全站仪中的新技术.ppt

工程测量新技术选修课专题五 全站仪中的新技术,概 述,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Leica全站仪型号命名规则,从字母上分类： T－Theodolite (经纬仪)，Total Station (全站仪) C－Classical (典型的，标准的) M－Motorized (马达驱动的) R－Reflectorless Distancer (无反射镜测距仪) A－Automatic Target Recognition (自动目标识别) D－Distancer / Distomat (测距仪) L－Laser Plummet (激光对点) P—Power Search (超强搜索),Leica全站仪型号命名规则,从数字上分类： 普通土木建筑工程领域：三位数字如30X、40X、60X、70X、80X、90X，其中的X一般为1、2、5、7，代表测角精度(以秒为单位)，但605、805和905例外； 较高精度的土木建筑工程以及工业测量领域：四位数字中110X、150X、160X、170X，120X； 大型土木建筑工程以及变形监测、工业测量高端领域：1800和2003两种型号。

Topcon全站仪型号命名规则,GTS系列为传统意义上的全站仪，GPT系列是具有长距无反射棱镜测距功能的全站仪 数字中1XX、2XX、3XX面向普通土木建筑工程领域，6XX、7XX为较高精度的土木建筑工程以及工业测量领域，800系列面向变形监测、工业测量等高端领域，3XXX、7XXX、8XXX为具有长距无反射棱镜测距功能特殊领域数字中最后一位数字代表测角精度全站仪中的新技术,激光对中 电子气泡 无棱镜测距 导向光装置 马达驱动、自动照准功能 锁定跟踪测量 遥控测量 自动调焦 操作系统 联机控制,激光对中,,,,,当仪器高1.5m时，激光对中精度为1.5mm～0.8mm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，对中效果不理想电子气泡,一般圆水准器的分划值为8′～15′/2mm，管水准器的分划值为10″～20″/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无棱镜测距,,无棱镜测距,无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。

无棱镜测距的范围与反射物体表面介质的反射特性有关 注意：无反射棱镜测距功能打开时，不能使用棱镜，否则由于激光的能量太强，反射回来的激光容易烧坏激光接收系统，更不能将激光对准人眼，以免造成伤害导向光装置,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5～150米，白天阳光下作用距离更短马达驱动、自动照准功能,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、Sokkia公司SRX技术等都可以实现自动测量功能 自动照准功能按照寻找目标方式的不同，可以分为两种类型：全站仪主动式和全站仪被动式Leica公司的ATR技术、Zeiss公司的磁驱伺服技术属于全站仪主动式，其他公司的技术多属于全站仪被动式PS搜索,当PS功能开启后，仪器一边旋转，一边发射垂直扇形激光，当扇形激光发现棱镜后，立即停止扇形扫描，然后由ATR精细照准目标ATR,若棱镜在此感应区内，ATR可立即识别出棱镜；若感应区内无棱镜，马达系统驱动望远镜进行螺旋线式扫描，使感应区移向棱镜进行识别，ATR扫描和识别的过程大约需要2～4秒钟。

ATR,红外光束通过光学部件被同轴地投影在望远镜轴上，从物镜口发射出去反射回来的光束，形成光点，由内置CCD相机接收，其位置以CCD相机的中心作为参考点来精确的确定如果CCD相机的中心与望远镜光轴的调整是正确的，则以ATR方式测量的水平角和垂直角，可从CCD相机上光点的位置直接计算出来ATR,由于确定十字丝和棱镜中心的偏差比驱动马达准确定位于棱镜中心要快些，因此当望远镜十字丝与棱镜中心有小量偏差时就停止转动仪器（该偏差可达5mm），然后测量出十字丝与棱镜中心的偏移量并对水平角和竖直角进行相应改正，所以可以不考虑十字丝是否真正精确地对准棱镜中心，所得的水平角和竖直角均是棱镜中心的值全站仪被动式,棱镜端发射引导光束或无线电诱导全站仪转向棱镜锁定跟踪测量,锁定模式使TCA仪器能跟踪并锁定一个移动的棱镜，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ATR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遥控测量,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。

遥控测量,,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，省去手工调焦时间，提高作业效率联机控制,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联机控制,对智能型全站仪的自动测量软件控制程序的开发，由于仪器厂家提供的控制方式不同，可以分以下两种途径 途径一：采用厂家提供的仪器内部控制指令，在仪器的二次开发平台上，开发可驻留在仪器内部存储空间的应用软件，其独立运行在全站仪上，无需额外控制设备Leica公司的GBStudio和GeoBasic编译器需要额外收费 途径二：利用厂家提供的远程程序控制(Remote Procedure Control，RPC)指令，在普通PC机、工控机或个人数字助理PDA上开发自动化测量软件，如Leica公司的GeoCOM指令。

大部分全站仪的RPC 指令都是公开的智能型全站仪,带马达驱动自动照准功能的全站仪与应用软件配合，构成一套完全自动化的测量系统，称为智能型全站仪或测量机器人智能型全站仪在重复性较大的工作（如多测回观测、变形监测等）中，对于减轻人的劳动量、缩短工作时间、提高测量精度等起着非常重要的作用。