TEODOLITY

TEODOLITY

TEODOLIT - instrument kątomierczy do wyznaczania dowolnych
kierunków, a tym samym pomiaru kątów poziomych
i pionowych.
Wcześniej: goniometr, busola z przeziernikiem,
pochylnik Brandisa, żyroskop.
BUDOWA
spodarka z 3 śrubami ustawczymi,
alidada sprzęgnięta śrubą zabezpieczającą ze spodarką (wewnątrz krąg
poziomy – limbus – nieruchomy, gdy obracamy alidadą, na alidadzie 2 libele –
sferyczna i rurkowa do poziomowania instrumentu, częścią alidady jest luneta
na 2 dźwigarach, z lunetą sprzężony jest na stałe krąg pionowy obracający się
z nią, w niektórych typach znajduje się libela kolimacyjna do górowania śrubą
elewacyjną lub kompensator, okulary odczytowe kręgów, śruby zaciskowe –
zaciski, śruby ruchu leniwego – leniwki.

THEO 020B

TEODOLIT - BUDOWA - UKŁADY OSIOWE
jednoosiowy
dwuosiowy: repetycyjny i rejteracyjny
Istotę układu osiowego stanowi możliwość dokonywania obrotu przez limbus
i sposób jego połączenia z pozostałymi głównymi częściami instrumentu: spodarką
i alidadą. Jako, że alidada z założenia jest częścią obracalną a spodarka nie to na
układ osiowy ma istotny wpływ jedynie zdolnośc obrotu limbusa.

TEODOLIT - BUDOWA - UKŁADY OSIOWE
jednoosiowy
dwuosiowy: repetycyjny i rejteracyjny
Układ jednoosiowy – oś pionową obrotu ma tylko alidada, limbus połączony ze
spodarką (w starych teodolitach a obecnie części niwelatorów).
Układ dwuosiowy – 2 systemy obrotu limbusa:
- system repetycyjny - obrót limbusa po jego połączeniu z alidadą dzięki
membranie i zaciskowi kleszczowemu – sprzęgowi repetycyjnemu (teodolity
o niskiej i średniej dokładności),

TEODOLIT - BUDOWA - UKŁADY OSIOWE
jednoosiowy
dwuosiowy: repetycyjny i rejteracyjny
- system reiteracyjny – niezależny obrót limbusa za pomocą tzw. śruby
reiteracyjnej połączonej z osią limbusa zębatką (teodolity średniej i wysokiej
dokładności).

TEODOLIT - BUDOWA - UKŁADY OSIOWE
Obecnie konstrukcyjnie stosowany jest system osiowy Bordy z osiami
walcowymi – rozdzielający od siebie osie limbusa i alidady przez wystającą tuleję
nieruchomej spodarki – uniemożliwia to bezpośredni kontakt obu osi walcowych
i usuwa możliwośc porywania limbusa podczas obrotu alidady. Stosowany obecnie
zarówno w systemie repetycyjnym jak i rejteracyjnym.
osie stożkowe
system osiowy Bordy
1 - spodarka,
2 - śruba zaciskowa
spodarki,
3 - alidada,
4 - oś alidady,
5 – limbus,
6 - tuleja osi limbusa,
7 - membrana,
8 - sprzęg limbusa
z alidadą.

Układ osiowy Bordy i podstawowe osie teodolitu: 1 - spodarka, 2 - tuleja
złączona ze spodarką, 3 - koło poziome, 4 - alidada, 5 - dźwigary lunety, 6 - luneta,
7 - koło pionowe sprzęgnięte z lunetą, 8 - nośnik ampułki libeli alidadowej
(rurkowej),
vv - pionowa oś teodolitu (inaczej oś główna instrumentu lub oś obrotu alidady),
cc - oś celowa lunety, hh - pozioma oś obrotu lunety, ll - oś libeli alidadowej
(rurkowej), pg- płaszczyzna główna libeli okrągłej.

Rodzaj układu
osiowego
Stabilność
Opór
tarcia
Wpływ
zmian
temp.
Zastosowanie
Walcowy, spoczywający
swobodnie w łożyskach
czopowych
wysoka
mały
nieznaczny
osie obrotu lunet
teodolitów precyzyjnych,
rzadziej teodolitów
niższych dokładności
Walcowe, normalne
Walcowo-stożkowe
(kombinowane)
średnia średni średni
osie obrotu lunet
i główne osie instrumentów
geodezyjnych
średnich i niższych dokładności

Rodzaj układu
osiowego
Stabilność
Opór
tarcia
Wpływ
zmian
temp.
Zastosowanie
Stożkowe podwieszone
z regulacją
dobra średni mały
osie główne teodolitów
precyzyjnych
i uniwersalnych
(zastępowane obecnie
układami walcowymi)
Walcowe, z łożyskiem
kulkowym odciążającym
i centrującym
wysoka
nieznaczny
nieznaczny
osie główne teodolitów
uniwersalnych, precyzyjnych
a nawet średnich dokładności

TEODOLIT - BUDOWA - SYSTEMY ODCZYTOWE
Podział systemów odczytowych:
I – ze względu na ilość przejść promienia przez limbus (przenoszenie obrazu
z jednej lub dwóch części limbusa)
a) jednomiejscowy system odczytowy
b) dwumiejscowy system odczytowy
II – ze względu na zastosowane urządzenie odczytowe, rodzaj np.:
a) wskaźnik
b) mikroskop noniuszowy
c) mikroskop skalowy
d) mikrometr optyczny z płytką płasko-równoległą
e) mikrometr optyczny z dwoma parami klinów optycznych
f) mikrometr optyczny z dwiema płytkami płasko-równoległymi
III – ze względu na sposób odczytu
a) system analogowy
b) system cyfrowy
c) system analogowo-cyfrowy

JEDNOMIEJSCOWY SYSTEM ODCZYTOWY
a – krąg szklany przezroczysty
b – krąg szklany lustrzany

UKŁAD OPTYCZNY
JEDNOMIEJSCOWEGO
SYSTEMU
ODCZYTOWEGO
Schemat:
S
Hz - krąg poziomy,
V - krąg pionowy,
L - lusterko,
O HZ - obiektyw kręgu poziomego,
O v - obiektyw kręgu pionowego,
Ob - obiektyw lunety,
Ok. S. O. - okular systemu
odczytowego,
P - pryzmat pentagonalny,
A. B, C - pryzmaty,
S - skala,
p - soczewka do usuwania błędu
paralaksy,
r - soczewka do usuwania błędu
runu,
1 - kondensor,
2 - pryzmat trójkątny,
3, 4 - pryzmaty dachowe.

DWUMIEJSCOWY SYSTEM ODCZYTOWY
a – krąg szklany przezroczysty
b – krąg szklany lustrzany

UKŁAD OPTYCZNY
DWUMIEJSCOWEGO
SYSTEMU
ODCZYTOWEGO

Urządzenia odczytowe teodolitów optycznych
Zadanie: wskazywanie na limbusie wartości odczytu, który odpowiada
aktualnemu położeniu płaszczyzny kolimacyjnej z konktetnym celem, czyli
kierunku. Kąt jest różnicą kierunków. Podział limbusa może być stopniowy lub
gradowy.
Zasada odczytywania oparta na efektach:
- ocenie szacunkowej (szacowaniu) położenia kreski wskaźnikowej dla
określenia części ułamkowej – najmniejszej,
- koincydencji podziałów – wzajemne przedłużanie/zetknięcie kresek dwóch
podziałów,
- bisekcji – ustawienie kreski pojedynczej (wskazu) w środku przerwy pomiędzy
podwójną.
Dokładność nominalna i dokładność szacunkowa.

Noniusz liniowy
30° 30’ 40’’
105 g 75 c

Noniusz kołowy
76 ° 51’ 30’’

Mikroskop noniuszowy
395 g 13 c 129° 33’

Mikroskop skalowy - przykład odczytu w jednomiejscowym
systemie odczytowym
0 1 2 7 8 9 10
166 g 94 c 20 cc

Mikroskop skalowy
V 84° 45,6’
Az 172° 50,5’

Mikrometr optyczny – przykład odczytu w dwumiejscowym
systemie odczytowym
149
7 80
7 90
8
00
7
8 10
8 20
A
8 30
B
149 g 77 c 85 cc

Mikrometr optyczny – przykład odczytu w dwumiejscowym
systemie odczytowym
78 g 87 c 85 cc

Mikrometry optyczne
400 g 360°
V 15 g 60 c
11 c 76,6 cc
15 g 71 c 76,6 cc
Hz 214° 20’
5’ 37,5’’
214° 25’ 37,5’’

Mikrometry optyczne

Mikrometry optyczne
85 g 75 c 03 cc 129° 25’ 47’’

BŁĘDY SYSTEMÓW ODCZYTOWYCH
Błąd paralaksy systemu odczytowego (jm.s.o.)
Występuje wówczas, gdy obraz limbusa (kreski wskaźnikowej) nie tworzy się
w płaszczyźnie skali. Obraz limbusa i obraz skali nie są jednakowo ostre.
Wykrywamy: Ustawiamy ostrość skali, obraz limbusa (kreski) będzie nieostry.
Usuwamy: W obiektywie kręgu poziomego lub pionowego przesuwamy soczewkę
p.
Błąd runu (jm.s.o.)
0 1 2 7 8 9 10
Występuje wówczas, gdy wielkość obrazu jednej działki opisu kręgu jest różna od
długości skali.
Wykrywamy: Lewą kreskę skali pokrywamy z początkiem skali, prawa kreska
powinna się pokryć z końcem skali w przeciwnym przypadku stwierdzamy błąd
runu.
Usuwamy: W obiektywie kręgu poziomego lub pionowego przesuwamy soczewkę
r.

BŁĘDY SYSTEMÓW ODCZYTOWYCH
Błąd paralaksy systemu odczytowego (dm.s.o.)
W dwumiejscowym systemie odczytowym występują dwa rodzaje błędu
paralaksy:
• paralaksa pomiędzy dwoma obrazami podziału kręgu A i B,
• paralaksa pomiędzy obrazami podziału (A i B) a obrazem mikrometru.
Błąd paralaksy pomiędzy dwoma obrazami podziału kręgu A i B występuje
wówczas, gdy obraz części A nie tworzy się w płaszczyźnie części B. Obrazy kresek
górnych i dolnych nie są jednocześnie jednakowo ostre.
Błąd paralaksy pomiędzy obrazem podziału kręgu A i B a obrazem mikrometru
powstaje wówczas,- gdy obraz podziału kręgu (A i B) nie tworzy się w płaszczyźnie
skali. Obraz podziału kręgu (A i B) i obraz mikrometru nie są jednocześnie
jednakowo ostre.
149
7
7 80
7 90
8
00
8 10
8 20
A
8 30
B

BŁĘDY SYSTEMÓW ODCZYTOWYCH
Błąd runu (dm.s.o.)
W dwumiejscowym systemie odczytowym występuję dwa rodzaje błędu runu:
• błąd runu pomiędzy dwoma obrazami podziału kręgu A i B,
• błąd runu pomiędzy obrazem podziału kręgu (A i B) a mikrometrem.
Błąd runu pomiędzy dwoma obrazami podziału kręgu A i B występuje wówczas,
gdy wielkość obrazu interwału A nie odpowiada długości obrazu interwału B.
Błąd runu pomiędzy obrazem podziału kręgu A mikrometrem występuje
wówczas, gdy wielkość obrazu połowy jednej działki A lub B nie odpowiada
pełnemu zakresowi skali mikrometru.
Sprawdzamy to w ten sposób, że przy zerowym odczycie na mikrometrze
i koincydencji dowolnej pary kresek pokrętłem mikrometru doprowadzamy
sąsiednie kreski do koincydencji. Nadmiar lub niedobór na podziałce mikrometru
jest wielkością błędu runu.
149
7
7 80
7 90
8
00
8 10
8 20
A
8 30
B

BŁĘDY SYSTEMÓW ODCZYTOWYCH
Nierównoległość obrazu kresek limbusa do kresek skali
Występuje przy skręceniu obiektywu koła lub pryzmatu.
Usuwamy: Przesuwamy obiektywy lub pryzmaty.
0 1 2 7 8 9 10

Podział teodolitów ze względu na dokładność
błąd kierunku
teodolity precyzyjne < ± 0,5” (1 cc )
teodolity o wyższej dokładności ok. ± 1” (3 cc )
(tzw. jednosekundowe)
teodolity o średniej dokładności od ± 5” do ± 20”
(tzw. sześciosekundowe) (10 cc – 60 cc )
teodolity o niskiej dokładności od ± 30” do ± 1’
(tzw. minutowe i półminutowe) (1 c – 2 c )

TEODOLIT – SPRAWDZENIE I REKTYFIKACJA
1. Sprawdzenie elementów mechanicznych
2. Sprawdzenie elementów optycznych
Wady i uszkodzenia powierzchni elementów optycznych pochodzenia fizycznego
- objawy i powody występowania:
a) kropki i pyłki na powierzchni elementów optycznych spowodowane
zapyleniem lub niedostateczną hermetycznością,
b) zanieczyszczenia powierzchni elementów optycznych tłuszczem i potem
powstałe przy montażu, konserwacji, lecz głównie przy użytkowaniu,
c) powłoki i osady na powierzchni elementów optycznych powstałe w wyniku
nieprawidłowego czyszczenia,
d) kropelki substancji tłuszczowych spowodowane zastosowaniem zbyt dużej
ilości lub niewłaściwej jakości smaru – parowanie i kondensacja,
e) obicia i zarysowania powstałe w trakcie nieprawidłowej eksploatacji –
uszkodzenia mechaniczne.

Naloty pochodzenia fizycznego (nie niszczą szkła, ale sprzyjają korozji
i uszkodzeniom mechanicznym przy nieprawidłowym ich usuwaniu).
Naloty pochodzenia chemicznego w postaci ciemnobrunatnych i pstrych plam –
zmiana warstwy powierzchniowej szkła.
Naloty pochodzenia biologicznego objawiające się jako drobne przebarwienia
w postaci plamek i kropli, to objaw zniszczenia powłoki, jej ubytki – podobnie jak
przy nalotach pochodzenia chemicznego.
Sposób usuwania zanieczyszczeń, stosowane substancje i materiały:
Spirytus, benzyna lotnicza, eter etylowy, cienkie płótno, jedwab, szyfon, batyst,
flanela, wata o długich włóknach, drewniane patyczki kosmetyczne.

3. Sprawdzenie występowania porywania limbusa –
warunek mechaniczny.
4. Sprawdzenie występowania błędów w systemie odczytowym
i rektyfikacja:
a) błąd paralaksy,
b) błąd runu,
c) błąd nierównoległości obrazu kresek limbusa do kresek skali
i różna ostrość obrazów kresek limbusa.

5. Warunki geometryczne
- układ osi teodolitu.
vv
ll
cc
hh
pg

5. Warunki geometryczne
a) ll ┴ vv warunek libeli
b) pg ┴ vv warunek libeli
c) cc ┴ hh warunek kolimacji – podstawowe metody
wyznaczania i sposób rektyfikacji:
- podwójnej wartości kątowej błędu kolimacji,
- podwójnej wartości liniowej,
- poczwórnej wartości liniowej,
- sposób trasowania.

5. Warunki geometryczne c.d.
d) hh ┴ vv warunek inklinacji – podstawowe metody
wyznaczania i sposób rektyfikacji:
- podwójnej wartości liniowej błędu inklinacji,
- z wykorzystaniem pionu sznurkowego,
- z wykorzystaniem 2 kolimatorów.

Wykrywanie błędów instrumentalnych za pomocą pionu sznurkowego:
a) wykrywanie błędu inklinacji, b) wykrywanie błędu kolimacji, c) wykrywanie
błędu inklinacji i kolimacji;
1 - linia pionu, 2 - poziom osi celowej lunety teodolitu, 3 - ślad osi celowej podczas
pochylania lunety w warunkach występowania błędów oznaczonych pod
pozycjami a, b, c.

5. Warunki geometryczne c.d.
- podwójnej wartości liniowej.
e) kreska ,,│” ┴ hh warunek krzyża kresek
- w oparciu o pion sznurkowy,
- w oparciu o kolimator,
- w oparciu o punkt terenowy.
f) warunek miejsca zera (błąd miejsca zera/ błąd indeksu)
podstawowe metody wyznaczania i sposób rektyfikacji:
- podwójnej wartości kątowej błędu miejsca zera,
- z wykorzystaniem kolimatora,

6. badanie mimośrodu koła poziomego i koła pionowego
7. badanie stałości osi celowej teodolitu w płaszczyźnie
poziomej i pionowej
8. badanie mikrometru optycznego teodolitu
9. sprawdzenie i rektyfikacja pionu
optycznego/laserowego wbudowanego w alidadę lub
w spodarkę

Literatura
Tatarczyk J., Wybrane zagadnienia z instrumentoznawstwa geodezyjnego, Wyd. AGH, Kraków 1994.
Wanic A., Instrumentoznawstwo geodezyjne i elementy technik pomiarowych, Wyd. UWM, Olsztyn 2007.
Wanic A., Instrumentoznawstwo geodezyjne, przewodnik do ćwiczeń cześć I, Wyd. ART. Olsztyn, Olsztyn 1996.
Wanic A., Instrumentoznawstwo geodezyjne, przewodnik do ćwiczeń część II, Wyd. ART. Olsztyn, Olsztyn 1997.
Szymoński J.: Instrumentoznawstwo geodezyjne, cz. 2. PPWK, Warszawa 1971.
www.i-net.pl/pub/pg/instrumentoznawstwo/systemy odczytowe - teodolit.pdf (dostęp dn. 30.10.2012)
www.mierzymy.pl/55,teodolit-geo-fennel-fet-500.html (dostęp dn. 30.10.2012)
www.home.agh.edu.pl/~rkrzyzek (dostęp dn. 30.10.2012)