Оптический нивелир конструкция и принцип действия

Классы нивелирования

Существуют разные классы нивелирования. Ключевыми высотными основами являются первый и второй класс.

Нивелирование первого класса имеет высокую точность работ. Данный результат можно получить только с применением качественных современных геодезических устройств, с помощью которых можно проводить данные измерения. И только ультрасовременные разработки позволят не допускать даже мелких погрешностей и даже стандартных ошибок.

Конструкция данного оборудования включает в себя плоскопараллельную пластину, выступающую в роли составного элемента микрометра. Данную деталь ставят перед объективом движущейся зрительной трубы, а еще такой оптический нивелир должен быть оснащен компенсатором или же контактным уровнем, в котором пузырек отличается в поле зрения трубы. Есть несколько видов оптических нивелиров, которые применяются для выполнения работ первого класса. Все их функциональные особенности целиком должны соответствовать всем нужным требованиям.

Для проведения нивелирования второго класса тоже нужно применять высокоточные оптические приборы. Их конструкция предусматривает наличие плоскопараллельных пластин, а также компенсатора или же контактного уровня. Как и в предыдущем случае, есть специальные виды приборы для этой работы, но также можно применять и те устройства, что прошли сертификацию и имеют требуемый уровень точности.

Чтобы выполнять измерения третьего класса, нужен оптический нивелир, оснащенный встроенным компенсатором, а для четвертого класса нужен прибор с уровнем и компенсатором. В зависимости от классификации нивелирования, оптические приборы бывают таких видов:

• высокоточные;
• точные;
• технические.

Нивелир: это многопрофильный прибор, используемый в строительстве

Такие приспособления являются очень полезными в строительстве, они используются для выполнения разных задач. С помощью данного инструмента можно организовать работу по нанесению облицовочного материала на любую поверхность.

Нивелиры активно применяются при поклейке обоев. Если использовать этот прибор, то необходимость в организации отбивок пропадает. Уровень следует выставить под потолком и клеить полосы в соответствии с линией, которую показывает измерительный прибор. Узнать подробнее о том, как работать с нивелиром, позволяет просмотр видеоматериалов на данную тематику.

Это устройство также применяется опытными мастерами во время плиточной кладки. С его помощью гораздо проще выдерживать ровные линии, чем и обуславливается спрос на данное приспособление в строительной среде. Однако стоит сказать, что для облицовки рабочей поверхности плиткой понадобится инструмент, который рассекает луч на отдельные перпендикулярные пучки.

Нивелиры используют не только для строительства зданий, но и во время работ по внутренней отделке помещений.

Нивелир – это универсальное устройство, которое может предназначаться и для других задач. Рассмотрим, в каких случаях используется этот прибор, помимо вышеперечисленных:

• для отделки лестничных маршей;
• монтажа различной бытовой техники;
• сборки и установки мебели.

Таким образом, эксплуатационная сфера устройства довольно широка. Работать с нивелиром не так сложно, как кажется на первый взгляд, – достаточно понять принципы функционирования прибора.

Оптические нивелиры: конструкция и принцип работы

Раньше других появилось устройство нивелира оптического типа. Строение всех подобных приборов включает зрительную трубу с окуляром и линзами, обеспечивающими приближение на необходимое число крат. Раньше все оптические нивелиры требовали ручного наведения на интересующую вас точку и фокусировки на ней с помощью различных винтов – подъёмных, наводящего и элевационного. Для точного выведения зрительной трубы в горизонт к ней прикреплялся цилиндрический уровень.

Для выполнения измерений важной комплектующей нивелира является измерительная рейка. Также все модели оптических нивелиров оснащаются нитяным дальномером для измерения расстояний, а некоторые – горизонтальным лимбом, который позволяет измерять углы в горизонтальной плоскости

Принцип работы такого прибора достаточно прост. Нивелир устанавливают на ровной площадке, с помощью винтов приводят зрительную трубу в горизонтальное положение. Две точки на местности – начальная и измеряемая – должны быть ясно видны в окуляр. Измерительная рейка сначала устанавливается в начальную точку, и показания снимаются по сетке нитей нивелира (точнее, по средней нити этой сетки). Затем рейка переносится в измеряемую точку, и показания снимаются снова. Разница между ними составляет искомое значение.

Большая часть нивелиров, применяемых в современной геодезии и строительстве, несколько отличается от описанных выше. Например, большинство моделей оснащаются компенсатором. Компенсатор – это устройство, предназначенного для автоматического выравнивания прибора по линии горизонта. Использование компенсатора делает измерения точнее и проще.

Особенности лазерного нивелира и уровня

Построители плоскостей продуцируют луч, который формирует оси, плоскости, лазерные кресты, и делают замеры расстояния.

Применение таких приборов дает массу плюсов для строителей:

• Проведение разметки и измерения выполняются с максимальной точностью на большом участке рабочей поверхности.
• Устройства не требуют от пользователя специальных знаний и умений
• Сокращение Существенная экономия времени (до 40%-60%) при проведении разметочных операций.

Построители плоскостей используются при начальной топосъемке, на всех стадиях строительных работ, при разметке участка. От точности измерений зависит правильная геометрия сооружения, его долговечность и устойчивость. Строгое соблюдение вертикалей и соответствие постройки горизонтальным планам важны как при возведении большого промышленного здания, так и для частного дома.

Подробно об определении превышения точек с помощью рейки для нивелира

Нахождение разности высот двух или более точек – довольно серьезный процесс, требующий от оператора внимательности и знания эксплуатационных характеристик устройства. Для этой работы используется рейка, регуляция которой осуществляется вторым человеком.

Необходимо определить исходную точку измерения. Для наглядности ее можно обозначить латинской буквой A. Именно на нее устанавливается рейка. Вертикальное расположение данного элемента является наиболее целесообразным. Для того чтобы откалибровать рейку, нужно сверяться с вертикальной чертой визирной сетки.

На заметку! Лазерные нивелиры 360° также требуют установки и настройки измерительной рейки, но их особенность заключается в создании более объемной плоскости.
Процесс нахождения разности высот двух или более точек, является довольно сложной процедурой.

Затем нужно навести прибор на рейку и отрегулировать измерительное устройство таким образом, чтобы она приобрела четкие очертания в окуляре.

Далее можно приступить к регистрации данных, полученных в процессе работы. Для этого нужно отметить положение горизонтальных линий, входящих в визирную сетку

Следует обратить внимание на нижний показатель. К нему суммируется число, соответствующее количеству сантиметровых делений, находящихся между чертой значения и линией визира приспособления

Затем помощник должен изменить положение рейки. Это производится для определения следующей точки B, после чего необходимо повторно зафиксировать значение. Существует одно правило, которое следует знать. Горизонт приспособления является статичным, поэтому двигается только рейка. От высоты ее положения зависит измеряемая величина. Чем ниже размещается рейка, тем больше будет значение, которое можно определить с помощью рабочей части прибора.

Что лучше выбрать?

Ответ на этот вопрос довольно прост: лучше выбрать и то и другое. У профессиональных строителей на вооружении всегда имеются оба приспособления. Ведь теодолит и нивелир выполняют разные функции.

И всё же, давайте разберёмся, какой из аппаратов лучше и в чём заключается его превосходство.

Мы уже сказали, что теодолит более универсален благодаря своей многофункциональности. По количеству областей, где он применяется, теодолит заметно превосходит нивелир. К ним можно отнести астрономию, мелиорацию и т. д. К тому же нивелир можно использовать лишь на горизонтальной плоскости, в то время как теодолит одинаково работает с обеими из них.

Дополнительными преимуществами теодолита считаются надёжность и высокая практичность. К огромным же его плюсам можно отнести тот факт, что для проведения замеров достаточно одного человека. Нивелир же требует участия двух людей, один из которых займётся установкой инварной рейки.

В некоторых случаях теодолит может даже заменить собой нивелир. Для этого нужно установить его, закрепив зрительную трубу в горизонтальном положении. Далее, также понадобится рейка. Однако теодолит не способен обеспечить высокую точность. Поэтому его применяют лишь в тех случаях, когда нужны только приблизительные данные.

Но и нивелир может послужить заменой теодолиту. Для этого придётся дополнить прибор горизонтальным кругом с градусами. Таким способом удастся измерить горизонтальные углы на местности. Стоит помнить, что точность таких замеров, как и в предыдущем случае, тоже страдает.

Можно сделать вывод, что объективно теодолит превосходит своего собрата по многим параметрам. Вот только они не являются взаимоисключающими. Теодолит не может полностью заменить собой нивелир. А значит, для выполнения серьёзных строительных или ремонтных работ вам понадобятся оба этих приспособления, которые в определённых ситуациях будут друг друга дополнять.

О том, что предпочтительнее: теодолит, нивелир или рулетка, смотрите далее.

Подбор устройства

Выбор зависит от сферы применения. Исходя из этого, и производится подбор нужных параметров. Основные характеристики нивелира следующие:

• Дальность. Для бытового подойдет 10-40 м, что достаточно для внутренних работ и СМР на участке при возведении, например, фундамента. У профессиональных устройств этот параметр может составлять до 100 м, а иногда и до 600 м.
• Длина волны и количество лучей. Число проекций может достигать 5-ти единиц. Этот параметр влияет на доступные опции при СМР. Длина волны обычно составляет 635 нанометров. В некоторых дорогих моделях используется луч зеленого оттенка.
• Погрешность. Минимальная величина погрешности дает высокую точность измерения, однако и стоимость таких приспособлений будет выше.
• Температурный предел, в котором возможна эксплуатация. Если планируется работа на морозе, то целесообразно выбирать электронные модели с допуском от -20 до +40оС.
• Габариты и вес изделия.
• Способы установки на местности.

Использование современных моделей нивелиров в строительных и ремонтных работах позволяет точно произвести замеры расстояний между точками и определить перепады высот. При выборе устройства целесообразно выбирать те технические параметры, которые будут задействованы в конкретных типах работ.

Рейтинг по фирмам-производителям: какие из них лучшие?

У фирм — производителей нивелиров существует свой рейтинг. Топ-5 среди них:

1. Лидирующее место занимает известный бренд BOSH. Нивелиры этого производителя пользуются большим спросом у профессионалов и домашних мастеров. Несмотря на то, что стоимость профессиональных и бытовых нивелиров сильно отличается, на качестве это не отразилось. Даже дешёвые устройства выпускаются отличного качества.
2. Китайский производитель ADA занял второе место рейтинга. Он привлёк покупателей комбинированными нивелирами хорошего качества и богатой комплектацией. Приборы устойчивы к перепадам температур и повышенной влажности.
3. Китайская фирма Condtrol обосновалась на третьем месте. Изделия этой компании стоят недорого и имеют неплохое качество.
4. Германский производитель Matrix ценится бытовыми нивелирами, а профессиональные устройства не очень качественные.
5. У немецкой фирмы Kapro хорошо себя проявили приборы для работы в помещении.

Рейтинг производителей нивелиров

Рейтинг производителей нивелиров

Какой принцип работы имеет лазерный построитель ротационного типа

Цена на лазерные ротационные уровни всегда высокая, однако, этот прибор имеет простой принцип работы. Работа измерительного нивелира основывается на построении плоскости за счет свечения яркого светодиода. Ротационный нивелир получил такое название по причине построения горизонтальной плоскости на 360 градусов.

Ротационным прибором можно построить горизонтальную плоскость по всей площади помещения, что является непосредственным достоинством. Способность построения плоскости по всему периметру помещения достигается за счет перемещения луча путем его вращения. Достигается это за счет применения электродвигателя, который приводит в движение луч лазера. По месту применения приборы бывают уличными или геодезическими и строительными. Отличаются они не только по стоимости, но еще и по степени защищенности от пыли и влаги. Если геодезический нивелир можно использовать для измерений в помещении, то строительным инструментом для внутренних работ нельзя проводить измерения снаружи. Это связано со следующими причинами:

• Низкая степень защищенности приведет к тому, что попадание пыли и влаги приведет к быстрому выходу из строя инструмента
• Невозможность выявления проекции, что связано с низкой освещенностью луча
• Невысокая дальность проецирования, которая не превышает 20 метров

Ротационный прибор имеет не только горизонтальное построение плоскости, но и вертикальное в виде точки. Однако такая опция имеется далеко не на всех моделях лазерных нивелиров. Для построения вертикальной плоскости используется тот же луч лазера, только для этого прибор устанавливается на боковую стенку.

Это интересно! Чем дальше способен проецировать нивелир плоскость, тем выше показатели погрешности.

Проверка прибора на правильность установки

От точности результатов измерений, проводимых прибором, зависит многое. Если отбивается плоскость для укладки плитки, то ровность установки инструмента повлияет на дизайн интерьера. Если же выполняется проверка плоскости при строительстве дома, то установка нивелира повлияет на качество постройки и надежность этого сооружения.

Каждый прибор (в зависимости от модели и его стоимости) имеет соответствующие показатели погрешности

Допустимые показатели погрешности указываются непосредственно в инструкции к оборудованию, на что следует обращать внимание еще при покупке инструмента. Допустимые показатели погрешности указываются в соответствующих единицах измерения, которыми являются мм/м

Погрешности не столь важны при использовании аппарата внутри помещений, но они крайне обязательны при проведении наружных работ по отбиванию плоскости и выравниванию стен.

Погрешность относится к одним из основных технических параметров инструмента, а некоторые производители указывают величину отклонений не только в технической документации, но еще и на корпусе прибора. Если известна величина погрешности, то можно просчитать допустимое отклонение от нормы. Если величина отклонения является выше допустимой, то рекомендуется воспользоваться нивелиром с меньшим значением погрешности.

Не имеет значения, применяется лазерный уровень для выравнивания пола, стен или потолка, но перед тем, как произвести соответствующие измерения, понадобится сделать проверка точности. Проверка проводится достаточно просто, для чего выполняются следующие действия:

1. Для начала нужно на двух параллельных стенках в помещении поставить отметки, по которым и будет производиться проверка
2. Одна отметка ставится на стенке, которая ближе к прибору (на расстоянии до 1 метра)
3. Вторая отметка ставится на противоположно стенке, расположенной на расстоянии более 2 метров. Чем дальше расстояние между стенками, тем точнее можно выявить отклонения прибора
4. После нанесения разметки маркером или карандашом на стенке, необходимо переместить уровень непосредственно к стенке, которая находилась дальше от уровня
5. Совместить луч направленного лазера с точкой, которая была отмечена. Затем спроецировать луч на противоположную сторону и посмотреть, совпадает ли он с отметкой
6. Если совпадает, то инструмент имеет незначительную погрешность (учитывайте, что чем больше расстояние между стенками, тем выше погрешность, и чем меньше промежуток между ними, тем погрешность будет соответственно ниже)
7. Если лазерный луч не совпадает с отметкой, то погрешность имеется, и ее величина достаточно высокая. В корпусе прибора есть специальные регулировочные винты, позволяющие также подстроить нивелир, уменьшив отклонение от нормы

Перед тем, как пользоваться лазерным уровнем для выравнивания стен, надо убедиться в отсутствии больших отклонений, иначе показатели будут не соответствовать действительности. Ниже представлена видео инструкция и обучение, как правильно произвести проверку нивелира на точность измерений.

https://youtube.com/watch?v=ffrWqniqrfs%3F

Как выбрать?

При выборе модели лазерного нивелира надо уделить внимание нескольким параметрам

Дальность измерений

У различных модификаций дальность действия может быть от 10 до 500 м. Приборы с большей дальностью измерений используют преимущественно для геодезических работ.

Радиус действия прибора значительно увеличивают специальные улавливатели, которые часто входят в комплект поставки дорогих профессиональных нивелиров. Для отделочных работ используют устройства с дальностью измерений от 10 до 20 м.

Вид лазера

Человеческий глаз лучше воспринимает зеленый тип лазера. Инструменты с красным излучением дешевле, однако эффективность их работы может существенно снизится при ярком естественном освещении.

Точность инструмента

Точность – один из самых важных параметров, который показывает, на сколько нивелир может отклоняться от настоящего значения того или иного параметра. Недорогой прибор, естественно, будет иметь большую погрешность. Но если вы берете инструмент для дома и самого простого вида ремонтных работ, то незачем гнаться за высоким качеством.

Проекции

Важно учитывать количество вертикальных и горизонтальных проекций. Эта характеристика особенно важна, если нивелир покупают для работы или для строительства важных объектов

Вертикальная — это та проекция, которая рассматривается относительно положения самого инструмента. Хороший нивелир можно применять сразу с двумя-тремя стенами

Особенно это важно, если работают несколько людей одновременно. Считаются проекции по количеству отдельных лазерных элементов

То же самое происходит и с горизонтальными проекциями. Их будет больше при наличии нескольких лазерных элементов. Лучшие нивелиры имеют 4 проекции и могут перекрывать круг, то есть 360 градусов.

Автономная работа

Нивелир может работать на батарейках или перезаряжаемом аккумуляторе. Можно купить сразу дорогой аккумулятор или постоянно покупать дешевые батарейки. Также ваше решение зависит и от того, как часто будет применяться устройство.

Нивелиры могут работать на различных видах батареек. Класс АА самый распространенный (пальчиковые батарейки). Их можно без труда найти в любом магазине. Но такой вид питания не даст большой мощности.

Батареи типа ААА — это мини-пальчиковые, которые также легко купить. Чаще их применяют в небольших приборах для удобства. В этом случае не стоит ожидать большую мощность и емкость устройства.

Батареи типа С и D более мощные и дорогие. Их устанавливают в профессиональных нивелирах.

Комплектация и гарантия

При выборе хорошего прибора надо принимать во внимание то, что уже идет с ним в комплекте. К этому относятся держатель, приемник, штатив, чехол, пульт ДУ

Без этих аксессуаров работать не так комфортно. Если же их сразу нет в наборе, то придется их докупить позднее. Также стоит выяснить, есть ли в комплекте батарейки или зарядное устройство для аккумулятора. Срок гарантийного талона должен быть максимально длительным.

Использование

Чтобы узнать, как пользоваться нивелиром оптическим, стоит освоить следующую инструкцию:

• Установить штатив от нивелировочного прибора на нужную высоту, воспользовавшись тремя ножками его штатива.
• Прижать подножки установки для жёсткой и прочной фиксации штатива.
• Установить прибор на треногу, зафиксировав специальным винтом.
• Развернув устройство так, чтобы два винты для регулировки (подъёмные) были перед глазами, по бокам измерительного прибора, начать вращать их до тех пор, пока пузырёк не окажется на осевой отметке.

Установка и регулировка устройстваИсточник gis2000.ru

• Прокручивая винт, который находится в передней части устройства, перемещать пузырёк по вертикальной оси.
• Повернуть измеритель на 1800, проследив, чтобы контрольный пузырёк остался на месте (при смещении нужно отрегулировать его положение с помощью шестигранного ключа и двух винтов).
• Установить специальную рейку с делениями (это должен делать второй человек) на некотором расстоянии от объектива вертикально (на первую из измеряемых точек), используя для контроля уровень пузырьковый, который встроен в эту рейку.
• Посмотреть в объектив нивелировочного устройства и навестись на рейку, используя коллиматор, находящийся в верхней части приспособления.
• Когда деления на рейке станут отчётливо видны через оптическую трубу, нужно заметить и запомнить, где находится тонкая горизонтальная полосочка, то есть в каком именно месте рейки она накладывается на получаемом изображении.
• Также провести измерения для второй определяемой точки, перенеся рейку в иное, заранее намеченное место, зафиксировать в блокноте полученные числовые значения.
• Сравнить всю зафиксированную на бумаге информацию, чтобы определить, какова разница в высоте расположения измеренных точек. На этом работа с нивелиром будет закончена.

Расчёты данных после замера нивелиромИсточник ppt-online.org

Чтобы сделать замеры с помощью лазерного нивелира в комнате или другом помещении, нужно поставить прибор на горизонтальную нешаткую поверхность либо на специальный штатив, проследив за тем, чтобы перед лазером не было преград

Важно помнить, что устройство необходимо ставить на расстояние, которое не превышает описанное в прилагающейся инструкции. После включения оно покажет направленный лазерный луч

На плоскости стены появится линия, на которой можно поставить отметку карандашом.

Цифровое нивелировочное устройство ещё проще применять. Для начала работы нивелиром следует установить его в нужном месте и навести на предварительно зафиксированную штрих-кодовую линейку. После этого на корпусе устройства нажимают кнопку. При этом на экране отображаются все нужные данные. Полученная информация записывается в память прибора, после чего она может быть перенесена в компьютер.

Во время работы или перевозки, переноски устройства следует помнить, что необходимо избегать любых повреждений. После окончания работы с нивелирующим прибором желательно протирать линзы специальной фланелевой тряпкой. Чаще всего она прилагается в комплекте устройства.

Подробнее о работе нивелира – в этом видео:

Коротко о главном

Нивелир – это прибор для замера уровня точек в пространстве. Применяется для строительных и ремонтных работ.

Различают три основных вида нивелировочных устройств – гидростатическое, лазерное и оптическое.

Тип нивелира выбирают в зависимости от необходимой точности предстоящих измерений, места их проведения.

Для работы лазерного нивелира нужно питание от розетки или аккумулятора, а для оптического – только специальная рейка с нанесёнными на неё делениями. Цифровое устройство способно самостоятельно проводить настройку или замер уровней.

При установке, настройке устройства, а также во время проведения измерений с его помощью следует придерживаться техники безопасности, правил работы и транспортировки прибора.

Устройство и характеристики

Самый просто лазерный нивелир представляет собой устройство, конструкция которого включает в себя цилиндр и зрительную трубу с увеличением и визирной осью. С учетом расположения исследуемого объекта оператор настраивает трубу. Стоит отметить, что подобный упрощенный прибор функционирует в комплексе с дальномером и рейкой, на которую нанесены сантиметровые деления.

Особенности и типы рассматриваемых устройств, а также предъявляемые к ним требованиям закреплены в ГОСТе 10528-90. Согласно данному стандарту, каждый из лазерных нивелиров относится к одной из следующих категорий:

• высокоточные с максимальной квадрической погрешностью 0,5 мм на 1 км;
• точные с погрешностью не более 3 мм;
• технические, показатель погрешности которых не превышает 10 мм.

На рынке представлен более чем широкий ассортимент моделей лазерных нивелиров. При этом все они представляют собой компоновку нескольких систем и механизмов, а именно:

• источник лазерных лучей;
• оптическая система, отвечающая за построение линий и плоскостей;
• установочное устройство;
• механизм выравнивания;
• ИП;
• органы управления (в зависимости от модификации могут быть мануальными или дистанционными);
• корпус, отвечающий за надежную защиту всех элементов.

Следует принимать во внимание, что в комплекте с нивелирами используются мишени, а также приемники детекторы. С их помощью осуществляется построение проекций из лазерных лучей

Еще одной важной частью конструкции является штатив. Он, как правило, изготавливается из алюминия с целью максимального облегчения всей конструкции и обеспечения достаточной прочности

Подобные характеристики позволили упростить транспортировку и эксплуатацию приборов.