Teodolito

Un teodolito es un instrumento óptico de precisión para la medición de ángulos entre los puntos visibles designados en las horizontales y verticales planos. 

El uso tradicional ha sido para la agrimensura, pero también se usan ampliamente para la construcción de edificios e infraestructura, y algunas aplicaciones especializadas como la meteorología y el lanzamiento de cohetes.

Consiste en un telescopio móvil montado para que pueda girar alrededor de los ejes horizontal y vertical y proporcionar lecturas angulares. 

Estos indican la orientación del telescopio y se utilizan para relacionar el primer punto observado a través del telescopio con los avistamientos posteriores de otros puntos desde la misma posición del teodolito. 

Estos ángulos se pueden medir con precisiones de segundos de arco. 

A partir de estas lecturas, se puede dibujar un plan o se pueden colocar objetos de acuerdo con un plan existente. 

El teodolito moderno se ha convertido en lo que se conoce como una estación total donde los ángulos y las distancias se miden electrónicamente y se leen directamente en la memoria de la computadora.

En un teodolito de tránsito, el telescopio es lo suficientemente corto para girar a través del cenit ; de lo contrario, para instrumentos que no son de tránsito vertical (o altitud), la rotación está restringida a un arco limitado.

El nivel óptico a veces se confunde con un teodolito, pero no mide ángulos verticales y se usa solo para nivelar en un plano horizontal (aunque a menudo se combina con mediciones de rango y dirección horizontales de precisión media).

Historia

Antes de la invención del teodolito, se desarrollaron otros materiales para medir ángulos. La civilización egipcia utilizó la groma o escuadra, que era una versión original del teodolito, útil en la construcción de las pirámides, y la civilización romana desarrolló la dioptra con el mismo propósito, que se describe en los textos antiguos como sinónimo del teodolito.

Sin embargo, en el año 1571, Leonard Digges construyó lo que sería un teodolito primitivo a la que llamó "theodolitus". Era un instrumento con un círculo dividido y un cuadrado con una brújula en el centro sin el telescopio.

Teodolito mecánico

En 1773, Jesse Ramsden inventó un motor mecánico dividido, que permite ampliar la oferta de dispositivos al tener una mejor precisión en ese momento, lo que le dio a Inglaterra la vanguardia en la producción de este instrumento.

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Sin embargo, la construcción del primer teodolito fue realizada por Jonathan Sisson con cuatro tornillos niveladores, aunque su invención fue atribuida a Ignácio Porro, inventor de instrumentos ópticos, en 1835. En ese momento, Ignácio Porro inventó el tacómetro auto reductor, un instrumento que tenía Todos los componentes de teodolito, pero con un dispositivo óptico. La invención del teodolito tenía la intención de reemplazar el círculo del borde. Según el telescopio, el mismo instrumento que permitió medir la distancia, la elevación y la dirección, reduciendo significativamente el tiempo utilizado para un levantamiento y aumentando la precisión.

En 1838, el ingeniero inglés William John Macquorn Rankine desarrolló la integración de todos los dispositivos de teodolito, mejorando significativamente el trabajo de construcción. Este instrumento fue muy importante para expediciones cartográficas y demarcaciones territoriales como las Tierras Altas Centrales de Brasil, en 1892, y la Comisión de Límites Brasil-Bolivia. Desde entonces, el teodolito no ha cambiado significativamente hasta 1950, agregando los procesos de automatización y la adopción de mediciones electrónicas. Además, se desarrollaron nuevos instrumentos basados ​​en teodolitos, como la estación total.

Tipos

Existe una diversidad de teodolitos para diversos usos, precisión y rango. Originalmente solo un dispositivo óptico, hoy en día, los teodolitos automáticos están disponibles en el mercado que, a través de dispositivos electrónicos, leen los puntos y los almacenan en la memoria, pudiendo exportarlos mediante un software de creación de mapas con las características topográficas locales. medido

Una estación total es un instrumento óptico utilizado en la inspección moderna. Es una combinación de un teodolito electrónico (tránsito), un dispositivo electrónico de medición de distancia (EDM) y un software que se ejecuta en una computadora externa.

Con una estación total, se pueden determinar los ángulos y distancias de los instrumentos para los puntos a inspeccionar. Con la ayuda de la trigonometría, se pueden usar ángulos y distancias para calcular las coordenadas de las posiciones actuales (X, Y y Z o norte, este y elevación) de los puntos inspeccionados o la posición del instrumento de los puntos conocidos en condiciones absolutas.

Los datos se pueden descargar del teodolito a una computadora y leerlos mediante un software de aplicación que generará un mapa del área inspeccionada. Algunas estaciones totales también tienen una interfaz GPS.

Estructura física

La estructura de un teodolito está hecha del movimiento circular de dos ejes independientes, uno fijo y otro móvil (eje doble). El eje móvil está fijado por los pernos de empuje. La extremidad horizontal permite el bloqueo en cualquier posición, leyendo grados, así como minutos y segundos.

Para leer, necesita otros como el trípode ajustable, el contrapeso, las extremidades horizontales y verticales, el niobio, el nivel de burbuja, el filtro de luz y los oculares.

Partes de un teodolito y sus funciones

Un teodolito básico normalmente consiste en un telescopio de tamaño pequeño que está vinculado con mecanismos para medir ángulos horizontales y verticales. El telescopio teodolito se fija dentro de los ejes perpendiculares, es decir, el eje vertical y el eje horizontal o trunión.

El teodolito se fija en una base que se puede girar sobre un trípode mediante un sistema de nivelación. El ángulo hacia el punto deseado se mide apuntando el telescopio hacia ese punto. El ángulo se puede leer en la escala del telescopio.

Las siguientes son las partes de un teodolito:

Partes principales del teodolito 

• Niveles
• Precisión
• Nivel esférico
• Nivel tórico
• Plomada
• La Plomada de gravedad
• Plomada óptica
• Limbos
• Nonius
• Micrómetro
• Trípodes
• Tornillo de presión
• Tornillo de Coincidencia

Telescopio

Un telescopio es un instrumento de enfoque que tiene una pieza de objeto en un extremo y una pieza de ojo en el otro extremo. Gira sobre el eje horizontal en el plano vertical. Las graduaciones son hasta una precisión de 20 '.

Círculo vertical

El círculo vertical se ajusta al telescopio y se mueve simultáneamente con el telescopio. Tiene graduación en cada cuadrante numerado de 0 a 90 grados.

Marco de índice

También se le llama t-frame o vernier frame. Consta de dos brazos verticales y horizontales. El brazo vertical ayuda a bloquear el telescopio al nivel deseado y el brazo horizontal es útil para tomar las medidas de los ángulos verticales.

Los estándares

Los estándares son los marcos que soportan el telescopio y le permiten girar alrededor del eje vertical. Generalmente, estos están en forma de letra A. Por lo tanto, las normas también se denominan como A-frame.

La placa superior

Esto también se llama como placa vernier. La superficie superior de la placa superior da soporte a los estándares. También consiste en un tornillo de sujeción superior con respecto al tornillo de tangente que ayuda a fijarlo a la placa inferior.

Cuando se aprieta el tornillo de sujeción superior, ambas placas superior e inferior se unen y se mueven juntas con un movimiento relativo debido al tornillo tangente superior. La parte superior [tarde también consiste en dos verniers con lupas que están dispuestas diagonalmente. Se adjunta remolque husillo interior.

La placa inferior

Esto también se llama como placa de escala. Porque contiene una escala en la que se gradúan de 0 a 360 lecturas. Está unido al eje exterior y consiste en un tornillo de sujeción inferior. Si se afloja el tornillo de la abrazadera inferior y se aprieta el tornillo de la abrazadera superior, ambas placas pueden girar juntas.

De manera similar, si se aprieta el tornillo de sujeción inferior y se afloja la abrazadera superior, solo se puede mover la placa superior y la placa inferior se fija con la placa de Tribrach. 

La cabeza de nivelación

El cabezal nivelador contiene dos placas triangulares paralelas llamadas como placas de Tribrach. La superior se conoce como placa superior de Tribrach y se usa para nivelar la placa superior y el telescopio con la ayuda de los tornillos de nivelación provistos en sus tres extremos. La inferior se denomina placa inferior del Tribrach y se fija al soporte del trípode.

La cabeza cambiante

Bueno la cabeza móvil también contiene dos placas paralelas que se mueven una sobre la otra en un área pequeña. La cabeza móvil se encuentra debajo de la placa inferior. Es útil centrar todo el instrumento sobre la estación.

Nivel de placa

Los niveles de placa son transportados por la placa superior, que son ángulos rectos entre sí, uno de ellos es paralelo al eje del muñón. Estos niveles de placa ayudan al telescopio a asentarse en posición vertical exacta.

Plomada

La plomada es una herramienta que tiene un peso en forma de cono unido a un hilo largo. El peso se cuelga con hilo desde el centro del soporte del trípode y se realiza el centrado de teodolito.

Trípode

El trípode no es más que un soporte sobre el que se monta el teodolito. Debe colocarse de tal manera que el teodolito esté en una posición nivelada exacta. El trípode tiene patas con zapatas de acero en sus extremos. Estos sostienen el suelo fuertemente sin ningún movimiento cuando se colocan.

El trípode tiene un tornillo externo que ayuda a sujetar el teodolito por la placa del tribratch en posición fija.

Las patas pueden ser sólidas o enmarcadas, pero el trípode sólido es el más común. Las patas pueden estar hechas de madera o metales , y las puntas de acero puntiagudas están provistas en sus extremos inferiores para presionarlas firmemente contra el suelo.

• Tornillo de presión (movimiento general): Es el tornillo marcado en amarillo; se fija el movimiento particular, que es el de los índices, y se desplaza el disco negro solidario con el aparato. Se busca el punto y se fija el tornillo de presión. Este tornillo actúa en forma radial, o sea hacia el eje principal.
• Tornillo de coincidencia (movimiento particular o lento): Si hay que visar un punto lejano, con el pulso no se puede; para centrar el punto se utiliza el tornillo de coincidencia. Con este movimiento se hace coincidir la línea vertical de la cruz filar con la vertical deseada, y este actúa en forma tangencial. Los otros dos tornillos mueven el índice y así se pueden medir ángulos o lecturas acimutales con esa orientación.

¿Cómo funciona un teodolito?

Un teodolito funciona combinando plomadas ópticas (o plomadas), un espíritu (nivel de burbuja) y círculos graduados para encontrar ángulos verticales y horizontales en el levantamiento.

Una plomada óptica garantiza que el teodolito se coloque lo más cerca exactamente vertical del punto de levantamiento. El nivel de burbuja interno asegura que el dispositivo esté nivelado con el horizonte.

Los círculos graduados, uno vertical y otro horizontal, permiten que el usuario realmente busque ángulos.

Cómo usar un teodolito

1. Marque el punto en el que se establecerá el teodolito con el clavo de un topógrafo o una estaca. Este punto es la base para medir ángulos y distancias.
2. Coloca el trípode. Asegúrese de que la altura del trípode permita que el instrumento (el teodolito) esté al nivel de los ojos. El orificio centrado de la placa de montaje debe estar sobre el clavo o la estaca.
3. Coloque las patas del trípode en el suelo utilizando los soportes a los lados de cada pata.
4. Monte el teodolito colocándolo sobre el trípode y atorníllelo en su lugar con la perilla de montaje.
5. Medir la altura entre el suelo y el instrumento. Esto se utilizará como referencia a otras estaciones.
6. Nivele el teodolito ajustando las patas del trípode y utilizando el nivel de ojo de buey. Puede hacer ajustes leves con las perillas de nivelación para hacerlo bien.
7. Ajuste la vista pequeña (la plomada vertical) que se encuentra en la parte inferior del teodolito. La plomada vertical le permite asegurarse de que el instrumento permanezca sobre el clavo o la estaca. Ajuste la plomada utilizando los botones en la parte inferior.
8. Dirija los puntos de mira en el alcance principal al punto a medir. Use las perillas de bloqueo en el lado del teodolito para mantenerlo enfocado en el punto. Registre los ángulos horizontales y verticales utilizando el alcance de visión que se encuentra en el lado del teodolito.

Errores en la medición

Error de índice

Los ángulos en el eje vertical deben leer 90 ° (100 grados) cuando el eje visual es horizontal, o 270 ° (300 grados) cuando se transitó el instrumento. 

La mitad de la diferencia entre las dos posiciones se denomina error de índice. Esto solo se puede verificar en instrumentos de tránsito.

Error del eje horizontal

Los ejes horizontal y vertical de un teodolito deben ser perpendiculares; si no es así, existe un error de eje horizontal. 

Esto se puede probar alineando la burbuja tubular de alcohol paralela a una línea entre dos tornillos y colocando la burbuja en el centro. 

Existe un error de eje horizontal si la burbuja se sale del centro cuando la burbuja tubular de alcohol se invierte (gira 180 °). 

Para ajustar, el operador quita la mitad de la cantidad que la burbuja ha salido usando el tornillo de ajuste, luego vuelve a nivelar, prueba y refina el ajuste.

Error de colimación

El eje óptico del telescopio, también debe ser perpendicular al eje horizontal. Si no es así, existe un error de colimación.

El error de índice

El error del eje horizontal (error del eje de muñones ) y el error de colimación se determinan regularmente mediante calibración y se eliminan mediante ajuste mecánico. Su existencia se tiene en cuenta en la elección del procedimiento de medición para eliminar su efecto en los resultados de medición del teodolito.

Ventajas de usar un teodolito

Los teodolitos tienen muchas ventajas en comparación con otros instrumentos de nivelación:

1. Mayor precisión.
2. Sistema óptico interno de lupa.
3. Lecturas electrónicas.
4. Los círculos horizontales pueden ponerse a cero instantáneamente o establecerse en cualquier otro valor.
5. Las lecturas de los círculos horizontales se pueden tomar a la izquierda o a la derecha de cero.
6. Repetir lecturas son innecesarias.

Los teodolitos tienen un dispositivo óptico interno que hace que los círculos de lectura sean mucho más precisos que otros instrumentos. Además, debido a que el teodolito le permite tomar menos lecturas repetidas, estas mediciones se pueden hacer mucho más rápidamente.

Los teodolitos con instrumentos ópticos tienen ventajas sobre otras herramientas de diseño. Tienen mediciones más precisas, no se ven afectados por el viento ni por otros factores climáticos, y se pueden usar tanto en terreno plano como en terreno inclinado.

Cuidado de teodolito digital y consejos útiles

Al igual que otros instrumentos, los teodolitos requieren un cuidado y mantenimiento adecuados para garantizar los mejores resultados y reducir el desgaste del instrumento.

• No sumerja el instrumento en agua ni en ningún otro producto químico.
• No deje caer el instrumento.
• Asegúrese de que el teodolito esté bloqueado en su estuche durante el transporte.
• Cuando llueva, use una cubierta sobre el instrumento.
• No mire directamente a la luz del sol a través del telescopio en el instrumento.
• El uso de un trípode de madera puede proteger el instrumento de las vibraciones mejor que un trípode de aluminio.
• Usar el accesorio de la sombrilla es importante; Cualquier cambio repentino de temperatura puede causar lecturas incorrectas.
• Nunca sujete el instrumento por el telescopio.
• Siempre tenga un nivel sustancial de energía de la batería en su instrumento.
• Limpie siempre el instrumento después de usarlo.
• El polvo en la caja o en el instrumento puede causar daños.
• Si el teodolito está húmedo o mojado, deje que se seque antes de guardarlo en su estuche.
• Al guardar, asegúrese de que el telescopio en el instrumento esté en posición vertical.
• Cuando se vuelve a nivelar el teodolito, la posición sobre el punto del suelo debe verificarse y volver a controlarse para garantizar la misma posición.
• Cuando el teodolito se vuelve a colocar sobre un punto del suelo, el nivel se debe
• verificar y volver a verificar para garantizar su precisión.

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Última actualización el 2023-03-16 / Enlaces de afiliados / Imágenes de la API para Afiliados