CN106092068B - 不对中导线测量待测点坐标的测量系统及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种不对中导线测量待测点坐标的方法，根据已知测点的坐标值确定待测点坐标值，选择一个公共点，已知测点和待测点分别设置在公共点的两侧；公共点与已知测点构成一个三角形；公共点与待测点构成一个三角形；根据已知测点的坐标值确定公共点的坐标值；根据公共点的坐标值确定待测点的坐标值。本发明不对中导线测量待测点坐标的方法，不利用锤球，也不需要对中，克服了井下常规导线测量法存在对中误差的缺点，对于大型工程贯通、设备安装等高精度测量起到了保障作用，直接为井下生产节省了不必要的工程浪费，降低测量成本，提高测量精度和测量效率。

Description

不对中导线测量待测点坐标的测量系统及测量方法

技术领域

本发明涉及一种地质测量方法，具体的说，是涉及一种不对中导线测量待测点坐标的测量系统及测量方法。

背景技术

导线测量(traverse survey)指的是测量导线长度、转角和高程，以及推算坐标等的作业。

在地面上选定一系列点连成折线，在点上设置测站，然后采用测边、测角方式来测定这些点的水平位置的方法。导线测量是工程测量中建立控制点的常用方法。

测站点连成的折线称为导线，测站点称为导线点。测量每相邻两点间距离和每一导线点上相邻边间的夹角，从一起始点坐标和方位角出发，用测得的距离和角度依次推算各导线点的水平位置。

矿山井下测量是为了分析与解决矿山井下各种几何问题和采矿技术问题，是编绘各种采矿图纸资料必需进行的测量和计算工作。具体来讲，矿山井下测量的目的是测定井下点的空间位置，其任务是放样与测图。内容分为平面控制测量和高程控制测量。基本方法是在井下建立起始点坐标、起始边方位和起始点高程，沿巷道进行井下平面和高程测量。最终目的是进行各种碎步测量，建立井下平面和高程控制网，指导井下开拓、采准、切割和回采工作。

矿山井下测量通常采用对中导线测量方法，导线测量方法中用到的仪器包括全站仪、对中用的锤球、卷尺、手持式电筒等，需要对仪器进行整平和对中。但是井下巷道有时风速很大，对仪器对中非常不利，即使对中了受风速影响测量的精度也不高，对中误差大，测得的待测点的坐标不准确，导致建立的井下平面网不准确，最终导致利用井下平面网指导井下开拓、采准、切割和回采时出现问题，例如开采的位置出现偏差等，微小的偏差可能会造成严重的工程浪费，人工成本也会大幅度增加。

发明内容

针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种提高测量效率，提高测量精度，降低测量成本的不对中导线测量待测点坐标的方法及其制造方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种不对中导线测量待测点坐标的检测系统，根据已知测点的坐标值确定待测点坐标值，已知测点为两个；待测点为两个；在已知测点和待测点上分别架设三脚架，在三脚架上放置棱镜总成；第一已知测点架设第一棱镜总成；第二已知测点架设第二棱镜总成；第二待测点架设第三棱镜总成；第二待测点架设第四棱镜总成；

选择一个公共点，已知测点和待测点分别设置在公共点的两侧；

公共点架设三脚架，在三脚架上放置全站仪驱动底座；

全站仪驱动底座上设置有全站仪本体；

全站仪驱动底座上设置有输出轴的轴线沿竖直方向设置的全站仪驱动电机；全站仪的底部设置有轴线沿沿竖直方向设置的全站仪转动轴，全站仪转动轴与全站仪驱动电机输入轴相连接；

全站仪驱动底座上设置有光电跟踪装置；

全站仪驱动底座上设置有发射天线；

全站仪本体包括全站仪中央处理器；

全站仪中央处理器与全站仪驱动电机相连接；

所述棱镜总成包括棱镜，所述棱镜设置在棱镜支架上，棱镜两侧沿水平方向设置有旋转轴，所述旋转轴的中心线穿过圆心；

所述棱镜支架上设置有用于支撑旋转轴的定位孔；所述旋转轴设置在定位孔内；

所述右侧旋转轴的端部从定位孔伸出与水平旋转驱动电机的输出轴相连接；

水平旋转驱动电机通过电机支撑架与棱镜支架相连接；

所述棱镜支架的底部沿竖直方向设置有竖直旋转轴，所述竖直旋转轴的下端与竖直旋转驱动电机输出轴相连接；

竖直旋转驱动电机设置在棱镜底座上；

棱镜支架顶部设置有棱镜天线；

棱镜支架沿圆周方向设置有发光装置，发光装置为LED灯；

棱镜底座上设置有棱镜中央处理器，棱镜中央处理器与水平旋转驱动电机和竖直旋转驱动电机相连接；

棱镜中央处理器与棱镜天线相连接；

公共点与已知测点构成一个三角形；

公共点与待测点构成一个三角形；

根据已知测点的坐标值确定公共点的坐标值；

根据公共点的坐标值确定待测点的坐标值。

一种不对中导线测量待测点坐标的检测系统的测量方法，包括如下步骤：

步骤1，在已知测点和待测点上分别架设三脚架，在三脚架上放置棱镜总成；

公共点架设三脚架，在三脚架上放置全站仪驱动底座；

全站仪驱动底座上设置有全站仪本体；

步骤2，启动全站仪，设置全站仪为测距模式；

全站仪通过发射天线发出启动第一棱镜总成启动信号；

步骤3，第一棱镜总成启动；

第一棱镜总成接收启动信号，然后将启动信号传输到第一棱镜中央处理器；

第一棱镜中央处理器向水平旋转驱动电机和竖直旋转驱动电机发出转动指令；水平旋转驱动电机和竖直旋转驱动电机按照预先设置的模式转动；

步骤4，发光装置发出光线；

步骤5，光电跟踪装置捕捉光线；

光电跟踪装置检测到光信号，经过比较电路将光信号转换为电信号，棱镜中央处理器就凭着检测到的电信号经过数据处理转换成相应电脉冲个数，通过步进驱动器电路放大，以控制步进电机相应的角位移使系统达到自动追踪的要求；

全站仪的测距头会发出一道与视线轴重合的激光束激光射出后，由目标处棱镜或反射回来，全站仪接受到返回的信号后，与其发射信号对比，得出仪器与反射物之间的距离；

步骤6，全站仪处理器保存数据；

步骤7，全站仪处理器通过发射天线发出关闭第一棱镜总成信号；

步骤8，第一棱镜总成关闭；

步骤9，全站仪处理器通过发射天线发出启动第二棱镜总成启动信号；

步骤10，第二棱镜总成启动；

第二棱镜总成接收启动信号，然后将启动信号传输到第二棱镜中央处理器；

第二棱镜中央处理器向水平旋转驱动电机和竖直旋转驱动电机发出转动指令；水平旋转驱动电机和竖直旋转驱动电机按照预先设置的模式转动；

步骤11，发光装置发出光线；

步骤12，光电跟踪装置捕捉光线；

光电跟踪装置检测到光信号，经过比较电路将光信号转换为电信号，棱镜中央处理器就凭着检测到的电信号经过数据处理转换成相应电脉冲个数，通过步进驱动器电路放大，以控制步进电机相应的角位移使系统达到自动追踪的要求；

全站仪的测距头会发出一道与视线轴重合的激光束激光射出后，由目标处棱镜或反射回来，全站仪接受到返回的信号后，与其发射信号对比，得出仪器与反射物之间的距离；

步骤13，全站仪处理器保存数据；

步骤14，全站仪处理器通过发射天线发出关闭第二棱镜总成信号；

步骤15，第二棱镜总成关闭；

步骤16，全站仪处理器通过发射天线发出启动第三棱镜总成启动信号；

步骤17，第三棱镜总成启动；

第三棱镜总成接收启动信号，然后将启动信号传输到第三棱镜中央处理器；

第三棱镜中央处理器向水平旋转驱动电机和竖直旋转驱动电机发出转动指令；水平旋转驱动电机和竖直旋转驱动电机按照预先设置的模式转动；

步骤18，发光装置发出光线；

步骤19，光电跟踪装置捕捉光线；

光电跟踪装置检测到光信号，经过比较电路将光信号转换为电信号，棱镜中央处理器就凭着检测到的电信号经过数据处理转换成相应电脉冲个数，通过步进驱动器电路放大，以控制步进电机相应的角位移使系统达到自动追踪的要求；

全站仪的测距头会发出一道与视线轴重合的激光束激光射出后，由目标处棱镜或反射回来，全站仪接受到返回的信号后，与其发射信号对比，得出仪器与反射物之间的距离；

步骤20，全站仪处理器保存数据；

步骤21，全站仪处理器通过发射天线发出关闭第三棱镜总成信号；

步骤22，第三棱镜总成关闭；

步骤23，全站仪处理器通过发射天线发出启动第四棱镜总成启动信号；

步骤24，第四棱镜总成启动；

第四棱镜总成接收启动信号，然后将启动信号传输到第四棱镜中央处理器；

第四棱镜中央处理器向水平旋转驱动电机和竖直旋转驱动电机发出转动指令；水平旋转驱动电机和竖直旋转驱动电机按照预先设置的模式转动；

步骤25，发光装置发出光线；

步骤26，光电跟踪装置捕捉光线；

光电跟踪装置检测到光信号，经过比较电路将光信号转换为电信号，棱镜中央处理器就凭着检测到的电信号经过数据处理转换成相应电脉冲个数，通过步进驱动器电路放大，以控制步进电机相应的角位移使系统达到自动追踪的要求；

全站仪的测距头会发出一道与视线轴重合的激光束激光射出后，由目标处棱镜或反射回来，全站仪接受到返回的信号后，与其发射信号对比，得出仪器与反射物之间的距离；

全站仪处理器保存数据；

步骤27，全站仪处理器通过发射天线发出关闭第四棱镜总成信号；

步骤28，第四棱镜总成关闭；

通过将全站仪架设在公共点上，分别对公共点与已知测点构成的三角形和公共点与待测点构成的三角形所有的边、角观测及记录，然后通过解算三角形，最终求得待测点坐标值。

水平旋转驱动电机和竖直旋转驱动电机预先设置的模式转动模式为：

竖直旋转驱动电机不旋转，水平旋转驱动电机顺时针旋转；

竖直旋转驱动电机不旋转，水平旋转驱动电机逆时针旋转；

竖直旋转驱动电机顺时针旋转，水平旋转驱动电机不旋转；

竖直旋转驱动电机逆时针旋转，水平旋转驱动电机不旋转；

竖直旋转驱动电机顺时针旋转，水平旋转驱动电机顺时针旋转；

竖直旋转驱动电机顺时针旋转，水平旋转驱动电机逆时针旋转；

竖直旋转驱动电机逆时针旋转，水平旋转驱动电机顺时针旋转；

竖直旋转驱动电机逆时针旋转，水平旋转驱动电机逆时针旋转。

在公共点上架设全站仪；在已知测点设置棱镜；在待测点设置棱镜；

全站仪对中第一已知测点，将角度置零，测出公共点与第一已知测点E3距离，即边S2的长度；

顺时针旋转仪器，对中第二已知测点的棱镜，测出公共点与第二已知测点距离，即边S1的长度；同时读取边S2与边S1的夹角，即角度γ的值；

将全站仪对中第二已知测点，角度置零，顺时针旋转仪器对中第一待测点；

测出公共点与第一待测点E8距离，即边S11的长度；同时读取边S1与边S11的夹角，即角度δ的值；

将全站仪对中第一待测点，角度置零，顺时针旋转仪器对中第二待测点(E10)；

测出公共点与第二待测点距离，即边S22的长度；同时读取边S11与边S22的夹角，即角度ε的值；

求出待测点、的坐标值。

本发明相对现有技术的有益效果：

不对中导线测量待测点坐标的测量系统及测量方法，棱镜能够沿水平轴线和竖直轴线旋转，棱镜设置有发光装置；全站仪测量数据时，仅仅需要一个操作就能完成测量任务，全站仪具有光电跟踪装置，自动对棱镜机械捕捉，提高了测量效率，降低了测量人员的工作强度，

本发明不对中导线测量待测点坐标的方法，不利用锤球，也不需要对中，克服了井下常规导线测量法存在对中误差的缺点，对于大型工程贯通、设备安装等高精度测量起到了保障作用，直接为井下生产节省了不必要的工程浪费，减少了人工支出，降低测量成本，提高测量精度和测量效率。

本发明采用电算化编程进行解算，节省了计算时间，提高了最终数据的准确性，为工程管理提供了可靠的依据。

附图说明

图1是本发明不对中导线测量待测点坐标的测量方法的测量流程图；

图2是本发明不对中导线测量待测点坐标的测量系统的全站仪驱动装置结构示意图；

图3是本发明不对中导线测量待测点坐标的测量系统的棱镜总成的结构示意图；

图4是本发明不对中导线测量待测点坐标的全站仪控制原理图；

图5是本发明不对中导线测量待测点坐标的棱镜总成控制原理图；

图6是本发明不对中导线测量待测点坐标的测量方法的测量原理图。

附图中主要部件符号说明：

图中：

1、全站仪驱动底座 2、全站仪本体

3、全站仪驱动电机 4、全站仪转动轴

5、有光电跟踪装置 6、发射天线

7、棱镜 8、棱镜支架

9、旋转轴 10、水平旋转驱动电机

11、竖直旋转轴 12、竖直旋转驱动电机

13、棱镜底座 14、电机支撑架

15、棱镜天线 16、发光装置。

具体实施方式

以下参照附图及实施例对本发明进行详细的说明：

每个点代表的位置：

E3、E5代表巷道中的已知测点，即巷道中的已知测点，一般E3、E5相距比较近；

E8、E10为巷道中的待测点，即最终需要测量的点，一般E8、E10相距也较近；

公共点的位置必须位于E3、E5与E8、E10的之间的位置。

附图1-6可知，一种不对中导线测量待测点坐标的检测系统，根据已知测点的坐标值确定待测点坐标值，已知测点为两个；待测点为两个；在已知测点和待测点上分别架设三脚架，在三脚架上放置棱镜总成；第一已知测点架设第一棱镜总成；第二已知测点架设第二棱镜总成；第二待测点架设第三棱镜总成；第二待测点架设第四棱镜总成；

选择一个公共点E0，已知测点和待测点分别设置在公共点E0的两侧；

公共点E0架设三脚架，在三脚架上放置全站仪驱动底座；

全站仪驱动底座1上设置有全站仪本体2；

全站仪驱动底座1上设置有输出轴的轴线沿竖直方向设置的全站仪驱动电机3；全站仪的底部设置有轴线沿沿竖直方向设置的全站仪转动轴4，全站仪转动轴4与全站仪驱动电机输入轴相连接；

全站仪驱动底座上设置有光电跟踪装置5；

全站仪驱动底座上设置有发射天线6；

全站仪本体包括全站仪中央处理器；

全站仪中央处理器与全站仪驱动电机3相连接；

所述棱镜总成包括棱镜7，所述棱镜7设置在棱镜支架8上，棱镜两侧沿水平方向设置有旋转轴9，所述旋转轴的中心线穿过圆心；

所述棱镜支架8上设置有用于支撑旋转轴的定位孔；所述旋转轴设置在定位孔内；

所述右侧旋转轴的端部从定位孔伸出与水平旋转驱动电机10的输出轴相连接；

水平旋转驱动电机10通过电机支撑架14与棱镜支架8相连接；

所述棱镜支架8的底部沿竖直方向设置有竖直旋转轴11，所述竖直旋转轴11的下端与竖直旋转驱动电机12输出轴相连接；

竖直旋转驱动电机12设置在棱镜底座13上；

棱镜支架顶部设置有棱镜天线15；

棱镜支架8沿圆周方向设置有发光装置16，发光装置为LED灯；

棱镜底座上设置有棱镜中央处理器，棱镜中央处理器与水平旋转驱动电机和竖直旋转驱动电机相连接；

棱镜中央处理器与棱镜天线相连接；

公共点与已知测点构成一个三角形；

公共点与待测点构成一个三角形；

根据已知测点的坐标值确定公共点的坐标值；

根据公共点的坐标值确定待测点的坐标值。

一种不对中导线测量待测点坐标的检测系统的测量方法，包括如下步骤：

步骤1，在已知测点和待测点上分别架设三脚架，在三脚架上放置棱镜总成；

公共点E0架设三脚架，在三脚架上放置全站仪驱动底座；

全站仪驱动底座上设置有全站仪本体；

步骤2，启动全站仪，设置全站仪为测距模式；

全站仪通过发射天线发出启动第一棱镜总成启动信号；

步骤3，第一棱镜总成启动；

第一棱镜总成接收启动信号，然后将启动信号传输到第一棱镜中央处理器；

第一棱镜中央处理器向水平旋转驱动电机和竖直旋转驱动电机发出转动指令；水平旋转驱动电机和竖直旋转驱动电机按照预先设置的模式转动；

步骤4，发光装置发出光线；

步骤5，光电跟踪装置捕捉光线；

光电跟踪装置检测到光信号，经过比较电路将光信号转换为电信号，棱镜中央处理器就凭着检测到的电信号经过数据处理转换成相应电脉冲个数，通过步进驱动器电路放大，以控制步进电机相应的角位移使系统达到自动追踪的要求；

全站仪的测距头会发出一道与视线轴重合的激光束激光射出后，由目标处棱镜或反射回来，全站仪接受到返回的信号后，与其发射信号对比，得出仪器与反射物之间的距离；

步骤6，全站仪处理器保存数据；

步骤7，全站仪处理器通过发射天线发出关闭第一棱镜总成信号；

步骤8，第一棱镜总成关闭；

步骤9，全站仪处理器通过发射天线发出启动第二棱镜总成启动信号；

步骤10，第二棱镜总成启动；

第二棱镜总成接收启动信号，然后将启动信号传输到第二棱镜中央处理器；

第二棱镜中央处理器向水平旋转驱动电机和竖直旋转驱动电机发出转动指令；水平旋转驱动电机和竖直旋转驱动电机按照预先设置的模式转动；

步骤11，发光装置发出光线；

步骤12，光电跟踪装置捕捉光线；

光电跟踪装置检测到光信号，经过比较电路将光信号转换为电信号，棱镜中央处理器就凭着检测到的电信号经过数据处理转换成相应电脉冲个数，通过步进驱动器电路放大，以控制步进电机相应的角位移使系统达到自动追踪的要求；

全站仪的测距头会发出一道与视线轴重合的激光束激光射出后，由目标处棱镜或反射回来，全站仪接受到返回的信号后，与其发射信号对比，得出仪器与反射物之间的距离；

步骤13，全站仪处理器保存数据；

步骤14，全站仪处理器通过发射天线发出关闭第二棱镜总成信号；

步骤15，第二棱镜总成关闭；

步骤16，全站仪处理器通过发射天线发出启动第三棱镜总成启动信号；

步骤17，第三棱镜总成启动；

第三棱镜总成接收启动信号，然后将启动信号传输到第三棱镜中央处理器；

第三棱镜中央处理器向水平旋转驱动电机和竖直旋转驱动电机发出转动指令；水平旋转驱动电机和竖直旋转驱动电机按照预先设置的模式转动；

步骤18，发光装置发出光线；

步骤19，光电跟踪装置捕捉光线；

光电跟踪装置检测到光信号，经过比较电路将光信号转换为电信号，棱镜中央处理器就凭着检测到的电信号经过数据处理转换成相应电脉冲个数，通过步进驱动器电路放大，以控制步进电机相应的角位移使系统达到自动追踪的要求；

全站仪的测距头会发出一道与视线轴重合的激光束激光射出后，由目标处棱镜或反射回来，全站仪接受到返回的信号后，与其发射信号对比，得出仪器与反射物之间的距离；

步骤20，全站仪处理器保存数据；

步骤21，全站仪处理器通过发射天线发出关闭第三棱镜总成信号；

步骤22，第三棱镜总成关闭；

步骤23，全站仪处理器通过发射天线发出启动第四棱镜总成启动信号；

步骤24，第四棱镜总成启动；

第四棱镜总成接收启动信号，然后将启动信号传输到第四棱镜中央处理器；

第四棱镜中央处理器向水平旋转驱动电机和竖直旋转驱动电机发出转动指令；水平旋转驱动电机和竖直旋转驱动电机按照预先设置的模式转动；

步骤25，发光装置发出光线；

步骤26，光电跟踪装置捕捉光线；

光电跟踪装置检测到光信号，经过比较电路将光信号转换为电信号，棱镜中央处理器就凭着检测到的电信号经过数据处理转换成相应电脉冲个数，通过步进驱动器电路放大，以控制步进电机相应的角位移使系统达到自动追踪的要求；

全站仪的测距头会发出一道与视线轴重合的激光束激光射出后，由目标处棱镜或反射回来，全站仪接受到返回的信号后，与其发射信号对比，得出仪器与反射物之间的距离；

全站仪处理器保存数据；

步骤27，全站仪处理器通过发射天线发出关闭第四棱镜总成信号；

步骤28，第四棱镜总成关闭；

通过将全站仪架设在公共点上，分别对公共点与已知测点构成的三角形和公共点与待测点构成的三角形所有的边、角观测及记录，然后通过解算三角形，最终求得待测点坐标值。

水平旋转驱动电机和竖直旋转驱动电机预先设置的模式转动模式为：

竖直旋转驱动电机不旋转，水平旋转驱动电机顺时针旋转；

竖直旋转驱动电机不旋转，水平旋转驱动电机逆时针旋转；

竖直旋转驱动电机顺时针旋转，水平旋转驱动电机不旋转；

竖直旋转驱动电机逆时针旋转，水平旋转驱动电机不旋转；

竖直旋转驱动电机顺时针旋转，水平旋转驱动电机顺时针旋转；

竖直旋转驱动电机顺时针旋转，水平旋转驱动电机逆时针旋转；

竖直旋转驱动电机逆时针旋转，水平旋转驱动电机顺时针旋转；

竖直旋转驱动电机逆时针旋转，水平旋转驱动电机逆时针旋转。

在公共点E0上架设全站仪；在已知测点设置棱镜；在待测点设置棱镜；

全站仪对中第一已知测点E3，将角度置零，测出公共点与第一已知测点E3距离，即边S2的长度；

顺时针旋转仪器，对中第二已知测点(E5)的棱镜，测出公共点与第二已知测点E5距离，即边S1的长度；同时读取边S2与边S1的夹角，即角度γ的值；

将全站仪对中第二已知测点E5，角度置零，顺时针旋转仪器对中第一待测点E8；

测出公共点与第一待测点E8距离，即边S11的长度；同时读取边S1与边S11的夹角，即角度δ的值；

将全站仪对中第一待测点E8，角度置零，顺时针旋转仪器对中第二待测点(E10)；

测出公共点与第二待测点E10距离，即边S22的长度；同时读取边S11与边S22的夹角，即角度ε的值；

求出待测点E8、E10的坐标值。

不对中导线测量待测点坐标的测量系统及测量方法，棱镜能够沿水平轴线和竖直轴线旋转，棱镜设置有发光装置；全站仪测量数据时，仅仅需要一个操作就能完成测量任务，全站仪具有光电跟踪装置，自动对棱镜机械捕捉，提高了测量效率，降低了测量人员的工作强度，

本发明不对中导线测量待测点坐标的方法，不利用锤球，也不需要对中，克服了井下常规导线测量法存在对中误差的缺点，对于大型工程贯通、设备安装等高精度测量起到了保障作用，直接为井下生产节省了不必要的工程浪费，减少了人工支出，降低测量成本，提高测量精度和测量效率。

本发明采用电算化编程进行解算，节省了计算时间，提高了最终数据的准确性，为工程管理提供了可靠的依据。

在公共点E0上架设全站仪；在已知测点设置棱镜；在待测点设置棱镜；

全站仪对中第一已知测点E3，将角度置零，测出公共点与第一已知测点E3距离，即边S2的长度；

顺时针旋转仪器，对中第二已知测点E5的棱镜，测出公共点与第二已知测点E5距离，即边S1的长度；同时读取边S2与边S1的夹角，即角度γ的值；

此步骤目的在于获取三角形的两条边长及其夹角，这样就能够解算三角形E3E5E0；再根据已知测点E3、E5的坐标，就能够求出公共点E0的坐标。

将全站仪对中第二已知测点E5，角度置零，顺时针旋转仪器对中第一待测点E8；

测出公共点与第一待测点E8距离，即边S11的长度；同时读取边S1与边S11的夹角，即角度δ的值；

将全站仪对中第一待测点E8，角度置零，顺时针旋转仪器对中第二待测点E10；

测出公共点与第二待测点E10距离，即边S22的长度；同时读取边S11与边S22的夹角，即角度ε的值；

求出待测点E8、E10的坐标值。

本发明的优点也在于这个公共点(公共点E0)，因为这个公共点(公共点E0)的选取没有具体的位置，只要能构成两个三角形即可，所以仪器假设在(公共点)公共点E0上无需对中，这也是本发明的关键

本发明井下不对中导线测量方法包括以下步骤：

一、采集数据：

1a、在矿山井下选取公共点E0，公共点E0、E3点、E5点构成△E3E5E0，公共点E0、E8点、E10点构成△E8E10E0，其中E3点和E5点为矿山井下的已知测点，E8点和E10点为矿山井下的待测点。

1b、将全站仪架设在选取的公共点E0上，在E3点、E5点上分别架设棱镜，全站仪对准E3点上架设的棱镜，将角度置零，测出S2边的长度，然后顺时针旋转全站仪，对准E5点上架设的棱镜，测出S1边的长度，同时读取角度γ的值；其中S2边的长度为E3点到公共点E0的距离，S1边的长度为公共点E0到E5点的距离，角度γ为S1边与S2边的夹角，即角E3E0E5。步骤1b的目的在于获取△E3E5E0的两条边长及其夹角，这样就能够解算△E3E5E0，再根据已知测点E3点、E5点的坐标，就能够求出公共点E0的坐标。

1c、将E3点上架设的棱镜转站于E8点上，将全站仪对中E5点，角度置零，顺时针旋转全站仪，对准E8点，测出S11边的长度，同时读取角度δ的值；

1d、将E5点上架设的棱镜转站于E10点上，将全站仪对准E8点，角度置零，顺时针旋转全站仪，对准E10点，测出S22边的长度，同时读取角度ε的值；角度ε为S11边与S22边的夹角，即角E8E0E10。步骤1c及步骤1d的目的在于获取第二个三角形即△E8E10E0的两条边长及其夹角，这样就能够解算△E8E10E0；再根据已知测点和公共点E0的坐标，就能够求出待测点E8点、E10点的坐标。

全站仪需要架设在公共点E0上进行观测，所以公共点E0的位置必须保证与E3点、E5点、E8点、E10点均通视，保证全站仪可以正常读数。为支撑全站仪、使全站仪处于稳定状态,使得操作仪器时,不会出现时而对准时而偏离的情况，在全站仪的下方设置三脚架。

在矿山井下选取公共点E0，公共点E0与E3点和E5点构成△E3E5E0，公共点E0与E8点和E10点构成△E8E10E0，其中E3点和E5点为矿山井下的已知测点，E8点和E10点为矿山井下的待测点，公共点E0为连接两个三角形的公共点，所以选取公共点E0时，要保证E3点、E5点与公共点E0不在一条直线上，且保证E8点、E10点与公共点E0不在一条直线上，即公共点E0与两个已知测点要能构成三角形，公共点E0与两个待测点也要能构成三角形。

二、解算三角形，求待测点坐标：

2a、通过实测数据γ角度值、S1边的长度、S2边的长度，解算△E3E5E0；

2b、通过实测数据ε角度值、S11边的长度、S22边的长度，解算△E8E10E0；

2c、解算E3点到E5点的方位，根据△E3E5E0解算值，解算E3点到公共点E0方位；

2d、通过E3点到公共点E0方位、E3点到公共点E0的S2边的长度以及已知测点E3坐标，解算公共点E0坐标；

2e、由E3点到公共点E0方位、γ值、δ值，解算E0点到E8点方位；

2f、由公共点E0到E8点方位、ε值，解算公共点E0到E10点方位；

2g、通过公共点E0坐标、S11边的长度、公共点E0到E8点方位，解算E8点坐标；

2h、通过公共点E0坐标、S22边的长度、公共点E0到E10点方位，解算E10点坐标。

在图1中，E3、E5代表巷道中的已知测点，即巷道中的已知测点，E3、E5相距较近；E8、E10为巷道中的待测点，即最终需要测量的点，E8、E10相距较近；公共点E0的位置必须位于E3点、E5点与E8点、E10点的之间位置。

在步骤二中，可采用电算化解算的方法或手工计算的方法解算三角形，求待测点坐标。

在本发明的步骤一中，步骤2a和步骤2b的顺序可交换。在步骤一中，步骤2g和步骤2h的顺序可交换。

再重复步骤一和步骤二，以已知测点为基础选取公共点E0、待测点，形成三角形，解算待测点坐标。

数据解算(电算化解算编程)

1、角度转化成弧度的编程，以角度γ为例：

＝(B4+C4/60+D4/3600)*PI()/180。

2、三角形中求边长的程序，以ΔE3E5E0的边长S3为例：

＝ROUND((E4^2+F4^2-2*E4*F4*COS(B5))^0.5,3)。

3、弧度制转换成角度的程序，以ΔE3E5E0中夹角α为例：

度＝INT(H5*180/PI())；

分＝INT((H5*180/PI()-H4)*60)；

秒＝ROUND((H5*180/PI()-H4-I4/60)*3600,0)。

4、坐标反算方位角的程序，以E3点到E5点的方位为例：

度

＝IF(B13&C13&D13&F13&G13&H13＝"″,"″,INT(IF((G13-C13)/(F13-

B13)<0,IF((G13-C13)<0,(ATAN((G13-C13)/(F13-B13))*180/PI()+360),(ATAN((G13-C13)/(F13-B13))*180/PI()+180)),IF((G13-C13)>0,(ATAN((G13-C13)/(F13-B13))*180/PI()),(ATAN((G13-C13)/(F13-B13))*180/PI()+180)))))

分

＝IF(B13&C13&D13&F13&G13&H13＝"″,"″,INT((IF((G13-C13)/(F13-B13)<0,IF((G13-C13)&lt;0,(ATAN((G13-C13)/(F13-

B13))*180/PI()+360),(ATAN((G13-C13)/(F13-B13))*180/PI()+180)),IF((G13-C13)&gt;0,(ATAN((G13-C13)/(F13-B13))*180/PI()),(ATAN((G13-C13)/(F13-

B13))*180/PI()+180)))-K13)*60))

秒＝IF(B13&C13&F13&G13＝"″,"″,INT(((IF((G13-C13)/(F13-B13)<0,IF((G13-C13)&lt;0,(ATAN((G13-C13)/(F13-B13))*180/PI()+360),(ATAN((G13-C13)/(F13-E13))*180/PI()+180)),IF((G13-C13)&gt;0,(ATAN((G13-C13)/(F13-B13))*180/PI()),(ATAN((G13-C13)/(F13-B13))*180/PI()+180)))-K13)*60-L13)*60))

5、坐标增量的程序，以E3点到E0的坐标增量为例：

ΔX＝ROUND(COS((B16+C16/60+D16/3600)*PI()/180)*E16,4)

ΔY＝ROUND(SIN((B16+C16/60+D16/3600)*PI()/180)*E16,4)6、由已知方位角与水平角(左角)求前视方位角的程序，以E0点到E8点的方位为例：

度

＝INT(B4+B19+B16+(C4+C19+C16)/60+(D4+D19+D16)/3600)-180；

分

＝(((B4+B19+B16+(C4+C19+C16)/60+(D4+D19+D16)/3600)-INT

(B4+B19+B16+(C4+C19+C16)/60+(D4+D19+D16)/3600))*60)；

秒

＝ROUND((((B4+B19+B16+(C4+C19+C16)/60+(D4+D19+D16)/3600)-INT(B4+B19+B16+(C4+C19+C16)/60+(D4+D19+D16)/3600))*60-INT(((B4+B19+B16+(C4+C19+C16)/60+(D4+D19+D16)/3600)-INT(B4+B19+B16+(C4+C19+C16)/60+(D4+D19+D16)/3600))*60))*60,0)。

本发明中在已求得E8点、E10点的坐标的情况下，E3点、E5点、E8点、E10点均为已知测点，继续选取公共点E0、待测点，形成三角形，解算三角形，以求得待测点坐标，完成井下测量。即本发明需始终重复步骤一和步骤二，一步步完成矿山井下测量。

在本发明中，边长、角度的测量是为最终计算待测点坐标提供条件。

本发明不对中导线测量法使用全站仪、棱镜，不使用对中用的锤球，即本发明不需要对中，只需在选取的公共点E0上整平全站仪即可，这样就消除了对中误差。

本发明利用了两个三角形，这两个三角形必须有一个公共点E0。通过将全站仪架设在公共点上，先后对两个三角形进行所有的边、角观测及记录，然后通过解算三角形，最终求得所测点坐标。

本发明的优点也在于这个公共点E0，因为这个公共点E0的选取没有具体的位置，只要能构成两个三角形即可，所以仪器架设在公共点E0上无需对中，即本发明无需对中就能实现矿山井下巷道测量，节约时间，工人劳动强度降低，克服了对中误差，对矿山井下的高精度测量起到保障作用。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明的技术方案范围内。

Claims (4)

1.一种不对中导线测量待测点坐标的检测系统，根据已知测点的坐标值确定待测点坐标值，已知测点为两个；待测点为两个；在已知测点和待测点上分别架设三脚架，在三脚架上放置棱镜总成；第一已知测点架设第一棱镜总成；第二已知测点架设第二棱镜总成；第二待测点架设第三棱镜总成；第二待测点架设第四棱镜总成；

其特征在于，选择一个公共点(E0)，已知测点和待测点分别设置在公共点(E0)的两侧；

公共点(E0)架设三脚架，在三脚架上放置全站仪驱动底座；

全站仪驱动底座上设置有全站仪本体、输出轴的轴线沿竖直方向设置的全站仪驱动电机、轴线沿竖直方向设置的全站仪转动轴、光电跟踪装置和发射天线；全站仪转动轴与全站仪驱动电机输入轴相连接；

全站仪本体包括全站仪中央处理器；

全站仪中央处理器与全站仪驱动电机相连接；

所述棱镜总成包括棱镜，所述棱镜设置在棱镜支架上，棱镜两侧沿水平方向设置有旋转轴，所述旋转轴的中心线穿过圆心；

所述棱镜支架上设置有用于支撑旋转轴的定位孔；所述旋转轴设置在定位孔内；

所述右侧旋转轴的端部从定位孔伸出与水平旋转驱动电机的输出轴相连接；

水平旋转驱动电机通过电机支撑架与棱镜支架相连接；

所述棱镜支架的底部沿竖直方向设置有竖直旋转轴，所述竖直旋转轴的下端与竖直旋转驱动电机输出轴相连接；

竖直旋转驱动电机设置在棱镜底座上；

棱镜支架顶部设置有棱镜天线；

棱镜支架沿圆周方向设置有发光装置，发光装置为LED灯；

棱镜底座上设置有棱镜中央处理器，棱镜中央处理器与水平旋转驱动电机和竖直旋转驱动电机相连接；

棱镜中央处理器与棱镜天线相连接；

公共点与已知测点构成一个三角形；

公共点与待测点构成一个三角形；

根据已知测点的坐标值确定公共点的坐标值；

根据公共点的坐标值确定待测点的坐标值。

2.一种采用权利要求1所述不对中导线测量待测点坐标的检测系统的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，在已知测点和待测点上分别架设三脚架，在三脚架上放置棱镜总成；

公共点(E0)架设三脚架，在三脚架上放置全站仪驱动底座；

全站仪驱动底座上设置有全站仪本体；

步骤2，启动全站仪，设置全站仪为测距模式；

全站仪通过发射天线发出启动第一棱镜总成启动信号；

步骤3，第一棱镜总成启动；

第一棱镜总成接收启动信号，然后将启动信号传输到第一棱镜中央处理器；

第一棱镜中央处理器向水平旋转驱动电机和竖直旋转驱动电机发出转动指令；水平旋转驱动电机和竖直旋转驱动电机按照预先设置的模式转动；

步骤4，发光装置发出光线；

步骤5，光电跟踪装置捕捉光线；

光电跟踪装置检测到光信号，经过比较电路将光信号转换为电信号，棱镜中央处理器就凭着检测到的电信号经过数据处理转换成相应电脉冲个数，通过步进驱动器电路放大，以控制步进电机相应的角位移使系统达到自动追踪的要求；

全站仪的测距头会发出一道与视线轴重合的激光束，激光射出后，由目标处棱镜或反射回来，全站仪接受到返回的信号后，与其发射信号对比，得出仪器与反射物之间的距离；

步骤6，全站仪处理器保存数据；

步骤7，全站仪处理器通过发射天线发出关闭第一棱镜总成信号；

步骤8，第一棱镜总成关闭；

步骤9，全站仪处理器通过发射天线发出启动第二棱镜总成启动信号；

步骤10，第二棱镜总成启动；

第二棱镜总成接收启动信号，然后将启动信号传输到第二棱镜中央处理器；

第二棱镜中央处理器向水平旋转驱动电机和竖直旋转驱动电机发出转动指令；水平旋转驱动电机和竖直旋转驱动电机按照预先设置的模式转动；

步骤11，发光装置发出光线；

步骤12，光电跟踪装置捕捉光线；

光电跟踪装置检测到光信号，经过比较电路将光信号转换为电信号，棱镜中央处理器就凭着检测到的电信号经过数据处理转换成相应电脉冲个数，通过步进驱动器电路放大，以控制步进电机相应的角位移使系统达到自动追踪的要求；

全站仪的测距头会发出一道与视线轴重合的激光束，激光射出后，由目标处棱镜或反射回来，全站仪接受到返回的信号后，与其发射信号对比，得出仪器与反射物之间的距离；

步骤13，全站仪处理器保存数据；

步骤14，全站仪处理器通过发射天线发出关闭第二棱镜总成信号；

步骤15，第二棱镜总成关闭；

步骤16，全站仪处理器通过发射天线发出启动第三棱镜总成启动信号；

步骤17，第三棱镜总成启动；

第三棱镜总成接收启动信号，然后将启动信号传输到第三棱镜中央处理器；

第三棱镜中央处理器向水平旋转驱动电机和竖直旋转驱动电机发出转动指令；水平旋转驱动电机和竖直旋转驱动电机按照预先设置的模式转动；

步骤18，发光装置发出光线；

步骤19，光电跟踪装置捕捉光线；

光电跟踪装置检测到光信号，经过比较电路将光信号转换为电信号，棱镜中央处理器就凭着检测到的电信号经过数据处理转换成相应电脉冲个数，通过步进驱动器电路放大，以控制步进电机相应的角位移使系统达到自动追踪的要求；

全站仪的测距头会发出一道与视线轴重合的激光束，激光射出后，由目标处棱镜或反射回来，全站仪接受到返回的信号后，与其发射信号对比，得出仪器与反射物之间的距离；

步骤20，全站仪处理器保存数据；

步骤21，全站仪处理器通过发射天线发出关闭第三棱镜总成信号；

步骤22，第三棱镜总成关闭；

步骤23，全站仪处理器通过发射天线发出启动第四棱镜总成启动信号；

步骤24，第四棱镜总成启动；

第四棱镜总成接收启动信号，然后将启动信号传输到第四棱镜中央处理器；

第四棱镜中央处理器向水平旋转驱动电机和竖直旋转驱动电机发出转动指令；水平旋转驱动电机和竖直旋转驱动电机按照预先设置的模式转动；

步骤25，发光装置发出光线；

步骤26，光电跟踪装置捕捉光线；

光电跟踪装置检测到光信号，经过比较电路将光信号转换为电信号，棱镜中央处理器就凭着检测到的电信号经过数据处理转换成相应电脉冲个数，通过步进驱动器电路放大，以控制步进电机相应的角位移使系统达到自动追踪的要求；

全站仪的测距头会发出一道与视线轴重合的激光束，激光射出后，由目标处棱镜或反射回来，全站仪接受到返回的信号后，与其发射信号对比，得出仪器与反射物之间的距离；

全站仪处理器保存数据；

步骤27，全站仪处理器通过发射天线发出关闭第四棱镜总成信号；

步骤28，第四棱镜总成关闭；

通过将全站仪架设在公共点上，分别对公共点与已知测点构成的三角形和公共点与待测点构成的三角形所有的边、角观测及记录，然后通过解算三角形，最终求得待测点坐标值。

3.根据权利要求2所述不对中导线测量待测点坐标的检测系统的测量方法，其特征在于：水平旋转驱动电机和竖直旋转驱动电机预先设置的模式转动模式为：

竖直旋转驱动电机不旋转，水平旋转驱动电机顺时针旋转；

竖直旋转驱动电机不旋转，水平旋转驱动电机逆时针旋转；

竖直旋转驱动电机顺时针旋转，水平旋转驱动电机不旋转；

竖直旋转驱动电机逆时针旋转，水平旋转驱动电机不旋转；

竖直旋转驱动电机顺时针旋转，水平旋转驱动电机顺时针旋转；

竖直旋转驱动电机顺时针旋转，水平旋转驱动电机逆时针旋转；

竖直旋转驱动电机逆时针旋转，水平旋转驱动电机顺时针旋转；

竖直旋转驱动电机逆时针旋转，水平旋转驱动电机逆时针旋转。

4.根据权利要求2所述不对中导线测量待测点坐标的检测系统的测量方法，其特征在于：在公共点(E0)上架设全站仪；在已知测点设置棱镜；在待测点设置棱镜；

全站仪对中第一已知测点(E3)，将角度置零，测出公共点与第一已知测点(E3)距离，即边S2的长度；

顺时针旋转仪器，对中第二已知测点(E5)的棱镜，测出公共点与第二已知测点(E5)距离，即边S1的长度；同时读取边S2与边S1的夹角，即角度γ的值；

将全站仪对中第二已知测点(E5)，角度置零，顺时针旋转仪器对中第一待测点(E8)；

测出公共点与第一待测点(E8)距离，即边S11的长度；同时读取边S1与边S11的夹角，即角度δ的值；

将全站仪对中第一待测点(E8)，角度置零，顺时针旋转仪器对中第二待测点(E10)；

测出公共点与第二待测点(E10)距离，即边S22的长度；同时读取边S11与边S22的夹角，即角度ε的值；

求出待测点第一待测点(E8)、第二待测点(E10)的坐标值。