Systemy osiowe stosowane w teodolitach:

System zwykły. W układzie jednoosiowym w którym jedyną pionową oś obrotu stanowi oś obrotu alidady, limbus jest na stałe połączony ze spodarką, tworząc z nią jedną nieobracalną całość. Układ jednoosiowy stosowany był w sta­rych teodolitach, zaś obecnie występuje także w niektórych typach niwelatorów z kołem poziomym. Układ ten nie daje obserwatorowi możliwości tzw. orientacji limbusa, czyli nastawienia wybranego odczytu przy jednoczesnym wycelo­waniu na dany punkt.

W układzie dwuosiowym stosuje się dwa rozwiązania (systemy), dotyczące możliwości obrotu limbusa:

- system repetycyjny (system Bordy), umożliwiający obrót limbusa tylko po połączeniu go z alidadą,

- system reiteracyjny, pozwalający na samodzielny obrót limbusa niezależnie od alidady.

System repetycyjny polega na możliwości sprzęgania limbusa i alidady, jest przeważnie stosowany w teodolitach o dokładności niskiej i średniej. Mechanizmem sprzęgu obu tych części jest specjalna śruba, dociskająca do siebie osie alidady i limbusa lub zacisk kleszczowy alidady, chwytający metalową membranę połączoną z czopem osi limbusa. Nazwa tego systemu wywodzi się od metody repetycyjnej pomiaru katów poziomych, polegają­cej na powtarzanym, wielokrotnym odkładaniu pojedynczego kąta na limbusie.

System reiteracyjny występuje na ogół w teodolitach dokładnych, pozwala na niezależny obrót limbusa za pomocą mechanizmu śruby reiteracyjnej. W starszych teodolitach i niektórych niwelatorach limbus może być obracany ręcznie.

Osie geometryczne teodolitu:

Układ osiowy tworzą cztery osie:

- oś główna instrumentu LL

- oś celowa lunety cc

- oś obrotu lunety oo

- oś libelli alidadowej ll

Z zasad działania układu osiowego i poszczególnych części instrumentu wynikają różne warunki geometryczne, jakie powinien on spełnić. Teodolit nie spełniający ich ma błędy instrumentalne, które powoduję pewne błędy przy pomiarach kątów. Do warunków tych należą:

a/ oś libelli głównej (alidadowej) powinna być prostopadła do osi obrotu instrumentu

b/ oś celowa powinna być prostopadła do osi obrotu lunety - niespełnienie tego warunku powoduje tzw. Bledu kolimacji

c/ oś obrotu lunety powinna być prostopadła do osi obrotu instrumentu niespełnienie tego warunku powoduje występowanie tzw. błędu inklinacji

d/ przy pionowym ustawieniu osi obrotu instrumentu odpowiednie kreski krzyżyka nitek powinny zajmować położenie poziome i pionowe

e/ oś obrotu alidady powinna się pokrywać z osią obrotu limbusa

f/ przy pionowej osi obrotu instrumentu i równocześnie przy poziomym ustawianiu osi celowej wartość kata pionowego powinna być równa zeru, oś libelli zaś koła pionowego powinna być pozioma. Niespełnienie tego warunku powoduje występowanie tzw. błędu indeksu (miejsca zera) koła pionowego.

Niektóre warunki osi geometrycznych teodolitu:

- warunek libelli alidadowych LL _┴ ll

(oś główna musi być prostopadła do osi libelli alidadowej)

- warunek kolimacji cc _┴ oo

(oś celowa musi być prostopadła do osi obrotu lunety)

- warunek inklinacji LL _┴ oo

(oś główna musi być prostopadła do osi obrotu lunety)

- warunek miejsca zera MO

(przy spoziomowanej osi celowej odczyty na kole pionowym zenitalnym powinny wynosić: KL=90º (100^g), KP=270º(300 ^g))

Błędy warunków osi geometrycznych:

- błąd libel alidadowych

Błąd rurkowej libelli alidadowej, wynikający z niespełnienia warunku L prostopadłe do l powoduje, że mimo spoziomowania osi libelli L, oś l nie zajmuje położenia pionowego.

- błąd kolimacji

Warunkiem poprawnego określenia kąta poziomego za pomocą teodolitu, jest realizacja płaszczyzny kolimacyjnej poprzez obrót osi celowej c wokół osi obrotu lunety o. Jeśli obie z wymienionych osi nie są do siebie prostopadłe, lecz tworzą kąt 90°-k wówczas oś celowa zamiast płaszczyzny zatacza powierzchnię pobocznicy spłaszczonego stożka o kącie rozwarcia 180º-2k. Stożki z obu położeń nety są symetryczne i w punkcie przecinania się osi v oraz h stykają się z sobą wierzchołkami.

- błąd inklinacji

Błąd inklinacji powoduje, że oś celowa podczas obrotu w lunecie w I położeniu wokół osi L, odchylonej od poziomu o kąt α. nie zatacza płaszczyzny pionowej, lecz płaszczyznę, która z linią pionu tworzy sam kąt α. W II położeniu lunety również powstaje odchylenie płaszczyzny celowej, lecz jest ono ustawione symetrycznie do pierwszego, po przeciwnej stronie linii pionu.

- błąd miejsca zero (indeksu)

Najprostszy sposób sprawdzenia błędu miejsca zera polega na pomiarze kąta pionowego w dwóch położeniach lunety.

Wykrycie i usuniecie w/w błędów w teodolicie.

- błąd libel alidadowych

Błąd ten nie może być zmniejszony ani wyeliminowany przez dobór określonej metody obserwacji, toteż konieczne jest jego usunięcie na drodze rektyfikacji libelli rurkowej.

Przed sprawdzeniem należy ustawić teodolit na statywie i spoziomować go za pomocą libelli pudełkowej. Na­stępnie obracamy alidadę tak aby libella rurkowa znalazła się w położeniu równoległym do dwóch śrub poziomujących po czym obrotami tych śrub w przeciwnych kierunkach doprowadzamy pęcherzyk libelli rurkowej do położenia środkowego.

Następnie obracamy alidadę wraz z libellą o 180° (zmianę kąta można dokładnie określić na urządzeniu od­czytowym teodolitu). Jeśli osie L i l nie tworzą z sobą kąta prostego, lecz kąt (90°- l ), wówczas po dowolnym obrocie alidady następuje wychylenie pęcherzyka libelli, osiągające maksimum po obróceniu alidady o 180°. Ponieważ kąt po­między osią libelli L a osią obrotu l jest zachowany niezależnie od ustawienia alidady, to po obrocie o 180° kąt odchyle­nia osi L od poziomu wyniesie 2l. Należy więc jedna połowę wychylenia pęcherzyka usunąć śrubkami rektyfikacyjnymi libelli, doprowadzając rym samym jej oś do prostopadłości z osią l, natomiast drugą połowę - śruba­mi poziomującymi spodarki.

Jeśli po ponownym obrocie libelli wraz z alidadą 180° wychylenie pęcherzyka nie przekroczy 1/2 działki libelli, wówczas można uznać jej rektyfikacje za zakończoną.

Sprawdzenie warunku L prostopadłe do l dla libelli pudełkowej (okrągłej) przebiega podobnie i wykonywane jest przy dwóch ustawieniach alidady. W pierwszym ustawieniu linia łącząca środki śrubek rektyfikacyjnych libelli okrągłej powinna być równoległa do linii, łączącej dwie śruby ustawcze spodarki. Należy wówczas dokładnie spoziomować libellę okrągłą, po czym obrócić ją wraz z alidadą o 180°. Jeśli po obrocie pęcherzyk wyjdzie z kręgu centralnego, wówczas warunek L prostopadłego do l nie jest spełniony. Usunięcie błędu polega na rozłożeniu wychylenia na dwie składowe: x, y. Połowę wychylenia x usuwa się śrubkami rektyfikacyjnymi, zaś druga połowę - śrubami ustawczymi. Podobnie postępujemy z drugą składową wychylenia, usuwając 1/2y śrubką rektyfikacyjna zaś drugą połowę składowej y - śrubą poziomującą trzecią.

Dla sprawdzenia dokonanej rektyfikacji dokonujemy ponownego obrotu alidady o 180° i kontrolujemy poło­żenie banki libelli. W razie wychylenia powtarzamy wyżej opisane postępowanie.

- błąd kolimacji

Usunięcie błędu kolimacji polega na doprowadzeniu osi celowej do prostopadłości, czyli skręceniu jej o kąt k poprzez odpowiednie przesunięcie środka krzyża kresek. Dla dokonania rektyfikacji należy obliczyć odczyt średni Os, wynoszący:

i nastawić go na urządzeniu odczytowym za pomocą leniwki alidady. Spowoduje to zejście środka krzyża kresek z punktu celu P. Ponownego naprowadzenia siatki na cel dokonuje się za pomocą śrubek 2, czyli poziomych śrubek rektyfikacyjnych krzyża. Dostęp do tych śrubek jest możliwy po odkręceniu osłony znajdującej się za pierścieniem do ustawiania ostrości obrazu w lunecie. Po dokonanej rektyfikacji należy skontrolować jej rezultat przez powtórzenie sprawdzenia.

- błąd inklinacji

Opisane w punkcie 5 objawy błędu inklinacji są wykorzystywane do jego wykrywania. W tym celu wybieramy wysoko położony, dobrze widoczny punkt P (usytuowany np. na dachu budynku), zaś pod nim na wysokości instrumentu kładziemy poziomo łatę niwelacyjną. Po spoziomowaniu teodolitu ustawionego kilkadziesiąt metrów od łaty celujemy na wybrany punkt P w I położeniu lunety, po czym opuszczamy ja do momentu naprowadzenia siatki celowniczej na łatę i wykonujemy na niej odczyt O₁. Podobnie postępujemy w II położeniu, w wyniku czego otrzymujemy z łaty odczyt O₂. Jeśli rozbieżność odczytów przekracza ±1≈2mm, to badany instrument jest obarczony błędem inklinacji.

Możliwość jego rektyfikacji występuje tylko wtedy, gdy można podnosić lub opuszczać jedno z łożysk osi L we wsporniku lunety. Warunek L prostopadłego do o zostanie przywrócony, gdy w ten sposób naprowadzimy kreskę pionową siatki odczyt średni. Można także, po jego ustawieniu leniwką alidady, podnieść lunetę na wysokość punktu P, który z przecięcia kresek krzyża przesuniętego teraz do punktu P', po czym wprowadzić obraz punktu P na środek siatki celowniczej także przez zmianę położenia osi L

- błąd miejsca zero (indeksu)

Najprostszy sposób sprawdzenia błędu miejsca zera polega na pomiarze kąta pionowego w dwóch położeniach lunety. W tym celu, po spoziomowaniu teodo­litu, mierzy się kąt pionowy w dwóch położeniach lunety do wyraźnie widocz­nego punktu P, poziomując przy każdorazowym wycelowaniu libellę koła pio­nowego. Jeżeli różnica wartości pomierzonych kątów pionowych przekracza dokładność odczytów, oznacza to, że występuje błąd miejsca zera. Wartość średnia kąta pionowego z dwóch położeń lunety jest wolna od tego błędu. Oblicza się tę wartość i nastawia na kole pionowym za pomocą śruby elewacyjnej libelli koła pionowego, zwracając uwagę, żeby krzyż nitek nie zszedł z punktu P. Libella wyjdzie z poziomu, ponieważ pęcherzyk był w górowaniu przy innej wartości odczytów do punktu P, wykonanych na kole pionowym. Pęcherzyk libelli kolimacyjnej doprowadza się do punktu głównego za pomocą śrubek rektyfikacyjnych tej libelli. Dla kontroli powtarza się sprawdzenie i ewentualnie rektyfikację libelli koła pionowego.

---