CN103398694A - 一种交会测量定向装置、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种交会测量定向装置，包括经纬仪，经纬仪包括经纬仪机座和设置在经纬仪机座上的经纬仪望远镜组件；还包括左右对称设置在经纬仪望远镜组件上的激光发射器和PSD位置传感器。本发明具有操作简单直观、快速、精度高、适应性强、便于测量工作自动化的实现等优点的测量定向装置。

Description

一种交会测量定向装置、系统及方法

技术领域

本发明属于测绘领域，涉及一种交会测量装置，尤其涉及一种交会测量定向装置、系统及方法。

背景技术

目前，在交会测量时的定向工作中，传统的方法主要是采用两侧量站的经纬仪上的望远镜，互相照准对方望远镜分划板的十字丝来实现定向和高差采集；但采用这样的定向方法不仅对地形条件有严格的规定，也对测量人员和测量设备有着极严格的规定；以往的测量需要相互照准对方望远镜分划板的十字丝来定位或定向，对测量人员测量造成很大的难度，也存在以下主要问题：

1】操作人员必须进行专业培训，操作技术要求高，难度大；

2】两台仪器不能同时工作，需要分别进行，工作效率低；

3】高差采集需操作人员记录，作业过程繁杂；

4】操作人员目视作业，主观因素会影响定向精度；

5】作业受环境照度影响大，在光照较暗时无法工作。

因此，现在急需一种能够解决传统交会测量工作中使用望远镜互瞄定向对操作人员要求高、操作难度大、工作效率低、受环境光照影响等问题；具有操作简单直观、快速、精度高、适应性强、便于测量工作自动化的实现等优点的测量定向装置。

发明内容

为了解决上述背景技术所存在的技术问题，本发明提供一种交会测量定向装置。

本发明的技术解决方案是:

本发明提供一种交会测量定向装置，包括经纬仪，所述经纬仪包括经纬仪机座和设置在经纬仪机座上的经纬仪望远镜组件；其特殊之处在于：还包括左右对称设置在经纬仪望远镜组件上的激光发射器和PSD位置传感器；

本发明提供一种交会测量定向系统，其特殊之处在于：包括两个相对设置的交会测量定向装置；所述交会测量定向装置包括经纬仪、激光发射器和PSD位置传感器；

所述经纬仪包括经纬仪机座和设置在经纬仪机座上的经纬仪望远镜组件；

所述激光发射器与PSD位置传感器均设置在经纬仪望远镜组件上；两个交会测量定向装置的激光发射器与PSD位置传感器相互对准；

本发明提供一种交会测量定向方法，其特殊之处在于：包括下述步骤：

1】架设装置并确定两台装置定向基线；

2】将安放在基线上的两台装置整平；

3】开启装置，通过两个经纬仪的粗瞄器进行相互粗瞄；

4】粗瞄后，将两台装置的激光发射器与PSD位置传感器相互对准精瞄，直至两台装置的激光发射器的光斑均出现在相对装置中的PSD位置传感器中心；

5】记录两台装置之间的方位角、俯仰角或高差；

本发明提供另一种交会测量定向方法，其特殊之处在于：包括下述步骤：

1】架设装置并确定两台装置定向基线；

2】将安放在基线上的两台装置整平；

3】开启装置，通过两个经纬仪的粗瞄器进行相互粗瞄；

4】粗瞄后，将两台装置的激光发射器与PSD位置传感器相互对准精瞄，直至两台装置的激光发射器的光斑均出现在相对装置中的PSD位置传感器中心；

5】设置两台装置方位角角度为零，记录两台装置之间俯仰角或高差。

本发明的优点：

1、本发明装置由激光发射器与位置传感器（PSD）组成，并形成系统，由激光器发射经整形准直的激光束，位置传感器（PSD）接收并可判读激光光斑位置，进而可以实现交会测量工作中测量站点的定向及高差采集；

2、安装方便；本发明的定向装置可以安装在交会测量的经纬仪上，可随经纬仪的方位、俯仰而动；

3、操作简单，提高效率；本发明采用了激光定位定向，使用难度大大降低，对操作人员要求和操作难度大大减小，从而提高了工作效率；

4、受环境影响小，精度高；本发明采用光学组件，对光照的影响大大减小并利用光学组件的精度从而提高了该装置的测量精度。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的激光发射器的结构示意图；

图3为本发明激光发射器光学原理示意图；

图4为本发明PSD接收器的结构示意图；

图5为本发明测量方法的基线确定原理示意图；

图6为本发明测量方法的交会测量原理示意图；

图7为本发明的测量方法的工作流程示意图。

其中：1-经纬仪，2-激光发射器，3-PSD位置传感器，4-经纬仪机座，5-经纬仪望远镜组件，6-安装座，7-激光二极管，8-光学系统，9-调整手轮，10-准直镜，11-调整镜组，12-安装架，13-PSD芯片，14-衰减片，15-电路板。

具体实施方式

参见图1，本发明提供一种交会测量定向装置，包括经纬仪1，所述经纬仪1包括经纬仪机座4和设置在经纬仪机座4上的经纬仪望远镜组件5，还包括左右对称设置在经纬仪望远镜组件5上的激光发射器2和PSD位置传感器3；

本发明提供一种交会测量定向系统，包括两个相对设置的交会测量定向装置；交会测量定向装置包括经纬仪1、激光发射器2和PSD位置传感器3；经纬仪1包括经纬仪机座4和设置在经纬仪机座4上的经纬仪望远镜组件5；激光发射器2与PSD位置传感器3均设置在经纬仪望远镜组件5上；两个交会测量定向装置的激光发射器2与PSD位置传感器3相互对准；

本发明提供一种交会测量定向方法，包括下述步骤：

1】架设装置并确定两台装置定向基线；

2】将安放在基线上的两台装置整平；

3】开启装置，通过两个经纬仪1的粗瞄器进行相互粗瞄；

4】粗瞄后，将两台装置的激光发射器2与PSD位置传感器3相互对准精瞄，直至两台装置的激光发射器2的光斑均出现在相对装置中的PSD位置传感器3中心；

5】记录两台装置之间的方位角、俯仰角或高差。

本发明提供另一种交会测量定向方法，包括下述步骤：

1】架设装置并确定两台装置定向基线；

2】将安放在基线上的两台装置整平；

3】开启装置，通过两个经纬仪1的粗瞄器进行相互粗瞄；

4】粗瞄后，将两台装置的激光发射器2与PSD位置传感器3相互对准精瞄，直至两台装置的激光发射器2的光斑均出现在相对装置中的PSD位置传感器3中心；

5】设置两台装置方位角角度为零，记录两台装置之间俯仰角或高差。

参见图2-图3，激光发射器2包括安装座6、设置在安装座6内的激光二极管7、光学系统8、调整手轮9，光学系统8包括准直镜10和调整镜组11，激光发射器2选用波长635nm或650nm(红光)、50mW的激光二极管7作为光源，可以在日光下清楚的看到光斑；首先经过准直,10对激光光束进行整形，再通过调整手轮9旋转调整镜组11使光斑汇聚在不同的距离处。

参见图4，PSD位置传感器3包括安装架12、设置在安装架12内的PSD芯片13、衰减片14、电路板15，PSD位置传感器3前加装45dB、635nm或650nm的衰减片14对激光光斑进行探测，可以避免激光照射在PSD芯片13上过强。

工作原理：

工作时，开启仪器上的定向装置，调整经纬仪1使两台经纬仪1发射的激光束（光斑直径小于3mm）分别照射到另一台经纬仪1的PSD位置传感器3的接收面上。

可以通过测量程序界面显示两台经纬仪1的定向误差，并用软件驱动经纬仪进行方位和俯仰的运动，使光斑调至中心；系统可以自动记录下两经纬仪的高差（俯仰角度差），以用于后续的测量工作。

通过采用激光+PSD进行定向，PSD的分辨能力为7μm；按最小基线长度L=10m计算，并取定向误差增大系数v=1.5，则定向极限误差：

$\mathrm{\β}\′\′=v{\tan }^1\frac{{7\×10}^3}{{10\×10}^3}=0.22\′\′$

取K=3,故定向中误差为：

定向精度远高于传统望远镜定向方法（误差±1″）。

本发明提供一种交会测量工作中的定向装置及系统，定向装置主要由激光发射器2和PSD位置传感器3组成。工作时，由激光器发射经整形准直的激光束，PSD位置传感器3接收并可判度激光光斑位置，进而可以实现交会测量工作中测量站点的定向及高差采集；定向装置可以安装在交会测量的经纬仪1上，可随经纬仪1的方位、俯仰而动；解决了传统交会测量工作中使用经纬仪望远镜组件5互瞄定向对操作人员要求高、操作难度大、工作效率低、受环境光照影响等问题；具有操作简单直观、快速、精度高、适应性强、便于测量工作自动化的实现等优点。

1）基线的确定

参见图5，交会测量的基本原理是基于三角形角边计算而完成；在测量工作中，需要两台仪器分别瞄准目标的角度α、β，角度α、β的起始基准为基线（两台仪器的中心连线）；基线的确定是测量工作的基础，就是所谓的交会测量的定向。

2）交会测量原理

参见图6-图7，交会测量的定向工作，先将两台仪器按照基线长度分别可靠的安放在基座（或脚架）上，再将仪器整平；水平旋转仪器，通过仪器顶部的粗瞄装置目视两仪器相对基本瞄准；接下来使用仪器上的激光互瞄装置（激光发射器2与PSD位置传感器3），调整仪器使两台仪器发射的激光束分别照射到另一台仪器的PSD位置传感器3的中心，使两台仪器共轴共面；此刻，将仪器的方位角度置零；同时记录下两仪器的俯仰角（高差），作为交会测量的基本参数在数据处理时应用。

系统工作时可以使用计算机程序进行控制，驱动经纬仪1地方位和俯仰，将一台经纬仪1上的激光光斑调至另外一台经纬仪1的PSD位置传感器3接收面上，此时计算机程序界面可以显示两经纬仪的互瞄误差，通过软件驱动经纬仪互瞄，使互瞄偏移量调至零位。

Claims (4)

1.一种交会测量定向装置，包括经纬仪，所述经纬仪包括经纬仪机座和设置在经纬仪机座上的经纬仪望远镜组件；其特征在于：还包括左右对称设置在经纬仪望远镜组件上的激光发射器和PSD位置传感器。

2.一种交会测量定向系统，其特征在于：包括两个相对设置的交会测量定向装置；所述交会测量定向装置包括经纬仪、激光发射器和PSD位置传感器；

所述经纬仪包括经纬仪机座和设置在经纬仪机座上的经纬仪望远镜组件；

所述激光发射器与PSD位置传感器均设置在经纬仪望远镜组件上；两个交会测量定向装置的激光发射器与PSD位置传感器相互对准。

3.基于权利要求2所述交会测量定向系统的交会测量定向方法，其特征在于：包括下述步骤：

1】架设装置并确定两台装置定向基线；

2】将安放在基线上的两台装置整平；

3】开启装置，通过两个经纬仪的粗瞄器进行相互粗瞄；

4】粗瞄后，将两台装置的激光发射器与PSD位置传感器相互对准精瞄，直至两台装置的激光发射器的光斑均出现在相对装置中的PSD位置传感器中心；

5】记录两台装置之间的方位角、俯仰角或高差。

4.基于权利要求2所述交会测量定向系统的交会测量定向方法，其特征在于：包括下述步骤：

1】架设装置并确定两台装置定向基线；

2】将安放在基线上的两台装置整平；

3】开启装置，通过两个经纬仪的粗瞄器进行相互粗瞄；

4】粗瞄后，将两台装置的激光发射器与PSD位置传感器相互对准精瞄，直至两台装置的激光发射器的光斑均出现在相对装置中的PSD位置传感器中心；

5】设置两台装置方位角角度为零，记录两台装置之间俯仰角或高差。

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