Как работать нивелиром

Как работать нивелиром

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).

Разновидности нивелиров

В настоящее время в продаже можно найти различные типы нивелиров, которые различаются своими характеристиками. В зависимости от точности таких приборов их принято разделять на три категории:

  1. Технические, погрешность которых может достигать 10 миллиметров.
  2. Точные — с погрешностью не более 2 миллиметров.
  3. Высокоточные — с допустимой погрешностью 0,5 миллиметров.

До недавнего прошлого востребованы были оптические нивелиры, однако сегодня наибольшей популярностью пользуются измерительные приборы, которые построены на электронной и лазерной технологии.

Лазерные нивелиры отличаются компактными размерами, а для использования такого прибора не требуются какие-либо профессиональные навыки. Сегодня наибольшую популярность подобные приспособления получили в строительстве, где с их помощью можно вычислять горизонтальность даже небольших по своему размеру поверхностей. Лазерные модели способны рисовать светящуюся четкую линию, наличие которой позволяет наглядным образом установить имеющиеся отклонения от горизонтали, что значительно упрощает выполнение необходимых расчетов.

Оптические приборы используют специальную конструкцию из многочисленных линз, что и позволяет строить максимально точное изображение, получая данные по горизонтальности поверхности. Такой измерительный прибор отличается простотой конструкции и легкостью в использовании. Он состоит из следующих элементов:

  1. Зрительной трубы.
  2. Подставки.
  3. Круглого уровня.
  4. Штатива или треноги.

Шаг 1: Установка штатива

Крепежные винты на всех трех ножках штатива необходимо расслабить, после чего каждая опора выдвигается на необходимую длину (эта длина может быть разной, ведь нивелир часто приходится устанавливать на пересеченной местности). Верхнюю часть штатива следует выставить в горизонтальное положение, после чего затягиваются фиксирующие винты на всех трех опорах. Большинство приборов снабжается плавными корректирующими креплениями на каждой «штативной ноге», ими выполняют точную настройку горизонтальности верхней площадки.

Шаг 2: Монтаж нивелира

Сама нивелирная труба устанавливается на штатив с помощью нескольких крепежных винтов, после чего предстоит поработать датчиками уровня. Вращением регулировочных винтов необходимо добиться точного, центрального положения пузырьковых уровней относительно нанесенных на них линий. Для удобства сначала выставляют пузырек в одном «окошке», не обращая внимания на другой. Потом настраивают второй уровень, уже отслеживая положение первого, наблюдая, как оно меняется по мере установки. Поэтапно настраивая положение прибора, добиваются его точной горизонтальности на монтажной площадке.

Шаг 3: Фокусировка оптико-механического узла

Перед тем, как работать с оптическим нивелиром, необходимо настроить окуляр выровненной зрительной трубы по зрению оператора. Как известно, острота глаз у разных людей различна, даже если все они не носят очков. Фокусировка стандартного нивелира выполняется следующим образом. Прибор наводят на хорошо освещенный и довольно крупный предмет и оперируют настройками, пока ниточная сетка не будет отображаться на этом предмете максимально четко. Потом эту операцию повторяют на рейках, устанавливаемых в других, уже менее освещенных местах. Эксперименты с настройкой фокусировки на предметах с различной освещенностью помогут при дальнейших измерениях.

Шаг 4: Измеряем и фиксируем наблюдения

Когда прибор установлен горизонтально точно, выровнен и сфокусирован, приступаем к инженерным изысканиям. Две рейки следует выставить впереди и сзади нашего прибора. Передняя будет показывать значение измеряемой высоты, задняя послужит для градуировки значений. Сначала нивелир наводится на черную сторону задней рейки, после фокусировки записывается значение по среднему и дальномерному штриху. Потом производят фокусировку на переднюю (основную) рейку, фиксируется среднее значение по ее красной стороне. Такой метод называется нивелирование по средней линии, отличается высокой точностью результатов и удобством многократных измерений.

Как правильно пользоваться оптическим нивелиром Bosch GOL ?

2 Визир грубой настройки

3 Зеркало уровня

4 Крышка окуляра

5 Юстировочный винт визирной линии

7 Круглый уровень

8 Кнопка фиксации компенсатора

9 Отметка для считывания значений горизонтального лимба

10 Горизонтальный лимб

11 Юстировочный винт круглого уровня

13 Гнездо под штатив 5/8 (на нижней стороне)

14 Боковой микрометрический винт

15 Серийный номер

16 Ручка фокусировки

17 Шестигранный шрифтовый ключ

18 Стержень для настройки

Монтаж на штативе

Установите штатив на стабильном основании, надежно предохранив его от опрокидывания и сползания с места. Установите измерительный инструмент гнездом под штатив 13 на резьбу штатива и зафиксируйте его с помощью крепежного винта штатива.

Грубо выровняйте штатив.

Вы можете переносить измерительный инструмент на короткие дистанции, не снимая со штатива. Чтобы при этом не повредить измерительный инструмент, держите при транспортировке штатив перпендикулярно и не кладите его, напр., на плечо.

Выравнивание измерительного инструмента

Выровняйте измерительный инструмент с помощью винтов-ножек 12, чтобы воздушный пузырь находился в центре окошка круглого уровня 7.

Приведите воздушный пузырь вращением первых двух винтов-ножек A и B в среднее положение между обеими ножками. Затем поверните третью винт-ножку C так, чтобы воздушный пузырь расположился в центре окошка круглого уровня.

После стабилизации воздушного пузыря по центру круглого уровня отклонения измерительного инструмента от горизонтали выравниваются компенсатором.

Во время работы регулярно проверяйте (напр., в зеркале уровня 3), находится ли воздушный пузырь по центру круглого уровня.

Режимы измерений

Устанавливайте нивелирную рейку всегда строго перпендикулярно. Направьте выровненный и сфокусированный измерительный инструмент на нивелирную рейку, чтобы визирное перекрестие оказалось по центру нивелирной рейки.

Сситывание значений высоты

Измеренная высота на рисунке: 1,195 м.

Считывайте значение высоты на нивелирной рейке по среднему штриху визирного перекрестия.

Измеренная высота на рисунке: 1,195 м.

Отцентрируйте измерительный инструмент по точке, от которой Вы измеряете расстояние. Считывайте значение высоты на нивелирной рейке по верхнему и нижнему штриху визирного перекрестия. Умножьте разницу между обоими значениями высоты на 100, чтобы определить расстояние измерительного инструмента до нивелирной рейки. Измеренное расстояние на рисунке: (1,347 м – 1,042 м) x 100 = 30,5 м.

Измерение угла

Отцентрируйте измерительный инструмент по точке, от которой Вы измеряете угол.

Направьте измерительный инструмент на точку A. Поверните горизонтальный лимб 10 нулевой точкой на отметку для считывания значений 9. Направьте измерительный инструмент на точку В. Считайте значение угла по отметке для считывания значений 9.

Читайте также  Декор бутылок шпагатом и ракушками

Проверка круглого уровня

Проверяйте точность нивелирования и показаний измерительного инструмента каждый раз перед началом работы, а также после длительной транспортировки измерительного инструмента.

Выровняйте измерительный инструмент с помощью винтов-ножек 12, чтобы воздушный пузырь находился в центре окошка круглого уровня 7.

Разверните визирную трубу на 180°. Если воздушный пузырь сместился из центра круглого уровня 7, круглый уровень необходимо подрегулировать.

Пошаговая инструкция для работы с нивелиром

Как пользоваться нивелиром при отсутствии необходимого опыта? Начинающим мастерам во время работы следует придерживаться простой инструкции.

Шаг 1 – установка штатива

Устанавливаем штатив с учетом следующих рекомендаций:

  • крепежные винты на ножках максимально расслабляются;
  • опоры прибора выдвигаются на необходимую длину;
  • штатив выставляется в нужном положении, с учетом горизонтального уровня;
  • винты на штативе со всех сторон закрепляются.

Шаг 2 – установка нивелира

Нивелирную трубу закрепляют на смонтированном штативе с использованием нескольких крепежных винтов. С применением датчиков уровня (методом их вращения) добиваются строго горизонтального положения прибора. Необходимо чтобы пузырьки на шкале находились в области указанных отметок.

Вначале желательно точно выставить первый из них. Только после этого переходят к регулировке второго винта, ориентируясь на предыдущий. Только такая поэтапная настройка нивелира поможет добиться хорошей результативности в работе. Оптическая ось прибора должна проходить строго горизонтально.

Шаг 3 – фокусировка оптического узла

После установки нивелира в нужном положении переходят к настройке его зрительной трубы, ориентируясь на остроту зрения оператора. Для этого необходимо перевести прибор на хорошо освещаемый предмет, и крутят регулятор, пока разметочная сетка не будет отображаться максимально четко.

Такую же работу необходимо произвести на других объектах, освещенных менее качественно. Настройку фокусировку проводят все время, пока это необходимо.

На что обращать внимание при покупке?

Выбирая нивелир, руководствуются сферой его применения, то есть смотрят, для чего он нужен в конкретной ситуации. Критерии отбора – дальность действия, точность измерения, дополнительные функции.

Для домашнего мастера при выборе лазерного нивелира достаточно следующих характеристик:

  • точность измерения ±0,3 мм/м и выше;
  • дальность с работы с приёмником 40-60 м;
  • проецирование горизонтальных, вертикальных плоскостей, прямых углов;
  • средний угол развёртки;
  • работа от аккумулятора;
  • умеренная цена.

Для домашнего использования не нужна большая дальность измерения и высокоточная оптика, а режим самонивелирования лазерного прибора не будет лишним. Зелёный луч лучше виден при искусственном освещении.

Профессиональный лазерный уровень должен отвечать более высоким требованиям:

  • точность измерения ±0,1 мм/м и выше. Большие расстояния на местности дают увеличение погрешности;
  • работа с приёмником для увеличения видимости луча, дальности работы от 300 метров;
  • высокий класс защиты от пыли и влаги;
  • устройство дистанционного управления;
  • лазерный отвес.

Ротационный прибор обеспечивает охват в 360 градусов. Соответственно, профессиональные приборы отличает и более высокая стоимость.

Гранит и камень

Основы работы с геодезическими приборами

Съемка при помощи теодолита

Установка прибора

Перед началом теодолитной съемки, прибор необходимо установить строго над вершиной измеряемого угла, над опорной точкой, с которой проводят измерения. При подземных маркшейдерских съемках иногда устанавливают теодолит под опорной точкой.
Высота расположения оптической трубы прибора должна находиться на уровне глаз.
Прибор устанавливают по оптическому или нитяному отвесу, сначала грубо, «на глаз» перемещая штатив, затем, при помощи перемещения по горизонтальной платформе уточняют положение над вершиной угла (опорной точкой).
Вертикальное положение оси вращения теодолита выполняется при помощи цилиндрического уровня.

После закрепления прибора проверяют правильность установки, вращая теодолит в горизонтальной плоскости и наблюдая за положением пузырька цилиндрического уровня.
Отклонение не должно превышать одно деление шкалы.
Установка оптической трубы должна позволять четко видеть шкалу сетки нитей и наблюдаемый объект съемки. Штрихи лимба и шкала отсчетного микроскопа также должны быть четко видны.

Измерение угла

Отпускают алидаду и отводят ее влево на 30-40 град., затем обратным вращением наводят на визирную точку первого направления так, чтобы она оказалась справа от бисектора (в поле зрения оптической трубы). Алидаду закрепляют.
Ввинчиванием наводящего винта алидады бисектор наводят на визирную точку и снимают показание с оптического микрометра.

Отпускают винт крепления алидады и наводят на вторую визирную точку, затем снимают показание, следуя тем же шагам, что и при наведении на первую точку.

Далее проводят второй этап съемки, снижающий погрешности, появляющиеся в результате неточной установки теодолита.
Оптическую трубу переводят через зенит в противоположное направление, и по часовой стрелке поворачивают к второй точке измеряемого угла, предварительно отведя алидаду на 30-40 град. влево.
Наводящим винтом наводят бисектор на визирную точку и снимают показания оптического микрометра.
По часовой стрелке наводят алидаду на первую визирную точку и вновь снимают показания микрометра.

В случае если теодолит оснащен окулярным микрометром вместо оптического, результаты измерений повторяют трижды.

На этом практическая часть съемки угла завершена, приступают к вычислениям среднего результата измерений первого и второго этапов, что позволяет уменьшить погрешности съемки.
Расхождение в измерениях угла, полученных в дублирующих съемках не должно превышать двойную точность отсчетного устройства (для теодолита Т30 эта погрешность составляет 1′).

Для измерения вертикальных углов используют вертикальный круг теодолита.

Измерение магнитных азимутов

Теодолит приводится в рабочее состояние, на конце алидады закрепляется буссоль.

Вращая алидаду на горизонтальном круге устанавливается нулевой значение. После этого закрепительный винт алидады закручивается, а винт лимба ослабляется и вращением алидады стрелка бруссоли приводится в равновесие со штрихами-индексами, при этом объектив трубы и северная стрелка бруссоли должны совпадать по направлению. Винт лимба закрепляется.
После выполнении этих операций горизонтальный круг оказывается сориентирован по магнитному меридиану Земли.
Затем, вращением алидады, зрительная труба наводится на визирную точку и снимается отсчет по горизонтальному кругу.
Полученный таким образом отсчет и является магнитным азимутом визирной точки.

Измерение расстояния

При помощи теодолита можно измерять линейные расстояния.
Для осуществления этой функции служат дальномерные нити и визирная рейка.
Чтобы определить расстояние L от теодолита до рейки, оптическую трубу прибора наводят на шкалу установленной вертикально рейки. Оценивают длину l отрезка рейки между дальномерными нитями, которая определяется, как разность показаний нижней нити l’’ и верхней нити l’:
l = l’’ — l’.
Чтобы вычислить расстояние до рейки, надо найденную длину отрезка рейки l умножить на 100:
L = l х 100.

Пример:
l’ = 1240 мм, l’’ = 1483 мм, тогда:
l=1483-1240=243 мм
L = 243 х 100 = 24.3 м

При проведении съемки углов теодолитом возникают погрешности, вызываемые различными причинами: ошибка прибора, влияния внешней среды и человеческий фактор.
Приборные ошибки зависят от качества изготовления и класса точности применяемого теодолита, а также его технического состояния. Чаще всего они возникают при плохой калибровке шкал, в том числе лимбовых и оптических, остаточных погрешностей регулировки и юстировки прибора, температурных деформаций в самом приборе и т.д.
Ошибки из-за негативного влияния внешней среды вызываются оптической рефракцией, искажением оптических изображений из-за перемещения слоев воздуха и т. п.
Человеческий фактор влияет на аккуратность установки прибора, выполнения технологии измерений и съема показаний с прибора, а также подсчет результатов измерений.
На результаты маркшейдерских съемок техническим теодолитом погрешности, вызываемые воздействием внешней среды, не оказывают существенного влияния, поскольку допускаемая погрешность крупномасштабных съемок выше, чем при точных мелкомасштабных съемках.

Читайте также  Подставка для ноутбука на кровать своими руками

Использование нивелиров

Нивелиры используют для определения разности высот между двумя точками на местности. Различают следующие способы нивелирования: геометрическое, тригонометрическое и гидростатическое.

Геометрическое нивелирование производится с помощью прибора нивелира и рейки. Прибор устанавливают строго вертикально над опорной точкой, при этом ось оптической трубы нивелира является горизонталью. У второй точки выставляют рейку. Разница высот (превышение) между точками определяется, как разность отсчетов по рейке. Недостаток этого метода проявляется при измерении превышений, имеющих размеры больше, чем длина рейки. При этом приходится переставлять прибор, точность измерений падает.

Тригонометрическое нивелирование также производится с использованием нивелира. Превышение между точками в этом случае определяют по измеренным вертикальным углам и расстояниям между точками с помощью тригонометрических расчетов.

При помощи тригонометрического нивелирования можно измерить превышение любой высоты между взаимно видимыми точками, однако его точность ограничена влиянием на измерение вертикальных углов оптического преломления и уклонений отвесных линий, особенно проявляющихся в горной местности. Тем не менее этот метод определения превышений чаще всего применяется на практике, как наиболее универсальный.

При тригонометрическом нивелировании сначала определяется расстояние от нивелира до первой точки при помощи дальномерной сетки и рейки. Для этого вычисляется угол между горизонталью и произвольным отрезком на рейке. Путем несложных тригонометрических подсчетов (зная углы и длину одной из сторон – отрезок рейки), вычисляют расстояние.
Затем наводят оптическую трубу на вторую точку и замеряют угол между горизонталью и этой точкой. Рейка в измерениях на втором этапе не нужна.
Зная горизонтальное расстояние до первой точки, а также углы полученного прямоугольного треугольника, легко вычислить противоположный катет, величина которого и является превышением.

Гидростатическое нивелирование использует принцип сообщающихся сосудов.
Известно, что жидкость в сообщающихся сосудах находится на одном уровне, поэтому если взять два (или несколько) прозрачных сосуда в качестве мерных линеек и соединить их трубками, то по разности уровней жидкости в сосудах можно с большой точностью определить превышение между точками, в которых установлены сообщающиеся сосуды.
Как вы понимаете, этот метод ограничен длиной трубки, сообщающей сосуды, ну и, конечно же, не пригоден для измерения больших превышений.
Достоинства этого метода – относительная простота, высокая точность , возможность измерять превышение между несколькими точками одновременно, а также возможность проводить замеры между взаимно невидимыми точками.

Подготовка к работе

Перед тем как пользоваться лазерным уровнем, его надо выставить вертикально. Есть два типа приборов — с автоматической корректировкой положения и без него. Если ваш прибор не имеет автонастройки, в нем есть пузырьковые уровни и регулируемые ножки. Подкручиваете ножки так, чтобы воздушные пузырьки оказались точно в центре шкалы. После этого нивелир можно включать.

Так выглядит лазерный уровень

Если лазерный уровень с автоподстройкой, небольшие отклонения — порядка 4° — он компенсирует самостоятельно. Когда положение выставляется, подается звуковой сигнал (в другом варианте он перестает пищать) или загорается зеленый светодиод, обозначающий готовность к работе (до этого горит красный). Если нормальное положение автоматической корректировкой выправить не удается, вам надо будет вручную подкрутить ножки, чтобы угол отклонения был меньше.

Ремонт лазерного нивелира своими руками

Нивелир может подвергаться тряске и падению. Это влияет на точность работы. Появляется большая погрешность или вовсе пропадает лазерный луч. Можно самостоятельно разобрать прибор и осмотреть его на наличие видимых дефектов. Если таковые не имеются, то проведите регулировку.

    Извлеките батарейки или аккумулятор. Открутите крепёжные болты. Аккуратно разъедините части корпуса.

Проводки нивелира очень тонкие

Смещение всех плоскостей влево

Горизонтальная линия сдвинута

Шестигранники и отверстия для регулировки

Дуга вместо линии

Регулировочные винтики при образовании дуги

Видео: Восстановление сбитых настроек лазерного уровня

Соблюдая правила подготовки к работе, производя проверку и настройку прибора, вы сможете делать точную разметку. Более подробные рекомендации для вашей модели нивелира есть в инструкции. Следуя им, вы избежите ошибок, дальнейших переделок работы и получите хороший результат. Первое изучение инструкции может занять продолжительное время. Но потом вы усвоите алгоритм. Ваши действия дойдут до автоматизма, что позволит делать разметку очень быстро.