Как сделать точный нивелир своими руками для строительства и геодезии

Содержание

1. Что будем делать?
2. Выбираем компоненты
3. Лазерный нивелир для стройки и ремонта
4. Глазомерный нивелир
5. В заключение

Хотя лазерные нивелиры значительно ускоряют подготовительные работы при строительстве и ремонте, говорить о полной замене традиционных методов пока рано. Основные причины — относительно высокая стоимость приборов и, что важнее, их ограниченная точность на больших расстояниях. Например, на длине 10 метров погрешность может достигать 1 см, что превышает допустимые нормы для многих строительных конструкций. Кроме того, в условиях яркого освещения или на открытой местности луч лазера становится плохо видимым, что ограничивает его применение в геодезии.

Возможности лазерного нивелирования

В этой статье мы рассмотрим, как создать своими руками нивелир, который будет соответствовать строгим требованиям по точности, стабильности и удобству использования. Такой прибор должен быть пригоден как для внутренних строительно-ремонтных работ, так и для глазомерной съемки на местности. Ключевые требования к самодельному устройству:

• Обеспечивать точность отбивки горизонталей и вертикалей не хуже, чем у опытного мастера с ручным инструментом.
• Позволять быстро переключаться между режимами «горизонт» и «отвес» без переделки или сложной перенастройки.
• Сокращать трудозатраты на разметочные работы как минимум в три раза по сравнению с ручными методами.
• Сохранять калибровку и точность в течение всего строительного или полевого сезона.
• Иметь конструкцию, допускающую повторную юстировку для восстановления исходной точности.
• Изготавливаться в домашних условиях с использованием общедоступных инструментов и материалов.
• Стоить в несколько раз дешевле самого бюджетного фабричного лазерного нивелира.
• Настраиваться (юстироваться) без применения сложного прецизионного оборудования.
• Устанавливаться на любую, даже неровную, поверхность без предварительного выравнивания площадки.

Эти условия не являются утопичными. История техники знает множество примеров, когда умелые руки создавали инструменты, превосходящие по точности те, которыми они были сделаны.

Что будем делать?

Для разных задач оптимальны разные типы приборов. Для топографической съемки на местности наилучшим выбором является классический глазомерный нивелир. А вот для строительных и отделочных работ внутри помещений стоит сделать лазерный уровень, так как его главное преимущество — многократное сокращение времени на разметку — здесь проявляется в полной мере.

Лазерный 3D нивелир и лазерный уровень

На рынке представлены сложные 3D-нивелиры, проецирующие линии и углы, и более простые лазерные уровни, дающие точку или крест. Создать аналог 3D-прибора в домашних условиях крайне сложно, к тому же такие устройства очень чувствительны к пыли и ударам. Поэтому наш выбор — самодельный лазерный уровень. Его конструкция достаточно проста для повторения, но при правильном подходе может обеспечить высокую точность и надежность.

Почему простые решения не работают?

Казалось бы, самый простой способ — прикрепить лазерную указку к обычному пузырьковому уровню. Однако на практике точность такого «нивелира» оказывается неприемлемо низкой. Основная проблема фабричных и многих самодельных лазерных уровней — взаимозависимость регулировок при установке на неровную поверхность. Подстройка по одной оси сбивает настройку по другой, что превращает процесс юстировки в мучительное занятие.

Устройство лазерного уровня и порядок его использования

Чтобы решить эту проблему, в нашем проекте мы используем две ключевые доработки: 1) установку излучающего блока по двухкоординатному пузырьковому уровню и 2) применение независимо регулируемой вертикальной опоры (штатива). Если опора выставлена строго вертикально, а уровень сразу показывает направление крена блока, то вывести луч в горизонт или в отвес можно быстро и в один прием.

Еще одна слабость простых самоделок — использование дешевых лазерных указок, луч которых часто не совпадает с их геометрической осью. Это приводит к тому, что при вращении прибора отметка описывает окружность, а не движется по прямой линии. Также сложно изготовить в домашних условиях качественный и точный узел вращения излучателя.

Устройство и способы юстировки самодельного лазерного нивелира

Выбираем компоненты

Успех проекта зависит от правильного выбора и подготовки ключевых узлов:

• Узел вращения и основание.
• Вертикальная опора (штатив).
• Лазерный излучатель (указка).
• Двухкоординатный пузырьковый уровень.

Узел вращения

Этот модуль можно изготовить на основе трения скольжения из плитных материалов с ровной поверхностью. Материал должен быть достаточно прочным, устойчивым к влаге и пыли, а также хорошо обрабатываться ручным инструментом. В порядке убывания предпочтения:

1. Постформинг (HDF) — плита высокой плотности, используемая для столешниц. Обладает отличной ровностью (до 0.25 мм/м), износостойкостью и влагостойкостью.
2. Мебельная ЛДСП толщиной 16-24 мм. Точность формовки около 0.5 мм/м. Прослужит 3-5 сезонов, но боится prolonged увлажнения. Заготовки нужно вырезать, отступив не менее 5 см от края плиты.
3. Ламинированная МДФ от 12 мм (класс не ниже 33). Ровность поверхности около 0.5 мм/м, но материал сильно подвержен набуханию при увлажнении.

Фанера, ОСБ, текстолит и подобные материалы не подходят из-за недостаточной ровности или низкой стойкости к условиям эксплуатации.

Опора (штатив)

Фото/видео штатив, пригодный для применения в качестве опоры самодельного нивелира

Идеальная опора — современный фото- или видеоштатив. Он обеспечивает плавную и независимую регулировку по высоте и вертикали. При выборе обратите внимание на два момента: наличие встроенного двухкоординатного уровня (по нему вы будете выставлять штатив вертикально) и хотя бы грубой градусной шкалы на поворотной головке, что облегчит ориентацию прибора.

Примечание: Популярная идея использовать в качестве нивелира емкость с водой и плавающим на пенопласте лазером — миф. Такая система крайне неустойчива из-за смещения центров тяжести и плавучести, а также сил поверхностного натяжения воды, что делает точную разметку невозможной.

Лазерная указка

Лазерная указка-брелок, пригодная для использования в самодельном нивелире

Для нивелира лучше всего подходит самая простая и дешевая лазерная указка-брелок в форме ровного цилиндра, без кольцевых выступов и оптических насадок. Как правило, такие указки не требуют сложной юстировки, а если она и понадобится, провести ее будет несложно. Недостаток — относительно большое световое пятно, но его центр легко определить на глаз для постановки отметки.

Двухкоординатный уровень

Пузырьковые двухкоординатные уровни круглый и Т-образный

Для точной установки излучающего блока необходим круглый пузырьковый уровень диаметром от 20-25 мм. Идеально, если это будет прецизионный уровень с перекрестными рисками и градусной шкалой, но подойдет и простой. В поисковых системах ищите по запросу «круглый пузырьковый уровень».

Лазерный нивелир для стройки и ремонта

Собрав все компоненты, можно приступать к изготовлению лазерного нивелира, который по своим практическим качествам не будет уступать многим покупным моделям. Порядок работы с ним интуитивно понятен:

1. Установите штатив на место и с помощью его ножек и встроенного уровня выставьте его строго вертикально.
2. Закрепите на головке штатива собранный нивелировочный блок.
3. Для отбивки отвеса наклоните штативную головку на 90 градусов.
4. Установите на блок двухкоординатный уровень и, регулируя положение блока, выведите пузырек в центр (для горизонтали или вертикали).
5. Вращая поворотную площадку, ведите лучом по размечаемой поверхности и ставьте отметки.

Конструкция самодельного лазерного нивелира

Конструкция прибора показана на рисунке. Основные элементы: поворотная площадка с лотком для указки, опорная плита и узел вращения на болте. Лоток под указку выбирается кромочным рубанком. Указка фиксируется в нем полосками резины на саморезах. Для удобства на поворотную площадку можно нанести лимб с отметками в 30, 45 и 60 градусов. Все детали после распила и обработки следует пропитать водно-полимерной эмульсией (экогрунтом) и покрасить. Собранный узел должен вращаться с небольшим, но ощутимым трением.

Крепление к штативу

Штативные винты обычно имеют резьбу 1/4”. Найти или выточить под нее гайку может быть сложно. Более простой способ: снять штативную площадку (она обычно держится на защелке), просверлить в ней пару отверстий и прикрутить снизу к опорной плите нивелира саморезами. Под штативный винт в плите выбирается лунка. Такой способ крепления надежен и минимизирует люфты.

Юстировка лазера

Правильно собранный нивелир из качественных материалов в дополнительной юстировке не нуждается. Однако может потребоваться корректировка положения самой указки, если ее луч не аксиален. Делается это так:

1. Установите и выставьте прибор для горизонтальной разметки.
2. Положите указку в лоток, но пока не закрепляйте.
3. Направьте луч на белую стену с расстояния 3-5 метров и включите лазер.
4. Медленно вращайте указку вокруг ее оси. Если луч описывает окружность, отметьте на стене ее центр.
5. Поворачивая указку, найдите такое ее положение, при котором пятно движется строго вверх-вниз относительно центра окружности.
6. В этом положении закрепите указку резинками и саморезами.
7. Если световое пятно смещено вверх от центра, подложите тонкий юстировочный клин (например, гвоздь) под заднюю часть указки. Если смещено вниз — под переднюю.
8. Закрепите клин каплей клея и отметьте на площадке положение указки. Теперь ее можно снимать для замены батареек, а затем устанавливать обратно без потери точности.

Глазомерный нивелир

Для топографической съемки на местности (например, для прокладки дренажа или в учебных целях) необходим глазомерный нивелир. Профессиональные теодолиты дороги и сложны в освоении. Мы же сделаем точный и надежный прибор на основе компаса с визиром и хорошего транспортира с отвесом.

Основные приемы нивелирования на местности

Компас: Лучше всего подходит обычный туристический компас в круглом корпусе. Еще лучше — инженерный компас с дефлектором, уменьшающим влияние магнитных помех. Хорошо, если у компаса есть две шкалы — прямая и обратная (буссольная), что упрощает считывание магнитного азимута.

Какие нужны компас с визиром и транспортир для изготовления глазомерного нивелира

Транспортир: Школьный угломер для серьезных работ не годится. Нужен инженерный или штурманский транспортир длиной от 30 см, желательно с двумя шкалами (прямой и обратной). Идеально, если есть третья шкала, отмеряющая 90 градусов от нуля по отвесу, — это позволит сразу брать угол места без дополнительных расчетов.

Устройство самодельного глазомерного нивелира для работ на местности

Конструкция прибора показана на рисунке. На рабочей площадке из плитного материала (тех же требований, что и для лазерного нивелира) крепятся: прецизионный уровень (ближе к центру), компас (ближе к целику), мушка (черный саморез с опиленным кончиком) и целик (мебельный уголок 10х10 мм с прорезью). Отвес крепится к транспортиру. Важный момент — мушка должна быть установлена строго перпендикулярно площадке. Для этого отверстие под нее сверлят на станке, прогоняют саморезом для нарезки резьбы, проливают отверстие клеем ПВА и после просушки вкручивают саморез с уже опиленным кончиком.

Юстировка глазомерного нивелира

Настройка прибора проводится в три этапа: прицела по вертикали, компаса и прицела по азимуту, и, наконец, угломера (транспортира).

1. Прицел по вертикали (углу места)

Площадку выставляют горизонтально по своему уровню. На мушку и целик кладут хороший строительный уровень и, вкручивая или выкручивая мушку, добиваются, чтобы пузырек уровня встал точно по центру. После этого головку мушки фиксируют каплей клея ПВА в лунке.

2. Юстировка по азимуту

Это самый ответственный этап, требующий наличия удаленного вертикального репера (труба, мачта).

1. Площадку выставляют горизонтально.
2. Компас ставят на место, ориентируя его отметки «С-Ю» по линии азимутов.
3. Поворачивают всю площадку, пока стрелка компаса не встанет точно на «С-Ю».
4. Через визир компаса «ловят» репер и записывают полученный азимут.
5. Теперь, глядя в прицел (мушка-целик), поворачивают прибор, наводя мушку на тот же репер.
6. Ослабляют крепление целика и, смещая его, совмещают прорезь с мушкой.
7. Фиксируют целик.
8. Ослабляют крепление компаса и, поворачивая его, вновь выставляют стрелку на записанное ранее значение азимута.
9. Окончательно закрепляют компас.

Если используется планшетный компас, который нельзя довернуть, то вместо последних двух шагов вычисляют и записывают на площадке поправку (разницу между истинным азимутом репера и показанием компаса в отъюстированном прицеле). Эту поправку потом нужно будет прибавлять или вычитать из всех последующих измерений.

3. Юстировка угломера (транспортира)

Самый простой этап. Площадку выставляют горизонтально. Ослабляют боковые крепления транспортира и поворачивают его вокруг центрального крепежа до тех пор, пока нить отвеса не будет указывать ровно на 90 градусов (или на 0 по двухсторонней шкале). После этого транспортир окончательно закрепляют.

В заключение

Самодельные нивелиры, описанные в статье, при аккуратном изготовлении и юстировке способны обеспечить точность, достаточную для большинства бытовых и учебных задач. Они обходятся в разы дешевле фабричных аналогов, а их создание — отличный способ глубже понять принципы геодезии и разметки. Главные преимущества таких приборов — ремонтопригодность, возможность повторной настройки и независимость от дорогостоящего оборудования.

что еще почитать: Подбор штор к обоям: правила цветового оформления интерьераРазновидности кирпича: критерии выбора и примененияСверление кафеля: правильная технология и «вредные советы» Перейти в раздел:

• Общие вопросы ремонта

Обсуждение:

выйти

Нажимая кнопку «Добавить комментарий», я соглашаюсь с пользовательским соглашением и политикой конфиденциальности сайта.



• Как выбрать самый надежный механизм дивана: полный гид по типам трансформации
• Почему установку сантехники стоит доверить профессионалам и как их найти