В наши дни без угломера невозможно представить себе ни одно производство, ни одну стройку. Традиционный универсальный угломер и сложный лазерный измерительный комплекс часто соседствуют в одном цеху. Конструкторы и изобретатели постоянно совершенствуют конструкции угломеров, повышая удобство пользования и точность измерений.
Особенности конструкции и принцип работы
Геометрический принцип работы любого угломерного прибора основан на сравнении величины измеряемого угла с частью длины окружности. Полная окружность соответствует углу в 360о, единица измерения угла определена учеными в 1/360 часть полной окружности- 1 градус (угловой). С повышением точности измерений стали говорить о дробных частях градуса- десятичных дробях или 1/60 его части- угловой минуте и 1/360- угловой секунде.
Простейшие механический угломеры состоят из полукруглой шкалы, размеренной в градусах, и подвижной линейки, закрепленной одним концом. Измерение проводится так:
- одну сторону измеряемого угла совмещают с основанием шкалы;
- другую- с подвижной линейкой;
- в месте пересечения линейки и шкалы считывают величину угла.
Более совершенные модели дополняются узлами, облегчающими считывание показаний шкалы, фиксирующими положение прибора относительно горизонта, позволяющими фиксировать направление на удаленные точки сторон углов и другие.
Изготавливают из их инструментальной стали, реже- из бронзы.
Многие строительные угломеры, особенно с электронными модулями, изготавливают из легких алюминиевых сплавов. При работе с такими устройствами следует соблюдать осторожность, избегать их падения на твердые поверхности, а также падения инструментов и стройматериалов на сами приборы.
Лазерные модели угломеров воссоздают пространственную картину измеряемого угла на основании нескольких опорных точек, координаты которых измеряются лазерным дальномером. Величина угла вычисляется встроенным компьютером на основании этих координат. Такие модели имеют пластиковый корпус и электронную начинку.
Классификация видов
Существует несколько классификаций угломеров. Среди них наиболее значимы следующие:
- по сфере применения;
- по точности;
- по погрешности измерения;
- по принципу измерения;
- по виду измеряемых углов.
По сфере использования различают следующие типы устройств:
- Строительные. Рассчитаны на большие расстояния. Применяются для разметки объектов и во время монтажа, чтобы закрепить конструкции правильно.
- Плотницкие. Оперируют сантиметрами, дециметрами. Используются для разметки деталей из дерева и других материалов.
- Навигационные. Определяют направление на небесные светила, используются для вычисления географических координат точки наблюдения.
- Слесарные. Отличаются от плотницких повышенной точностью, работают с металлическими заготовками и конструкциями.
- Учебные. Применяются учащимися при изучении начальной и начертательной геометрии.
- Артиллерийские. До конца XX века использовались для наводки орудий. В настоящее время вытесняются электронными системами наведения.
- Горные. Строительные, приспособленные для работы в закрытых пространствах горных выработок.
По виду измеряемых углов приборы делятся на
- внешние (маркировка УМ);
- внутренние (маркировка УН).
Типы угломеров в зависимости от принципа измерения будут рассмотрены в следующем разделе.
Типы угломеров по принципу измерения
В зависимости от использованного способа угловых измерений, устройства разделяют на несколько типов:
Механические
Широко распространенные в слесарном и столярном деле механические угломеры делят на два подвида:
- простые, представляющие собой угловую шкалу-транспортир и закрепленную одним концом в начале координат линейку;
- оборудованные нониусом- дополнительной шкалой для более точного считывания показаний.
Измерения плоских углов проводятся контактным способом- инструмент следует плотно прижимать к поверхности.
Маятниковые
Кроме определения угла между двумя направлениями, позволяют также проводить угловые измерения относительно горизонта. В старинных конструкциях для этого использовали отвес, прямой угольник либо карданный подвес, в современных применяют конструкцию, стабилизирующее свое положение в пространстве за счет быстрого вращения ротора- гироскопа. Прибор позволяет быстро определить уклон поверхности, наклоны сторон сложных конструкций и т. п. Некоторые лазерные дальномеры могут определять положение линии горизонта, обрабатывая сигналы спутников GPS
Оптические
В устройствах этого типа одна (или обе) стороны угла обозначаются с помощью оптической системы, направляемой на маркерную точку на измеряемом объекте. Это средство дистанционного измерения. К ним относятся навигационные, горные, астрономические и многие строительные приборы.
Лазерные
Это наиболее совершенные на сегодняшний день приборы. Обычно их совмещают с лазерным дальномером, угловые измерения- это дополнительная функция большинства из них. Два или более лазерных луча направляются на точки, лежащие на сторонах измеряемого угла. Процессор проводит вычисления угловых значений и выводит их на дисплее устройства. Может измерять углы в любой плоскости, отсчитывать их от заданной пользователем системы координат.
Простейшие устройства используют механическую шкалу, на которой оператором поворачивается лимб с установленной лазерной указкой. Продвинутые обрабатывают отраженный сигнал лазера самостоятельно.
Широко используются при разметке строительных площадок и промышленных конструкций. Если при ярком солнечном свете пятно засветки от лазерного луча плохо видно, применяют дополнительные усилители и отражатели.
Электронные
Вычисление значений проводится встроенным процессором. Результаты измерений выводятся на дисплей. Устройства позволяют запоминать результаты последних измерений, проводить вычисления на их основе: например, разницу двух измеренных углов. Такие устройства активно используются при разметке заготовок на машиностроительных и деревообрабатывающих производствах, при раскрое листовых и рулонных материалов.
Кроме того, в учебе, производстве, строительстве и в быту широко используются угломеры постоянных углов- это шаблоны, выполненные с фиксированным углом в 90, 30, 45, 60. С их помощью можно определить, равен или нет измеряемый угол зафиксированному в шаблоне значению.
Сфера использования
Сфера применения угломеров- это практически все области деятельности человека. Они требуются везде, где проводится проектирование изделий, построение их чертежей и разметка заготовок. Угловые измерения проводятся в таких отраслях, как:
- строительство;
- промышленность (от горнодобывающей до швейной);
- военное дело;
- обучение;
- транспорт;
- фундаментальная наука;
- прикладные исследования;
- искусство;
- обучение.
Углы окружают человека повсюду- повсюду он пользуется и угломерами.
Инструкция по использованию
Угловые измерения с помощью современных лазерных приборов- дело нехитрое. Большую часть тонкостей берет на себя встроенный процессор. Оператору остается только навести указку на маркеры и считать результат с дисплея.
Современный электронный угломер также несложен в применении- пользователь совмещает две части прибора с измеряемыми поверхностями – на экране отображается угол с минутами, секундами
Традиционные, отходящие в прошлое чисто механические средства измерений требуют при работе с ними продолжительного обучения и приобретения устойчивого навыка. Многие приборы требуют также проведения дополнительных расчетов.
Часто возникают сложности при работе с угломером с нониусом. Если один раз разобраться- ничего сложного в этом нет. Вот как пользоваться угломером с нониусной шкалой:
- установить стороны прибора в заданное положение;
- перемещать взгляд по обычной шкале до упора в «0» нониусной шкалы;
- считать значение целых градусов;
- перемещать взгляд по шкале нониуса;
- при точном совпадении риски основной шкалы и нониусной- считать значение угловых минут.
При использовании механических средств измерения необходимо тщательно следить за тем, чтобы направляющие угломера плотно прилегали к плоскости измеряемой поверхности.
В случае появления зазора между ними в результаты будут внесены искажения.
При работе с оптическими угломерами, включая секстант, квадрант и другие, нужно
- тщательно выставлять горизонт с помощью жидкостных уровней, гироскопа или системы GPS;
- навести оптическую ось на первую маркерную точку;
- следить за неподвижностью основания прибора при наведении на вторую маркерную точку.
Как пользоваться малкой- угломером?
- выставить по шкале устройства заданный угол;
- закрепить барашком части прибора;
- приложить угломер широкой частью к неподвижной детали;
- выставить вторую деталь так, чтобы она полностью прилегала к подвижной части.
При измерении угломерами любого типа необходимо соблюдать требования руководства пользователя и общих правил безопасности. Ни в коем случае нельзя проводить измерения со случайных опор, свесившись с края поверхности на высоте или из опасной зоны. Результаты измерений лучше сразу заносить в блокнот, на рабочие чертежи или в память компьютерных систем.
