CN105444782A - 室内基线全自动检测系统以及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种室内基线全自动检测系统以及方法，包括工作台，工作台上设置有全站仪，工作台的外侧设置有待检测单元，待检测单元包括双轨支撑架以及设置在双轨支撑架上的棱镜装置，棱镜装置包括设置在双轨支撑架上的棱镜支架、驱动棱镜支架转动的伺服电机以及设置在棱镜支架的上部的测距棱镜，所述棱镜的中心在全站仪的横轴中心线上；双轨支撑架远离工作台的一端设置有二维电动平台，二维电动平台上安装有相位均匀性棱镜，相位均匀性棱镜的中心在全站仪的横轴中心线上；全站仪用于测量与测距棱镜以及与相位均匀性棱镜的距离，二维电动平台可以将相位均匀性棱镜移动至不同的位置进行测量。

Description

室内基线全自动检测系统以及方法

技术领域

本发明涉及全站仪检测领域，尤其涉及室内基线全自动检测系统以及方法。

背景技术

目前全站仪的测距指标，包括周期精度、相位均匀性以及重复性的检测仍处于手工作业阶段，传统的测距指标检定台，需要两名检定人员，一人负责操作仪器，依次瞄准十个位置的测距棱镜进行测量，然后读数并记录；另一人依次移动棱镜到十个固定位置。测试相位均匀性时需要操作望远镜分别瞄准棱镜的九个位置，再测量记录测量值，再放置棱镜，重复测量30次，上述反反复复的转动仪器、搜索目标、瞄准、读数、记录的动作，对检定人员来说劳动强度比较大，重复的动作容易产生疲劳。而面对国内每年在用的数十万台全站仪，依靠人工手工方法完成其检定和标校不仅浪费人力，且检测效率与检测精度均较低。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种检测精度与检测效率均较高的室内基线全自动检测系统以及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：室内基线全自动检测系统，包括工作台，工作台上设置有全站仪，工作台的外侧设置有待检测单元，待检测单元包括双轨支撑架以及设置在双轨支撑架上的棱镜装置，棱镜装置包括设置在双轨支撑架上的棱镜支架、驱动棱镜支架转动的伺服电机以及设置在棱镜支架的上部的测距棱镜，所述棱镜的中心在全站仪的横轴中心线上；双轨支撑架远离工作台的一端设置有二维电动平台，二维电动平台上安装有相位均匀性棱镜，相位均匀性棱镜的中心在全站仪的横轴中心线上。

全站仪用于测量与测距棱镜以及与相位均匀性棱镜的距离，相位均匀性棱镜安装在二维电动平台上，二维电动平台可以将相位均匀性棱镜移动至不同的位置进行测量。

进一步的是：还包括控制器，所述全站仪、棱镜装置以及二维电动平台分别与控制器相连。

进一步的是：所述棱镜装置的数量为10个，包括依次等间距的设置在所述双轨支撑架上的第一棱镜装置、第二棱镜装置、第三棱镜装置、第四棱镜装置、第五棱镜装置、第六棱镜装置、第七棱镜装置、第八棱镜装置、第九棱镜装置以及第十棱镜装置，第一棱镜装置位于靠近工作台的一端。

进一步的是：所述棱镜支架的外侧设置有接近传感器。

进一步的是：所述双轨支撑架包括地桩，地桩上设置有调节螺杆，调节螺杆的顶部设置有设置有导轨。

进一步的是：所述工作台上设置有升降仪器台，所述全站仪设置在升降仪器台上。

本发明还提供了室内基线全自动检测方法，包括室内基线全自动检测系统，所述方法包括以下步骤：

a)调整工作台，使测距棱镜的中心位于全站仪的视准轴中心线上；

b)控制器控制第一棱镜装置的伺服电机转动，至第一棱镜装置的测距棱镜转到正对全站仪的视准轴中心线，接近开关发出指令，控制器控制伺服电机停止转动，全站仪测量与第一棱镜装置的距离并记录；控制器驱动第一棱镜装置的伺服马达继续转动90度；

c)控制器控制第二棱镜装置的伺服马电机转动，至第二棱镜装置的测距棱镜转到正对全站仪的视准轴中心线，接近开关发出指令，控制器控制伺服电机停止转动，全站仪测量与第二棱镜装置的距离并记录；控制器驱动第二棱镜装置的伺服马达继续转动90度；

d)控制器控制第三棱镜装置的伺服马电机转动，至第三棱镜装置的测距棱镜转到正对全站仪的视准轴中心线，接近开关发出指令，控制器控制伺服电机停止转动，全站仪测量与第三棱镜装置的距离并记录；控制器驱动第三棱镜装置的伺服马达继续转动90度；

e)控制器控制第四棱镜装置的伺服马电机转动，至第四棱镜装置的测距棱镜转到正对全站仪的视准轴中心线，接近开关发出指令，控制器控制伺服电机停止转动，全站仪测量与第四棱镜装置的距离并记录；控制器驱动第四棱镜装置的伺服马达继续转动90度；

f)控制器控制第五棱镜装置的伺服马电机转动，至第五棱镜装置的测距棱镜转到正对全站仪的视准轴中心线，接近开关发出指令，控制器控制伺服电机停止转动，全站仪测量与第五棱镜装置的距离并记录；控制器驱动第二棱镜装置的伺服马达继续转动90度；

g)控制器控制第六棱镜装置的伺服马电机转动，至第六棱镜装置的测距棱镜转到正对全站仪的视准轴中心线，接近开关发出指令，控制器控制伺服电机停止转动，全站仪测量与第六棱镜装置的距离并记录；控制器驱动第六棱镜装置的伺服马达继续转动90度；

h)控制器控制第七棱镜装置的伺服马电机转动，至第七棱镜装置的测距棱镜转到正对全站仪的视准轴中心线，接近开关发出指令，控制器控制伺服电机停止转动，全站仪测量与第七棱镜装置的距离并记录；控制器驱动第七棱镜装置的伺服马达继续转动90度；

i)控制器控制第八棱镜装置的伺服马电机转动，至第八棱镜装置的测距棱镜转到正对全站仪的视准轴中心线，接近开关发出指令，控制器控制伺服电机停止转动，全站仪测量与第八棱镜装置的距离并记录；控制器驱动第八棱镜装置的伺服马达继续转动90度；

j)控制器控制第九棱镜装置的伺服马电机转动，至第九棱镜装置的测距棱镜转到正对全站仪的视准轴中心线，接近开关发出指令，控制器控制伺服电机停止转动，全站仪测量与第九棱镜装置的距离并记录；控制器驱动第九棱镜装置的伺服马达继续转动90度；

k)控制器控制第十棱镜装置的伺服马电机转动，至第十棱镜装置的测距棱镜转到正对全站仪的视准轴中心线，接近开关发出指令，控制器控制伺服电机停止转动，全站仪测量与第十棱镜装置的距离并记录；控制器驱动第十棱镜装置的伺服马达继续转动90度；

l)控制器控制二维电动平台移动将相位棱镜的中心正对全站仪的视准轴中心线，全站仪测量与相位棱镜的距离并记录；

m)控制器控制二维电动平台将相位棱镜移动至下一个偏离视准轴中心线的测量位置，全站仪测量与相位棱镜的距离并记录；

n)重复执行步骤m，至少7次；

o)控制器控制第一棱镜装置的伺服电机转动，至第一棱镜装置的测距棱镜转到正对全站仪的视准轴中心线，接近开关发出指令，控制器控制伺服电机停止转动，全站仪测量与第一棱镜装置的距离并记录；控制器驱动第一棱镜装置的伺服马达继续转动90度；

p)重复执行步骤o，至少28次；

q)控制器自动计算全站仪的相位均匀性、周期精度以及重复性。

本发明有益效果是：采用伺服电机驱动棱镜装置转动，依靠控制器控制测距棱镜动作和全站仪进行测量，在控制器的控制下，伺服电机与测距棱镜相配合而实现不同距离和不同位置棱镜的自动切换，控制器分别向伺服电机、二维电动平台和全站仪发出指令，以获取十个测距棱镜仪器测距数据、九个位置相位均匀性棱镜测距数据和30个重复性测距数据。全站仪测距数据与标准距离数据比较，获得全站仪的周期精度、相位均匀性和重复性指标，实现了自动化检测，检测精度高，节省了人力。

附图说明

图1为室内基线全自动检测系统示意图；

图2为棱镜装置放大图示意图；

图3为测点示意图；

图中标记为：控制器1，工作台2，全站仪21，升降仪器台22，双轨支撑架3，地桩31，调节螺杆32，导轨33，棱镜装置4，伺服电机41，棱镜支架42，测距棱镜43，接近传感器44，底部支架45，L型支架46，二维电动平台5，相位均匀性棱镜51，第十棱镜装置60。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步加以说明。

如图1至图2所示，室内基线全自动检测系统，包括工作台2，工作台2上设置有全站仪21，工作台2的外侧设置有待检测单元，待检测单元包括双轨支撑架3以及设置在双轨支撑架3上的棱镜装置4，棱镜装置4包括设置在双轨支撑架3上的棱镜支架42、驱动棱镜支架42转动的伺服电机41以及设置在棱镜支架42的上部的测距棱镜43，棱镜支架42包括用于将棱镜装置4安装到双轨支撑架3上的底部支架45以及以用于安装测距棱镜43的L型支架46。

所述测距棱镜43的中心位于全站仪21的视准轴中心线上；双轨支撑架3远离工作台2的一端设置有二维电动平台5，二维电动平台5上安装有相位均匀性棱镜51，相位均匀性棱镜51的中心位于全站仪21的视准轴中心线上；全站仪21用于测量与测距棱镜43以及与相位均匀性棱镜51的距离，相位均匀性棱镜51安装在二维电动平台5上，二维电动平台5可以将相位均匀性棱镜51移动至不同的位置进行测量。

还包括控制器1，所述全站仪21、棱镜装置4以及二维电动平台5分别与控制器1相连，控制器1用于控制全站仪21、棱镜装置4以及二维电动平台5的动作，并将全站仪21所测得的数据记录并处理，得到全站仪21的的相位均匀性、周期精度以及重复性。

所述棱镜装置4的数量为10个，包括依次等间距的设置在所述双轨支撑架上的第一棱镜装置、第二棱镜装置、第三棱镜装置、第四棱镜装置、第五棱镜装置、第六棱镜装置、第七棱镜装置、第八棱镜装置、第九棱镜装置以及第十棱镜装置60，第一棱镜装置位于靠近工作台2的一端；第一棱镜装置、第二棱镜装置、第三棱镜装置、第四棱镜装置、第五棱镜装置、第六棱镜装置、第七棱镜装置、第八棱镜装置、第九棱镜装置以及第十棱镜装置60分别用于测量与全站仪21之间的距离。

为了方便控制器1控制伺服电机41的转停，所述L型支架46的外侧设置有接近传感器44，当接近传感器44感测到伺服电机41转动到设定的位置时，接近传感器44发出信号到控制器1，控制器1控制伺服电机41停止转动，控制更加方便，且定位精确。

所述双轨支撑架3包括地桩31，各个地桩31上均设置有两个调节螺杆32，两个调节螺杆32的顶部设置有两个导轨33，通过调节调节螺杆32使两个导轨33在同一平行的高度，构成双轨支撑架3，双轨支撑架3用于安装棱镜装置4以及二维电动平台5，安装方便，且双轨支撑架3的高度可以调节。

所述工作台2上设置有升降仪器台22，所述全站仪21设置在升降仪器台22上；通过调节升降仪器台22的高度，可以调节全站仪21的高度。

室内基线全自动检测方法，包括室内基线全自动检测系统，所述方法包括以下步骤：

a)调整工作台，使测距棱镜的中心位于全站仪的视准轴中心线上；

b)控制器控制第一棱镜装置的伺服电机转动，至第一棱镜装置的测距棱镜转到正对全站仪的视准轴中心线，接近开关发出指令，控制器控制伺服电机停止转动，全站仪测量与第一棱镜装置的距离并记录；控制器驱动第一棱镜装置的伺服马达继续转动90度；

c)控制器控制第二棱镜装置的伺服马电机转动，至第二棱镜装置的测距棱镜转到正对全站仪的视准轴中心线，接近开关发出指令，控制器控制伺服电机停止转动，全站仪测量与第二棱镜装置的距离并记录；控制器驱动第二棱镜装置的伺服马达继续转动90度；

d)控制器控制第三棱镜装置的伺服马电机转动，至第三棱镜装置的测距棱镜转到正对全站仪的视准轴中心线，接近开关发出指令，控制器控制伺服电机停止转动，全站仪测量与第三棱镜装置的距离并记录；控制器驱动第三棱镜装置的伺服马达继续转动90度；

e)控制器控制第四棱镜装置的伺服马电机转动，至第四棱镜装置的测距棱镜转到正对全站仪的视准轴中心线，接近开关发出指令，控制器控制伺服电机停止转动，全站仪测量与第四棱镜装置的距离并记录；控制器驱动第四棱镜装置的伺服马达继续转动90度；

f)控制器控制第五棱镜装置的伺服马电机转动，至第五棱镜装置的测距棱镜转到正对全站仪的视准轴中心线，接近开关发出指令，控制器控制伺服电机停止转动，全站仪测量与第五棱镜装置的距离并记录；控制器驱动第二棱镜装置的伺服马达继续转动90度；

g)控制器控制第六棱镜装置的伺服马电机转动，至第六棱镜装置的测距棱镜转到正对全站仪的视准轴中心线，接近开关发出指令，控制器控制伺服电机停止转动，全站仪测量与第六棱镜装置的距离并记录；控制器驱动第六棱镜装置的伺服马达继续转动90度；

h)控制器控制第七棱镜装置的伺服马电机转动，至第七棱镜装置的测距棱镜转到正对全站仪的视准轴中心线，接近开关发出指令，控制器控制伺服电机停止转动，全站仪测量与第七棱镜装置的距离并记录；控制器驱动第七棱镜装置的伺服马达继续转动90度；

i)控制器控制第八棱镜装置的伺服马电机转动，至第八棱镜装置的测距棱镜转到正对全站仪的视准轴中心线，接近开关发出指令，控制器控制伺服电机停止转动，全站仪测量与第八棱镜装置的距离并记录；控制器驱动第八棱镜装置的伺服马达继续转动90度；

j)控制器控制第九棱镜装置的伺服马电机转动，至第九棱镜装置的测距棱镜转到正对全站仪的视准轴中心线，接近开关发出指令，控制器控制伺服电机停止转动，全站仪测量与第九棱镜装置的距离并记录；控制器驱动第九棱镜装置的伺服马达继续转动90度；

k)控制器控制第十棱镜装置的伺服马电机转动，至第十棱镜装置的测距棱镜转到正对全站仪的视准轴中心线，接近开关发出指令，控制器控制伺服电机停止转动，全站仪测量与第十棱镜装置的距离并记录；控制器驱动第十棱镜装置的伺服马达继续转动90度；

l)控制器控制二维电动平台移动将相位棱镜的中心正对全站仪的视准轴中心线，全站仪测量与相位棱镜的距离并记录；

m)控制器控制二维电动平台将相位棱镜移动至下一个偏离视准轴中心线的测量位置，全站仪测量与相位棱镜的距离并记录；

n)重复执行步骤m，至少7次；

o)控制器控制第一棱镜装置的伺服电机转动，至第一棱镜装置的测距棱镜转到正对全站仪的视准轴中心线，接近开关发出指令，控制器控制伺服电机停止转动，全站仪测量与第一棱镜装置的距离并记录；控制器驱动第一棱镜装置的伺服马达继续转动90度；

p)重复执行步骤o，至少28次；

q)控制器自动计算全站仪的相位均匀性、周期精度以及重复性。

根据JJG703光电全站仪检定规程

1)相位均匀性的计算

调制光相位均匀性采用光斑位置截取法：

a)选择长约检定场地，两端分别安置全站仪与相位均匀性棱镜，使其大致等高。

b)由中心点向上下左右等间隔地移动光轴测距，接通全站仪电源，照准相位均匀性棱镜标志后，分别向上下左右各方向移动光轴，找出光斑的可测范围。按其大小，由中心点向上下左右等间隔地移动光轴测距，每间隔读数5次取平均值。

测点如图3所示，在偏调的区域内测点应不少于9个点。

c)将光斑中心点测距值与其他各点测距值之差绘制等相位差图。

2)周期误差的计算

周期误差对观测距离的修正值为：

其中：

$A=\sqrt{X^2+Y^2}$

${\mathrm{\Φ}}_0=arctan\frac{Y}{X}$

l_i＝D_0l+(i-1)d-D_i

式中：A--周期误差振幅；

Φ₀——周期误差的初相角；

D_i——全站仪测定距离值；

D_0l——全站仪与基线尺零点间距离；

n——观测反射棱镜的点数；

d——反射棱镜移动的间隔；

U——受检全站仪侧尺的长度；

i＝1，2，3，…，n。

周期误差测定标准差的估算

观测值的标准差：

$m_0=\sqrt{\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{v}_i^2}{n-3}}$

式中：

振幅测定的标准差

$m_A=m_0\sqrt{\frac{2}{n}}$

初相角测定的标准差：

$m_{{\mathrm{\Φ}}_0}=\left(\frac{m_A}{A}\right)\mathrm{\ρ}$

式中：ρ＝206265”。

3)测量的重复性计算

在室内约30米距离的两端分别安置全站仪与反射棱镜，操作仪一次照准后测距，连续读数30次。

一次读数的标准差：

$m_0=\sqrt{\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{v}_i^2}{n-1}}$

$v_i=D_i-\stackrel{\‾}{D}$

式中：v_i--第i次读数值与读数平均值之差；

D_i--第i次读数值；

--n次读数的平均值；

N--连续读数的次数；

i＝1，2，3，…，n。

本发明的室内基线全自动检测系统，采用伺服电机驱动棱镜装置转动，依靠控制器控制测距棱镜动作和全站仪进行测量，在控制器的控制下，伺服电机与测距棱镜相配合而实现不同距离和不同位置棱镜的自动切换，控制器分别向伺服电机、二维电动平台和全站仪发出指令，以获取十个测距棱镜仪器测距数据、九个位置相位均匀性棱镜测距数据和30个重复性测距数据。全站仪测距数据与标准距离数据比较，获得全站仪的周期精度、相位均匀性和重复性指标，实现了自动化检测，检测精度高，节省了人力。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.室内基线全自动检测系统，其特征在于：包括工作台，工作台上设置有全站仪，工作台的外侧设置有待检测单元，待检测单元包括双轨支撑架以及设置在双轨支撑架上的棱镜装置，棱镜装置包括设置在双轨支撑架上的棱镜支架、驱动棱镜支架转动的伺服电机以及设置在棱镜支架的上部的测距棱镜，所述测距棱镜的中心位于全站仪的视准轴中心线上；双轨支撑架远离工作台的一端设置有二维电动平台，二维电动平台上安装有相位均匀性棱镜，相位均匀性棱镜的中心位于全站仪的视准轴中心线上。

2.如权利要求1所述的室内基线全自动检测系统，其特征在于：还包括控制器，所述全站仪、棱镜装置以及二维电动平台分别与控制器相连。

3.如权利要求1所述的室内基线全自动检测系统，其特征在于：所述棱镜装置的数量为10个，包括依次等间距的设置在所述双轨支撑架上的第一棱镜装置、第二棱镜装置、第三棱镜装置、第四棱镜装置、第五棱镜装置、第六棱镜装置、第七棱镜装置、第八棱镜装置、第九棱镜装置以及第十棱镜装置，第一棱镜装置位于靠近工作台的一端。

4.如权利要求1所述的室内基线全自动检测系统，其特征在于：所述棱镜支架的外侧设置有接近传感器。

5.如权利要求1所述的室内基线全自动检测系统，其特征在于：所述双轨支撑架包括地桩，地桩上设置有调节螺杆，调节螺杆的顶部设置有设置有导轨。

6.如权利要求1所述的室内基线全自动检测系统，其特征在于：所述工作台上设置有升降仪器台，所述全站仪设置在升降仪器台上。

7.室内基线全自动检测方法，其特征在于：包括如权利要求1～6所述的任一室内基线全自动检测系统，所述方法包括以下步骤：

a)调整工作台，使测距棱镜的中心位于全站仪的视准轴中心线上；

b)控制器控制第一棱镜装置的伺服电机转动，至第一棱镜装置的测距棱镜转到正对全站仪的视准轴中心线，接近开关发出指令，控制器控制伺服电机停止转动，全站仪测量与第一棱镜装置的距离并记录；控制器驱动第一棱镜装置的伺服马达继续转动90度；

c)控制器控制第二棱镜装置的伺服马电机转动，至第二棱镜装置的测距棱镜转到正对全站仪的视准轴中心线，接近开关发出指令，控制器控制伺服电机停止转动，全站仪测量与第二棱镜装置的距离并记录；控制器驱动第二棱镜装置的伺服马达继续转动90度；

d)控制器控制第三棱镜装置的伺服马电机转动，至第三棱镜装置的测距棱镜转到正对全站仪的视准轴中心线，接近开关发出指令，控制器控制伺服电机停止转动，全站仪测量与第三棱镜装置的距离并记录；控制器驱动第三棱镜装置的伺服马达继续转动90度；

e)控制器控制第四棱镜装置的伺服马电机转动，至第四棱镜装置的测距棱镜转到正对全站仪的视准轴中心线，接近开关发出指令，控制器控制伺服电机停止转动，全站仪测量与第四棱镜装置的距离并记录；控制器驱动第四棱镜装置的伺服马达继续转动90度；

f)控制器控制第五棱镜装置的伺服马电机转动，至第五棱镜装置的测距棱镜转到正对全站仪的视准轴中心线，接近开关发出指令，控制器控制伺服电机停止转动，全站仪测量与第五棱镜装置的距离并记录；控制器驱动第二棱镜装置的伺服马达继续转动90度；

g)控制器控制第六棱镜装置的伺服马电机转动，至第六棱镜装置的测距棱镜转到正对全站仪的视准轴中心线，接近开关发出指令，控制器控制伺服电机停止转动，全站仪测量与第六棱镜装置的距离并记录；控制器驱动第六棱镜装置的伺服马达继续转动90度；

h)控制器控制第七棱镜装置的伺服马电机转动，至第七棱镜装置的测距棱镜转到正对全站仪的视准轴中心线，接近开关发出指令，控制器控制伺服电机停止转动，全站仪测量与第七棱镜装置的距离并记录；控制器驱动第七棱镜装置的伺服马达继续转动90度；

i)控制器控制第八棱镜装置的伺服马电机转动，至第八棱镜装置的测距棱镜转到正对全站仪的视准轴中心线，接近开关发出指令，控制器控制伺服电机停止转动，全站仪测量与第八棱镜装置的距离并记录；控制器驱动第八棱镜装置的伺服马达继续转动90度；

j)控制器控制第九棱镜装置的伺服马电机转动，至第九棱镜装置的测距棱镜转到正对全站仪的视准轴中心线，接近开关发出指令，控制器控制伺服电机停止转动，全站仪测量与第九棱镜装置的距离并记录；控制器驱动第九棱镜装置的伺服马达继续转动90度；

k)控制器控制第十棱镜装置的伺服马电机转动，至第十棱镜装置的测距棱镜转到正对全站仪的视准轴中心线，接近开关发出指令，控制器控制伺服电机停止转动，全站仪测量与第十棱镜装置的距离并记录；控制器驱动第十棱镜装置的伺服马达继续转动90度；

l)控制器控制二维电动平台将相位棱镜的中心正对全站仪的视准轴中心线，全站仪测量与相位棱镜的距离并记录；

m)控制器控制二维电动平台将相位棱镜移动至下一个偏离视准轴中心线的测量位置，全站仪测量与相位棱镜的距离并记录；

n)重复执行步骤m，至少7次；

o)控制器控制第一棱镜装置的伺服电机转动，至第一棱镜装置的测距棱镜转到正对全站仪的视准轴中心线，接近开关发出指令，控制器控制伺服电机停止转动，全站仪测量与第一棱镜装置的距离并记录；控制器驱动第一棱镜装置的伺服马达继续转动90度；

p)重复执行步骤o，至少28次；

q)控制器计算全站仪的相位均匀性、周期精度以及重复性。