CN104964696B - 一种全站型电子速测仪自动无线遥控校准装置及方法 - Google Patents
一种全站型电子速测仪自动无线遥控校准装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104964696B CN104964696B CN201510319831.XA CN201510319831A CN104964696B CN 104964696 B CN104964696 B CN 104964696B CN 201510319831 A CN201510319831 A CN 201510319831A CN 104964696 B CN104964696 B CN 104964696B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mrow
- observation
- mtd
- main control
- module
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C25/00—Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices referred to in the other groups of this subclass
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
- Selective Calling Equipment (AREA)
Abstract
本发明公开了一种全站型电子速测仪自动无线遥控校准装置及方法，包括：一个主控制器，其包括电源模块、主控模块、无线通信模块和人机交互界面；主控模块分别与人机交互界面和无线通信模块电连接；电源模块为主控模块、无线通信模块和人机交互界面供电；和至少一个基线控制器，其包括电源模块、主控模块、无线通信模块和电机升降装置；主控模块分别与电机升降装置和无线通信模块电连接；电源模块为主控模块、无线通信模块和电机升降装置供电。本发明优点：该系统采用无线远程测控技术方案，在管理者和其它基线设备间建立一种准确、迅速、有效、精确的控制沟通方式，大大提高了测试范围、测试效率和测试精度，以及减少了人员参与。
Description
技术领域
本发明涉及一种全站型电子速测仪自动无线遥控校准装置及方法，属于测量工程领域。
背景技术
全站型电子速测仪(简称全站仪)是一种自动测距、测角、计算和数据自动记录及传输功能的自动化、数字化的三维坐标测量与定位系统。它由光电测距单元、电子测角及微处理器单元，以及电子记录单元组成，是一种广泛应用于控制测量、地形测量、地籍与房产测量、工业测量及近海定位等的电子测量仪器。在施工监测、竣工验收、质量控制等工作中能快速便捷的获得方位角数据和距离数据，广泛的应用于工程测量、地形测量、地籍测量及大地测量的长度计量，并可用于大坝、桥梁、高速公路和铁路等高精密工程的变形监测。对于提高工程质量，保证工程安全，缩短施工周期，节约项目资金有非常重要的作用，其对精度指标的要求直接关系到工程质量。
基线场测试是全站仪、测距仪等设备计量检验的关键测试环节。随着工业技术的发展，基线场的使用频率越来越高，测试工作量越来越大。然而，目前全站仪测距的检测还是基于全手工方式进行测试，每次测试需要七至八个人，各测试墩位置人员通过对讲机通信调度，人员通过手动方式装卸精度测试设备。显然，这种人工测试方式的人员测试效率非常低，测试速度比较慢，已明显不能适应日益扩大的测试需求。为此，在基线场布线困难的情况下，我们提出了自动无线控制检测系统的技术方案，在管理者和其它墩位设备间建立一种准确、迅速、有效的控制沟通方式，能够有效提高基线场测试设备的自动化控制和调度水平，从而提高测试工作效率，降低测试成本，使得现场测试工作的管理更为简单有效。
发明内容
本发明提出了一种全站型电子速测仪自动无线遥控校准装置及方法，能够实现单人远程遥控、快速准确校准全站仪。
本发明的技术解决方案：一种全站型电子速测仪自动无线遥控校准装置，包括：一个主控制器，其包括电源模块、主控模块、无线通信模块和人机交互界面；主控模块分别与人机交互界面和无线通信模块电连接；电源模块为主控模块、无线通信模块和人机交互界面供电；和至少一个基线控制器，其包括电源模块、主控模块、无线通信模块和电机升降装置；主控模块分别与电机升降装置和无线通信模块电连接；电源模块为主控模块、无线通信模块和电机升降装置供电。
主控制器能够将用户指令通过无线信号方式发出并由相应基线控制器接收后控制电机升降装置运行。
本发明中，人机交互界面为虚拟按键式人机交互界面。
本发明中，人机交互界面还可以是实体按键式人机交互界面。
本发明中，基线控制器中还包括电量管理模块，电量管理模块分别与电源模块和主控模块电连接，能够通过通信模块的无线传输功能在人机交互界面上显示基线控制器的电量。
本发明还公开了一种利用上述装置实现自动无线控制的校准方法，包括如下步骤：
步骤一)，选取多个观测点，记为S1、S2、……、Sn。
步骤二)，将主控制器及全站型电子速测仪放置于观测点Sm(1≤m≤n)，并作为主观测点；将基线控制器的电机升降装置与棱镜连接并放置于其它各个观测点Sp(p≠m)，并作为基线观测点；每个基线观测点Sp处的棱镜均能够在电机升降装置驱动下调整位置。
步骤三)，在主观测点Sm处通过通信模块实现远程无线遥控所有基线观测点Sp处的棱镜改变位置至能被全站型电子速测仪观测到，并记录每个观测数据，记为第1组数据；若已测得n组数据，则转至步骤四)；否则转至步骤二)。
步骤四)，按照校准公式计算n组观测数据并得出相应参数。
其中，步骤三)中，观测数据包括距离观察数据和角度观测数据。
本发明中，步骤五)中的校准公式如下：
1)加常数、乘常数计算公式：
式中：ab＝n(n-1)；
di为所有观测值；d0i为所有真值；c为全站仪加常数；r为全站仪乘常数。
2)精度计算公式：
改正后观测距离：d′i＝di+c+di×r；
改正数：vi＝c+di×r-(d0i-di)；
权中误差：
加常数中误差：
乘常数中误差：
3)标称精度的计算：
固定误差：
比例误差：
其中：w1＝[v]；w2＝[di×v]。
4)重复性计算：
式中：n′为重复性观测次数；di为重复性观测值；为观测平均值。
5)一测回测角标准差：
分度误差均值：
式中：Li、Ri为第i方向的盘左盘右观测值；L0、R0为零方向的盘左盘右观测值；βi为第i方向的角度真值。
6)严密中误差：
7)测角示值误差：k＝uMAX-uMIN。
本发明中，步骤四)中，当数据中存在从观测点Sa(1≤a≤n，a≠b)测得观测点Sb(1≤b≤n)的数据和从观测点Sb测得观测点Sa处的数据时，只保留前一次测得的数据。
本发明中，步骤一)中，观测点的数量n＝7，基线控制器的数量为6个。
本发明中，重复性计算公式中，n′＝6～10。
本发明中，通信模块采用无线MODBUS总线测控协议。
本发明所达到的有益效果：
1、该系统采用无线远程测控技术方案，在管理者和其它基线设备间建立一种准确、迅速、有效、精确的控制沟通方式，大大提高了测试范围、测试效率和测试精度，以及减少了人员参与。
2、采用步进电机，精度控制在0.1mm内,有效的提高了设备结构的稳定性和可靠性，保证了观测数据的快速获取和自动采集。
3、该系统采用了无线MODBUS总线测控协议，保证了各测试点检的无线链路数据在传输和显示上得到有效控制。
4、主控制器和基线控制器中的相应模块均有相同的参数，因此之间具有灵活互换性，无需针对两者进行单独配置。减少了前期配件选择的难度和工作量。
附图说明
附图1是本发明主控制器的结构示意图；
附图2是本发明基线控制器的结构示意图；
附图3是本发明工作示意图；
附图4是本发明工作流程图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明技术方案作进一步详细描述，但本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例一
如图1至3所示，一种全站型电子速测仪自动无线遥控校准装置，包括一个主控制器，其包括电源模块、主控模块、无线通信模块和人机交互界面；主控模块分别与人机交互界面和无线通信模块电连接；电源模块为主控模块、无线通信模块和人机交互界面供电；和6个基线控制器，其包括电源模块、主控模块、无线通信模块和电机升降装置；主控模块分别与电机升降装置和无线通信模块电连接；电源模块为主控模块、无线通信模块和电机升降装置供电。前述电源模块中均采用了大容量锂电池为相关部件提供电能，确保了工作过程能持续进行。电机升降装置选用步进电机进行精准控制。
用户手持主控制器，通过人机交互界面输入指令，主控制器的主控模块将用户指令通过通信模块转变成无线信号发出，并由相应基线控制器的通信模块接收后，最终通过基线控制器中的主控模块转变成电信号控制电机升降装置运行。电机升降装置与观测棱镜连接，通过用户的操控能够使棱镜在电机升降装置的驱动下达到最佳观测位置，最终实现用户远程无线遥控棱镜获取观测数据。系统采用了无线MODBUS总线测控协议，保证了各测试点检的无线链路数据在传输和显示上得到有效控制。
人机交互界面为虚拟按键式人机交互界面。人机交互界面包含了虚拟按键和状态显示界面。用户通过触摸对应每个基线控制器的虚拟按键来控制各基线观测点的棱镜位置状态，并能监测基线控制器及棱镜的当前使用情况，如果发生损坏或被盗情况时，主控制器会报警通知用户。基线控制器中还包括电量管理模块，电量管理模块分别与电源模块和主控模块电连接，能够通过通信模块的无线传输功能在人机交互界面上显示基线控制器的电量。
本发明中，所述电连接为电线连接或USB线连接，根据模块属性进行选取具体的连接方式为本领域技术人员的惯用手段，因此不做进一步阐述。
本发明的工作过程和原理如下：
如图4所示，前期准备阶段：选取7个观测点，记为S1、S2、……、SZ；准备一台全站仪、6个观测棱镜、一个主控制器和6个基线控制器。将每个观测棱镜分别安装到对应的基线控制器的电机升降装置上。
测量工作阶段：首先在这7个观测点中选择S1为主观测点，将全站仪和主控制器放置在S1位置处。将其它观测点S2、……、S7位置处分别放置一个基线控制器和观测棱镜。
用户在S1位置处通过无线遥控控制各基线观测点处的观测棱镜改变其当前位置至可观测位置时，S1位置处的全站仪获取该基线观测点的观测数据。当用户在S1位置处观测、获取到所有基线观测点的数据时，记录该组观测数据为第一组数据。其中包括所有距离观测数据和角度观测数据。
然后选取S2为主观测点，重复前述步骤获取第二组数据。重复该过程直至获取全部7组数据。其中，7组数据中包含了从Sa观测Sb的数据和从Sb观测Sa的数据，因此为了避免计算的重复性，剔除掉其中一组数据即可，因此7组数据总共包含21(即7+6+5+4+3+2+1)段数据。
最后根据校准公式将数据代入得出最终结果。
校准公式包括如下：
1)加常数、乘常数计算公式：
式中：ab＝21；
di为所有观测值；d0i为所有真值；c为加常数；r为乘常数。
2)精度计算公式：
改正后观测距离：d′i＝di+c+di×r；
改正数：vi＝c+di×r-(d0i-di)；
权中误差：
加常数中误差：
乘常数中误差：
3)标称精度的计算：
固定误差：
比例误差：
其中：w1＝[v]；w2＝[di×v]。
4)重复性计算：
式中：n′为重复性观测次数；di为重复性观测值；为观测平均值。其中，为了提高校准精确性，n′取值为10。
5)分度误差均值：
式中：Li、Ri为第i方向的盘左盘右观测值；L0、R0为零方向的盘左盘右观测值；βi为第i方向的角度真值。
6)严密中误差：
7)测角示值误差：k＝uMAX-uMIN。公式5)中，会得到一系列u的计算值，用最大值减去最小值便是测角示值误差。
上述公式中，公式1)至公式4)位距离参数校准公式；公式5)至公式7)位角度参数校准公式。
实施例二
与实施例一不同之处在于，本实施例中，人机交互界面是实体按键式人机交互界面。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种全站型电子速测仪自动无线遥控校准方法，其特征在于：基于一种全站型电子速测仪自动无线遥控校准装置完成，所述全站型电子速测仪自动无线遥控校准装置包括：
一个主控制器，其包括电源模块、主控模块、无线通信模块和人机交互界面；主控模块分别与人机交互界面和无线通信模块电连接；电源模块为主控模块、无线通信模块和人机交互界面供电；
至少一个基线控制器，其包括电源模块、主控模块、无线通信模块和电机升降装置；主控模块分别与电机升降装置和无线通信模块电连接；电源模块为主控模块、无线通信模块和电机升降装置供电；
主控制器能够将用户指令通过无线信号方式发出并由相应基线控制器接收后控制电机升降装置运行完成；
所述全站型电子速测仪自动无线遥控校准方法包括如下步骤：
步骤一），选取多个观测点，记为S1、S2、……、Sn；
步骤二），将主控制器及全站型电子速测仪放置于观测点Sm（1≤m≤n），并作为主观测点；将基线控制器的电机升降装置与棱镜连接并放置于其它各个观测点Sp（p≠m），并作为基线观测点；每个基线观测点Sp处的棱镜均能够在电机升降装置驱动下调整位置；
步骤三），在主观测点Sm处通过通信模块实现远程无线遥控所有基线观测点Sp处的棱镜改变位置至能被全站型电子速测仪观测到，并记录每个观测数据，记为第1组数据；若已测得n组数据，则转至步骤四）；否则转至步骤二）；
步骤四），按照校准公式计算n组观测数据并得出相应参数；
其中，步骤三）中，观测数据包括距离观察数据和角度观测数据；
步骤五）中，校准公式如下：
1）加常数、乘常数计算公式：
<mrow>
<mfenced open = "[" close = "]">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<mi>a</mi>
<mi>a</mi>
</mrow>
</mtd>
<mtd>
<mrow>
<mi>a</mi>
<mi>b</mi>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<mi>a</mi>
<mi>b</mi>
</mrow>
</mtd>
<mtd>
<mrow>
<mi>b</mi>
<mi>b</mi>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
<mo>&times;</mo>
<mfenced open = "[" close = "]">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mi>c</mi>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mi>r</mi>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
<mo>=</mo>
<mfenced open = "[" close = "]">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<msub>
<mi>l</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<msub>
<mi>l</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
<mo>,</mo>
</mrow>
式中：aa=n(n-1)；
di为所有观测值；d0i为所有真值；c为加常数；r为乘常数；
2）精度计算公式：
改正后观测距离：d′i=di+c+di×r；
改正数：vi=c+di×r-(d0i-di)；
权中误差：
加常数中误差：
乘常数中误差：
3）标称精度的计算：
固定误差：
比例误差：
其中：w1=[v]；w2=[di×v]；
4）重复性计算：
<mrow>
<msub>
<mi>m</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
<mo>=</mo>
<mo>&PlusMinus;</mo>
<msqrt>
<mfrac>
<mrow>
<mo>&lsqb;</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>d</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>-</mo>
<mover>
<mi>d</mi>
<mo>&OverBar;</mo>
</mover>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>d</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>-</mo>
<mover>
<mi>d</mi>
<mo>&OverBar;</mo>
</mover>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>&rsqb;</mo>
</mrow>
<mrow>
<msup>
<mi>n</mi>
<mo>&prime;</mo>
</msup>
<mo>-</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
</mfrac>
</msqrt>
<mo>;</mo>
</mrow>
式中：n′为重复性观测次数；di为重复性观测值；为观测平均值；
5）一测回测角标准差：
分度误差均值：
式中：Li、Ri为第i方向的盘左盘右观测值；L0、R0为零方向的盘左盘右观测值；βi为第i方向的角度真值；
6）严密中误差：
7）测角示值误差：k=uMAX-uMIN。
2.根据权利要求1所述的一种全站型电子速测仪自动无线遥控校准方法，其特征在于：步骤四）中，当数据中存在从观测点Sa（1≤a≤n，a≠b）测得观测点Sb（1≤b≤n）的数据和从观测点Sb测得观测点Sa处的数据时，只保留前一次测得的数据。
3.根据权利要求2所述的一种全站型电子速测仪自动无线遥控校准方法，其特征在于：步骤一）中，观测点的数量n=7，基线控制器的数量为6个。
4.根据权利要求3所述的一种全站型电子速测仪自动无线遥控校准方法，其特征在于：重复性计算公式中，n′=6～10。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510319831.XA CN104964696B (zh) | 2015-06-12 | 2015-06-12 | 一种全站型电子速测仪自动无线遥控校准装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510319831.XA CN104964696B (zh) | 2015-06-12 | 2015-06-12 | 一种全站型电子速测仪自动无线遥控校准装置及方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104964696A CN104964696A (zh) | 2015-10-07 |
| CN104964696B true CN104964696B (zh) | 2017-11-28 |
Family
ID=54218748
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510319831.XA Active CN104964696B (zh) | 2015-06-12 | 2015-06-12 | 一种全站型电子速测仪自动无线遥控校准装置及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104964696B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106152975B (zh) * | 2016-07-04 | 2018-08-21 | 四川九洲电器集团有限责任公司 | 一种静态测角标校装置 |
| CN110044380B (zh) * | 2019-04-19 | 2020-09-04 | 武汉地震计量检定与测量工程研究院有限公司 | 一种角锥棱镜绝对常数测量方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104200086A (zh) * | 2014-08-25 | 2014-12-10 | 西北工业大学 | 宽基线可见光相机位姿估计方法 |
| CN104457788A (zh) * | 2014-11-06 | 2015-03-25 | 上海市计量测试技术研究院 | 一种大尺寸移动式基线桩及标定方法 |
-
2015
- 2015-06-12 CN CN201510319831.XA patent/CN104964696B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104200086A (zh) * | 2014-08-25 | 2014-12-10 | 西北工业大学 | 宽基线可见光相机位姿估计方法 |
| CN104457788A (zh) * | 2014-11-06 | 2015-03-25 | 上海市计量测试技术研究院 | 一种大尺寸移动式基线桩及标定方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 全功能电子测站仪器自动无线控制检测系统的研究;曹相等;《现代测绘》;20150131;第38卷(第1期);第36-37页 * |
| 测距仪加、乘常数求解方法的探讨;张炜等;《测绘信息与工程》;20021231;第27卷(第6期);第39-40页 * |
| 经纬仪加常数和乘常数测定方法的探讨;罗新鸿;《测绘通报》;19781231(第4期);第34-35页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104964696A (zh) | 2015-10-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN204255517U (zh) | 无线温度实时采集设备 | |
| CN206039247U (zh) | 一种桥梁结构健康监测系统 | |
| CN107490423A (zh) | 一种整车重量测试方法、系统及车辆 | |
| CN201731984U (zh) | 基于无线倾角的桥梁结构挠度测量系统 | |
| CN207163433U (zh) | 城市轨道交通隧道变形监测系统 | |
| CN103344828A (zh) | 一种新的谐波发射水平评估方法 | |
| CN104964696B (zh) | 一种全站型电子速测仪自动无线遥控校准装置及方法 | |
| CN110989012A (zh) | 地下管道设深度的精确电磁测量方法及管线仪装置 | |
| CN216645248U (zh) | 一种钢筋间距检测装置 | |
| CN109469824A (zh) | 基于云处理的天然气管道应变风险监测系统及预警方法 | |
| CN109307504A (zh) | 一种超高架体稳定性原位监测方法 | |
| CN103344844A (zh) | 电网安全警示终端及其警示方法 | |
| CN209514410U (zh) | 基于二维码的电缆隧道巡检机器人及其定位系统 | |
| CN204064293U (zh) | 一种智能化手持式深孔测斜仪及测斜系统 | |
| CN208805191U (zh) | 一种带有基准校核装置的路基沉降自动监测系统 | |
| CN106705867A (zh) | 非接触式线径遥测仪及其测量方法 | |
| CN104240478A (zh) | 无线温度实时采集设备和采集方法 | |
| CN104929018B (zh) | 一种用于计算压路机施工次数的方法 | |
| CN105095671B (zh) | 沉降实时监测预警仪及系统与实现方法 | |
| CN202350783U (zh) | 基于高精度双轴倾角传感器的煤气柜活塞倾斜监测系统 | |
| CN116542469A (zh) | 一种基于bim技术的建筑工程监理智能一体化云平台及监理方法 | |
| CN202274908U (zh) | 高精度油位计量仪 | |
| CN209055259U (zh) | 港作拖轮轴功率在线监测分析系统 | |
| CN109631809B (zh) | 桥梁挠度测量设备和方法 | |
| CN103791895B (zh) | 利用测量用数字对中杆测量棱镜高度的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20180418 Address after: 210032 4 floor, Beidou building, Pukou hi tech Zone, Nanjing, Jiangsu. Patentee after: JIANGSU BEIDOU SATELLITE NAVIGATION DETECTION CENTER CO., LTD. Address before: Xinzhuang village, Nanjing city of Jiangsu province Longpan road 210037 No. 57 Patentee before: Nanjing Institute of Measurement and Testing Technology |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20190722 Address after: Xinzhuang village, Nanjing city of Jiangsu province Longpan road 210037 No. 57 Patentee after: Nanjing Institute of Measurement and Testing Technology Address before: 210032 Beidou Building, Pukou High-tech Zone, Nanjing City, Jiangsu Province, 4th Floor Patentee before: JIANGSU BEIDOU SATELLITE NAVIGATION DETECTION CENTER CO., LTD. |