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全站儀的用途及工作原理

發(fā)布者:沈陽(yáng)精測(cè)鴻圖儀器設(shè)備有限公司發(fā)表時(shí)間:2018-07-26
全站儀開放分類:實(shí)驗(yàn)器材建筑工程測(cè)量技術(shù)測(cè)繪學(xué)測(cè)量
  全站儀,即全站型電子速測(cè)儀(Electronic Total Station)。是一種集光、機(jī)、電為一體的高技術(shù)測(cè)量?jī)x器,是集水平角、垂直角、距離(斜距、平距)、高差測(cè)量功能于一體的測(cè)繪儀器系統(tǒng)。其類型主要有:編碼盤測(cè)角系統(tǒng)、光柵盤測(cè)角系統(tǒng)及動(dòng)態(tài)(光柵盤)測(cè)角系統(tǒng)等三種。幾乎可以用在所有的測(cè)量領(lǐng)域。
  全站儀-簡(jiǎn)介
  全站儀全站儀,即全站型電子速測(cè)儀(Electronic Total Station)。是一種集光、機(jī)、電為一體的高技術(shù)測(cè)量?jī)x器,是集水平角、垂直角、距離(斜距、平距)、高差測(cè)量功能于一體的測(cè)繪儀器系統(tǒng)。因其一次安置儀器就可完成該測(cè)站上全部測(cè)量工作,所以稱之為全站儀。廣泛用于地上大型建筑和地下隧道施工等精密工程測(cè)量或變形監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。
  全站儀-原理
  光學(xué)經(jīng)緯儀全站儀是一種集光、機(jī)、電為一體的新型測(cè)角儀器,與光學(xué)經(jīng)緯儀比較電子經(jīng)緯儀將光學(xué)度盤換為光電掃描度盤,將人工光學(xué)測(cè)微讀數(shù)代之以自動(dòng)記錄和顯示讀數(shù),使測(cè)角操作簡(jiǎn)單化,且可避免讀數(shù)誤差的產(chǎn)生。電子經(jīng)緯儀的自動(dòng)記錄、儲(chǔ)存、計(jì)算功能,以及數(shù)據(jù)通訊功能,進(jìn)一步提高了測(cè)量作業(yè)的自動(dòng)化程度。
  全站儀與光學(xué)經(jīng)緯儀區(qū)別在于度盤讀數(shù)及顯示系統(tǒng),電子經(jīng)緯儀的水平度盤和豎直度盤及其讀數(shù)裝置是分別采用兩個(gè)相同的光柵度盤(或編碼盤)和讀數(shù)傳感器進(jìn)行角度測(cè)量的。
  根據(jù)測(cè)角精度可分為0。5″,1″,2″,3″,5″,10″等幾個(gè)等級(jí)。
  全站儀-發(fā)展簡(jiǎn)史
  全站儀是人們?cè)诮嵌葴y(cè)量自動(dòng)化的過程中應(yīng)用而生的,各類電子經(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。
  初速測(cè)儀的距離測(cè)量是通過光學(xué)方法來實(shí)現(xiàn)的,我們稱這種速測(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)視距來確定,而高程則是用三角測(cè)量方法來確定的。
  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米以內(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)地稱之為“電子速測(cè)儀”(Electronic Tachymeter)。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)通過鍵盤輸入到測(cè)距儀,對(duì)斜距進(jìn)行化算,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)酵獠看鎯?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?jī)x器。由于全站型電子速測(cè)儀較完善地實(shí)現(xiàn)了測(cè)量和處理過程的電子化和一體化,所以人們也通常稱之為全站型電子速測(cè)儀或簡(jiǎn)稱全站儀。
  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,即積木式和整體式。
  20世紀(jì)九十年代以來,基本上都發(fā)展為整體式全站儀。
  全站儀-分類
  全站儀采用了光電掃描測(cè)角系統(tǒng),其類型主要有:編碼盤測(cè)角系統(tǒng)、光柵盤測(cè)角系統(tǒng)及動(dòng)態(tài)(光柵盤)測(cè)角系統(tǒng)等三種。
  全站儀-結(jié)構(gòu)
  全站儀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)樹一幟的特點(diǎn)。
  1.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,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。
  2.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,盤左、盤右觀測(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(某些全站儀縱軸大傾斜可允許至±6′)。,也可通過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,并加入度盤讀數(shù)中加以改正,使度盤顯示讀數(shù)為正確值,即所謂縱軸傾斜自動(dòng)補(bǔ)償。
  3.鍵盤
  鍵盤是全站儀在測(cè)量時(shí)輸入操作指令或數(shù)據(jù)的硬件,全站型儀器的健盤和顯示屏均為雙面式,便于正、倒鏡作業(yè)時(shí)操作。
  4.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,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PC卡,作用相當(dāng)于計(jì)算機(jī)的磁盤。
  5.通訊接口
  全站儀可以通過BS—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。
  全站儀-使用
  全站儀全站儀具有角度測(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:
  1、水平角測(cè)量
 。1)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。
  (2)設(shè)置A方向的水平度盤讀數(shù)為0°00′00〃。
 。3)照準(zhǔn)第二個(gè)目標(biāo)B,此時(shí)顯示的水平度盤讀數(shù)即為兩方向間的水平夾角。
  2、距離測(cè)量
  (1)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。
  (2)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。
 。3)量?jī)x器高、棱鏡高并輸入全站儀。
 。4)距離測(cè)量
  照準(zhǔn)目標(biāo)棱鏡中心,按測(cè)距鍵,距離測(cè)量開始,測(cè)距完成時(shí)顯示斜距、平距、高差。
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