Взгляд изнутри: как устроен современный нивелир и с чем его едят

Чтобы разобраться с тем, как пользоваться нивелиром, не нужно проходить какие-либо специальные курсы или ходить в геологический институт. Понадобится лишь изучить все нюансы работы и ознакомиться с технологией, после которой можно самостоятельно выполнять замеры не хуже опытных специалистов.

Что такое лазерный уровень

Лазерный уровень или нивелир — прибор, выполняющий построение световых линий на вертикальных или горизонтальных плоскостях помещения. Назначение устройства — ускорение и обеспечение высокой точности разметки стен, пола или потолка жилых или общественных помещений. Традиционные методы выполнения разметочных работ требуют немалого времени. Используются отвесы и пузырьковые строительные уровни, способные обеспечить достаточную точность измерений, но допускающие высокую погрешность, неустойчивость показаний. Особенно это проявляется в крупных помещениях с неровными плоскостями, где очень сложно нанести ровную линию традиционными способами. Приходится натягивать шнуры, неоднократно проверяя их положение, следить за их состоянием, тогда как лазерный нивелир надо только включить. Для этих операций требуется помощник, а с лазерным уровнем прекрасно управляется один человек.

Точность и скорость разметки многократно увеличивают производительность работ, обеспечивают высокое качество выполнения отделки или установки оборудования

Что такое лазерный уровень

Работа прибора основана на использовании одного, двух или трёх лазерных лучей и системы развёртки или фокусировки, в зависимости от типа конструкции. Луч света, испускаемый лазером, проходит через определённую систему фокусировки и показывает точку, прямую полосу или плоскость (одну, две или три), позволяя быстро и точно нанести на поверхность нужные отметки или начинать работы прямо по видимым линиям. Прибор устанавливается на ровную плотную площадку или на собственный штатив, обеспечивающий устойчивость и неподвижность устройства.

Как проверить нивелир оптический?

Настройка начинается с внешнего осмотра прибора и включает в себя такие условия:

  • на корпусе нивелира не должно быть следов коррозии;
  • должны отсутствовать видимые на глаз механические повреждения;
  • все механизмы настройки должны иметь плавный ход, без рывков и задержек.

Дальнейшая методика проверки и настройки зависит от модели нивелира, но есть общие процедуры для всех типов таких оптических приборов:

  • юстировка уровней;
  • выявление симметрии настройки и их контроль;
  • смещение разных осей прибора и нахождение угла смещения между ними;
  • правильность установки сетки зрительной трубы нивелира;
  • квадратичная погрешность делений шкалы прибора.

Виды нивелиров

В зависимости от принципа работы, различают три основных типа нивелиров:

— оптические. Отсчет выполняется пользователем.

Виды нивелиров

— цифровые. Отсчет берется и регистрируется автоматически.

— лазерные. Основаны на принципе вращения лазерного луча.

Виды нивелиров

Наиболее простым является устройство нивелира оптического типа, его основные элементы — цилиндрический уровень и зрительная труба с визирной осью. Труба вращается вокруг своей оси и настраивается оператором в зависимости от места расположения наблюдаемого объекта. Принцип работы нивелира следующий: определение расстояния осуществляется при помощи нитяного дальномера (включает в себя три нити, две из которых расположены симметрично той, которая находится посередине) и рейки (на нее нанесены сантиметровые деления) – для снятия показаний необходимо подсчитать количество делений между дальномерными линиями. Так как риск ошибиться при подсчете сравнительно высок, очень важно проконтролировать, чтобы установка нивелира была выполнена правильно: прибор следует установить на штатив и закрепить становым винтом так, чтобы подъемные винты имели плавный ход.

Деления на рейках могут быть нанесены черной, белой и красной краской. Односторонние рейки имеют белые и черные цвета, двусторонние окрашиваются в черные и белые цвета с одной стороны, в белые и красные с другой. Расстояние между делениями — 10 мм. Как правило, для удобства подсчета каждые пять делений объединяются в группы, образуя букву Е. Установка нивелира должна быть выполнена таким образом, чтобы пузырек уровня находился в одном положении даже при повороте трубы в разные стороны.

Читайте также:  Насадка для шуруповерта — сабельная пила своими руками

Цифровые (электронные) нивелиры имеют примерно такое же строение и принцип работы, что и оптические, их главное отличие заключается в том, что процесс снятия отсчета по рейке со штрихкодом происходит автоматически. Показатели считываются процессором и выводятся на экран. Автоматические расчеты позволяют добиться более высокой точности измерений и полностью исключают ошибки оператора. Управление прибором осуществляется посредством клавиатуры.

Лазерные нивелиры имеют несколько иной принцип работы и другое внутреннее устройство. Определение отклонений в данном случае осуществляется посредством лазерного луча, который проецируется на поверхность. Выравнивание луча происходит автоматически. На данный момент этот прибор позволяет достигать самых точных результатов.

Виды нивелиров

Как работает лазерный нивелир

Проецирование идеально ровного луча осуществляется за счет встроенного в корпус маятника. Принцип выравнивания здесь довольно прост, такая технология использовалась еще в давних временах: под маятником располагаются несколько природных или электрических магнитов, которые, образуя вокруг себя магнитное поле, удерживают маятник от раскачивания. Происходит это потому, что магнитное поле способствует возникновению в металлическом маятнике электрического поля – в последствии оно преобразуется в тепловую энергию, которая и служит «тормозом» всей системы и не позволяет ей раскачиваться.

Говоря о том, как работает лазерный нивелир, следует упомянуть еще одну важнейшую часть этого прибора — оптическую систему. Основными ее элементами являются три диода, каждый из которых образует луч – вертикальный, горизонтальный или диагональный. Диоды состоят из тонких полупроводников с зеркальной внутренней поверхностью – при прохождении через них электрического тока образуются световые частицы (фотоны). Отражаясь от стенок полупроводников, фотоны умножаются и мощным световым потоком выходят через прозрачную область проводника. Далее, проходя через систему линз, они фокусируются в луче, который и проецируется на поверхность.

Список инструментов, которые понадобятся для нивелирования

На сторонах стандартной рейки для нивелирования в большинстве случаев нанесена градуировка: с лицевой стороны разметка производится в метрической системе измерения, а с обратной стороны – в дюймовой. Первым делом рейку нужно установить специальной отметкой на нижней скобе из металла в центр точки измерения.

Устройство нивелира.

Для удобства пользования имеются специальные рукоятки для удержания приспособления на данной точке. В качественных планках, которые изготавливаются из железо-никелевых сплавов, предусмотрены специальные пузырьковые уровни, которые используются для того, чтобы контролировать вертикальность положения планки.

В процессе проведения работ на местности при начальном исследовании подготавливаемой застройки важно выполнить комплексное моделирование изготавливаемой конструкции в габаритном взаимодействии с ландшафтом природы.

Технология фотографирования измерительных точек с переносом значений реального масштаба в качестве данных для компьютерного программного обеспечения позволяет выполнять моделирование объекта и его взаимодействия с окружающей средой.

Понадобятся такие элементы, как:

  • нивелир;
  • специальное программное обеспечение;
  • рейки.

Где применяется нивелир?

  • Без нивелира не обойтись в строительстве. Ведь важнейшим условием при постройке небольшого дома или большого здания является безукоризненно ровная поверхность. Если поверхность, на которой возводятся стены, будет неровной, после их возведения они могут через непродолжительное время потрескаться, перекоситься двери, полопаться стекла в окнах.
  • При закладке нового парка или сада, чтобы ряды деревьев были ровными, их размечают с помощью нивелира.
  • Также нивелирование нужно при строительстве ограды, беседки, прокладывании тротуаров, детских площадок.
  • Без нивелира не обходится ни одна геодезическая организация, без него невозможно провести топографическую съемку, землеустроительные работы в государственном кадастре.

Что такое нивелир и его основные особенности

Нивелир является измерительным устройством, которое используется инженерами и строителями для определения высоты различных точек на плоскости. Главная задача этого прибора заключается в построении стабильной горизонтальной линии, с помощью которой определяются геометрические отклонения объектов.

Читайте также:  Как выбрать надежный колун для колки дров

Главной задачей нивелира считается построение стабильной горизонтальной линии.

Что такое нивелир и его основные особенности

Работа с нивелиром требует понимания его принципа действия. Если заглянуть в окуляр современного приспособления, то можно заметить, что оно накладывает рисунок из линий на изображение объекта. Такая система называется визирной сеткой. Спроектированные линии располагаются не только в горизонтальной плоскости, но и по вертикали.

Наиболее технологичными и эффективными являются лазерные приспособления, которые проецируют линии визирной сетки непосредственно на необходимый объект. Построение нитей выполняется на 360°, что позволяет получить максимально точную картину расположения точек.

Большой популярностью пользуются лазерные нивелиры Бош, отличающиеся от других приспособлений качеством комплектующих деталей. При выборе конкретного устройства в первую очередь необходимо определить его назначение.

Что такое нивелир и его основные особенности

Наиболее эффективными и технологичными считаются лазерные устройства.

Руководство выбора

При поиске подходящей для строительных работ модели следует учитывать не только набор функций и тип прибора. Есть еще несколько критериев, которые необходимо учитывать:

  1. Точность. Для профессиональных приборов она составляет 0,5…1,0 мм на 10 метров, для бытовых оптимально 1,0…3,0 мм на 10 метров.
  2. Дальность линии. При строительстве сооружений спортивного или производственного масштаба требуются мощные аппараты, способные дать луч на расстояние более сотни метров. Для возведения частного дома достаточно использовать самые простые 20-30 метровые.
  3. Цвет линии. Бывают нивелиры с красным и зеленым излучателем. Первые наиболее распространены – для удобства их поиска на улице используют очки с красными фильтрами. Однако, зеленная линия более приятна глазу. В остальном разницы между ними нет.
  4. Класс мощности. 1 – это бытовые приборы с коротким лучом, 2 класс – более мощные, 3 – профессиональные дальномерные устройства.
  5. Способ юстировки. Самые доступные – ручные, выставление вертикали и горизонта которых производится человеком. Более простой в использовании лазерный нивелир самовыравнивающийся. Его достаточно установить на контрольную точку, нажать кнопку и аппарат сам примет рабочее положение, о чем просигнализирует звуковым сигналом. Стоить такой будет значительно дороже ручного.
  6. Ёмкость аккумулятора определяет продолжительность работы нивелира.
  7. Уровень защиты IP. Нивелиры используют в условиях улицы. Дожди, пыль, нагрев и охлаждение – от всех этих воздействий прибор должен быть защищён. IP54 – оптимальное решение для условий стройки, для улицы и поля не следует скупиться на IP65 или IP67.
  8. Комплектация. Фильтрующие очки, сигналоуловитель и другие вспомогательные предметы предназначены для облегчения работы с нивелиром, но за них придется доплатить.

На выбор лазерного нивелира не должна влиять цена, поскольку она зависит от набора функций, комплектации оборудования и бренда производителя. Самыми надежными являются BOSCH, Geo-Fennel, Matrix, Kapro, Makita и ADA.

Проверка точности лазерного уровня

Паспортная погрешность лазерных нивелиров обычно укладывается в 0,2–0,5 мм на 1 м в зависимости от класса модели. Но реальное отклонение может оказаться больше. Перед работой полезно проверить точность прибора. Здесь далее приведены алгоритмы для построителя плоскостей, но принципы проверки одинаковы для уровней всех типов.

Проверка горизонта по дальности

Проверку горизонтали вдоль оси лазерного сектора удобно проводить в помещении размером хотя бы 4–6 м. Чем больше расстояние между противоположными стенами, тем выше точность измерений. Процедура включает несколько этапов.

  • Установить уровень вблизи одной стены (№ 1), «лицом» к ней, и сделать отметку по световой линии.
  • Развернуть прибор к противоположной стене и сделать отметку на ней.
  • Переставить нивелир к противоположной стене (№2) и выставить его по высоте так, чтобы луч указывал точно на отметку на ней.
  • Повернуть прибор к стене №1 и сравнить положение засветки с ранее сделанной отметкой.

Например, расстояние между стенами равно 5 м, а отклонение луча от метки составило 3 мм. В таком случае погрешность равна 3 мм на 10 м (удвоенное расстояние между стенами). Для большинства моделей это вполне допустимо. При большем отклонении требуется настройка прибора.

Читайте также:  Топ-10 лучших гербицидов от сорняков для огорода

На втором этапе можно не выставлять нивелир по метке №2, а просто поставить новую (№3). В этом случае при замере отклонения нужно учесть расстояние по вертикали между метками №2 и №3.

Проверка горизонтали по фронту

Оценим разницу в высоте правого и левого краев горизонтальной развертки лазера. Для этого выполним простые действия:

Проверка точности лазерного уровня
  • установить уровень в рабочее положение на отмеренном расстоянии от стены или другого объекта, который используется для теста;
  • навести на тестовый объект правый край лазерного сектора, и сделать отметку;
  • повернуть прибор вправо, так, чтобы левый край сектора оказался возле метки.

Расстояние между положением луча и сделанной ранее меткой и будет абсолютной погрешностью уровня. Для расчета относительной погрешности воспользуйтесь формулой: Δ = d / (2∙l∙sin (ϕ/2)), где:

  • d – абсолютная погрешность, полученная при измерениях;
  • l – расстояние от дальномера (вершины сектора) до объекта;
  • ϕ – угол развертки луча.

Проверка вертикали

Для проверки вертикального сектора развертки потребуется более длинное помещение, чем для проверки горизонта. Требуемая длина зависит от ширины развертки. Проверка выполняется в несколько шагов.

  • Установить нивелир у одной из стен так, чтобы вертикальный сектор давал максимально длинные линии на полу и потолке помещения.
  • Сделать две отметки по линии на потолке на расстоянии хотя бы пары метров друг от друга, затем сделать такие же метки на полу, под ними.
  • Переставить уровень к противоположной стене и выставить его так, чтобы линия на потолке прошла через обе метки.
  • Замерить отклонение линии на полу от меток.

Относительная погрешность равна отклонению, деленному на высоту потолка.

Измерение расстояний оптическим нивелиром.

На вертикальной линии перекрестия есть две маленькие черты. Для того что бы измерить расстояние до установленной рейки нужно разницу показаний умножить на константу для Leica Jagger 20, как и большинства других нивелиров, константа равна 100.

Измерение расстояния оптическим нивелиром

  • Верхняя черта – 291,2 см
  • Нижняя черта – 285,6 см
  • Разница получается: 291,2 – 285,6 = 5,6 см
  • Расстояние до рейки в нашем случае 5,6 х 100 = 560 см или 5,6 метра.

Оптическим нивелиром можно измерять большие расстояния, зависит от кратности увеличения оптики нивелира. В частности, Jagger 20 кратность 20Х позволяла мне замерять расстояния до 300 метров.

Инструкция по нивелированию оптическим прибором

Для правильного монтажа и настройки оптического устройства важно правильно изучить инструкцию.

Установка штатива

Инструкция по нивелированию оптическим прибором

Прежде всего нужно установить штатив. Ослабляя винты, ножки трегера устанавливаются на комфортную для измерения высоту. Затем винты вновь закручиваются. Устройство закрепляют к головке штатива. По горизонтали также выравниваем прибор по пузырьковому нивелиру.

Монтаж прибора

Приспособление устанавливается и закрепляется посредством крепёжного винта, который расположен на трегере. Подготовительные работы предполагают настройку оптики, монтаж нивелира в горизонтальную позицию.

Инструкция по нивелированию оптическим прибором

Фокусировка оптико-механического узла

Начать следует с того, чтобы выровнять прибор горизонтально. Для этого два подъёмных винта поворачиваются сразу, пузырёк уровня располагают по центру. Данная точка имеет название «нуль-пункт».

Далее следует перейти к фокусировке оптического нивелира. Зрительная труба наводится на любые поверхности. Окулярное кольцо вращается, благодаря чему будет достигнута четкая видимость сетки. Переводится устройство на рейку, фокусировочный винт помогает настроить соответствующую видимость шкалы.

Инструкция по нивелированию оптическим прибором

Центрирование проводится во время монтажа приспособления над точкой, работая методом «вперёд». Ослабляется закрепительный винт, подвешивается отвес.

Сдвигается устройство по головке трегера до того момента, пока отвес не будет указывать на требуемую точку. Винт затягивается.

Измерение и фиксация наблюдений

Инструкция по нивелированию оптическим прибором

После монтажа приспособления в центре между двух точек, следует перейти к замерам.

На контрольную точку устанавливается мерная рейка. Точное её расположение контролируется с помощью вертикальной риски визира.

Инструкция по нивелированию оптическим прибором