专题一测量机器人及其在CPⅢ测量中的应用.ppt

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1、中铁十一局CP培训,专题一测量机器人及其在CP测量中的应用,测量机器人的概述,测量机器人是自动化、智能化的全站仪，它是由电子测角、电子测距、计算和数据存储等单元组成的，能自动显示测量结果、与外围设备交换信息的多功能三维坐标测量系统，全站仪是现代测量工作尤其是铁路线路平面位置数据采集的主要仪器之一。随着光电子技术、计算机技术等新技术在全站仪中的应用，全站仪逐步向自动化、智能化方向发展，各生产厂家逐步开发出了各具特色的全站仪，如瑞士Leica公司的TCA系列，日本Topcon公司的800A、GPT系列，德国Zeiss公司Elta S系列等。这些新技术为提高测量精度、减轻作业劳动强度以及拓展工作领域

2、等提供了硬件基础，了解并掌握这些新技术，可以选择合适的仪器，以便更快更好的完成实际工作。,1激光对中经纬仪的对中最开始是用锤球对中，效率低，精度也不高（5mm）；后来改用光学对中，速度快并且精度也较高(2mm)。Leica、Topcon全站仪中部分仪器采用激光对中装置，安置仪器时，打开激光对点功能，就会在地面上形成一个可见红色激光光束，当光束与测站点重合时则对中完成。激光对中的精度与光斑大小、仪器高度有关，当仪器高1.5m时，对中精度为1.5mm0.8mm。激光对中直观快速，工作效率较高，但在强烈阳光下，激光不清晰，对中效果不理想。,测量机器人的特点,激光对中,2电子气泡光学水准仪、经纬仪以及

3、普通的全站仪都是采用圆水准器管水准器实现仪器整平的，一般圆水准器的分划值为815/2mm，管水准器的分划值为1020/2mm，而电子气泡分辨力为2，不仅精度高，而且图形化，直观形象，整平时无需要将仪器转动90使水准管行于一对平脚螺旋连线方向。,测量机器人的特点,电子气泡,3、无棱镜测距普通测距仪测距是通过红外光棱镜实现，仪器发射电路系统发出的红外光经棱镜反射返回到接收电路系统，测量时必须在目标点上安放棱镜，但有些情况下目标点上无法安装棱镜，如高耸建筑物或悬崖峭壁等人很难到达的点，物体表面测量不允许放置棱镜，火灾、地震、洪水等自然灾害情况下有危险的地方等，这时可以通过无棱镜测距功能来进行测量。无

4、棱镜测距是通过发射强度较高的激光，经物体表面的漫反射作用来测距。这种激光与对中用的激光相似，都是红色的可见光，测距时仪器发出一束激光直接照射到待测物体的表面，照到哪儿，测到哪儿，很直观，并且测量速度快，使用方便。目前各大全站仪生产厂家都推出了带有这一功能的全站仪，如Leica公司型号中带有R的全站仪，Topcon公司的GPT系列全站仪，Nikon公司的NPL系列等。区别在于测距的范围和精度，目前大多数无棱镜测距功能的范围在200以内，测距精度为3mm+2ppm，Topcon GPT-8200A系列最大测程可以达到1200米，但测距精度仅能达到10mm+10ppm。另外无棱镜测距的范围与反射物体

5、表面介质的反射特性有关。,测量机器人的特点,无棱镜测距,4导向光装置通常人们放样测量时，测站观测者都是通过对讲机告诉持标员该往哪个方向走，持标员被动的前后左右移动，因而效率较低。目前各大全站仪生产厂家也都推出了带有这一功能的全站仪，如Leica公司的EGL选配件、Topcon公司的定线点指示器系统选配件、Nikon公司的红光导向系统等。Leica的导向光EGL装置装在全站仪望远镜上，分红黄两色，在放样时，持标员可以通过闪烁的灯光确定视线方向，主动判断该往哪个方向走。其实现原理是：当导向光打开时，在100米远以内的目标处将形成红/黄闪烁的每边各宽5米的锥面，在两个锥面之间形成一个宽约30毫米的区

6、域，在此区域内可以看到两种颜色的光同时闪烁。当持标员看到这两种光时，说明棱镜已经位于视线上了。Topcon公司的定线点指示器系统选配件是两个发光二极管，一个发出常亮红光，另一个发出闪烁红光；Nikon公司的红光导向系统为一个指示灯发出两束红光，一个恒定光和一个闪烁光。导向光装置非常有利于夜间作业的快速定位，但目前这种导向光装置的操作范围有限，一般为5150米，白天阳光下作用距离更短。,测量机器人的特点,导向光装置,5、马达驱动、自动照准功能 目前使用的绝大多数测量仪器，所有的操作均由测量员手工完成，其操作技能是通过长期实践获得的，测量精度与观测员的操作技能有很大关系，并且这种操作劳动强度比较大

7、。马达驱动、自动照准功能可以消除不同测量员的人为测量误差，减少测量员的工作量，而且自动扫描和识别棱镜仅需要几秒钟到十几秒钟的时间，测量速度快，可以大大提高工作效率。目前Leica公司的ATR技术、Topcon公司的自动跟踪功能、Zeiss公司的磁驱伺服技术都可以实现自动测量功能。,测量机器人的特点,马达驱动、自动照准功能,6、锁定跟踪测量Tracking当被测对象处于运动状态时（低速），为了能够随时测量对象的位置，可以使用全站仪的自动跟踪测量功能，目前具有马达驱动自动照准功能的全站仪都有这项功能，Leica公司的锁定跟踪测量Tracking技术是其代表。锁定模式使TCA仪器能跟踪并锁定一个移动

8、的棱镜，每当棱镜做短暂停顿，就可以进行距离测量。打开锁定模式需要对距离进行一次初始化测量，使得ATR1能“记住”棱镜，如果棱镜随后又移动，仪器会一直自动跟踪照准的棱镜。（类似于GPS测量中的“走走停停”）马达驱动、自动照准功能以及锁定跟踪测量一般与360度棱镜配合使用，这样持镜者无需特别注意将棱镜瞄向仪器方向，使得测量和放样工作更加方便、快捷。,测量机器人的特点,锁定跟踪测量Tracking,7、遥控测量遥控测量模式可以真正实现单人或镜站测量模式，在目标点处获得更多综合性、变化的信息，以及更快地到达放样点和检查放样精度，独立完成一些小规模测量工程。这项功能也是在马达驱动、自动照准功能的基础上开

9、发的。Leica公司在仪器上连接一个无线调制解调器，持镜人携带一个内置无线传输的遥控键盘，仅一人就可以在镜站上轻松自如的实现对全站仪所有功能的遥控，就如同操作全站仪上的键盘。Topcon公司的RC-1光学遥控器包括一个仪器上的手柄RC-1H和测点上的控制器RC-1R。Zeiss公司的S系列同样包括一个安装在仪器上的天线和一个流动点上的遥控器。,测量机器人的特点,遥控测量,遥控测量,遥控测量,8自动调焦Topcon公司在其GTS-600系列里推出了自动调焦功能，操作员只需将望远镜上的瞄准镜大致对准棱镜，按下目镜旁边的AF(Auto Focus)键，仪器就会主动寻找目标点并自动调焦到目标棱镜上，省

10、去手工调焦时间，提高作业效率。,测量机器人的特点,9、操作系统全站仪从本质上来说就是一台带有多种传感器的计算机，具有观测、记录、计算、传输的能力。为了进一步增强全站仪的功能，提高全站仪使用的方便性，新型全站仪中开始嵌入操作系统。目前较多采用的是MS-DOS操作系统，如Topcon、Nikon、Zeiss等全站仪的中高端产品，最新的Topcon-700系列采用了Windows CE，而Leica的1200系列则采用了Vax嵌入式操作系统。MS-DOS的特点是界面简单，运行速度较快；而Windows CE是Windows操作系统的简化版，支持真彩色图形显示和多种工业标准配件(如蓝牙设备等)，与通用

11、计算机的兼容性强，易于自行开发适用的机载软件；Vax在运行速度和图形化等方面支持较好，但对国内用户来说比较生疏，自行开发机载软件的难度大。,测量机器人的特点,10联机控制全站仪测距测角功能由相应的指令启动传感器来完成，这些指令可以通过按键发出，也可以通过计算机软件发出。目前绝大多数全站仪都配置了串行有线接口，还有的全站仪配置了红外线或蓝牙无线接口。计算机经过接口向全站仪发出测量指令，测量结果经过接口传输到计算机中进行处理。,测量机器人的特点,测量机器人与CP测量,1、CPIII平面控制网网形图,测量机器人与CP测量,2、施工现场,测量机器人与CP测量,3、CP点,测量机器人与CP测量,4、CPIII点配套器件（1）,测量机器人与CP测量,4、CPIII点配套器件（2）,测量机器人与CP测量,5、棱镜的安装,测量机器人与CP测量,6、测量,测量机器人与CP测量,7、精调,测量机器人与CP测量,轨道精调示意图,测量机器人与CP测量,8、视频演示 CPIII测量_Final.wmv,