CN105928545A - 一种基于无线遥控的全站仪检定装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于无线遥控的全站仪检定装置，包括主控端和多个反射棱镜转动机构，每个所述反射棱镜转动机构均连接有受控端，所述主控端和多个受控端均通过双向无线数据传输连接，所述反射棱镜转动机构包括三角调平基座，在三角调平基座上安装有工作平台，在工作平台上固定有步进减速电机和转动座，所述步进减速电机的传动轴位于转动座内且与转动座转动连接，在传动轴的前端固定有支撑臂，在支撑臂上端固定有反射棱镜，从而实现了一种效率高、测量误差小的基于无线遥控的全站仪检定装置。还公开了使用上述全站仪检定装置进行的全站仪检定方法，实现了全站仪的野外检定工作的遥控自动化，只需一或两个人即可完成检定任务，缩短了检定时间。

Description

一种基于无线遥控的全站仪检定装置及方法

技术领域

本发明涉及全站仪计量检定技术领域，特别是涉及一种基于无线遥控的全站仪检定装置及方法。

背景技术

全站仪是一种具有自动测距、测角和数据自动记录传输及计算的光、机、电一体化设备，其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领域。因全站仪测距精度易变化，其测距部分的性能需定期按国家现行相关计量技术法规规范进行检定，其中最主要的两项技术指标：测量的重复性和测距的综合标准差，都需要在长度基线场上进行检定，采用多段基线组合比较法测定全站仪的加常数、乘常数和测距综合标准差。所谓长度基线场是建立在室外长度大于1000m地面上且位于同一直线上的7个距离不等的强制对中基线桩，其中对中基线桩的编号分别为一至七号，6段对中基线桩的间距从24～312m不等，采用高精度的铟钢线进行标定，相对误差≤1×10^-6。在进行全站仪进行检定时，首先将全站仪安装在一号对中基线桩上，反射棱镜安装在二号对中基线桩上，全站仪瞄准反射棱镜并收到其返回光后实现对该段距离的测量，若干次重复读数后，接着将反射棱镜依次安装在三至七号对中基线桩上重复上述测量；然后将全站仪安装在二号对中基线桩上，反射棱镜依次安装在三至七号对中基线桩上，重复上述测量直至将全站仪依次安装到六号对中基线桩上进行最后测量为止，一共进行C² ₇=21段标准基线距离的测量，将实测距离与标准基线距离比较，得出全站仪的测距精度、加常数、乘常数和测距标准偏差。

在检定过程中，全站仪的望远视场内只允许有一个反射棱镜对向全站仪，这样无论是单人来回跑动移动安装反射棱镜还是多人定位换置反射棱镜，其操作步骤都比较复杂，效率较低，而且当反射棱镜距全站仪较远时都需要用对讲机来回反复确认，测量一台全站仪至少需要两个小时，费时费力；若整个操作时间过长，全站仪容易受气温变化而测量不准确，需要重新测量从而造成检定成本过高的问题。公开号为104460687A的中国专利公开了一种全站仪反射棱镜形态遥控装置，其采用遥控反射棱镜前倾90°的方式让出全站仪的视线位置，这种方式虽实现了对反射棱镜的遥控，减少了一定的用人数量，但仍需要多人共同操作才能完成，同时由于这种前倾方式的回位误差经过反射棱镜反射后会被放大而影响测量数据的精度。

发明内容

本发明为解决上述现有技术中存在的问题而提出了一种基于无线遥控的全站仪检定装置及全站仪检定方法，实现了全站仪的无线遥控半自动化检定。

本发明为解决上述问题所采取的技术方案是：一种基于无线遥控的全站仪检定装置，包括主控端和多个反射棱镜转动机构，每个所述反射棱镜转动机构均连接有受控端，所述主控端和多个受控端均通过双向无线数据传输连接，所述反射棱镜转动机构包括三角调平基座，在三角调平基座上安装有工作平台，在工作平台上固定有步进减速电机和转动座，所述步进减速电机的传动轴位于转动座内且与转动座转动连接，在传动轴的前端固定有支撑臂，在支撑臂上端固定有反射棱镜，所述反射棱镜的中心轴线与传动轴的轴线相平行，在工作平台上设有用于控制步进减速电机停止工作的第一限位开关和第二限位开关，在支撑臂上固定有第一接触杆和第二接触杆，当支撑臂位于竖直位置时第一接触杆端部按压第一限位开关，当支撑臂向右旋转位于水平位置时第二接触杆端部按压第二限位开关；所述受控端、第一限位开关和第二限位开关均与步进减速电机的驱动控制电路电连接。

优选的，在转动座上固定有向前方向伸出的第一横杆，在第一横杆端部固定有向右方向伸出的第二横杆，在第二横杆端部固定有竖直设置的挡板，当支撑臂向右旋转到水平位置时所述反射棱镜位于挡板的正后方。

本装置通过无线遥控的方式对反射棱镜的位于光路和避开光路两种状态进行了遥控控制，省去了操作人员在对中基线桩之间的来回奔跑；由于第一限位开关和第二限位开关的设置提高了反射棱镜的回位精度，同时反射棱镜在两种状态切换过程中，其转动平面与全站仪的测量方向始终保持垂直，根据阿贝原理，由反射棱镜与全站仪测量方向垂直引起的基线误差为二阶误差，可以忽略不计，大大减小了测量误差，从而实现了一种效率高、测量误差小的基于无线遥控的全站仪检定装置。

一种使用上述全站仪检定装置进行的全站仪检定方法，包括如下步骤；

步骤A：在长度基线场的二至七号对中基线桩上均安装一个所述反射棱镜转动机构，使反射棱镜均朝向一号对中基线桩，当所述支撑臂均位于竖直位置时反射棱镜的中心轴线同轴，所述二号对中基线桩上的反射棱镜转动机构为二号反射棱镜转动机构，三号对中基线桩上的反射棱镜转动机构为三号反射棱镜转动机构，以此类推；

步骤B：将全站仪安装在一号对中基线桩上，然后使用主控端分别对二至七号反射棱镜转动机构进行遥控控制，从而使用全站仪分别测量一号对中基线桩与二至七号对中基线桩之间的距离，重复测量4~6次，取其平均值作为距离测量值；

步骤C：将二号反射棱镜转动机构取下，将全站仪从一号对中基线桩上取下后安装在二号对中基线桩上，主控端随全站仪一起移动，然后使用主控端分别对三至七号反射棱镜转动机构进行遥控控制，从而使用全站仪分别测量二号对中基线桩与三至七号对中基线桩之间的距离，重复测量4~6次，取其平均值作为距离测量值；依次类推，直至将全站仪安装在六号对中基线桩上，从而使用全站仪测量六号对中基线桩与七号对中基线桩之间的距离为止；

步骤D：经过步骤B和步骤C的测量共有21个距离测量值，将所述距离测量值与长度基线场的标准基线距离比较，从而计算出全站仪的测距精度、加常数、乘常数和测距标准偏差。

进一步，所述步骤B中使用主控端分别对二至七号反射棱镜转动机构进行遥控控制，其包括如下步骤；

步骤B1：一号对中基线桩与二号对中基线桩之间距离的测量，使用主控端遥控控制二号反射棱镜转动机构的支撑臂位于竖直位置，遥控控制其余支撑臂均位于水平位置，全站仪瞄准二号反射棱镜转动机构的反射棱镜并收到其返回光后实现对该段距离的测量，重复测量4~6次，取其平均值作为距离测量值；

步骤B2：一号对中基线桩与三号对中基线桩之间距离的测量，使用主控端遥控控制三号反射棱镜转动机构的支撑臂位于竖直位置，遥控控制其余支撑臂均位于水平位置，全站仪瞄准三号反射棱镜转动机构的反射棱镜并收到其返回光后实现对该段距离的测量，重复测量4~6次，取其平均值作为距离测量值；依次类推，直至进行一号对中基线桩与七号对中基线桩之间距离的测量为止。

目前常规的全站仪检定方法需要多人配合操作才能完成，其中操作人员需要在长度基线场上来来回回多次奔跑，对反射棱镜的工作状态进行调整，中间环节多，耗时长，效率低；本检定方法通过主控端对二至七号反射棱镜转动机构进行遥控控制，在操作全站仪的同时随时可以对反射棱镜的工作状态进行遥控控制，实现了全站仪的野外检定工作的遥控自动化，即只需一或两个人即可完成检定任务，大大缩短了检定时间，实践证明，一次完检少用3~6个人，少走2~5公里，少移动反射棱镜21次，省工省时省力非常明显。

附图说明

图1当支撑臂位于竖直位置时本装置的结构示意图；

图2当支撑臂位于水平位置时本装置的结构示意图；

图3为图1的左视图；

图4为长度基线场的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步描述。

如图1、图2和图3所示，一种基于无线遥控的全站仪检定装置，包括主控端（图中没有画出）和多个反射棱镜转动机构，每个所述反射棱镜转动机构均电连接有受控端23，所述主控端和多个受控端23均通过Zigbee通信协议实现双向无线数据传输，所述反射棱镜转动机构包括三角调平基座13，在三角调平基座13上安装有工作平台10，在工作平台10上固定有步进减速电机14和转动座11，所述步进减速电机14的传动轴15位于转动座11内且与转动座11转动连接，在传动轴15的前端固定有支撑臂6，在支撑臂6上端固定有反射棱镜5，所述反射棱镜5的中心轴线与传动轴15的轴线相平行，在工作平台10上设有用于控制步进减速电机14停止工作的第一限位开关9和第二限位开关3，在支撑臂6上固定有第一接触杆8和第二接触杆4，当支撑臂6位于竖直位置时第一接触杆8端部触发第一限位开关9，从而控制步进减速电机14停止工作，当支撑臂6向右旋转位于水平位置时第二接触杆4端部触发第二限位开关3，从而控制步进减速电机14停止工作；所述受控端、第一限位开关9和第二限位开关3均与步进减速电机14的驱动控制电路电连接。

当支撑臂6向右转动而位于水平位置时，为了避免反射棱镜5对全站仪进行其它位置测量的影响，在转动座11上固定有向前方向伸出的第一横杆12，在第一横杆12端部固定有向右方向伸出的第二横杆1，在第二横杆1端部固定有竖直设置的挡板2，当支撑臂6向右转动位于水平位置时所述反射棱镜5位于挡板2的正后方。

本装置通过无线遥控的方式对反射棱镜5的位于光路和避开光路两种状态进行了遥控控制，省去了操作人员在对中基线桩之间的来回奔跑；由于第一限位开关9和第二限位开关3的设置提高了反射棱镜5的回位精度，同时反射棱镜5在两种状态切换过程中，其转动平面与全站仪的测量方向始终保持垂直，根据阿贝原理，由反射棱镜5与全站仪测量方向垂直引起的基线误差为二阶误差，可以忽略不计，大大减小了测量误差，从而实现了一种效率高、测量误差小的基于无线遥控的全站仪检定装置。

如图4所示，图中标号为：一号对中基线桩16，二号对中基线桩17，三号对中基线桩18，四号对中基线桩19，五号对中基线桩20，六号对中基线桩21，七号对中基线桩22；

一种使用如上所述的全站仪检定装置进行的全站仪检定方法，在所述主控端的控制面板上对应每个受控端23均设有水平控制按钮和竖直控制按钮，按下水平控制按钮后主控端发出无线信号给相应的反射棱镜转动机构相连接的受控端23以控制支撑臂6向右旋转位于水平位置；按下竖直控制按钮后主控端发出无线信号给相应的反射棱镜转动机构相连接的受控端23以控制支撑臂6位于竖直位置；其包括如下步骤；

步骤A：在长度基线场的二至七号对中基线桩上均安装一个所述反射棱镜转动机构，使反射棱镜5均朝向一号对中基线桩16，当所述支撑臂6均位于竖直位置时反射棱镜5的中心轴线同轴，所述二号对中基线桩17上的反射棱镜转动机构为二号反射棱镜转动机构，三号对中基线桩18上的反射棱镜转动机构为三号全反射棱镜转动机构，以此类推；

步骤B：将全站仪安装在一号对中基线桩16上，然后使用主控端分别对二至七号反射棱镜转动机构进行遥控控制，从而使用全站仪分别测量一号对中基线桩16与二至七号对中基线桩之间的距离，重复测量4~6次，取其平均值作为距离测量值；

步骤C：将二号反射棱镜转动机构取下，将全站仪从一号对中基线桩16上取下后安装在二号对中基线桩17上，主控端随全站仪一起移动，然后使用主控端分别对三至七号反射棱镜转动机构进行遥控控制，从而使用全站仪分别测量二号对中基线桩17与三至七号对中基线桩之间的距离，重复测量4~6次，取其平均值作为距离测量值；依次类推，直至将全站仪安装在六号对中基线桩21上，从而使用全站仪测量六号对中基线桩21与七号对中基线桩22之间的距离为止；

步骤D：经过步骤B和步骤C的测量共有21个距离测量值，将所述距离测量值与长度基线场的标准基线距离比较，从而依据相关检定规程中的计算方法计算出全站仪的测距精度、加常数、乘常数和测距综合标准差。

所述步骤B中使用主控端分别对二至七号反射棱镜转动机构进行遥控控制，其包括如下步骤；

步骤B1：一号对中基线桩16与二号对中基线桩17之间距离的测量，使用主控端遥控控制二号反射棱镜5转动机构的支撑臂6位于竖直位置，遥控控制其余支撑臂6均位于水平位置，全站仪瞄准二号反射棱镜转动机构的反射棱镜5并收到其返回光后实现对该段距离的测量，重复测量4~6次，取其平均值作为距离测量值；

步骤B2：一号对中基线桩16与三号对中基线桩18之间距离的测量，使用主控端遥控控制三号反射棱镜转动机构的支撑臂6位于竖直位置，遥控控制其余支撑臂6均位于水平位置，全站仪瞄准三号反射棱镜转动机构的反射棱镜5并收到其返回光后实现对该段距离的测量，重复测量4~6次，取其平均值作为距离测量值；依次类推，直至进行一号对中基线桩与七号对中基线桩之间距离的测量为止。

在步骤C中，使用全站仪分别测量二号对中基线桩17与三至七号对中基线桩之间的距离时，使用主控端分别对三至七号反射棱镜转动机构进行遥控控制的步骤与使用全站仪分别测量一号对中基线桩16与二至七号对中基线桩之间的距离步骤类似，不再赘述。

目前常规的全站仪检定方法需要多人配合操作才能完成，其中操作人员需要在长度基线场上来来回回多次奔跑，对反射棱镜5的工作状态进行调整，中间环节多，耗时长，效率低；本检定方法通过主控端对二至七号全站仪检定装置进行遥控控制，在操作全站仪的同时随时可以对全站仪检定装置的工作状态进行遥控控制，实现了全站仪的野外检定工作的遥控自动化，即只需一或两个人即可完成检定任务，大大缩短了检定时间，实践证明，一次完检少用3~6个人，少走2~5公里，少移动反射棱镜21次，省工省时省力非常明显。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、 “前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，如没有另外声明，上述词语并没有特殊的含义。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种基于无线遥控的全站仪检定装置，其特征在于，包括主控端和多个反射棱镜转动机构，每个所述反射棱镜转动机构均连接有受控端，所述主控端和多个受控端均通过双向无线数据传输连接，所述反射棱镜转动机构包括三角调平基座，在三角调平基座上安装有工作平台，在工作平台上固定有步进减速电机和转动座，所述步进减速电机的传动轴位于转动座内且与转动座转动连接，在传动轴的前端固定有支撑臂，在支撑臂上端固定有反射棱镜，所述反射棱镜的中心轴线与传动轴的轴线相平行，在工作平台上设有用于控制步进减速电机停止工作的第一限位开关和第二限位开关，在支撑臂上固定有第一接触杆和第二接触杆，当支撑臂位于竖直位置时第一接触杆端部按压第一限位开关，当支撑臂向右旋转位于水平位置时第二接触杆端部按压第二限位开关；所述受控端、第一限位开关和第二限位开关均与步进减速电机的驱动控制电路电连接。

2.根据权利要求1所述的基于无线遥控的全站仪检定装置，其特征在于，在转动座上固定有向前方向伸出的第一横杆，在第一横杆端部固定有向右方向伸出的第二横杆，在第二横杆端部固定有竖直设置的挡板，当支撑臂向右旋转到水平位置时所述反射棱镜位于挡板的正后方。

3.一种使用如权利要求1或2所述的全站仪检定装置进行的全站仪检定方法，其特征在于，包括如下步骤；

步骤A：在长度基线场的二至七号对中基线桩上均安装一个所述反射棱镜转动机构，使反射棱镜均朝向一号对中基线桩，当所述支撑臂均位于竖直位置时反射棱镜的中心轴线同轴，所述二号对中基线桩上的反射棱镜转动机构为二号反射棱镜转动机构，三号对中基线桩上的反射棱镜转动机构为三号反射棱镜转动机构，以此类推；

步骤B：将全站仪安装在一号对中基线桩上，然后使用主控端分别对二至七号反射棱镜转动机构进行遥控控制，从而使用全站仪分别测量一号对中基线桩与二至七号对中基线桩之间的距离，重复测量4~6次，取其平均值作为距离测量值；

步骤C：将二号反射棱镜转动机构取下，将全站仪从一号对中基线桩上取下后安装在二号对中基线桩上，主控端随全站仪一起移动，然后使用主控端分别对三至七号反射棱镜转动机构进行遥控控制，从而使用全站仪分别测量二号对中基线桩与三至七号对中基线桩之间的距离，重复测量4~6次，取其平均值作为距离测量值；依次类推，直至将全站仪安装在六号对中基线桩上，从而使用全站仪测量六号对中基线桩与七号对中基线桩之间的距离为止；

步骤D：经过步骤B和步骤C的测量共有21个距离测量值，将所述距离测量值与长度基线场的标准基线距离比较，从而计算出全站仪的测距精度、加常数、乘常数和测距标准偏差。

4.根据权利要求3所述的全站仪检定方法，其特征在于，所述步骤B中使用主控端分别对二至七号反射棱镜转动机构进行遥控控制，其包括如下步骤；

步骤B1：一号对中基线桩与二号对中基线桩之间距离的测量，使用主控端遥控控制二号反射棱镜转动机构的支撑臂位于竖直位置，遥控控制其余支撑臂均位于水平位置，全站仪瞄准二号反射棱镜转动机构的反射棱镜并收到其返回光后实现对该段距离的测量，重复测量4~6次，取其平均值作为距离测量值；

步骤B2：一号对中基线桩与三号对中基线桩之间距离的测量，使用主控端遥控控制三号反射棱镜转动机构的支撑臂位于竖直位置，遥控控制其余支撑臂均位于水平位置，全站仪瞄准三号反射棱镜转动机构的反射棱镜并收到其返回光后实现对该段距离的测量，重复测量4~6次，取其平均值作为距离测量值；依次类推，直至进行一号对中基线桩与七号对中基线桩之间距离的测量为止。