибора, для работы нам понадобится уже упомянутый штатив, а так же специальная мерная рейка, с нанесенными на ней делениями и цифрами. Деления представляют собой полоски чередующиеся черные или красные полоски шириной в 10 мм.
Цифры на рейке нанесены с шагом в десять см, а значение от нуля и до конца рейки в дециметрах, при этом числа выражены двумя цифрами. Так, 50 см обозначается как 05, число 09 обозначает 90 см, цифра 12 укажет на 120 см и т.д.
Для удобства, пять сантиметровых рисок каждого дециметра объединены еще и вертикальной полоской, так, что вся рейка оказывается размеченной знаками в виде буквы «Е», прямой и зеркальной.
Старые модели приборов дают перевернутое изображение, и рейка к ним требуется специальная, с перевернутыми цифрами.
Вспомогательные приспособления к нивелиру
К нивелиру прилагается паспорт, где обязательно указывается дата его последней проверки и настройки или, как говорят геодезисты «поверки». Поверяют нивелиры не реже чем раз в три года, в специальных мастерских, о чем делается очередная запись в паспорте.
Кроме паспорта, в комплекте нивелира идет ключ для обслуживания и мягкая фланель для протирки линз и конечно защитный футляр, где он хранится. Модели с горизонтальным лимбом — угломером комплектуются отвесом для установки строго в нужной точке.
Оберегайте нивелир от ударов и толчков, даже когда он в футляре. Современные приборы оборудованы специальным устройством, осуществляющим точную подстройку по горизонтали, сильный толчок, внешне не оставивший ни малейшего следа, может повредить его тонкий механизм.
Принцип действия нивелира. Установка прибора
Принцип работы нивелира предельно прост: оптическая ось прибора располагается строго горизонтально и не отклоняется при вращении прибора, постоянно находясь в одной горизонтальной плоскости.
Рассмотрим более подробно, как это качество можно использовать на практике.
Работу начинаем с установки прибора. Раздвигаем, и устанавливаем штатив. При работе на мягкой почве вдавливаем в нее острия, которыми заканчиваются «ноги» штатива.
Регулируя длину «ног», выставляем штатив на удобную для работы высоту, стараясь, чтобы его верхняя площадка, куда ставится нивелир, располагалась горизонтально.
Извлекаем из защитного футляра нивелир и устанавливаем его на штатив, закрепляя винтом штатива.
Теперь необходимо выставить нивелир так, чтобы его оптическая ось расположилась строго горизонтально. Для этого инструмент снабжен круглым пузырьковым уровнем, расположенным на станине. Вращая верньеры на ножках прибора, выставляем воздушный пузырек строго в центр уровня (см. рис.1).
Теперь, как бы мы не вращали трубу прибора, оптическая ось будет располагаться горизонтально.
Работа с нивелиром на стройке
Определение превышения точек
Как устанавливать инструмент мы разобрались, теперь рассмотрим, как определять с помощью нивелира разность высот двух и более точек. Для этого нам понадобится рейка и помощник, который будет рейку держать и переносить туда, куда нужно.
Выбираем первую точку измерения (обозначим ее «а»), на которую помощник ставит рейку по возможности вертикально. Вертикальность можно корректировать по вертикальной риске визирной сетки, подавая соответствующие сигналы помощнику.
Наводим прибор на рейку, сначала приблизительно, пользуясь «прицелом» сверху трубы. Смотрим в окуляр и, вращая маховик, добиваемся четкой видимости рейки.
Снимаем показания. Для этого смотрим, между какими значениями рейки оказалась горизонтальная линия визирной сетки, добавляем к нижнему значению количество сантиметровых делений между линией значения и линией визира прибора (или, если это удобнее, вычитаем из верхнего значения).
К примеру, риска легла чуть больше чем на три деления выше цифры 15. Нужно записать в блокноте значение 153, округляя до сантиметра в большую или меньшую сторону.
Даем команду помощнику перенести рейку на следующую точку («б») и снова выполняем замеры. Допустим, на рейке мы увидели значение «18» а наша риска чуть-чуть не добралась до «буквы Е», которая соответствует пяти делениям (сантиметрам). Значение высоты будет равно 185. Записываем его.
Поскольку горизонт нивелира неподвижен, а двигается рейка, то чем она ниже, тем больше значение мы увидим в объективе. Вычитаем: 185-153=32 Точка «б» ниже точки «а» на 32 сантиметра.
Определение превышения точек
Перенесение отметки
Разберемся, как перенести с помощью нивелира высотную отметку. К примеру, нам нужно сделать репер, ориентируясь на который, экскаваторщик будет копать котлован, глубиной на два метра ниже отметки пола здания. Значение высоты пола, нам и нужно указать экскаваторщику.
Устанавливаем рейку на реперной проектной точке, высота которой соответствует проектной высоте пола здания, то есть ноля, берем отсчёт. При самостоятельной разработке проекта либо при → привязке к местности уже существующего проекта высота этой точки выставляется с помощью колышка либо на какой-то неподвижной поверхности (кирпичный забор, дерево, столб и т.д.) устанавливается метка. Либо такие реперы (метки) выставляет геодезист, сопровождающий стройку. Пусть, к примеру, получилось 162.
Непосредственно у места будущего котлована, вбиваем колышек и, поставив рейку вплотную к нему, снова снимаем значение, пусть оно будет равно 179. Разница составит 17 сантиметров. Откладываем 17 см от низа рейки вверх по колышку, отмечаем значение риской маркера или карандаша. Вбив рядом еще один колышек, чтобы его верх совпал с риской, получим хорошо видимый ориентир, после чего колышек с риской можно убрать.
Нивелир, рэпер и балтийская система высот
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: