CENTRO FEDERAL DE EDUCAO TECNOLGICA DE SANTA CATARINA UNIDADE DE FLORIANPOLIS DEPARTAMENTO ACADMICO DE CONSTRUO CIVIL CURSO TCNICO DE GEOMENSURAMDULO I UNIDADE CURRICULAR TOPOGRAFIA I 5.7.3 tica dos Instrumentos As lunetas utilizadas nos teodolitos, nveis e estaes totais so constitudas basicamente de um tubo e trs sistemas de lentes: a objetiva que deve ter grande distncia focal e um dimetro maior para convergir o mximo de luz; a ocular, de distncia focal menor que serve como uma lupa, aumentando as dimenses da imagem fornecida pela objetiva e entre estes dois sistemas encontra se um conjunto mvel contendo a lente analisadora, responsvel pela focalizao da imagem. Entre o sistema de focalizao e a ocular ficam situados os fios do retculo que podem ser filamentos de platina ou gravados diretamente sobre um vidro neutro. A ocular serve tambm para ampliar estes fios.

Figura 1 : sistema de lentes e prismas Existem dois tipos de lunetas, as astronmicas e as terrestres. A luneta astronmica tem duas lentes convergentes: a objetiva que apresenta grande distncia focal e a ocular. A objetiva forma a imagem sobre seu foco e esta imagem vai servir como objeto para a ocular que fornece a imagem final do sistema que virtual e invertida.

Figura 2 : princpio da luneta astronmica A luneta terrestre semelhante astronmica s que a imagem final obtida direita. Esta luneta tem como elemento caracterstico uma ocular divergente. A objetiva uma lente convergente.

Figura 3 : princpio da luneta terrestre

As lentes da luneta so geralmente tratadas com uma substncia anti-reflectante, fazendo diminuir as perdas, por reflexo, da luz incidente na objetiva e, consequentemente aumentando a luminosidade da imagem, vantagem considervel quando se trabalho com pouca luz.

Figura 4 : lente objetiva com tratamento anti-reflectante Alm da reflexo, outros fatores tambm contribuem para a perda de luminosidade, como por exemplo a difuso (provocada pelo p, vapor dgua, resduos de graxas, etc. depositado na superfcie das lentes) e mesmo a absoro da luz pelo prprio material da lente. As lentes esto ainda sujeitas s aberraes cromticas e geomtricas tais como: aberrao esfrica, astigmatismo marginal e distoro. Para evitar estas aberraes so introduzidas lentes constitudas de ndice de refrao diferentes e colocadas prismaticamente opostas eliminando-se os raios perifricos para que se utilize mais a parte central das lentes, prxima ao eixo ptico. O cruzamento dos fios do retculo deve coincidir com o eixo ptico do sistema de lentes da luneta. Quando isto no ocorre diz-se que o instrumento est com erro na linha de visada (ou linha de colimao).

Figura 5 : centro do retculo coincidindo com o eixo tico O ajuste da imagem denominado focalizao, que tem por fim fazer a coincidncia do plano do retculo e do plano da imagem do objeto visado com o plano focal comum objetiva e ocular. O procedimento de focalizao inicia-se pela focalizao dos retculos e depois do objeto. Deve-se sempre checar se a luneta est bem focalizada, para evitar o problema denominado de paralaxe de observao, o qual acarretar em visadas incorretas. Para verificar se est ocorrendo este fenmeno deve-se mover a cabea para cima e para baixo, para a direita e esquerda, sempre observando pela ocular. Quando destes movimentos, verificando-se que os fios do retculo se movem em relao a imagem,ento existe uma paralaxe de observao e, neste caso, a pontaria depender da posio do observador. Nas especificaes dos instrumentos, em relao a parte tica so destacados: a ) Imagem : direta ou inversa b ) Abertura livre da objetiva:Ex. : 40 mm. c ) Aumento da luneta: uma relao entre o tamanho de um objeto visto a olho nu e o mesmo objeto visto pela luneta. Ex.: 30 X. d ) Distncia mnima de focagem: e a menor distncia que um objeto pode ser visado. Ex. : 1,5 m. e ) Campo de vista da luneta: uma seo que se v a uma determinada distncia da luneta, pode ser em relao a uma distncia de 100 ou 1000 m ex. : 29 m em 1000 mm ou uma abertura angular ex. : 1 30. f ) Poder de resoluo: a abertura mnima em que se pode distinguir dois objetos. Ex. : 3 5.7.4 Gonimetros Gonimetros so instrumentos utilizados para a medio de ngulos, entre eles o transferidor, o clinmetro, o teodolito, o nvel e a estao total.

5.7.4.1 Teodolito Equipamento utilizado para medir ngulos horizontais e verticais com preciso. Os teodolitos atuais so todos eletrnicos, mas ainda muito comum os teodolitos tico-mecnico.

Figura 6 : Esquema bsico e principais componentes de um teodolito Constituio dos teodolitos Esquematicamente os teodolitos so construdos entorno de trs eixos caractersticos, um Vertical ou Principal, um Horizontal ou Secundrio e um tico ou de Visada; 1 ) Eixo vertical: o eixo em torno do qual o instrumento (a alidade) gira num plano horizontal e coincide com a vertical do lugar; 2 ) Eixo horizontal: eixo em torno do qual gira a luneta; 3 ) Eixo tico: eixo definido pela linha que une o centro tico da lente ocular e da objetiva. Os teodolitos, independentemente do tipo, so compostos basicamente de: a ) Uma base com parafusos calantes e nvel esfrico; b ) Um crculo graduado fixo para medio do ngulo horizontal; c ) A alidade, que gira sobre o crculo horizontal, e que contm o crculo vertical e o nvel tubular; d ) Uma luneta que contm o sistema de lentes. e ) Parafusos de fixao de movimentos; f ) Parafusos de chamadas ou de ajuste fino. 5.7.4.1.1 Tipos 5.7.4.1.1.1 tico mecnico Tambm conhecidos por analgicos ou prismticos. A leitura feita com auxlio de espelhos em forma de prismas, localizados dentro do aparelho, que refletem a leitura da graduao indicando o ngulo medido. Nos teodolitos ticos-mecnicos a leitura dos limbos, horizontal e vertical, feita por intermdio de um microscpio colocado ao lado da luneta. O transporte das imagens dos crculos graduados ao campo tico do microscpio conseguido por um sistema de prismas. Assim, sem necessidade de se deslocar de posio, o observador ao terminar de focalizar o ponto topogrfico na luneta, move ligeiramente a cabea e olha no campo focal do microscpio tico a imagem dos limbos horizontal e vertical. Em alguns aparelhos mais sofisticados a imagem do limbo horizontal ou vertical no se apresenta ao mesmo tempo e sim alternativamente, bastando girar um boto de controle apropriado. 5.7.4.1.1.2 Digital O impacto da microeletrnica nos teodolitos concentra-se quase que exclusivamente no sistema de leitura dos crculos graduados e no sistema do sensor eletrnico que compensa automaticamente a inclinao do equipamento, levando-o horizontal.

Os principais componentes fsicos de um sistema de medio eletrnica so dois: um crculo de cristal com regies claras e escuras (transparentes e opacas) codificadas atravs de um processo de fotolitografia, e fotodiodos detectores da luz que atravessam esse crculo graduado. Existem basicamente dois princpios de codificao e medio, o absoluto que fornece um valor angular para cada posio do crculo, e o incremental que fornece o valor com relao a uma origem, isto , quando se girou o teodolito a partir de uma posio inicial. 5.7.4.1.3 Acessrios a) balizas; b) prumos esfricos; c) trenas; d) miras; e) prismas; f) termmetro; g) barmetro; h) psicmetro; i) dinammetro; j) sapatas; k) pra-sol. l)trip 5.7.4.1.4 Erros Nas operaes de medio angular, desde a materializao do vrtice do ngulo at a leitura do mesmo, uma srie de erros podem ocorrer. Dentre as principais fontes que do origem a erros, destacam-se aquela devida centralizao do instrumento no ponto, o nivelamento do instrumento, a refrao atmosfrica, a preciso na pontaria e, principalmente, os erros axiais do instrumento. Os principais erros so: 1) Falta de verticalidade do eixo principal; 2) Falta da horizontalidade do eixo secundrio; eliminado atravs da mdia de observaes conjugadas (direta e inversa). 3) Erro da colimao horizontal; eliminado atravs da mdia de observaes conjugadas (direta e inversa). 4)M graduao do limbo; eliminado atravs da mdia de observaes eqidistantes sobre o limbo mtodo da reiterao ou repetio. 5) Erro de ndice; Resulta da falta de verticalidade da linha formada pela referncia de leitura e o centro do limbo zenital, provocado pela desretificao do nvel ou pela m calagem da bolha. eliminado atravs da mdia de observaes conjugadas (direta e inversa). 6) Erros de excentricidade 7) Refrao; 8) Erros do operador: - A pontaria a principal fonte de erros do operador; - Leitura e registro figuram como erros grosseiros. A norma NBR 13133 da ABNT recomenda os seguintes cuidados para atenuar os erros de medio angular: - Nas operaes de campo, cuidados especiais devem ser tomados quanto s centralizaes do teodolito e do sinal a ser visado, pois os erros de centralizao resultam na maior fonte de erro de medio de ngulos nos vrtices das poligonais. Estes erros so tanto maiores quanto mais curtos forem os lados das poligonais. Nos casos de lados curtos, que requeiram maior rigor nas medidas angulares, recomendado o emprego da centragem forada conhecida tambm como mtodo dos trs trips. - As medies angulares horizontais devem ser efetuadas pelo mtodo das direes em sries de leituras conjugadas. - Em levantamentos de pequena exatido tolerada a medio angular horizontal, utilizando somente a posio direta do teodolito, desde que seja aplicada a correo de colimao obtida pela mdia dos valores de leituras conjugadas realizadas no incio e no fim de cada jornada de trabalho.

5.7.4.1.2 Classificao NBR13133 Os teodolitos so classificados segundo o desvio padro de uma direo observada em duas posies da luneta (DIN 18723), conforme Tabela 1 . Classificao de teodolitos Classes de teodolitos Preciso angular Desvio-padro 1 baixa < 30" 2 mdia