簡(jiǎn)史
全站儀是人們?cè)诮嵌葴y(cè)量自動(dòng)化的過(guò)程中應(yīng)運(yùn)而生的,各類(lèi)電子經(jīng)緯儀在各種測(cè)繪作業(yè)中起著巨大的作用。
全站儀的發(fā)展經(jīng)歷了從組合式即光電測(cè)距儀與光學(xué)經(jīng)緯儀組合,或光電測(cè)距儀與電子經(jīng)緯儀組合,到整體式即將光電測(cè)距儀的光波發(fā)射接收系統(tǒng)的光軸和經(jīng)緯儀的視準(zhǔn)軸組合為同軸的整體式全站儀等幾個(gè)階段。
最初速測(cè)儀的距離測(cè)量是通過(guò)光學(xué)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的,我們稱(chēng)這種速測(cè)儀為“光學(xué)速測(cè)儀”。實(shí)際上,“光學(xué)速測(cè)儀”就是指帶有視距絲的經(jīng)緯儀,被測(cè)點(diǎn)的平面位置由方向測(cè)量及光學(xué)視距來(lái)確定,而高程則是用三角測(cè)量方法來(lái)確定的。
帶有“視距絲”的光學(xué)速測(cè)儀,由于其快速、簡(jiǎn)易,而在短距離(100米以?xún)?nèi))、低精度 (1/200、1/500)的測(cè)量中,如碎部點(diǎn)測(cè)定中,有其優(yōu)勢(shì),得到了廣泛的應(yīng)用。
隨著電子測(cè)距技術(shù)的出現(xiàn),大大地推動(dòng)了速測(cè)儀的發(fā)展。用電磁波測(cè)距儀代替光學(xué)視距經(jīng)緯儀,使得測(cè)程更大、測(cè)量時(shí)間更短、精度更高。人們將距離由電磁波測(cè)距儀測(cè)定的速測(cè)儀籠統(tǒng)地稱(chēng)之為“電子速測(cè)儀”(Electronic Tachymeter)。然而,隨著電子測(cè)角技術(shù)的出現(xiàn)。這一“電子速測(cè)儀”的概念又相應(yīng)地發(fā)生了變化,根據(jù)測(cè)角方法的不同分為半站型電子速測(cè)儀和全站型電子速測(cè)儀。半站型電子速測(cè)儀是指用光學(xué)方法測(cè)角的電子速測(cè)儀,也有稱(chēng)之為“測(cè)距經(jīng)緯儀”。這種速測(cè)儀出現(xiàn)較早,并且進(jìn)行了不斷的改進(jìn),可將光學(xué)角度讀數(shù)通過(guò)鍵盤(pán)輸入到測(cè)距儀,對(duì)斜距進(jìn)行化算,最后得出平距、高差、方向角和坐標(biāo)差,這些結(jié)果都可自動(dòng)地傳輸?shù)酵獠?span id="110plh0" class='hrefStyle'>存儲(chǔ)器中。全站型電子速測(cè)儀則是由電子測(cè)角、電子測(cè)距、電子計(jì)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元等組成的三維坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng),測(cè)量結(jié)果能自動(dòng)顯示,并能與外圍設(shè)備交換信息的多功能測(cè)量儀器。由于全站型電子速測(cè)儀較完善地實(shí)現(xiàn)了測(cè)量和處理過(guò)程的電子化和一體化,所以人們也通常稱(chēng)之為全站型電子速測(cè)儀或簡(jiǎn)稱(chēng)全站儀。
20世紀(jì)八十年代末,人們根據(jù)電子測(cè)角系統(tǒng)和電子測(cè)距系統(tǒng)的發(fā)展不平衡,將全站儀分成兩大類(lèi),即積木式和整體式。
20世紀(jì)九十年代以來(lái),基本上都發(fā)展為整體式全站儀。
分類(lèi)
全站儀采用了光電掃描測(cè)角系統(tǒng),其類(lèi)型主要有:編碼盤(pán)測(cè)角系統(tǒng)、光柵盤(pán)測(cè)角系統(tǒng)及動(dòng)態(tài)(光柵盤(pán))測(cè)角系統(tǒng)等三種。
全站儀按其外觀結(jié)構(gòu)可分為兩類(lèi):
?。?)積木型(Modular,又稱(chēng)組合型)
早期的全站儀,大都是積木型結(jié)構(gòu),即電子速測(cè)儀、電子經(jīng)緯儀、電子記錄器各是一個(gè)整體,可以分離使用,也可以通過(guò)電纜或接口把它們組合起來(lái),形成完整的全站儀。
?。?)整體型(Integral)
隨著電子測(cè)距儀進(jìn)一步的輕巧化,現(xiàn)代的全站儀大都把測(cè)距,測(cè)角和記錄單元在光學(xué)、機(jī)械等方面設(shè)計(jì)成一個(gè)不可分割的整體,其中測(cè)距儀的發(fā)射軸、接收軸和望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸為同軸結(jié)構(gòu)。這對(duì)保證較大垂直角條件下的距離測(cè)量精度非常有利。
全站儀按測(cè)量功能分類(lèi),可分成四類(lèi):
?。?)經(jīng)典型全站儀(Classical total station)
經(jīng)典型全站儀也稱(chēng)為常規(guī)全站儀,它具備全站儀電子測(cè)角、電子測(cè)距和數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄等基本功能,有的還可以運(yùn)行廠家或用戶(hù)自主開(kāi)發(fā)的機(jī)載測(cè)量程序。其經(jīng)典代表為徠卡公司的TC系列全站儀。
(2)機(jī)動(dòng)型全站儀(Motorized total station)
在經(jīng)典全站儀的基礎(chǔ)上安裝軸系步進(jìn)電機(jī),可自動(dòng)驅(qū)動(dòng)全站儀照準(zhǔn)部和望遠(yuǎn)鏡的旋轉(zhuǎn)。在計(jì)算機(jī)的在線(xiàn)控制下,機(jī)動(dòng)型系列全站儀可按計(jì)算機(jī)給定的方向值自動(dòng)照準(zhǔn)目標(biāo),并可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)正、倒鏡測(cè)量。徠卡TCM系列全站儀就是典型的機(jī)動(dòng)型全站儀。
?。?)無(wú)合作目標(biāo)性全站儀(Reflectorless total station)
無(wú)合作目標(biāo)型全站儀是指在無(wú)反射棱鏡的條件下,可對(duì)一般的目標(biāo)直接測(cè)距的全站儀。因此,對(duì)不便安置反射棱鏡的目標(biāo)進(jìn)行測(cè)量,無(wú)合作目標(biāo)型全站儀具有明顯優(yōu)勢(shì)。如徠卡TCR系列全站儀,無(wú)合作目標(biāo)距離測(cè)程可達(dá)1000m,可廣泛用于地籍測(cè)量,房產(chǎn)測(cè)量和施工測(cè)量等。
?。?)智能型全站儀(Robotic total station)
在自動(dòng)化全站儀的基礎(chǔ)上,儀器安裝自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別與照準(zhǔn)的新功能,因此在自動(dòng)化的進(jìn)程中,全站儀進(jìn)一步克服了需要人工照準(zhǔn)目標(biāo)的重大缺陷,實(shí)現(xiàn)了全站儀的智能化。在相關(guān)軟件的控制下,智能型全站儀在無(wú)人干預(yù)的條件下可自動(dòng)完成多個(gè)目標(biāo)的識(shí)別、照準(zhǔn)與測(cè)量。因此,智能型全站儀又稱(chēng)為“測(cè)量機(jī)器人”,典型的代表有徠卡的TCA型全站儀等。
全站儀按測(cè)距儀測(cè)距分類(lèi),還可以分為三類(lèi):
?。?)短距離測(cè)距全站儀
測(cè)程小于3KM,一般精度為±(5mm+5ppm),主要用于普通測(cè)量和城市測(cè)量。
?。?)中測(cè)程全站儀
測(cè)程為3-15km,一般精度為±(5mm+2ppm),±(2mm+2ppm)通常用于一般等級(jí)的控制測(cè)量。
?。?)長(zhǎng)測(cè)程全站儀
測(cè)程大于15km,一般精度為±(5mm+1ppm),通常用于國(guó)家三角網(wǎng)及特級(jí)導(dǎo)線(xiàn)的測(cè)量。
自動(dòng)陀螺全站儀
由陀螺儀GTA1000與無(wú)合作目標(biāo)全站儀RTS812R5組成的自動(dòng)陀螺全站儀能夠在20分鐘內(nèi),最高以±5″的精度測(cè)出真北方向。
GTA1800R這款儀器實(shí)現(xiàn)了陀螺儀和全站儀的有機(jī)整合,GTA1000陀螺儀上架于RTS812R5系列全站儀。
GTA1800R在全站儀的操作軟件里實(shí)現(xiàn)和陀螺儀的通訊輕松完成待測(cè)邊的定向。
GTA1800R可以實(shí)現(xiàn)北方向的自動(dòng)觀測(cè),免去了人工觀測(cè)的勞動(dòng)量和不確定性。
結(jié)構(gòu)
全站儀幾乎可以用在所有的測(cè)量領(lǐng)域。電子全站儀由電源部分、測(cè)角系統(tǒng)、測(cè)距系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理部分、通訊接口、及顯示屏、鍵盤(pán)等組成。
同電子經(jīng)緯儀、光學(xué)經(jīng)緯儀相比,全站儀增加了許多特殊部件,因此而使得全站儀具有比其它測(cè)角、測(cè)距儀器更多的功能,使用也更方便。這些特殊部件構(gòu)成了全站儀在結(jié)構(gòu)方面獨(dú)樹(shù)一幟的特點(diǎn)。
同軸望遠(yuǎn)鏡
全站儀的望遠(yuǎn)鏡實(shí)現(xiàn)了視準(zhǔn)軸、測(cè)距光波的發(fā)射、接收光軸同軸化。同軸化的基本原理是:在望遠(yuǎn)物鏡與調(diào)焦透鏡間設(shè)置分光棱鏡系統(tǒng),通過(guò)該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)望遠(yuǎn)鏡的多功能,即既可瞄準(zhǔn)目標(biāo),使之成像于十字絲分劃板,進(jìn)行角度測(cè)量。同時(shí)其測(cè)距部分的外光路系統(tǒng)又能使測(cè)距部分的光敏二極管發(fā)射的調(diào)制紅外光在經(jīng)物鏡射向反光棱鏡后,經(jīng)同一路徑反射回來(lái),再經(jīng)分光棱鏡作用使回光被光電二極管接收;為測(cè)距需要在儀器內(nèi)部另設(shè)一內(nèi)光路系統(tǒng),通過(guò)分光棱鏡系統(tǒng)中的光導(dǎo)纖維將由光敏二極管發(fā)射的調(diào)制紅外光傳也送給光電二極管接收 ,進(jìn)行而由內(nèi)、外光路調(diào)制光的相位差間接計(jì)算光的傳播時(shí)間,計(jì)算實(shí)測(cè)距離。
同軸性使得望遠(yuǎn)鏡一次瞄準(zhǔn)即可實(shí)現(xiàn)同時(shí)測(cè)定水平角、垂直角和斜距等全部基本測(cè)量要素的測(cè)定功能。加之全站儀強(qiáng)大、便捷的數(shù)據(jù)處理功能,使全站儀使用極其方便。
雙軸自動(dòng)補(bǔ)償
在儀器的檢驗(yàn)校正中已介紹了雙軸自動(dòng)補(bǔ)償原理,作業(yè)時(shí)若全站儀縱軸傾斜,會(huì)引起角度觀測(cè)的誤差,盤(pán)左、盤(pán)右觀測(cè)值取中不能使之抵消。而全站儀特有的雙軸(或單軸)傾斜自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng),可對(duì)縱軸的傾斜進(jìn)行監(jiān)測(cè),并在度盤(pán)讀數(shù)中對(duì)因縱軸傾斜造成的測(cè)角誤差自動(dòng)加以改正(某些全站儀縱軸最大傾斜可允許至±6′)。,也可通過(guò)將由豎軸傾斜引起的角度誤差,由微處理器自動(dòng)按豎軸傾斜改正計(jì)算式計(jì)算,并加入度盤(pán)讀數(shù)中加以改正,使度盤(pán)顯示讀數(shù)為正確值,即所謂縱軸傾斜自動(dòng)補(bǔ)償。
雙軸自動(dòng)補(bǔ)償?shù)乃捎玫臉?gòu)造(現(xiàn)有水平,包括Topcon,Trimble):使用一水泡(該水泡不是從外部可以看到的,與檢驗(yàn)校正中所描述的不是一個(gè)水泡)來(lái)標(biāo)定絕對(duì)水平面,該水泡是中間填充液體,兩端是氣體。在水泡的上部?jī)蓚?cè)各放置一發(fā)光二極管,而在水泡的下部?jī)蓚?cè)各放置一光電管,用一接收發(fā)光二極管透過(guò)水泡發(fā)出的光。而后,通過(guò)運(yùn)算電路比較兩二極管獲得的光的強(qiáng)度。當(dāng)在初始位置,即絕對(duì)水平時(shí),將運(yùn)算值置零。當(dāng)作業(yè)中全站儀器傾斜時(shí),運(yùn)算電路實(shí)時(shí)計(jì)算出光強(qiáng)的差值,從而換算成傾斜的位移,將此信息傳達(dá)給控制系統(tǒng),以決定自動(dòng)補(bǔ)償?shù)闹?。自?dòng)補(bǔ)償?shù)姆绞匠跤晌⑻幚砥饔?jì)算后修正輸出外,還有一種方式即通過(guò)步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)微型絲桿,把此軸方向上的偏移進(jìn)行補(bǔ)正,從而使軸時(shí)刻保證絕對(duì)水平。
鍵盤(pán)
鍵盤(pán)是全站儀在測(cè)量時(shí)輸入操作指令或數(shù)據(jù)的硬件,全站型儀器的鍵盤(pán)和顯示屏均為雙面式,便于正、倒鏡作業(yè)時(shí)操作。
存儲(chǔ)器
全站儀存儲(chǔ)器的作用是將實(shí)時(shí)采集的測(cè)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái),再根據(jù)需要傳送到其它設(shè)備如計(jì)算機(jī)等中,供進(jìn)一步的處理或利用,全站儀的存儲(chǔ)器有內(nèi)存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)卡兩種。
全站儀內(nèi)存儲(chǔ)器相當(dāng)于計(jì)算機(jī)的內(nèi)存(RAM),存儲(chǔ)卡是一種外存儲(chǔ)媒體,又稱(chēng)PC卡,作用相當(dāng)于計(jì)算機(jī)的磁盤(pán)。
通訊接口
全站儀可以通過(guò)RS-232C通訊接口和通訊電纜將內(nèi)存中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī),或?qū)⒂?jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)和信息經(jīng)通訊電纜傳輸給全站儀,實(shí)現(xiàn)雙向信息傳輸。
使用方法
全站儀具有角度測(cè)量、距離(斜距、平距、高差)測(cè)量、三維坐標(biāo)測(cè)量、導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量、交會(huì)定點(diǎn)測(cè)量和放樣測(cè)量等多種用途。內(nèi)置專(zhuān)用軟件后,功能還可進(jìn)一步拓展。
全站儀的基本操作與使用方法 :
水平角測(cè)量
?。?)按角度測(cè)量鍵,使全站儀處于角度測(cè)量模式,照準(zhǔn)第一個(gè)目標(biāo)A。
?。?)設(shè)置A方向的水平度盤(pán)讀數(shù)為0°00′00〃。
?。?)照準(zhǔn)第二個(gè)目標(biāo)B,此時(shí)顯示的水平度盤(pán)讀數(shù)即為兩方向間的水平夾角。
距離測(cè)量
?。?)設(shè)置棱鏡常數(shù)
測(cè)距前須將棱鏡常數(shù)輸入儀器中,儀器會(huì)自動(dòng)對(duì)所測(cè)距離進(jìn)行改正。
?。?)設(shè)置大氣改正值或氣溫、氣壓值
光在大氣中的傳播速度會(huì)隨大氣的溫度和氣壓而變化,15℃和760mmHg是儀器設(shè)置的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值,此時(shí)的大氣改正為0ppm。實(shí)測(cè)時(shí),可輸入溫度和氣壓值,全站儀會(huì)自動(dòng)計(jì)算大氣改正值(也可直接輸入大氣改正值),并對(duì)測(cè)距結(jié)果進(jìn)行改正。
?。?)量?jī)x器高、棱鏡高并輸入全站儀。
?。?)距離測(cè)量
照準(zhǔn)目標(biāo)棱鏡中心,按測(cè)距鍵,距離測(cè)量開(kāi)始,測(cè)距完成時(shí)顯示斜距、平距、高差。
全站儀的測(cè)距模式有精測(cè)模式、跟蹤模式、粗測(cè)模式三種。精測(cè)模式是最常用的測(cè)距模式,測(cè)量時(shí)間約2.5S,最小顯示單位1mm;跟蹤模式,常用于跟蹤移動(dòng)目標(biāo)或放樣時(shí)連續(xù)測(cè)距,最小顯示一般為1cm,每次測(cè)距時(shí)間約0.3S;粗測(cè)模式,測(cè)量時(shí)間約0.7S,最小顯示單位1cm或1mm。在距離測(cè)量或坐標(biāo)測(cè)量時(shí),可按測(cè)距模式(MODE)鍵選擇不同的測(cè)距模式。
應(yīng)注意,有些型號(hào)的全站儀在距離測(cè)量時(shí)不能設(shè)定儀器高和棱鏡高,顯示的高差值是全站儀橫軸中心與棱鏡中心的高差。
坐標(biāo)測(cè)量
?。?)設(shè)定測(cè)站點(diǎn)的三維坐標(biāo)。
?。?)設(shè)定后視點(diǎn)的坐標(biāo)或設(shè)定后視方向的水平度盤(pán)讀數(shù)為其方位角。當(dāng)設(shè)定后視點(diǎn)的坐標(biāo)時(shí),全站儀會(huì)自動(dòng)計(jì)算后視方向的方位角,并設(shè)定后視方向的水平度盤(pán)讀數(shù)為其方位角。
?。?)設(shè)置棱鏡常數(shù)。
?。?)設(shè)置大氣改正值或氣溫、氣壓值。
?。?)量?jī)x器高、棱鏡高并輸入全站儀。
(6)照準(zhǔn)目標(biāo)棱鏡,按坐標(biāo)測(cè)量鍵,全站儀開(kāi)始測(cè)距并計(jì)算顯示測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)。
數(shù)據(jù)通訊
全站儀的數(shù)據(jù)通訊是指全站儀與電子計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行的雙向數(shù)據(jù)交換。全站儀與計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通訊的方式主要有兩種,一種是利用全站儀配置的PCMCIA(personal computer memory card internation association,個(gè)人計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)卡國(guó)際協(xié)會(huì),簡(jiǎn)稱(chēng)PC卡,也稱(chēng)存儲(chǔ)卡)卡進(jìn)行數(shù)字通訊,特點(diǎn)是通用性強(qiáng),各種電子產(chǎn)品間均可互換使用;另一種是利用全站儀的通訊接口,通過(guò)電纜進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
區(qū)分方法
全站儀盤(pán)左盤(pán)右
全站儀儀器的盤(pán)左和盤(pán)右,實(shí)際上沿用老式光學(xué)經(jīng)緯儀的稱(chēng)謂。是根據(jù)豎盤(pán)相對(duì)觀測(cè)人員所處的位置而言的,觀測(cè)時(shí)當(dāng)豎盤(pán)在觀測(cè)人員的左側(cè)時(shí)稱(chēng)為盤(pán)左,反之稱(chēng)為盤(pán)右。相對(duì)盤(pán)左和盤(pán)右而言也有稱(chēng)為正鏡和倒鏡,以及F1(FACE1)面和F2(FACE2)面的。
對(duì)于測(cè)量來(lái)講,若正、反(盤(pán)左、盤(pán)右)測(cè)量后,通過(guò)測(cè)量方法有可消除某些人為誤差以及固定誤差的作用。對(duì)于可定義盤(pán)左和盤(pán)右稱(chēng)謂的儀器而言,給用戶(hù)增加了應(yīng)用儀器的可選操作界面,對(duì)測(cè)量作業(yè)和測(cè)量結(jié)果沒(méi)有影響。
另外,對(duì)于靠角度確認(rèn)盤(pán)左和盤(pán)右可能存在某些錯(cuò)覺(jué),例如某些連接陀螺儀的全站儀或者經(jīng)緯儀,在確定盤(pán)左和盤(pán)右時(shí)顯示的不一定是對(duì)應(yīng)。就是說(shuō)相對(duì)180度角度數(shù)值而已往小向轉(zhuǎn)不一定是盤(pán)左。反正,用戶(hù)記住兩者的差值即可。儀器也是自動(dòng)求算的,對(duì)工程測(cè)量結(jié)果沒(méi)有影響。
氣泡校正
全站儀整平以及氣泡校正正確調(diào)平儀器的方法:
(1)架設(shè):將儀器架設(shè)到穩(wěn)固的三腳架上,旋緊中心螺旋。
?。?)粗平:看圓氣泡(精度相對(duì)較低,一般為1分),分別旋轉(zhuǎn)儀器的3個(gè)腳螺旋將儀器大致整平。
(3)精平:使儀器照準(zhǔn)部上的管狀水準(zhǔn)器(或者稱(chēng)長(zhǎng)氣泡管)平行于任意一對(duì)腳螺旋,旋轉(zhuǎn)兩腳螺旋使氣泡居中(最好采用左拇指法,即左右手同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)兩個(gè)腳螺旋,并且兩拇指移動(dòng)方向相向,左手大拇指方向與氣泡管氣泡移動(dòng)方向相同。);然后,將照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)90°,旋轉(zhuǎn)另外一個(gè)腳螺旋使長(zhǎng)氣泡管氣泡居中。
(4)檢驗(yàn):將儀器照準(zhǔn)部再旋轉(zhuǎn)90°,若長(zhǎng)氣泡管氣泡仍居中,表示已經(jīng)整平;若有偏差,請(qǐng)重復(fù)步驟(3)。正常情況下重復(fù)1~2次就會(huì)好了。
氣泡是否有問(wèn)題的檢驗(yàn):
精平同時(shí)進(jìn)行檢驗(yàn):使儀器照準(zhǔn)部上的管狀水準(zhǔn)器(或者稱(chēng)長(zhǎng)氣泡管)平行于任意一對(duì)腳螺旋,旋轉(zhuǎn)兩腳螺旋使氣泡居中;然后,將照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)180°,此時(shí)若氣泡仍然居中,則管狀水準(zhǔn)器軸垂直于豎軸(長(zhǎng)氣泡管沒(méi)有問(wèn)題)。如氣泡不居中,就需要校正。
校正方法:
(A)按照檢驗(yàn)的步驟進(jìn)行到第(3)步,確定偏差量即氣泡偏離中間的差量。
(B)用改針調(diào)整長(zhǎng)氣泡管的校正螺釘,使氣泡返回偏差量的1/4。若前面的差量無(wú)法精確知道,這里可大概改正;然后重復(fù)檢驗(yàn)步驟的第(3)步驟。
(C)重復(fù)前面步驟,一般重復(fù)1~2次即可調(diào)好。調(diào)好后,再按照整平步驟進(jìn)行儀器整平。
這里提及一下,在長(zhǎng)氣泡管調(diào)整后最好再確認(rèn)一下圓氣泡,若有偏差也調(diào)一下。
補(bǔ)充:氣泡管氣泡為什么會(huì)出現(xiàn)偏差?
原因:
(1)圓氣泡管一般由3個(gè)螺釘固定,內(nèi)部有一個(gè)波形彈簧。若3個(gè)螺釘受力不均勻時(shí),當(dāng)儀器在車(chē)輛運(yùn)輸過(guò)程中受顛簸就會(huì)引起受力小的螺釘松動(dòng),最后引起偏差,或者長(zhǎng)時(shí)間使用造成螺釘松動(dòng)。
(2)長(zhǎng)氣泡管一般是一端固定,另外一端可調(diào)(校正螺釘)??烧{(diào)端下面有彈簧,固定端里面應(yīng)該有凸形內(nèi)墊圈。無(wú)論是生產(chǎn)裝配還是維修校正,若在長(zhǎng)氣泡管調(diào)整時(shí)沒(méi)有注意校正螺釘?shù)穆菁y間距,使螺釘受力不均衡,在儀器受大的顛簸后螺釘會(huì)稍微旋轉(zhuǎn)、引起氣泡偏差。
使用維護(hù)
保管時(shí)
1、儀器的保管由專(zhuān)人負(fù)責(zé),每天現(xiàn)場(chǎng)使用完畢帶回辦公室;不得放在現(xiàn)場(chǎng)工具箱內(nèi)。
2、儀器箱內(nèi)應(yīng)保持干燥,要防潮防水并及時(shí)更換干燥劑。儀器必須放置專(zhuān)門(mén)架上或固定位置。
3、儀器長(zhǎng)期不用時(shí),應(yīng)以一月左右定期取出通風(fēng)防霉并通電驅(qū)潮,以保持儀器良好的工作狀態(tài)。
4、儀器放置要整齊,不得倒置。
使用時(shí)
1、開(kāi)工前應(yīng)檢查儀器箱背帶及提手是否牢固。
2、開(kāi)箱后提取儀器前,要看準(zhǔn)儀器在箱內(nèi)放置的方式和位置,裝卸儀器時(shí),必須握住提手,將儀器從儀器箱取出或裝入儀器箱時(shí),請(qǐng)握住儀器提手和底座,不可握住顯示單元的下部。切不可拿儀器的鏡筒,否則會(huì)影響內(nèi)部固定部件,從而降低儀器的精度。應(yīng)握住儀器的基座部分,或雙手握住望遠(yuǎn)鏡支架的下部。儀器用畢,先蓋上物鏡罩,并擦去表面的灰塵。裝箱時(shí)各部位要放置妥帖,合上箱蓋時(shí)應(yīng)無(wú)障礙。
3、在太陽(yáng)光照射下觀測(cè)儀器,應(yīng)給儀器打傘,并帶上遮陽(yáng)罩,以免影響觀測(cè)精度。在雜亂環(huán)境下測(cè)量,儀器要有專(zhuān)人守護(hù)。當(dāng)儀器架設(shè)在光滑的表面時(shí),要用細(xì)繩(或細(xì)鉛絲)將三腳架三個(gè)腳聯(lián)起來(lái),以防滑倒。
4、當(dāng)架設(shè)儀器在三腳架上時(shí),盡可能用木制三腳架,因?yàn)槭褂媒饘偃_架可能會(huì)產(chǎn)生振動(dòng),從而影響測(cè)量精度。
5、當(dāng)測(cè)站之間距離較遠(yuǎn),搬站時(shí)應(yīng)將儀器卸下,裝箱后背著走。行走前要檢查儀器箱是否鎖好,檢查安全帶是否系好。當(dāng)測(cè)站之間距離較近,搬站時(shí)可將儀器連同三腳架一起靠在肩上,但儀器要盡量保持直立放置。
6、搬站之前,應(yīng)檢查儀器與腳架的連接是否牢固,搬運(yùn)時(shí),應(yīng)把制動(dòng)螺旋略微關(guān)住,使儀器在搬站過(guò)程中不致晃動(dòng)。
7、儀器任何部分發(fā)生故障,不勉強(qiáng)使用,應(yīng)立即檢修,否則會(huì)加劇儀器的損壞程度。
8、光學(xué)元件應(yīng)保持清潔,如沾染灰沙必須用毛刷或柔軟的擦鏡紙擦掉。禁止用手指撫摸儀器的任何光學(xué)元件表面。清潔儀器透鏡表面時(shí),請(qǐng)先用干凈的毛刷掃去灰塵,再用干凈的無(wú)線(xiàn)棉布沾酒精由透鏡中心向外一圈圈的輕輕擦拭。除去儀器箱上的灰塵時(shí)切不可作用任何稀釋劑或汽油,而應(yīng)用干凈的布?jí)K沾中性洗滌劑擦洗。
9、在潮濕環(huán)境中工作,作業(yè)結(jié)束,要用軟布擦干儀器表面的水分及灰塵后裝箱。回到辦公室后立即開(kāi)箱取出儀器放于干燥處,徹底涼干后再裝箱內(nèi)。
10、冬天室內(nèi)、室外溫差較大時(shí),儀器搬出室外或搬入室內(nèi),應(yīng)隔一段時(shí)間后才能開(kāi)箱。
轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)
1、首先把儀器裝在儀器箱內(nèi),再把儀器箱裝在專(zhuān)供轉(zhuǎn)運(yùn)用的木箱內(nèi),并在空隙處填以泡沫、海綿、刨花或其它防震物品。裝好后將木箱或塑料箱蓋子蓋好。需要時(shí)應(yīng)用繩子捆扎結(jié)實(shí)。
2、無(wú)專(zhuān)供轉(zhuǎn)運(yùn)的木箱或塑料箱的儀器不應(yīng)托運(yùn),應(yīng)由測(cè)量員親自攜帶。在整個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中,要做到人不離開(kāi)儀器,如乘車(chē),應(yīng)將儀器放在松軟物品上面,并用手扶著,在顛簸厲害的道路上行駛時(shí),應(yīng)將儀器抱在懷里。
3、注意輕拿輕放、放正、不擠不壓,無(wú)論天氣晴雨,均要事先做好防曬、防雨、防震等措施。
全站儀的電池是全站儀最重要的部件之一,在全站儀所配備的電池一般為Ni-MH(鎳氫電池)和Ni-Cd(鎳鎘電池),電池的好壞、電量的多少?zèng)Q定了外業(yè)時(shí)間的長(zhǎng)短。
1、建議在電源打開(kāi)期間不要將電池取出,因?yàn)榇藭r(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)可能會(huì)丟失,因此請(qǐng)?jiān)陔娫搓P(guān)閉后再裝入或取出電池。
2、可充電池可以反復(fù)充電使用,但是如果在電池還存有剩余電量的狀態(tài)下充電,則會(huì)縮短電池的工作時(shí)間,此時(shí),電池的電壓可通過(guò)刷新予以復(fù)原,從而改善作業(yè)時(shí)間,充足電的電池放電時(shí)間約需8小時(shí)。
3、不要連續(xù)進(jìn)行充電或放電,否則會(huì)損壞電池和充電器,如有必要進(jìn)行充電或放電,則應(yīng)在停止充電約30分鐘后再使用充電器。
4、不要在電池剛充電后就進(jìn)行充電或放電,有時(shí)這樣會(huì)造成電池?fù)p壞。
5、超過(guò)規(guī)定的充電時(shí)間會(huì)縮短電池的使用壽命,應(yīng)盡量避免
6、電池剩余容量顯示級(jí)別與當(dāng)前的測(cè)量模式有關(guān),在角度測(cè)量的模式下,電池剩余容量夠用,并不能夠保證電池在距離測(cè)量模式下也能用,因?yàn)榫嚯x測(cè)量模式耗電高于角度測(cè)量模式,當(dāng)從角度模式轉(zhuǎn)換為距離模式時(shí),由于電池容量不足,不時(shí)會(huì)中止測(cè)距。
檢驗(yàn)
?。?)照準(zhǔn)部水準(zhǔn)軸應(yīng)垂直于豎軸的檢驗(yàn)和校正檢驗(yàn)時(shí)先將儀器大致整平,轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部使其水準(zhǔn)管與任意兩個(gè)腳螺旋的連線(xiàn)平行,調(diào)整腳螺旋使氣泡居中,然后將照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)180度,若氣泡仍然居中則說(shuō)明條件滿(mǎn)足,否則應(yīng)進(jìn)行校正。
校正的目的是使水準(zhǔn)管軸垂直于豎軸.即用校正針撥動(dòng)水準(zhǔn)管一端的校正螺釘,使氣泡向正中間位置退回一半.為使豎軸豎直,再用腳螺旋使氣泡居中即可.此項(xiàng)檢驗(yàn)與校正必須反復(fù)進(jìn)行,直到滿(mǎn)足條件為止。
?。?)十字絲豎絲應(yīng)垂直于橫軸的檢驗(yàn)和校正
檢驗(yàn)時(shí)用十字絲豎絲瞄準(zhǔn)一清晰小點(diǎn),使望遠(yuǎn)鏡繞橫軸上下轉(zhuǎn)動(dòng),如果小點(diǎn)始終在豎絲上移動(dòng)則條件滿(mǎn)足.否則需要進(jìn)行校正.
校正時(shí)松開(kāi)四個(gè)壓環(huán)螺釘(裝有十字絲環(huán)的目鏡用壓環(huán)和四個(gè)壓環(huán)螺釘與望遠(yuǎn)鏡筒相連接。轉(zhuǎn)動(dòng)目鏡筒使小點(diǎn)始終在十字絲豎絲上移動(dòng),校好后將壓環(huán)螺釘旋緊。
?。?)視準(zhǔn)軸應(yīng)垂直于橫軸的檢驗(yàn)和校正選擇一水平位置的目標(biāo),盤(pán)左盤(pán)右觀測(cè)之,取它們的讀數(shù)(顧及常數(shù)180度)即得兩倍的c(c=1/2(ɑ左-ɑ右)
?。?)橫軸應(yīng)垂直于豎軸的檢驗(yàn)和校正選擇較高墻壁近處安置儀器。以盤(pán)左位置瞄準(zhǔn)墻壁高處一點(diǎn)p(仰角最好大于30度),放平望遠(yuǎn)鏡在墻上定出一點(diǎn)m1。倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡,盤(pán)右再瞄準(zhǔn)p點(diǎn),又放平望遠(yuǎn)鏡在墻上定出另一點(diǎn)m2。如果m1與m2重合,則條件滿(mǎn)足,否則需要校正。校正時(shí),瞄準(zhǔn)m1、 m2 的中點(diǎn)m,固定照準(zhǔn)部,向上轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡,此時(shí)十字絲交點(diǎn)將不對(duì)準(zhǔn)p點(diǎn)。抬高或降低橫軸的一端,使十字絲的交點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)p點(diǎn)。此項(xiàng)檢驗(yàn)也要反復(fù)進(jìn)行,直到條件滿(mǎn)足為止。以上四項(xiàng)檢驗(yàn)校正,以一、三、四項(xiàng)最為重要,在觀測(cè)期間最好經(jīng)常進(jìn)行。每項(xiàng)檢驗(yàn)完畢后必須旋緊有關(guān)的校正螺釘。
前景
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展與應(yīng)用以及用戶(hù)的特殊要求與其它工業(yè)技術(shù)的應(yīng)用,全站儀出現(xiàn)了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期,出現(xiàn)了帶內(nèi)存、防水型、防爆型、電腦型等等的全站儀。
世界上最高精度的全站儀:測(cè)角精度(一測(cè)回方向標(biāo)準(zhǔn)偏差)0.5秒,測(cè)距精度 0.5mm+1ppm。利用ATR(Auto Targets Recognition,自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別)功能,白天和黑夜(無(wú)需照明)都可以工作。全站儀已經(jīng)達(dá)到令人不可致信的角度和距離測(cè)量精度,既可人工操作也可自動(dòng)操作,既可遠(yuǎn)距離遙控運(yùn)行也可在機(jī)載應(yīng)用程序控制下使用,可使用在精密工程測(cè)量、變形監(jiān)測(cè)、幾乎是無(wú)容許限差的機(jī)械引導(dǎo)控制等應(yīng)用領(lǐng)域。
全站儀這一最常規(guī)的測(cè)量?jī)x器將越來(lái)越滿(mǎn)足各項(xiàng)測(cè)繪工作的需求,發(fā)揮更大的作用。
全站儀的測(cè)角系統(tǒng)與傳統(tǒng)光學(xué)經(jīng)緯儀測(cè)角系統(tǒng)不同點(diǎn)全站儀的測(cè)角系統(tǒng)與傳統(tǒng)光學(xué)經(jīng)緯儀測(cè)角系統(tǒng)相比較,主要有兩個(gè)方面的不同:
?。?)傳統(tǒng)的光學(xué)度盤(pán)被絕對(duì)編碼度盤(pán)或光電增量編碼器所代替,用電子細(xì)分系統(tǒng)代替了傳統(tǒng)的光學(xué)測(cè)微器;
?。?)由傳統(tǒng)的觀測(cè)者判讀觀測(cè)值及手工記錄變?yōu)橛^測(cè)者直接讀數(shù)并自動(dòng)記錄。
全站儀的測(cè)距系統(tǒng)與一般測(cè)距儀基本一致,只是體積更小,通常采用半導(dǎo)體砷化鎵發(fā)光二極管作為光源。不同廠家生產(chǎn)的不同類(lèi)型及系列的全站儀,其最大測(cè)程和距離測(cè)量誤差均有較大變化。
全站儀的記錄系統(tǒng)又稱(chēng)為電子數(shù)據(jù)記錄器,它是一種存儲(chǔ)測(cè)量資料的具有特定軟件的硬件設(shè)備。數(shù)據(jù)記錄器也有許多類(lèi)型,但基本功能都一樣,起著全站儀與電子計(jì)算機(jī)之間的橋梁作用,它使野外記錄工作實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化,減少了記錄計(jì)算的差錯(cuò),大大提高了野外作業(yè)的效率。全站儀記錄系統(tǒng)主要有三種形式:接口式、磁卡式和內(nèi)存式。
垂直度盤(pán)安裝過(guò)程中的誤差分析及其校正
垂直度盤(pán)由主光柵、指示光柵、指示光柵座、軸和軸套組成,在垂直度盤(pán)安裝過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生豎盤(pán)指標(biāo)差和水平軸傾斜誤差。豎盤(pán)指標(biāo)差是由于固定指示光柵安裝不正確引起的,是指當(dāng)視準(zhǔn)軸水平時(shí),垂直度盤(pán)讀數(shù)不為90度。安裝好垂直度盤(pán)后,將儀器放在儀器墩上,照準(zhǔn)與儀器大致同高的平行光管無(wú)窮遠(yuǎn)處的目標(biāo),用盤(pán)左、盤(pán)右觀測(cè)目標(biāo)的天頂距。則盤(pán)左:α=90°-L+I;盤(pán)右:α=R-270°-I 得I=1/2(L+R-360°)若指標(biāo)差I(lǐng)超過(guò)規(guī)定的限差,則進(jìn)行校正,校正分為兩種:一種是機(jī)械校正,一種是通過(guò)軟件校正。機(jī)械校正,松開(kāi)指示光柵座與支架連接的4個(gè)螺釘,旋轉(zhuǎn)調(diào)整指示光柵座,再次進(jìn)行盤(pán)左盤(pán)右測(cè)量計(jì)算指標(biāo)差,直到滿(mǎn)足需要為止。軟件校正:?jiǎn)?dòng)儀器的指標(biāo)差校正程序,按顯示屏提示,盤(pán)左、盤(pán)右照準(zhǔn)平行光管,提取指標(biāo)差差值并存儲(chǔ),經(jīng)上述校正后,儀器顯示的角度為校正指標(biāo)差后的值,即指標(biāo)處于正確安裝位置時(shí)的值。水平軸傾斜誤差是由于支撐水平軸二支架的高度不等高造成的,當(dāng)水平軸傾斜時(shí)會(huì)對(duì)水平角的測(cè)量有很大影響、在豎軸鉛直,視準(zhǔn)軸與水平軸垂直的前提下:1.以水平軸中心O為圓心,任意長(zhǎng)為半徑作球,HH1代表水平軸水平位置,H′H1′代表水平軸傾斜之角時(shí)的位置,豎直角度在H1一側(cè),水平軸繞豎軸旋轉(zhuǎn)時(shí),在各個(gè)方位上的傾斜角β是不變的。2.當(dāng)水平軸水平時(shí),照準(zhǔn)目標(biāo)T,則垂直照準(zhǔn)面是OZTM′,它在水平度盤(pán)上讀數(shù)為M′,如果水平軸傾斜β角,當(dāng)視準(zhǔn)軸指向天頂時(shí),視準(zhǔn)軸就不會(huì)在正確的OZ位置,而移至OZ′位置,用這樣的視準(zhǔn)軸去照準(zhǔn)目標(biāo)T時(shí),照準(zhǔn)面為傾斜面OZ′TM,在水平度盤(pán)的讀數(shù)為M。弦長(zhǎng)MM′=△β就是水平軸傾斜誤差對(duì)方向讀數(shù)的影響。作OZM垂直面,在球面三角形ZTM中,ZT=Z,LZMT=β,TM≈α,LTZM=△β,則由球面垂直角公式:Sin△β=Sinβ/Sinz*Sinα又因?yàn)?beta;和△β為小角度,可得△β=βtgα,這就是水平軸傾斜誤差對(duì)水平角影響的關(guān)系式。對(duì)水平軸的傾斜誤差的檢定采用平、低(高)點(diǎn)法來(lái)檢定:在室內(nèi)選定兩個(gè)點(diǎn),一個(gè)高于水平視線(xiàn),一個(gè)低于水平視線(xiàn),且垂直角滿(mǎn)足α高=-α低,當(dāng)觀測(cè)高點(diǎn)時(shí):(L-R)高=2L/COSα高+2β*tgα高當(dāng)觀測(cè)低點(diǎn)時(shí):(L-R)低=2L/COSα低+2β*tgα低因α高=∣α低∣;則β=1/2(C高-C低)COtα當(dāng)采用平、高讀時(shí),只要將(L-R)平=2C與(L-R)低=2L/ COSα低+2β*tgα低具體操作根據(jù)軟件提示,盤(pán)耷拉、盤(pán)右分別照準(zhǔn)水平平行光管,求解視準(zhǔn)軸誤差和指示差β1,再盤(pán)左、盤(pán)右照準(zhǔn)點(diǎn)平行光管,求解視準(zhǔn)軸誤差和指標(biāo)差β2,這時(shí)可根據(jù)上述公式求得水平軸傾斜誤差。當(dāng)水平軸傾斜誤差過(guò)大時(shí),可通過(guò)調(diào)整垂直度盤(pán)上的指示光柵座同支架的相對(duì)位置來(lái)校正,也可根據(jù)軟件進(jìn)行補(bǔ)償。
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