Как пользоваться лазерным уровнем

Роман Слынько

Нивелиры – определение, назначение, виды

Нивелиры находят применение во всех отраслях, где необходимо обеспечить идеальное выравнивание поверхностей по горизонтали/вертикали или придать сооружению/предмету нужный уровень уклона.

  • Высокоточные – допустимая квадратичная ошибка в измерениях от 0,2 до 0,5 мм. на 1 км. двойного хода.
  • Точные – допустимая квадратичная ошибка в измерениях от 0,5 до 2,0 мм. на 1 км. двойного хода.
  • Технические – допустимая квадратичная ошибка в измерениях от 2,0 до 10,0 мм. на 1 км. двойного хода.
  • Геометрические – приборы, которые излучают визирующий луч и, приводя его в горизонтальное положение, позволяют измерять разницу в положении точек на местности. Точки отмечаются на территории специальными рейками. Геометрическое нивелирование может быть простым или сложным, т.е. проводиться из одной точки или из нескольких, последовательно меняющихся.
  • Тригонометрические – устройства, также называются теодолитами, и предназначены для измерения превышений между отметками при помощи наклонного луча. Между нивелиром и контрольной точкой измеряется расстояние и угол наклона, а затем по формуле рассчитывается искомая величина. Метод достаточно сложный и не очень точный на больших расстояниях и пересеченных местностях.
  • Гидростатические нивелиры – конструкции, состоящие из двух сообщающихся сосудов с жидкостью, по уровню которой определяют разницу высот в разных точках. Наполненные сосуды, соединенные между собой шлангом или рукавом, устанавливают в контрольных точках. По разнице между высотами столба воды в каждом из них, определяют величину превышения одной над другой. Метод высокоточен, но ограничен по расстоянию длиной рукава или шланга.
  • Оптико-механические – нивелиры, позволяющие определять параметры точек при помощи луча света и, размеченных специальным образом, реек. Приборы оснащены оптической трубой для визуального наблюдения и приспособлением для выравнивания конструкции строго в горизонтальной плоскости. Для проведения измерений этим видом необходимы определенные знания и навыки.
  • Лазерные – высокоточные устройства, проецирующие узконаправленный луч при помощи лазера на любую поверхность. Нивелиры лазерного типа просты в использовании и позволяют работать не только с точками, но и с целыми плоскостями.
  • Цифровые – приборы лазерного или оптического типа, которые отображают полученную информацию в цифровом виде, запоминают её, а иногда и частично анализирует. Приборы точны и позволяют работать без напарника, но достаточно дороги и чувствительны к механическим повреждениям.

Что нужно сделать перед началом работы

Перед тем как приступать к использованию прибора вы должны четко разделять с каким типом лазерных нивелиров вам предстоит работать. Хотя если вы сами покупали данный прибор, то знать об этом вы должны были еще на этапе выбора лазерного уровня.

Все лазерные уровни можно разделить на:

Статические построители линий (другие названия — кросслайнер или мультипризменный построитель).

Ротационные построители линий (другие названия — многопризменный построитель, нивелир).

Статические построители осей (другие названия — указатель, точечный лазер).

В принципе, большинство производителей пишут в инструкции (обычно прилагаемой в комплекте), как подготовить прибор к работе. Как правило, никаких особых «танцев с бубном» не требуется – всё просто и понятно.

  • Если модель нивелира аккумуляторного типа, то перед ее использованием требуется зарядить аккумулятор.
  • Если устройство работает на батарейках, то вставляем их в отсек для питания.
  • Проверяем работоспособность уровня, включив его. Если появился луч лазера, то всё в порядке. Можно начинать установку прибора.

Методы нивелирования

Нивелированием называется измерение превышений с целью определения высот точек. Путем нивелирования значения высот передают от исходных точек с известными высотами на точки, высоты которых надо определить.

В зависимости от применяемых приборов и методов различают следующие виды нивелирования.

Геометрическое нивелирование — метод определения превышений путем взятия отсчетов по вертикальным рейкам при горизонтальном луче визирования. Это — основной метод нивелирования. Методом геометрического нивелирования создана государственная нивелирная сеть, создаются инженерно-геодезические высотные сети различного назначения.

Тригонометрическое нивелирование — метод определения превышения путем измерения вертикального угла и расстояния. Метод используют при создании высотного обоснования топографических съемок, а также при определении превышений и передаче высот на строительных площадках.

Барометрическое нивелирование основано на зависимости между высотой и атмосферным давлением. Для определения превышений измеряют атмосферное давление и температуру в точке с известной высотой и в точках, высоты которых определяют. По разностям давлений вычисляют превышения. Метод применяют при работах в труднодоступной местности, им пользуются геологи, геофизики. Точность измерений этим методом невысокая: на равнинной местности — 0.5 м, в горной — 1.5 м.

Гидростатическое нивелирование основано на свойстве жидкости в сообщающихся сосудах устанавливаться на одном уровне. Простейший гидростатический нивелир представляет собой два сосуда с делениями, соединенные шлангом. Систему заполняют дистиллированной водой. Точность метода очень высокая (0,1 мм), поэтому он применяется при монтаже и выверке конструкций по высоте, особенно при работе в стесненных условиях, при передаче отметок через водные преграды, для наблюдений за деформациями сооружений (плотин, мостов, ускорителей частиц и пр.).

Определение превышений и высот точек с помощью спутниковых измерений. Автономное определение высот точек аппаратурой ГЛОНАСС и GPS выполняется с точностью нескольких метров, а определение превышений между точками — с точностью 10 — 15 мм.

Геометрическое нивелирование выполняют, используя нивелир и нивелирные рейки. Нивелир – прибор, в котором визирный луч приводится в горизонтальное положение. Отсчеты берут по шкалам устанавливаемых вертикально нивелирных реек. Оцифровка шкал на рейках возрастает от пятки рейки вверх. Если на пятке рейки расположен ноль шкалы, то отсчет по рейке равен расстоянию от пятки до луча визирования.

Читайте также:  Выбор и работа с просекателем для соединения профилей

Геометрическое нивелирование выполняют двумя способами — “из середины” и “вперед”.

Рис. 9.1. Нивелирование: а — из середины; б — вперед; ee – исходная уровенная поверхность

Нивелирование из середины – основной способ. Для измерения превышения точки B над точкой A (рис. 9.1 а) нивелир устанавливают в середине между точками (как правило, на равных расстояниях) и приводят его визирную ось в горизонтальное положение. На точках А и В устанавливают нивелирные рейки. Берут отсчет a по задней рейке и отсчет b по передней рейке. Превышение вычисляют по формуле

h = a — b

Обычно для контроля превышение измеряют дважды – по черным и красным сторонам реек. За окончательный результат принимают среднее.

Если известна высота HA точки А, то высоту HВ точки В вычисляют по формуле

HB = HA + hAB . (9.1)

При нивелировании вперед (рис. 9.1 б) нивелир устанавливают над точкой A и измеряют (обычно с помощью рейки) высоту прибора k. В точке B, высоту которой требуется определить, устанавливают рейку. Приведя визирную ось нивелира в горизонтальное положение, берут отсчет b по черной стороне рейки. Вычислив превышение

h = k – b,

по формуле (9.1) находят высоту точки В.

На строительной площадке, где на земляных работах, укладке бетона или асфальта и пр. требуется с одной стоянки нивелира определить высоты многих точек, сначала вычисляют общую для всех точек высоту HГИ горизонта инструмента, то есть высоту визирной оси нивелира

HГИ = HA + k,

а затем – высоты определяемых точек

H1 = HГИ — b1, H2 = HГИ — b2, …,

где 1, 2, … — номера определяемых точек.

Если точки А и В, расположены так, что измерить между ними превышение с одной установки нивелира невозможно, превышение измеряют по частям, то есть прокладывают нивелирный ход (рис. 9.2).

Как пользоваться нивелиром – пошаговая инструкция для начинающих

Практическое применение обыкновенного нивелира описывается следующей последовательностью измерительных действий: Как пользоваться нивелиром — пошаговая схема 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 работает лазерный уровень

В зависимости от модели и типа прибора управление может отличаться, но в целом оно сводится к следующему принципу. Для начала нужно снять механическую блокировку подвеса, которая используется для предохранения от повреждений во время транспортировки. Часто этот переключатель совмещён с функцией включения, и при снятии блокировки прибор автоматически запускается.

При установке на относительно ровной поверхности маятник самостоятельно откалибруется. Если наклон превышает диапазон автоматического выравнивания — раздастся звуковой сигнал. В этом случае придётся отрегулировать положение устройства с помощью вращающихся ножек, ориентируясь на показания встроенного в корпус пузырькового уровня.

Одной из кнопок включается проекция горизонтальной линии, второй — вертикальной. Повторные нажатия меняют количество линий, а также полностью отключают их для экономии заряда батареек или встроенного аккумулятора.

Для проецирования наклонных линий есть специальный режим, который включается отдельной кнопкой. В нём калибровка маятника блокируется, и уровень перестаёт пищать при наклоне.

Для позиционирования по вертикали лазерный уровень крепится к штативу, штанге или просто устанавливается на любую опору на нужной высоте. Для перемещения в горизонтальной плоскости прибор вращается вокруг своей оси вручную или с помощью винтов точной подстройки.

Читайте также:  Как устранить самый сложный засор в трубах

Основные способы нивелирования

Выделяют пару способов, они отличаются от положения нивелира в нивелируемых точках:

Нивелирование из середины. Нивелир ставится посередине между заданными точками, в самих точках рейки. Точка А – задняя, В – передняя.

Визирная ось нивелира приводится в горизонтальное положение и поочередно наводится на А, а потом на В, получаются расчеты а и b. Формула превышения между точками: h = a — b;

Нивелирование вперед. Над т. А устанавливается нивелир таким образом, чтобы визир находился на одной отвесной линии с точкой. Рейка устанавливается на т. В.

Измеряется высота i над точкой А и берется отсчет b по рейке. Формула превышения между точками: h = i — b.

Выполняя последовательное нивелирование – получается нивелирный ход.

Нивелирование проводится, чтобы изучить рельеф, определить высоту точек в стадии проектировании, применяется при сооружении и эксплуатации инженерных конструкций.

Показатели нивелирования вносят огромный вклад в решении главных научных целей не только в геодезии, но и в других науках о Земле.

Разновидности лазерных строительных уровней

Лазерные уровни можно разделит на 3 большие группы.

Точечные

Также устройства этого типа часто называют статическими построителями осей. Это самая простая разновидность уровней, которые работают за счет системы линз. В таких приборах отсутствует оптика призматического типа, поэтому световой поток получается довольно мощным. Это объясняет и высокую дальность действия приборов.

Но точечные уровни не проецируют линии, а только 3-5 точек, которые хорошо видны в разных плоскостях. То есть такие приборы работают по принципу лазерной указки. Это удобно, когда работа ведется в большом помещении. Также такие лазерные уровни отлично подходят для разметки под обои, крепежи и прочее. Такие модели можно назвать больше бытовыми, так как на крупных строительных площадках их используют редко.

Статические построители линий или плоскостей

Приборы этого типа также встречаются в продаже под названием кросс-лайнеры. В таких уровнях предусмотрены призмы и светодиоды, через которые проходит луч от источника и преобразуется в поток, который виден в форме линии на поверхности. Так как призм и светодиодов может быть 2-3, такие приборы еще часто называют мультипризменными.

Большинство кросс-лайнеров могут сразу предавать потоки в нескольких плоскостях. За счет этого проецируется четкое перекрестье. Это удобно при ведении строительных или отделочных работ. Но нужно учитывать, что развертка лучей в классическом построителе линий будет проецироваться только в той части помещения, куда направляется прибор. Соответственно, для каждой стены придется поворачивать уровень. Хотя в продаже есть и боле дорогие модели, способные проецировать плоскости на 120°, 160° и даже 360°.

Дальность действия построителя линий составляет менее 20 м. Но если в модели предусмотрен режим работы с использованием приемника, то это расстояние можно увеличить.

Главным недостатком кросс-лайнеров является то, что за счет призм интенсивность светового потока более низкая. То есть при ярком освещении (например, в солнечный день) проекции могут быть видны намного хуже.

Ротационные построители плоскостей

Обладают такими же функциями и принципом работы как и кросс-лайнеры, но способны создавать развертки на 360°. Такие модели оснащены вращающейся головкой, которая преобразует луч в плоскость. В ротационных лазерных уровнях нет призменного рассеивателя, поэтому проекция яркая и видна при любых условиях освещения. Соответственно модели лишены минусов предыдущих приборов. Но зато стоят они намного дороже (не менее 20 000 рублей). Преимущественно такие уровни применяются на крупных строительных площадках и относятся к категории профессионального оборудования. Самые дорогие модели оснащены сразу двумя вращающимися головками. При этом можно регулировать скорость их вращения (от 10 до 600 об/мин).

Таким образом, для использования в бытовых условиях стоит выбирать точечные или линейные лазерные уровни. Их в продаже очень много, поэтому ориентироваться нужно по конкретным характеристикам.

Полевая поверка нивелира

Полевая поверка нивелира – один из главных факторов, гарантирующих точность проводимых работ и корректность полученных результатов измерений. Она проводится каждый раз перед выполнением работ.

Нивелир требует прецизионной точности изготовления всех конструкционных элементов и столь же высокого качества сборки. В действительности не всегда удается соблюсти идеальную геометрическую схему, в результате чего появляются инструментальные погрешности измерения углов. Выявить и устранить их посредством регулировки или юстировки позволяет полевая поверка нивелира.

Предварительный этап

Перед каждым началом работы необходимо проводить общую проверку технического состояния прибора. Визуальный осмотр позволяет убедиться:

Полевая поверка нивелира
  • в исправности, целостности и чистоте оптических компонентов;
  • в соответствии качества изображения требуемым параметрам;
  • в отсутствии внешних повреждений и неисправностей, влияющих на результат работы.

Затем следует проконтролировать качество работы функциональных узлов конструкции:

  • отсутствие недопустимых люфтов в винтах;
  • плавность и равномерность вращения подъемных винтов;
  • надежность фиксации стопоров и подвижных элементов.

В нивелирах с автоматической системой установки линии визирования рекомендуется дополнительно убедиться в исправном состоянии компенсатора и демпфирующего устройства, а в цифровых нивелирах проверить функционал микропроцессора и дисплея.

Основные этапы полевой поверки нивелира

  1. Поверка круглого уровня: его ось и ось вращения прибора должны быть параллельны. Операция заключается в приведении пузырька круглого уровня в нуль-пункт манипуляциями с подъемными винтами и последующем повороте верхней части нивелира на 180˚ вокруг оси вращения прибора. При обнаружении отклонения пузырька от нуль-пункта его возвращают к центру, используя юстировочные винты. Допустимое отклонение – не более половины дуги. Выполняют контрольный повтор процедуры.
  2. Добиться перпендикулярного расположения горизонтальной нити сетки к оси вращения прибора. Для этого необходимо при помощи наводящего винта вращать зрительную трубу и следить за изменением отсчета во время перемещения изображения рейки от одного края поля зрения к другому. Если величина изменения превышает 1 мм, требуется ослабить крепежные винты и развернуть диафрагму с сеткой в правильное положение.
  3. Поверка цилиндрического уровня, ось которого должна лежать параллельно визирной оси зрительной трубы. Это главное условие, для проверки которого используют нивелирование пары точек методом «из середины» и «вперед».
Читайте также:  Граверы электрические: какой же из них лучше выбрать?

Первоначально на расстоянии 60-90 м неподвижно устанавливают пару нивелирных реек, а нивелир размещают посередине между ними с погрешностью не более 1 м. Для измерения расстояния до реек используют нитяной дальномер. Далее при двух горизонтах нивелира следует определить превышение между рейками – им будет служить разность отсчетов на переднюю и заднюю рейки. Допустимым полагают отличие между вычисленными при каждом из горизонтов прибора превышениями в пределах до 3-х мм.

Полевая поверка нивелира

Затем необходимо выбрать вторую станцию, расстояние предела фокусирования которой от одной из реек составляет 2…3 м, и взять отсчет. Полагают, что непараллельность визирной оси и оси цилиндрического уровня не оказывает на него влияние. С использованием этого отсчета и вычисленного на первой станции превышения определяют отсчет по дальней рейке. Если отличие результата вычислений и наблюдаемых показателей превысит 3 мм, то вычисленный отсчет необходимо установить на рейке элевационным винтом. Затем, используя исправительные винты цилиндрического уровня, привести его пузырек в середину.

Источник

Выбор устройства

Прежде чем покупать уровень, подумайте, насколько часто вы будете его использовать. При домашней эксплуатации, к примеру, для того, чтобы повесить картину, не нужны самовыравнивающиеся профессиональные модели с множеством функций. Советуем при покупке аппарата ориентироваться на несколько пунктов:

Выбор устройства
  • Погрешности измерения.
  • Расстояние, на которое может дотянуться луч.
  • Время работы.
  • Имеется ли возможность самовыравнивания.
  • При каких температурах устройство нормально функционирует.
  • Комплектация.
  • Качество материала, из которого изготовлен нивелир.

Как пользоваться нивелиром – основа разметки территории

При работах по вынесению в натуру планов нужно определяться с разницей высот нескольких точек на участках поверхности и отметкой, которую принято считать условным уровнем (часто уровень моря или водоема). Наиболее распространена работа с нивелиром и геодезическими рейками, позволяющая определять и проводить геометрическое нивелирование (нахождение разности высот).

Как пользоваться нивелиром – основа разметки территории

В этом случае оптическая ось нивелира горизонтальна, и из точки условного уровня находятся разницы высот показаний по отметкам на рейках. Во время работ каждая такая точка находится на расстоянии до ста метров от точки установки нивелира, ее уровень измеряется не менее трех раз, и принимается среднее арифметическое значение.

На основании полученных данных строятся планы участков земли. Таким образом, назначение нивелира и состоит в определении разницы высот в точках измерений (их превышения).Рассматривая принцип работы нивелира, нельзя не упомянуть важный элемент – нивелирную (геодезическую) рейку. Это специальная планка, устанавливаемая вертикально в точках для измерения высот на местности.

Как пользоваться нивелиром – основа разметки территории

Она может быть деревянной, металлической (чаще из алюминия).

Для удобства транспортировки (ввиду ее стандартной длины в три-четыре метра) конструкция рейки допускает складывание пополам, имеет специальный узел. Более современные варианты исполнения реек имеют телескопическую раздвижную конструкцию.

Как пользоваться нивелиром – основа разметки территории

2 Необходимый набор инструментов для измерения

На сторонах стандартной нивелирной рейки обычно нанесена градуировка: с лицевой стороны разметка выполняется в метрической измерительной системе, а с оборотной стороны – в дюймовой.

Как пользоваться нивелиром – основа разметки территории

Перед тем, как работать с нивелиром, рейка устанавливается специальной отметкой на нижней металлической скобе в центр точки удобства пользования есть специальные ручки для удержания инструмента на этой точке.

У качественных реек (как правило, они изготовлены из специальных железо-никелевых сплавов, называемых инварами) установлены специальные пузырьковые уровни для контроля вертикальности положения рейки.

Как пользоваться нивелиром – основа разметки территории

При проведении работ на местности при начальных исследованиях предполагаемой застройки очень важно провести комплексное моделирование будущего объекта в «габаритном» взаимодействии с окружающим архитектурным или природным ландшафтом, для чего нужен нивелир и нивелирная рейка, выступающая в данном случае, как эталонный инструмент задания масштаба.

Технология фотографирования точек измерения с переносом значений реальных масштабов в качестве данных для компьютерных программ (Photoshop, AutoCAD) позволяет провести моделирование объекта и его взаимодействия с окружающим ландшафтом.

Как пользоваться нивелиром – основа разметки территории

3 Разновидности нивелиров

Для того чтобы не ошибиться и знать, как правильно пользоваться нивелиром, нужно понимать его устройство и ориентироваться в существующих видах, хотя бы в общих чертах. Наиболее распространенные оптические нивелиры могут иметь разную степень точности измерения. В целом, их конструкция включает зрительные трубы, с обязательным наличием специального (цилиндрического) уровня, позволяющего контролировать горизонт оптической оси.

Как пользоваться нивелиром – основа разметки территории

Его изображение через оптическую призматическую систему проецируется в оптику зрительной трубы и постоянно контролируется таким образом. Инструкция по работе с нивелиром рассказывает, как правильно настроить прибор для проведения измерений. Специальные винтовые механизмы (включающие элевационные, азимутальные, подставочные) обеспечивают точность выставляемого горизонта. Прибор устанавливается на специальной треноге, имеющей ось вращения.

Более точные результаты измерений, снижающие погрешности определения расстояния между точками измерений, дают цифровые варианты нивелиров. Но для таких приборов потребуются рейки со специальными штрих-кодами, обеспечивающими автоматику регистрации данных ведется такая работа с нивелиром, видео-ролики, представленные в Сети, достаточно подробно могут рассказать. В случае отсутствия таких реек, указанные варианты нивелиров используются как оптические.

Как пользоваться нивелиром – основа разметки территории

Кстати, перед использованием даже обычного оптического нивелира его подвергают трем проверкам: главного условия (уровня при трубе), круглого уровня, горизонтальности сети нитей. Кроме того, по уровню часто проверяется и вертикаль сети нитей разметки нивелира с уровнем при важными характеристиками являются цена деления уровня при трубе и кратность самой трубы. Таким образом определяется пригодность.

Изучите перед тем, как пользоваться нивелиром, видео на нашем сайте, оно показывает в деталях описанные проверки перед началом работ.

Как пользоваться нивелиром – основа разметки территории

Ну, и сама работа может проводиться не только оптическими, но и лазерными и водяными уровнями. Подробно рассказывают по каждому виду, как работать с нивелиром, видео-ролики о лазерных, оптических, водяных, цифровых видах этого прибора.

вода ландшафтами нано объем установка

Как пользоваться нивелиром – основа разметки территории