หนวยการเรยนท 5

กลองวดมม (THEODOLITE) รายการเรยนการสอน

เรองท 5.1 กลองวดมมและการใชงาน เรองท 5.2 การแบงชนดของกลองวดมมวธตางๆ เรองท 5.3 สวนประกอบของกลองวดมม เรองท 5.4 ใบงานท 5 การตงกลองวดมม

สาระส าคญ 1. กลองวดมมเปนเครองมอทใชในการวดมมไมวาจะเปนมมราบ หรอมมดง

การทง 4 กลมทกลาวถงนปจจบนก าลงจะลาสมยและท าการเลกผลต รวมทง 4 กลมนเรยกกลองชนดเหลานวา Mechanical Theodolite

2. กลองวดมมแบบเดมเรยกวา Mechanical Theodolite ปจจบนกลองจะประดษฐรวมกบเครองมอวดระยะอเลกทรอนกส หรอประกอบกบเครองมอวดระยะอเลกทรอนกส หรอประกอบกบเครองมอวดระยะอเลกทรอนกสสามารถรงวดและค านวณพกดต าแหนงของจดตางๆ ทตองการได

3. สวนประกอบของกลองวดมม 4. ฝกทกษะในการท างานโดยการปฏบตการตงกลองวดมมเพอใหมความช านาญและ

ความอดทน ละเอยดรอบคอบ

จดประสงคการเรยนการสอน (สมรรถนะการเรยนร) 1. อธบายความหมายของกลองวดมมได 2. บอกชนดของกลองวดมมได 3. บอกขนตอนการตงกลองวดมมได 4. มทกษะในการตงกลองวดมม

เรองท 5.1 กลองวดมม (THEODOLITE)

รปท 5.1 กลองวดมม Wunderman Theodolite ป 1890

5.1 กลองวดมมและการใชงาน(Introduction to Theodolite and usages)

งานส ารวจภาคสนาม ปรมาณทตองการรงวดเกบรายละเอยด ประกอบดวยปรมาณตางๆ ไดแก ระยะลาด(Slope Distance, OC) ระยะราบ (Horizontal Distance, OB) ระยะดง (Vertical Distance, CB) มมราบ(Horizontal Angle) มมดง (Vertical Angle) มมดงบน (Zenith Angle) โดยคาทวดไดในสนามสามารถน ามาค านวณปรมาณอนไดโดยอาศยความสมพนธทางเรขาคณต ซงในงานส ารวจรงวดมม กเปนปรมาณหนงทมความส าคญในเชงเรขาคณต การวดมมจงเปนกระบวนการทส าคญ ในการส ารวจภาคสนาม และเครองมอทใชในการวดมมไมวาจะเปนมมราบ หรอมมดง เรยกวา “กลองวดมม”(Theodolite) กลองวดมมในสมยกอนจะแบงเปนกลอง Transit และ Theodolite ซงใชส ารวจท าแผนท สามารถวดมมราบและสง การวดระยะราบ และวดระยะดงความตางระดบใชในการวางแนวทางตางๆ ตลอดจนการท าระดบอยางหยาบๆ การแยกชนดของกลองวดมมเปนกลอง Transit และ Theodolite นน จะไมเปนสากล เพยงแตเปนการรกนในระหวางชางส ารวจวาอนไหนเปนกลอง Transit หรอ Theodolite ในยโรปเมอกอนเรยกเครองมอวดมมวา Transiting Theodolite ค าวา Transiting หมายความวากลองสามารถกระดกกลบได คอกระดกสองหนาและสองหลงได แตชาวยโรปชองเรยก Transiting Theodolite วา Theodolite ในขณะเดยวกนชาวอเมรกนชอบเรยกวา Transit เฉยๆ เมอนานเขากเกดความแตกตางกนอยางเหนไดชดขนแตหลกการออกแบบเหมอนกน ในสมยกอนกลองจะเปนระบบ Vernier จานองศาจะเปนโลหะและม Vernier ชวยในการอาน และกลอง Transit จะมหลอดระดบตดอยกบ Telescope

ในป 1992 Carl Zeiss Jena ไดประดษฐกลอง Optical Theodolite ขนเปนครงแรก เพราะกอนหนานนไมมการประดษฐจานองศาทใชแกวและไดพบระบบ Micrometer ในยโรป นบเปนความแตกตางประการหนงของกลอง Transit และ Theodolite สวนใหญ Transit ของอเมรกาจะม 4 Foot screw เรองท 5.2 การแบงชนดของกลองวดมม การแบงชนดของกลองวดมมมหลายวธ ซงพอสรปไดดงน กลมท 1 เปนกลองสมยเกาซงจานองศาเปนโลหะ ม Vernier ชวยในการอานเศษองศา แบงออกไดดงน

1. กลอง Transit มหลอดระดบอยบน Telescope

รปท 5.2 กลองวดมม Pike & Son Transit ป 1840

2. กลอง Theodolite ไมมหลอดระดบอยบน Telescope

รปท 5.3 กลองวดมมไมมหลอดระดบอยบน Telescope

กลมท 2 แบงตามระบบการอานมมจะแบงออกเปน 1. Vernier Theodolite หมายถงกลองทใช Vernier กคอกลองกลมท 1 นนเอง แตจะ

มจานองศาทเปนแกวบาง

รปท 5.4 กลองวดมมแบบ Vernier

2. Optical Theodolite หมายถงกลองทใชระบบ Len และ Prism จานองศาทเปนแกว

รปท 5.5 กลองวดมม Optical Theodolite ยหอ Sokkisha TM1A

กลมท 3 แบงตามระบบการอาน ซงกคอกลองกลมท 2 ชนดท 2 ซงจะเรยกวา Optical Reading Theodolite ซงจะแบงออกเปน 1. Direct Reading Theodolite หรอ Scale Reading Theodolite ซงจะม Glass Scale

ชวยในการอานเศษ เชน T16

รปท 5.6 กลองวดมม Direct Reading Theodolite กลอง Wild T16

2. Single Reading Optical Micrometer Theodolite เรยกสนๆ วา Micrometer

Theodolite เชน กลอง WILDT1

รปท 5.7 กลองวดมม Micrometer Theodolite กลอง WILDT1

3. Double Reading Optical Micrometer กลองชนดนจะใชการอานคาองศาจากจาน

องศาทงสองหนา เรยกวา Double Image ตวอยางเชน กลอง T2

รปท 5.8 กลองวดมมแบบ Double Image กลอง Wild T2

กลมท 4 แบงกลองออกตามลกษณะการวดมมคอ 1. Repeating Theodolite เปนกลองทใชวดมมแบบซ าหรอแบบทวน บางทเรยกวา

Double Center หรอ Double Axis Theodolit เปนกลองชนด Vernier จานองศาเปน

โลหะ

รปท 5.9 กลองวดมม Double Axis Theodolit เปนกลองชนด Vernier

2. Optical Theodolite แตจานองศาจะเปนแกว ม Micrometer และเปนกลอง Double

Axis เหมอนกน สามารถวดมมแบบ Repetition ได มจานบนจานลางเหมอน

กลอง Vernier ตวอยางเชนกลอง T1

รปท 5.10 กลองวดมม Optical Theodolite กลอง Wild T1

3. Direction Theodolite หรอเปนกลองชนด Single Axis ไมสามารถวดมมแบบ

Repetition ได มสกรตงองศาและเปนกลองชนด Double Image ตวอยางเชน กลอง

WILDT2

4. รปท 5.11 กลองวดมม WILDT2

ทง 4 กลมทกลาวถงนปจจบนก าลงจะลาสมยและท าการเลกผลต รวมทง 4 กลมนเรยกกลองชนดเหลานวา Mechanical Theodolite

กลมท 5 กลองชนดนเปนกลองทไดพฒนามาใชงานประมาณป 1965 รนเกาๆ กลาสมยไป

ปจจบนกลองจะประดษฐรวมกบเครองมอวดระยะอเลกทรอนกส หรอประกอบกบเครองมอวดระยะอเลกทรอนกส หรอประกอบกบเครองมอวดระยะอเลกทรอนกสได กลองชนดนแบงออกไดดงน 1. Digital Theodolite เปนกลองทใชระบบอเลกทรอนกสแตไมมจอบอกคาองศา กลองจะอานเหมอนกลอง Theodolite ทวไป แตจะตองใชแบตเตอร

รปท 5.11 กลองวดมม Digital Theodolite

2. Electronic Digital Theodolite เปนกลองทใชระบบอเลกทรอนกส และมจอส าหรบบอกคาองศา บางทเรยกกลองชนดนวา Electronic Theodolite

รปท 5.12 กลองวดมม Electronic Digital Theodolite

3. Electronic Tacheometer กลองทสรางประกอบกบเครองวดระยะอเลกทรอนกส กลอง Electronic Theodolite น บางชนดจะสามารถวดมมแบบ Repettion ได และในปจบนไดมการประดษฐระบบการเกบขอมลในสนามเรยกวา Electronic field book ซงสามารถน าไปตอ Computer และเครอง Plot ได ในสมยปจจบนมกจะเรยกวา Electronic Total Station หรอ Electronic Modular System

รปท 5.13 กลองวดมม Electronic Tacheometer

เรองท 5.3 สวนประกอบตางๆ ของกลอง VERNIER THRODOLITE หรอ TRANSIT สวนประกอบใหญๆ ของกลองจะแบงออกไดดงน 1. ตวกลอง ( TELESCOPES) ในปจจบนนตวกลองนยมออกแบบมาใหสามารถสองเพอ

การวดมม และใชเปนทสงล าแสงและรบล าแสง Infar-red หรอ Laser เพอการวดระยะ ซงเราเรยกวา

Coaxial telescope ซงตองรกษาคณสมบตตางๆ ไวอยางครบถวนคอ ก าลงขยายมาก ตวกลองสน

สามารถทจะหมมรอบแกนได และจะตองมความละเอยดในการสองวดมมสวนประกอบของตว

กลองมดงน

1.1 เลนสปรบความชด ( FOCUSSING LENS) 1.1.1 External focusing หมายถงกลองทใช Eyepiece หรอ Objective ท าหนาทปรบภาพใหชดเจนแทนเลนสโฟกส ปจจบนไดลาสมยแลว แตกยงมการใชกบตวกลองของเขมทศ ขอสงเกตตวกลองชนดนกคอ Eyepiece และ Objective จะเคลอนทเขา – ออกเมอเวลาปรบภาพ

1.1.2 Internal focusing หมายถงตวกลองทบรรจเลนสโฟกสเขาไปขางในตวกลอง สวนมากจะเปนเลนสเวา เพอท าหนาทปรบภาพใหชดเจน และม Anallatic lens ประกอบดวย เพอท าใหตวบวกคงทของสเตเดยเปนศนย ปจจบนจะใชตวกลองชนดนเปนสวนมาก ไมวาจะเปนกลองระดบ และ Theodolite ขอสงเกตของกลองชนดนกคอ Eyepiece และ Objective lens จะตดตาย 1.2 EYEPIECE ท าหนาทขยายภาพและสายใยใหชดเจน 1.3 สายใยกลอง (CROSS HAIR หรอ HAIR LINE ) ปจจบนสายใยกลอง จะใชวธการขดลงบนแผนแกว และน าอกแผนหนงมาประกบโดยใชกาวพเศษ ทงนเพอปองกนความสกปรกและการลบเลอน สายใยราบและสายใยดงจะตองตงไดฉากซงกนและกน และจดตดของสายใยกคอแนวแกนกลอง สายใยดงจะมสายใยเลกๆ อกสองสายใยเรยกวา สายใยบนและสายใยลาง (Upper and Lower hair line ) ผลตางของสายใยทงสองเรยกวา ยานสเตเดย ใชในการหาระยะราบหรอระยะดง 2. จานบน (UPPER PLATE) จานบนจะตองอยในแนวระดบ มแกนสวมทบแกนของจานองศา ซงจานองศาจะเปนจานลาง จานบนจะหมนรอบแกนดงของกลอง (Standing axis หรอ Vertical axis) สวนประกอบของจานบนมดงน 2.1 หลอดระดบฟองยาว (Tubular level ) อาจจะมหนงหรอสองหลอดซงตงไดฉากซงกนและกน เราเรยกวา Plate Level หรอ ระดบตวลาง เวลาวดมมราบหรอมมดงจะตองไดระดบ 2.2 ระดบตวบน (Index level ) เปนระดบของจานองศาดง ตวระดบจะตดอยกบ Vernier แตตวกลองจะตดอยกบจานองศา ซงแนว 0 จะตองอยในแนวของแกนกลอง 2.3 ควงสมผสทางราบ (Upper tangent screw) ใชหมนกลองใหสายใยไปตดกบทหมายเลง 2.4 ควงบงคบจานองศาดง (Vertical circle clamp screw) เพอ Clamp กลองใหอยในแนวราบ โดยใหศนยของจานองศาตรงกบ Index ของ Vernier เพอวดมมดง 2.5 ความสมผสจานองศาดง (Vertical circle tangent screw) เปนควงทใชส าหรบเลอนใหสายใยราบของกลองสมผสจดทตองการวดมมดง 3. จานลาง (LOWERPLATE) หรอจานองศาราบของกลอง ซงจะตดกบแกนเพอสวมเขากบแกนลางสดทตดกบ Foot screw สวนประกอบของจานลางจะม Lower clamp screw หรอควงบงคบทางราบ ส าหรบน าคาองศาไปทงธงหลง 4. ควงตงระดบ (LEVELLING SCREW) ชดของควงตงระดบหรอควงสามเสานจะประกอบไปดวย

4.1 ควงสามเสาใชตงระดบราบของกลอง (Plate level) ซงควงสามเสานจะเปนตว Support แทนบนของควงสามาเสา (Tribach) 4.2 แทนบนของควงสามเสา (Tribach) จะเปนโครงสรางทรบสวนตางๆ ของกลอง 4.3 Trivet stage หรอฐานของกลอง เปนฐานทใชขนควงของขากลองใหขากลองตดกบกลอง 4.4 ถาเปนกลอง Optical reading theodolite จะมแผนสปรง(Sprimg plate) กดสวนลางของ Foot screw ถาขนสกรขากลองแนน แผนสปรงจะกดแนน ท าใหตงระดบล าบาก 4.5 ควงสมผสทางราบของจานลาง (Lower tangent screw) ใชหมนใหสายใยตดกบทหมายหรอธงหลงหรอเปาหลง

รปท 5.14 สวนประกอบของกลองวดมม

ลกษณะแกนตางๆ ของกลอง 1. แกนกลอง (Telescope axis) คอแนวเสนตรงทผานจดตดของสายใยราบกบสายใยดง และจดศนยออฟตก (Optic center)ของเลนสปากกลอง (Objective ) 2. แกนดงของกลอง (Vertical axis) คอแนวเสนตรงทผานแกนของอาการหมนในทางราบของกลอง

3. แกนราบของกลอง (Horizontal axis) คอแนวเสนตรงทผานแกนของอาการหมนของตวกลอง(Telescope) ในทางดง 4. แกนของหลอดระดบ (Bubble tube axis) คอแนวเสนตรงทสมผสกบจดสงสดของสวนโคงของหลอดระดบ 5. จดศนยกลางของกลอง Theodolite คอจดตดของแกนราบ แกนดงและแกนกลองตดกน ลกษณะอนพงประสงคของกลอง THEODOLITE ส าหรบกลองวดมมทถกตองจะตองมลกษณะดงน 1. สายใยดงจะตองตงไดฉากกบแกนราบของกลอง จะท าใหจดตางๆ บนสายใยดงสามารถใชในการวดมมราบไดอยางถกตอง หรอท าใหวางแนวไดอยางถกตอง 2. แกนของระดบลาง (Plate level) จะตองตงไดฉากกบแกนดง ทงนเพอวาเมอกลองไดระดบแลว แกนดงของกลองจะอยในแนวดงจรง ๆ นนคอมมราบจะถกวดอยใน Horizontal plane และมมดงจะถกวดไดโดยปราศจาก Index error เนองจากการเอยงของแกนดง 3. แนวเลง (Line of sight) จะตองตงไดฉากกบแกรนราบทจดตดกบแกนดงและแกนกลอง แกนกลองจะตองเปนแกนเดยวกบแนวเลง ซงถาเปนอยางนแลว ถาหมนตวกลองรอบๆ แกนราบ แนวเลงจะอยในลกษณะทเปน Plane เมอเราปรบโฟกส ไมวาสองทหมายใกลหรอไกล จดทหมายนนกจะอยบน Plane ของแนวเลง ซงจะผานแนวแกนดง 4. แกนราบจะตองตงไดฉากกบแกนดง ดงนนเมอกระดกกลองแนวเลงจะอยในพนดง (Vertical plane) 5. แกนของหลอดระดบตวบนจะตองขนานกบแกนกลองในกรณทตองการหาคาระดบ หรอเพอใหการวดมมสงไดถกตอง ปราศจาก Index error 6. ในกรณทระดบดงไดระดบ แนวกลองอยในแนวระดบ Vernier ของกลองจะตองไดศนยพอด เพอใหการวดมมสงไดถกตองไมมความคาดเคลอนจาก Vernier 7. แกนกลองจะตองตงไดฉากกบแกนราบ 8. จดตดของสายใยราบและสายใยดงจะตองอยกงกลางของ Field of view ทมองเหนใน Eyepiece 9. ในกรณทกลองใช Striding level เพอแกการเอยงของแกนราบท แกนของ Striding level จะตองขนานกบแกนราบของกลอง และถาสมมตวา หมนกลองไดแนวเลงจะตองอยใน Vertical Plane 10. ในกลองทม Optical plummet หรอกลองเลงหวหมด แนวเลงในทางดงจะตองอยในแนวดง (Plumb line) เรองท 5.5 ฝกทกษะการตงกลองวดมม Theodolite ดรายละเอยดในใบงานท 5

แบบทดสอบทายบทท 5

ค าสง เลอกค าตอบทถกทสดเพยงขอเดยว 1. THEODOLITEเปนเครองมอทใชส าหรบ ก. เครองมอทใชในการวดมมราบ และมมดง ข. เครองมอทใชในการวดระยะราบ และระยะดง ค. เครองมอทใชในการวดพนท ง. เครองมอทใชในการวดมมและระยะทาง 2. Transit เปนเครองมอส าหรบ ก. เครองมอทใชในการวดมมราบ และมมดง ข. เครองมอทใชในการวดระยะราบ และระยะดง ค. เครองมอทใชในการวดพนท ง. เครองมอทใชในการวดมมและระยะทาง 3. Carl Zeiss Jena ไดประดษฐกลอง Optical Theodolite ในป ก. ค.ศ. 1962 ข. ค.ศ. 1972 ค. ค.ศ. 1982 ง. ค.ศ. 1992 4. Optical Theodolite หมายถง ก. กลองทใช Vernier ชวยในการอานมม ข. กลองทใชระบบ Len และ Prism จานองศาทเปนแกว ค. กลองทใช Vernier ชวยในการอานมมและจานองศาทเปนแกว ง. กลอง Theodolite ไมมหลอดระดบอยบน Telescope 5. Direct Reading Theodolite หรอเรยกอกอยางหนงวา ก. Optical Theodolite ข. Vernier Theodolite ค. Scale Reading Theodolite ง. Direction Theodolite 6. กลองชนดใดทอานมมแบบ Scale Reading Theodolite ก. Wild T0 ข. Wild T1

ค. Wild T2 ง. Wild T16 7. ขอใดเปนกลองชนด Single Reading Optical Micrometer Theodolite ก. Wild T0 ข. Wild T1 ค. Wild T2 ง. Wild T16 8. กลองชนดใดทอานมมแบบ Scale Reading Theodolite ก. Wild T0 ข. Wild T1 ค. Wild T2 ง. Wild T16 9. Repeating Theodolite เปนกลองทใชวดมมแบบ ก. แบบซ าหรอแบบทวน ข. แบบDirection ค. แบบหนาซายหนาขวา ง. แบบ Vernier 10. เปนกลองทใชระบบอเลกทรอนกสแตไมมจอบอกคาองศา คอกลองชนดใด ก. Repeating Theodolite ข. Digital Theodolite ค. Electronic Digital Theodolite ง. Direction Theodolite 11. เปนกลองทใชระบบอเลกทรอนกส และมจอส าหรบบอกคาองศา ก. Repeating Theodolite ข. Digital Theodolite ค. Electronic Digital Theodolite ง. Electronic Tacheometer 12. เปนกลองทใชระบบอเลกทรอนกส และมจอส าหรบบอกคาองศา ก. Repeating Theodolite ข. Digital Theodolite ค. Electronic Digital Theodolite ง. Electronic Tacheometer

13. กลองทสรางประกอบกบเครองวดระยะอเลกทรอนกส ก. Repeating Theodolite ข. Digital Theodolite ค. Electronic Digital Theodolite ง. Electronic Tacheometer 14. FOCUSSING LENS ก. Repeating Theodolite ข. ควงสมผสทางราบ ค. ท าหนาทขยายภาพและสายใยใหชดเจน ง. เลนสปรบความชด 15. สวนประกอบกลองทใชในการตงระดบอยางละเอยด ก. หลอดระดบฟองยาว ข. ควงสมผสทางราบ ค. ควงสามเสา ง. หลอดระดบฟองกลม 16. แกนราบของกลอง (Horizontal axis) คอ ก. แนวเสนตรงทผานจดตดของสายใยราบกบสายใยดง และจดศนยออฟตก ข. แนวเสนตรงทสมผสกบจดสงสดของสวนโคงของหลอดระดบ ค. แนวเสนตรงทผานแกนของอาการหมนของตวกลอง(Telescope) ในทางดง ง. แนวเสนตรงทผานจดตดของสายใยราบกบสายใยดง 17. แกนกลอง (Telescope axis) คอ ก. แนวเสนตรงทผานจดตดของสายใยราบกบสายใยดง และจดศนยออฟตก ข. แนวเสนตรงทสมผสกบจดสงสดของสวนโคงของหลอดระดบ ค. แนวเสนตรงทผานแกนของอาการหมนของตวกลอง(Telescope) ในทางดง ง. แนวเสนตรงทผานจดตดของสายใยราบกบสายใยดง 18. แกนของหลอดระดบ (Bubble tube axis) คอ ก. แนวเสนตรงทผานจดตดของสายใยราบกบสายใยดง และจดศนยออฟตก ข. แนวเสนตรงทสมผสกบจดสงสดของสวนโคงของหลอดระดบ ค. แนวเสนตรงทผานแกนของอาการหมนของตวกลอง(Telescope) ในทางดง ง. แนวเสนตรงทผานจดตดของสายใยราบกบสายใยดง 19. แกนดงของกลอง (Vertical axis) ก. แนวเสนตรงทผานจดตดของสายใยราบกบสายใยดง และจดศนยออฟตก

ข. คอแนวเสนตรงทผานแกนของอาการหมนในทางราบของกลอง ค. แนวเสนตรงทผานแกนของอาการหมนของตวกลอง(Telescope) ในทางดง ง. แนวเสนตรงทผานจดตดของสายใยราบกบสายใยดง 20. Optical plummet คอ ก. กลองเลงหวหมด ข. ควงสมผสทางราบ ค. ควงสามเสา ง. หลอดระดบฟองกลม