PRZYRZĄDY DO

CENTROWANIA

W trakcie pomiarów kątów, lub podczas wyznaczania
kierunków, instrument kątomierczy oraz przyrządy
sygnalizujące cel powinny być ustawione centrycznie nad
punktami osnowy. Instrument nad punktem ustawiamy na
statywie. Do ustawienia centrycznego instrumentu nad
punktem służą piony. Instrument możemy centrować pionami
sznurkowymi, drążkowymi lub optycznymi.

Dokładność centrowania pionami

 

Lp.

 

Rodzaj pionu

Średni błąd

centrowania dla

h=1.5 m

1

sznurkowy

1.5 mm

2

drążkowy

0.5-1.0 mm

3

optyczny

0.5-0.8 mm

Innego rodzaju instrumentami, do przenoszenia punktów
na różne poziomy, są pionowniki. Wykorzystywane są w
budownictwie do tyczenia szybów windowych, oraz w
górnictwie przy przenoszeniu kierunków do orientacji
poszczególnych poziomów. Pionowniki możemy podzielić
na libelowe i z urządzeniami kompensacyjnymi

Piony optyczne

Piony optyczne są to układy optyczne wbudowane w
konstrukcję instrumentu pozwalające na centrowanie
instrumentu nad punktem. Oś pionowa pionu optycznego
powinna pokrywać się z pionową osią obrotu instrumentu.
Najczęściej występują dwa rodzaje pionów optycznych:
a.    wbudowane w alidadę instrumentu
b.    wbudowane w spodarkę instrumentu

Piony optyczne umieszczone w

alidadzie instrumentu

Piony optyczne tego rodzaju są bardzo wygodne w użyciu.
Pozwalają na szybkie centrowanie instrumentu nad punktem.
Oś celowa łamana poprzez pryzmat biegnie od znaczka
celowniczego do środka optycznego obiektywu pionu. Pion
optyczny powinien spełniać następujące warunki:
1. pionowa część osi celowej pionu podczas obrotu alidady
wokół osi pionowej instrumentu o 360 powinna przebijać

dowolną płaszczyznę prostopadła do osi w jednym punkcie.
2. płaszczyzna pozioma wyznaczona przez zrektyfikowane
libele alidadowe powinna być prostopadła do pionowej części
osi celowej pionu optycznego.

Sprawdzenie pierwszego warunku pionu optycznego wykonujemy
następująco:
a. ustawiamy instrument na stabilnym statywie i starannie
poziomujemy instrument,
b. pod statywem układamy czystą kartkę papieru,
c.  zaznaczamy na kartce ślad znaczka celowniczego pionu
optycznego,
d. obracamy alidadę instrumentu o 180 i zaznaczamy ślad

znaczka celowniczego pionu optycznego na kartce.

W przypadku spełnionych warunków pionu optycznego oba ślady
powinny powstać w jednym punkcie. W przypadku przeciwnym
powinniśmy przystąpić do rektyfikacji pionu optycznego. W tym
celu określamy środek odcinka wyznaczonego przez oba ślady
znaczka

celowniczego

na

kartce

papieru.

śrubami

rektyfikacyjnymi pionu wprowadzamy znaczek celowniczy na
środek odcinka. śrubki rektyfikacyjne, w zależności od typu
instrumentu mogą być umieszczone przy okularze pionu lub przy
pryzmacie łamiącym oś celową pionu. W pierwszym przypadku
rektyfikację możemy przeprowadzić w warunkach polowych.

Jeżeli natomiast znaczek celowniczy jest zamontowany na stałe
w części okularowej, prace rektyfikacyjne powinniśmy
przeprowadzić w warunkach laboratoryjnych. śruby mocujące
pryzmat łamiący umieszczone są w dolnej części alidady,
przeważnie pod specjalnymi osłonami i dojście do nich jest
utrudnione. Po zwolnieniu śrub mocujących pryzmat, możemy
ustawić go tak, aby znaczek celowniczy pokrył się z punktem
określającym środek odcinka na kartce papieru. Następnie
należy dokręcić śruby mocujące pryzmat. Po przeprowadzonej
rektyfikacji dokonujemy powtórnej kontroli warunków pionu
optycznego i usuwamy ewentualnie pozostały błąd pionu. Z
uwagi na możliwą wichrowatość pionowej części osi celowej
pionu do osi obrotu instrumentu, zaleca się sprawdzenie
warunków

pionu

optycznego

przy

dwóch

różnych

wysokościach ustawienia statywu (np. 0.5 i 1.5 m). Przy
zrektyfikowanym pionie optycznym pionowa część osi celowej
pionu powinna być identyczna z pionową osią obrotu
instrumentu.
Warunek drugi zostanie spełniony po rektyfikacji libeli
alidadowej instrumentu.

Piony optyczne wbudowane w

spodarkę instrumentu

Piony optyczne montowane w spodarkach pozwalają
wyłącznie na centrowanie spodarki i sprzężonego z nią
instrumentu nad punktem. Wadą tego typu rozwiązań jest
duża uciążliwość przy sprawdzaniu i rektyfikacji. Budowa
pionu jest podobna do budowy pionu osadzonego w alidadzie
instrumentu. Oś celowa łamana przez pryzmat, biegnie od
środka znaczka celowniczego do środka optycznego
obiektywu. Pion tego rodzaju powinien spełniać następujące
warunki:
1. pionowa część osi celowej pionu optycznego spodarki
powinna stanowić przedłużenie pionowej osi obrotu
instrumentu umieszczonego w spodarce,
2. płaszczyzna pozioma wyznaczona przez zrektyfikowane
libele alidadowe instrumentu powinna być prostopadła do
pionowej części osi celowej pionu optycznego.

Sprawdzenie warunku pierwszego możemy wykonać dwoma
sposobami. Metoda pierwsza polega na wyznaczeniu dwóch w
przybliżeniu

prostopadłych

płaszczyzn

kolimacyjnych

przechodzących przez oś pionową instrumentu osadzonego w
spodarce i sprawdzeniu czy znaczek celowniczy pionu
optycznego pokrywa się z krawędzią przecięcia tych
płaszczyzn.

Sprawdzenia

dokonujemy

instrumentem

o

starannie zrektyfikowanych libelach alidadowych.

Tok postępowania jest następujący:

1. Ustawiamy statyw z instrumentem osadzonym w badanej
spodarce z pionem optycznym i starannie poziomujemy,

2. W pewnej odległości od instrumentu (3 - 5 m)
zaznaczamy punkt (1),

3. Naprowadzamy lunetę instrumentu na punkt (1), a
następnie przekładając lunetę przez zenit wyznaczamy w tej
samej odległości drugi punkt (2), zaznaczając w ten sposób
ślad płaszczyzny kolimacyjnej,

4. W celu usunięcia ewentualnego błędu kolimacji,
wykonujemy czynność opisaną w pkt. 3 w drugim położeniu
lunety, otrzymujemy punkt (3),

5.  Wyśredniamy odcinek 2-3 otrzymując punkt (4),

6. Pod kątem prostym do linii 1-4 wyznaczamy punkt (5) i
powtarzamy czynności 3,4,5 otrzymując w rezultacie punkt
(6),

7.  Między punktami 1-4 oraz 5-6 przeciągamy cienkie
nitki, otrzymując w ich przecięciu punkt (K),

8.  Sprawdzamy czy ślad znaczka celowniczego pionu
optycznego pokrywa się z punktem (K).

Jeżeli nie następuje pokrycie obrazu znaczka celowniczego z
punktem (K), czyli śladem osi pionowej instrumentu, mamy do
czynienia z błędem pionu optycznego. Rektyfikacja tego błędu
następuje poprzez przesunięcie obrazu znaczka celowniczego na
punkt (K), za pomocą śrubek rektyfikacyjnych pionu. śrubki
umieszczone są w przy okularze pionu optycznego. Jak po każdej
rektyfikacji należy wykonaną czynność sprawdzić i ewentualnie
przeprowadzić powtórnie usunięcie pozostałego błędu. Zaleca
się wykonywanie sprawdzenia pionu drugi raz przy innej
wysokości

ustawienia

statywu,

w

celu

sprawdzenia

występowania błędu wichrowatości pionowej osi obrotu
instrumentu i pionowej części osi celowej pionu optycznego.

Metoda druga jest bardzo prosta. Należy w odległości ok. 1.5
metra od ściany ustawić stół. Na ścianie przymocować kartkę
papieru. Spodarkę wraz z instrumentem położyć na stole tak,
aby spodarka znalazła się poza jego krawędzią i był możliwy
swobodny ruch spodarki wokół osi pionowej instrumentu.
Unieruchamiamy instrument, zwalniając przy tym śrubę
zaciskową ruchu poziomego. Zaznaczamy na kartce ślad
znaczka celowniczego pionu optycznego.

Obracamy spodarkę o 180 i ponownie zaznaczamy ślad

znaczka celowniczego. Jeżeli wystąpi błąd pionu optycznego
oba ślady nie pokryją się. Należy wyznaczyć położenie
środkowe obu śladów śrubkami rektyfikacyjnymi znaczka
celowniczego pionu optycznego naprowadzamy znaczek
celowniczy

na

wyśredniony

punkt.

W

warunkach

laboratoryjnych można przygotować specjalne stanowisko do
badania pionu optycznego zamontowanego w spodarce.

Należy wykonać specjalny uchwyt do mocowania alidady
instrumentu w pozycji spodarką do góry. Nad stanowiskiem
umieszczamy ekran z możliwością regulacji jego odległości od
spodarki. Sprawdzanie i rektyfikację wykonujemy podobnie jak
w przypadku opisanym wyżej (instrument na stole),
zaznaczając na ekranie punkty przebicia osi celowej pionu z
płaszczyzną ekranu.
Warunek drugi pionu optycznego zostanie spełniony jeżeli
zrektyfikujemy libelę alidadowe instrumentu.

Pionowniki optyczne

Pionowniki optyczne są to samodzielne przyrządy pomiarowe,
służące do wyznaczania kierunków pionowych. Używane są do
przenoszenia kierunku pionowego na większe odległości.
Umożliwiają

tyczenie

konstrukcji

pionowych,

kontrolę

pionowości i określania wielkości odchylenia od pionu
badanych konstrukcji. Pionowniki optyczne montowane są na
spodarce. Pionowa oś obrotu instrumentu powinna się
pokrywać z osią celową pionownika. Z uwagi na urządzenia do
pionowania osi celowej instrumentu, rozróżniamy pionowniki
libelowe i kompensatorowe. Biorąc pod uwagę kierunek
realizowanej celowej, pionowniki możemy podzielić na
zenitalne, nadirowe i zenitalno - nadirowe..

Pionowniki zenitalne wyposażone są w niezależny pion
optyczny do centrowania instrumentu nad punktem
Pionowniki libelowe mają zamontowane na alidadzie libele
rurkowe. Bardzo często montuje się dwie prostopadłe libele
rurkowe,

ułatwiające

poziomowanie

instrumentu.

Przy

wyznaczaniu punktów w płaszczyźnie pionowej przy dłuższych
celowych do obserwowanego punktu, należy obserwacje
wykonywać w 2 lub 4 położeniach pionownika, zabezpieczając
się przed wpływem szczątkowych wartości błędu pionownika.
Dla pionowników wyposażonych w dwie libele rurkowe
montowane krzyżowo, obserwacje wykonujemy w 2 różnych o
180 położeniach alidady pionownika. W przypadku jednej libeli

rurkowej na alidadzie instrumentu, obserwacje wykonujemy w
4 położeniach pionownika różnych między sobą o 90. Budowa

pionowników nadirowych i zenitalnych jest bardzo podobna do
budowy pionów optycznych. W układzie optycznym dodatkowo
umieszczono soczewkę ogniskującą w dla zwiększenia
możliwości regulowania ostrości obrazu celu.

Warunki geometryczne jakim powinien odpowiadać pionownik
nadirowy są następujące:
1. pionowa część osi celowej pionownika podczas obrotu
alidady wokół osi pionowej instrumentu o 360 powinna

przebijać dowolną płaszczyznę prostopadłą do osi w jednym
punkcie.
2. płaszczyzna pozioma wyznaczona przez zrektyfikowane
libele alidadowe powinna być prostopadła do pionowej części
osi celowej pionownika optycznego.
Sprawdzenie i rektyfikacja tego typu pionowników odbywa się
podobnie jak pionów optycznych zamontowanych w alidadę
instrumentu.

Pionowniki zenitalne posiadają budowę niemal identyczną, z tą
różnicą, że pionowa oś celowa skierowana jest do góry.
Pionowniki tego typu najczęściej posiadają niezależny pion
optyczny do centrowania instrumentu nad punktem Warunki
geometryczne jakim powinien odpowiadać pionownik zenitalny
są następujące:

1. pionowa część osi celowej pionownika podczas obrotu
alidady wokół osi pionowej instrumentu o 360 powinna przebijać

dowolną płaszczyznę prostopadła do osi w jednym punkcie.

2. płaszczyzna pozioma wyznaczona przez zrektyfikowane
libele alidadowe powinna być prostopadła do pionowej części osi
celowej pionownika optycznego.

3. jeżeli pionownik posiada pion optyczny to oprócz warunków
pionu powinien być spełniony warunek pokrywania się
pionowych osi obrotu instrumentu, pionowych części osi
celowych pionownika i pionu optycznego

Sprawdzanie tego typu konstrukcji odbywa się w dwóch
etapach. Najpierw sprawdzamy i ewentualnie rektyfikujemy
pion optyczny. Następnie dokonujemy sprawdzenia pionowej
osi celowej pionownika. Sposób sprawdzania i ewentualnej
rektyfikacji odbywa się tak jak w pionach optycznych
zamontowanych w alidadę instrumentu. Ekran na którym
zaznaczamy położenia znaczka celowniczego pionownika
umieszczamy nad instrumentem. Pion optyczny sprawdzamy
w zależności od rodzaju jego konstrukcji. W przypadku tego
typu konstrukcji należy wszystkie warunki sprawdzać przy
różnych długościach celowych, aby wyeliminować możliwość
pojawienia się wichrowatości wszystkich osi pionowych,
które powinny tworzyć jeden ślad w punkcie przebicia
dowolnej płaszczyzny.

Konstrukcję

pionowników

zenitalno

-

nadirowych

przedstawiono na rys. W pionownikach tego rodzaju pionowa
oś celowa dzielona jest na górną i dolną. Górna wyznaczana
jest przez środek znaczka celowniczego i środek optyczny
obiektywu górnego, natomiast dolna biegnie od środka
znaczka celowniczego do środka optycznego obiektywu
dolnego. Przełączanie działania pionownika na kierunki nadir
lub zenit odbywa się poprzez przełącznik umieszczony przy
pryzmacie pentagonalnym łamiącym celowa pod kątem
prostym.

Warunki

geometryczne

pionownika

zenitalno

-

nadirowego są następujące:
1. pionowa część osi celowej
pionownika podczas obrotu
alidady wokół osi pionowej
instrumentu o 360 powinna

przebijać dowolną płaszczyznę
prostopadła do osi w jednym
punkcie. Warunek ten dotyczy
zarówno dolnej jak i górnej
części pionowej osi celowej i
jest niezależny od warunku 2.
2. płaszczyzna pozioma
wyznaczona

przez

zrektyfikowane

libele

alidadowe

powinna

być

prostopadła do pionowej części
osi

celowej

pionownika

optycznego.

Badanie warunków pionownika rozpoczynamy od sprawdzenia
dolnej części osi celowej. Pod ustawiony na statywie pionownik
kładziemy kartkę papieru i zaznaczamy ślad znaczka
celowniczego. Następnie obracamy pionownik wokół osi
pionowej o 180 i ponownie zaznaczamy na kartce ślad znaczka

celowniczego. Warunek będzie spełniony jeżeli oba ślady
pokrywają się. W przeciwnym przypadku wyśredniamy odcinek
utworzony przez oba punkty. Na środkowy punkt odcinka
naprowadzamy znaczek celowniczy śrubkami rektyfikacyjnymi
umieszczonymi przy okularze. Należy powtórnie sprawdzić dolną
część pionowej osi celowej pionownika i przeprowadzić
ewentualną powtórną rektyfikację. Następnie przechodzimy do
badania górnej części pionowej osi celowej. Badanie
wykonujemy podobnie. Ekran na którym zaznaczamy pozycje
znaczka

celowniczego

umieszczamy

nad

instrumentem.

Rektyfikację przeprowadzamy poprzez zmianę położenia środka
optycznego obiektywu górnego. W tym celu należy zwolnić śruby
mocujące górny obiektyw i przesuwając go naprowadzamy
znaczek celowniczy na punkt środkowy odcinka wyznaczonego
podczas czynności sprawdzających. Następnie przykręcamy
obiektyw do tubusa. Oczywistym jest fakt potrzeby powtórnego
sprawdzania i ewentualnej rektyfikacji górnej części osi celowej.
Warunek drugi sprawdzamy i rektyfikujemy według zasad
podanych poprzednio