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
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.
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.
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.
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.
Наведение
Функция наведения также является важным фактором в выборе оптического нивелира. Существует большое количество нивелиров хорошего качества с хорошим функционалом, но наведение и фокусировка на объекте процедура, требующая точности и занимающая, в некоторых случаях, довольно много времени. С некоторыми моделями нивелиров наведение может занять пару секунд и вам даже не придется смотреть через линзы прибора. Перед покупкой, при необходимости, убедитесь, что в нём есть функция наведения.
Способ установки линии визирования
Визирная линия – прямая, совпадающая в оптическом приборе с его оптической осью. По способу установку визирной линии нивелиры делятся на:
С использованием уровня. Визирная линия выравнивается самостоятельно, относительно цилиндрического уровня.
Компенсатор. Линия устанавливается компенсатором без участия человека, имеет более точный конечный результат, по сравнению с ручной настройкой.
Кратность
Степень увеличения зрительной трубы прибора. Как далеко вы сможете видеть через устройство. Минимальная кратность у таких приборов равна 20x, максимальная – 38x. Если работы проводятся на небольшой площади то можно отдать предпочтение приборам с кратностью от 20x до 24x, и цена их будет меньше по сравнению с нивелирами с большей кратностью. Кратность от 34x и более подойдет уже для профессионалов, работающих на больших площадях. Но чаще всего на рынке встречаются приборы с кратностью 24x и 32x.
Качество призмы
Так же при выборе оптического нивелира стоит обратить внимание на качество оптической призмы. Есть приборы высокого уровня с высококачественной призмой, позволяющей видеть на изображение без искажения и расфокусировки даже через капли воды. Этот аспект может быть очень полезен, так как сэкономит кучу времени и сил и будет способствовать скорости настройки прибора и его аккуратности. Качество призмы также влияет на цену прибора, но на этом показателе лучше не экономить.
Точность
По этому критерию оптические нивелиры делятся на 3 группы.
Нивелиры Ⅰ класса – высокоточные нивелиры с погрешностью менее 0,3 мм на 1 км. Он подойдет для работ, где имеет вес даже малейшая погрешность. В приборах этого класса стоят зрительная труба прямого и обратного изображения. Также с некоторыми экземплярами в комплекте идут микрометренные пластины.
Нивелиры Ⅱ класса – точные нивелиры с погрешностью 3 мм на 1 км. Оснащается лишь зрительной трубой прямого изображения. Подойдет для строительства домов, прокладки дорог.
Нивелиры ⅡⅠ класса или Технические — нивелиры с погрешностью 10 мм на 1 км. Но он все еще годится для строительных работ и работ небольшого масштаба. Они обязательно должны быть оснащены компенсатором или уровнем.
От точности прибора очень сильно зависит его цена, так что брать высокоточный нивелир без необходимости не стоит.
Диапазон рабочих температур
Интервал температур, при которых прибор может нормально работать. Выбирать оптический нивелир стоит исходя из условий, в которых вы будете использовать его. Приборы профессионального уровня имеют интервал температур до -40° до +50°, эти экземпляры могут работать в любое время год и долго вам прослужат. Чаще всего можно встретить нивелиры с диапазоном от – 20° до + 40°. Есть модели с меньшим диапазоном температур от +5° до +35°, их без проблем можно использовать в теплое время года или в помещении. Такие модели будут стоить дешевле. Но все же, если приходится работать в холодных условиях, есть модели с диапазоном отрицательных температур от -35° до +5°.
Как использовать при работе со стенами
Большое поле для использования нивелира открывается в работе со стенами. Его можно использовать для контроля кирпичной кладки, установки осветительных приборов и полок, выравнивания перилл у лестниц, ровной укладки панелей и плитки, а также в других работах, где необходимо определить точное расположение предмета относительно какой-то плоскости.
Как пользоваться лазерным нивелиром при устройстве пола
Лазерный нивелир – незаменимый прибор при устройстве лаг для пола. После включения прибора он сразу же нарисует по периметру нулевой уровень. При условии, что прибор установлен идеально ровно, ваша задача − просто сделать отметки по периметру.
Лазерный нивелир позволяет проводить выравнивание конструкций как на полу, так и на стенах и потолке
В плоскостях можно отмерять любые размеры. После укладки лаг нивелир поможет проконтролировать качество работ.
Как используются ротационные лазерные нивелиры на открытой местности
Ротационные лазерные нивелиры − одни из немногих, которые за счёт скоростного вращения головки лазера могут проецировать яркий луч, заметный даже при ярком солнце. Именно его, наряду с оптическими, чаще всего используют профессионалы в работе на открытых строительных площадках.
Ротационный лазерный нивелир – универсальное устройство для построения плоскостей под углом
Особенность работы таких нивелиров заключается в том, что они прекрасно могут работать как на плоскости в 360°, то есть охватывая всё вокруг себя, так и точечно. К примеру, функция сканирования позволяет выбрать только тот участок, где необходимо выровнять дверной проём или окно. При использовании этой функции нивелир отображает лазерный луч только в определённом месте (угол охвата задаётся в настройках).
Как проверить погрешность лазерного нивелира
Для проверки точности лазерного уровня существует множество способов. Самый простой – проверка в небольшом помещении, которое можно легко измерить самостоятельно для уточнения расчётов. Устанавливаем лазерный нивелир точно посередине между двух стен, находящихся приблизительно на расстоянии 20 м друг от друга. Включаем лазерный уровень и отмечаем на стене точку, указанную лазерным крестом. Поворачиваем лазерный построитель плоскостей на 180° и отмечаем точку на противоположной стене, её ставим на пересечении вертикальной и горизонтальной плоскости.
Схема проверки нивелира на точность
Дальше переносим лазерный нивелир к одной из стен, устанавливаем на расстоянии 0,6–0,7 м от стены и делаем такие же метки на стенах по аналогии, как описано сверху.
Замеряем расстояние между точками а1 и а2, также между токами b1 и b2. Вычитаем полученное расстояние из другого (а1 и а2) − (b1 и b2), полученное значение сравниваем с заявленной точностью, если полученное значение не превышает заявленную точность в инструкции, значит,ваш лазерный уровень показывает горизонтальную плоскость правильно.
Измерение высот оптическим нивелиром.
Предположим, что нам нужно выставить высоты будущего фундамента. Ставим рейку на первую вершину (угол фундамента), а при отсутствии рейки можно использовать обычную рулетку, делать это нужно будет с помощником. Важно, чтобы рейка стояла строго вертикально, от этого зависит точность замеров. Далее наводим объектив нивелира на рейку, если рейку видно не чётко вращаем винт регулировки фокусировки пока изображение не станет чётким. В окуляр вы должны увидеть чёткую шкалу деления рейки и линии перекрестия. Если линии перекрестия не чёткие или не видны, нужно отрегулировать окуляр.
Регулировка оптического нивелира
Итак, поочерёдно переставляя рейку записываем все показания делений шкалы на горизонтальной линии перекрестия. Получаем следующие результаты:
Вершина 1 – 288,4 см
Вершина 2 – 292,9 см
Вершина 3 – 289,8 см
Вершина 4 – 291,2 см
Измерение высот оптическим нивелиром
Из результатов видно, что самая низкая вершина (с самым большим показателем) №2 – 292,9 сантиметра от уровня грунта. Находим разницу между показателями остальных вершин с вершиной№2
Вершина 1 – 288,4 — 292,9 = 4,5 см
Вершина 2 – 0,0 см
Вершина 3 – 289,8 — 292,9 = 3,1 см
Вершина 4 – 291,2 — 292,9 = 1,7 см
Для разметки фундамента мы собираемся натянуть шнур на высоте предположим 20 см от проектируемого нуля застройки (вершина 2) и задать им горизонт. Соответственно по вершинам будет следующая высота от уровня грунта.
Вершина 1 – 20 — 4,5 = 15,5 см
Вершина 2 – 20 см
Вершина 3 – 20 — 3,1 = 16,9 см
Вершина 4 – 20 – 1,7 = 18,3 см
Вот мы и получили горизонтальную плоскость застройки.
Возможные ошибки
Самой распространенной ошибкой при использовании нивелира является его неправильная установка. Пренебрежение даже малыми отклонениями от уровня может привести к значительным погрешностям в дальнейшем производстве работ. Чем больше расстояние измерения, тем больше будет отклонение от точного значения.
Еще одна ошибка – неправильный выбор чисел на шкале рейки. Выбираются лишь целые числа, без долей. Такая ошибка усложняет последующее сравнение выбранного числа с последующими показаниями. Дробные значения сложнее сопоставить друг с другом.
Отсутствие постоянной дорегулировки может привести к постепенному нарастанию погрешности, которая будет незаметна на начальных этапах. В дальнейшем это отрицательно скажется на качестве проводимых работ, что в итоге может угрожать безопасности при эксплуатации объекта.
Обозначения нивелирной рейки
Прежде чем начать стрелять местность, неплохо было бы разобраться с тем, как ориентироваться по рейке. Действительно, что это за непонятные буквы «Е», что за черные и красные отметки? В действительности все очень просто.
Рейка разбита на сегменты, каждый длиной по 10 см. Внутри каждого сегмента есть черные и белые участки, длина каждого равна 1 см. Крайние три черных участка объединены боковой линией — это чтобы проще было визуально определять центр сегмента. Цифры обозначают, в каком десятке сантиметров находятся метки сегмента, то есть по сути положение на рейке определяется числом белых и черных участков, прибавленных к номеру десятка.
Но ведь точности в один сантиметр явно недостаточно. Дело в том, что на обратной стороне рейки имеется обычная миллиметровая градуировка, которой на больших расстояниях пользоваться не очень удобно. Поэтому помощник, удерживающий рейку, может дополнительно подстраивать бегунок, руководствуясь командами геодезиста «выше» и «ниже», а затем показать на пальцах количество миллиметров. Также некоторые нивелиры оснащаются метрической сеткой, по которой это отклонение определить еще проще.
Напоследок самый интересный вопрос: почему верхней части рейка имеет красную разметку, расположенную в обратном порядке. Дело в том, что у старых нивелиров не было дополнительной линзы и изображение геодезист видел перевернутым. Но с такими «динозаврами» вам вряд ли придется иметь дело.
Ведение журнала и расчёты
Процесс нивелирования сопряжён с ведением большого количества записей. Геодезист должен иметь под рукой план участка, на котором схематически изображен объект, для строительства которого выполняется нивелирование, а также места расположения контрольных кольев. Каждый колышек нужно пронумеровать и вынести эти обозначения в отдельную таблицу, в которой отмечаются измеренные превышения.
Теперь о самих превышениях. Они бывают относительными и абсолютными, то есть от плоскости измерения нивелира и от репера. К примеру, превышение репера составило 145,2 см, а контрольной точки — 151 см. Вычтя из превышения репера превышение точки мы обнаружим, что абсолютное превышение составит -4,8 см, при этом знак «минус» точно дает понять, что тока расположена ниже. Подобные вычисления следует провести для каждой из точек.
Практический смысл нивелирования заключается в нанесение на колья отметок, находящихся в одной горизонтальной плоскости. Для этого необходимо найти самую высокую точку с наибольшим положительным значением превышения и добавить к нему, например, 20 см. Следуя от одного колышка к другому, на них с помощью рулетки откладывают значение превышения точки, к которому добавлено значение смещения — те самые 20 см. Полученные метки используются при ведении земляных работ и определения глубины котлована, либо для натягивания причального шнура.
Стоимость оптических нивелиров.
Для строительства своего дома, забора или планирования участка не обязательно приобретать дорогостоящий нивелир. Описываемый нивелир я приобретал что-то около 14000 руб. правда это было давно, сейчас же цена оптических нивелиров начинается где-то от 7000 рублей (вот ссылка на подборку бюджетных оптических нивелиров на Яндекс Маркете ). Несомненный плюс этих устройств — это то, что работать с ним можно в отличии от лазерных нивелиров , практически при любой погоде, главное, что бы было видно рейку . Можно, конечно, воспользоваться старым добрым гидроуровнем, но кто пользовался тот знает какая это морока.
Удачи вам и подписывайтесь на канал Построить дом, жмите пальчик вверх если статья была полезной. Спасибо.
Как выбрать оптический нивелир – определяемся с классами инструмента
Определяясь с задачей, как выбрать нивелир, надо учитывать, какая требуется точность измерений. А зависеть это будет от уровня проводимой геодезической работы. В нашей стране нивелиры подразделяются на несколько классов. Если требуется главная высотная основа, то тогда это 1 и 2 классы приборов. Если необходимо выполнить работы с наивысшей точностью, нужны приборы 1 класса. Высокий результат можно получить только с самым современным геодезическим прибором. Именно они позволяют воспользоваться соответствующими методами измерений.
Новейшие технологии, которые используются при создании приборов 1 класса, помогают не только избегать стандартных и наиболее частых ошибок, но и небольших погрешностей во время работы. Это все относится к высокоточному оптическому нивелиру. Данный прибор оснащен плоскопараллельной пластинкой, а это его основной составной элемент. Также имеется компенсатор или похожая деталь, которая является контактным уровнем. Часто это пузырек, который всегда можно различить во вращающейся зрительной трубе. Все это приборы вида Н-05, NI-002 и NI-004.
Нивелиры класса 2 тоже выполняют качественные работы. Они также относятся к высокоточным оптическим нивелирам и имеют плоскопараллельные пластины. Оснащены приборы и компенсаторами (Т-контактным уровнем). Чаще их используют там, где нужен необходимый уровень точности. Это такие приборы, как Н1, Н-05, NI-002, NI-004 и NI-007. Приборы класса 3 – тоже оптические, только со встроенным компенсатором. Приборы класса 4 – бывают либо только с уровнем, либо только с компенсатором. Их обычно используют там, где точность не особа важна, нужно лишь примерно расставить черные и красные отметки.
Нивелиры предлагаются на сегодняшний день от многих производителей. В основном, это хорошие и качественные приборы для многих строительных работ. Они легко и быстро устанавливаются на штатив. Имеющийся крупный визир позволит повысить качество работы. Нивелиры оснащены лучшей оптикой, имеется и горизонтальный лимб, который нужен для угловых измерений. Бесконечные винты помогут навести прибор наиболее точно, а встроенный компенсатор обеспечивает наивысшую точность самого измерения.
В заключение
Бережно относитесь к инструментам. Сразу после окончания работы, снимите нивелир со штатива и уложите в футляр. Лучше делать это, даже если спустя некоторое время вы будете продолжать работать с этого же места. В таком случае просто не убирайте сам штатив. Когда нужно, вы снова установите на него нивелир, при этом высота оптической оси нивелира, если и изменится, то незначительно.
