CN108020214A - 一种具有仪器高实时精确测量功能的全站仪及其使用方法 - Google Patents

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廖孟光
李羲
李朝奎
易四海
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Hunan University of Science and Technology
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C15/00—Surveying instruments or accessories not provided for in groups G01C1/00 - G01C13/00
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C5/00—Measuring height; Measuring distances transverse to line of sight; Levelling between separated points; Surveyors' levels

Abstract

本发明所要解决的技术问题是如何精确、简便地测量全站仪仪器高。一种具有仪器高实时精确测量功能的全站仪，包括全站仪，伸缩杆和位移计，伸缩杆垂直安装在全站仪的基座下，伸缩杆为中空结构，位移计安装在伸缩杆外侧，伸缩杆下端为镂空结构且适量配重，伸缩杆底端为透明玻璃基底。本发明具有以下有益效果：可在伸缩杆伸开状态下进行全站仪的对中调平，避免了对中调平后再进行测量对全站仪的扰动，减少了测量误差；全站仪调平后，伸缩杆与基座和大地两平面严格垂直，且磁致伸缩位移计的测量精度很高，共同保证了所测仪器高程的精度；该全站仪能适用各种条件下的高精度的三角高程测量，在复杂条件下可以代替水准测量；另外可以进行变形监测中沉降监测工作。

Description

一种具有仪器高实时精确测量功能的全站仪及其使用方法
技术领域
本发明涉及测量技术领域，尤其是全站仪仪器高的测量。
背景技术
仪器高就是架设全站仪的地面基准点至仪器目镜中心点的高度。全站仪仪器高的精度直接决定所测坐标高程的精度，对于整个测量精度的影响很大。
（1）钢卷尺测量法
最传统的仪器高测量方法。仪器高是量测控制点至仪器中心的垂直距离，直接测量因不是平面的关系，绝对存在误差，另外钢卷尺测量误差较大。
（2）悬高测量法
1.将全站仪架设在距离测量对象较远处，使得测站望远镜到悬高点的垂直角度小于45度。因为垂直角较大的话，三角函数推算出来的高差误差较大。2.在悬高点投影到地面上的基准点架起棱镜。测站和地面基准点的连线，最好与悬高测量对象的走向垂直相交。3.进入全站仪的悬高测量程序，输入棱镜高度，瞄准棱镜并按测量键，观测测站与基准点棱镜的距离。4.松开望远镜垂直方向的制动，照准棱镜上方的悬高点，仪器会随着垂直度盘的转动，显示出对应的地面点到悬高点的高差。这种测量方法操作程序繁琐，误差主要包括激光测距误差、三角函数误差、以及引进的棱镜带来的误差。
（3）激光测量法
利用仪器自身具有的激光量点功能测取，虽然激光测量精度都高于上述两种方法，但因为光斑打在十字丝里面而非基准点最高点，带来了系统误差，整体测量精度受到限制。
以上测量方法的测量精度均为毫米级，不适用需要精确仪器高参数的场合。为了满足某些高程高精度测量场合，需要能高精度、简便易行地测量全站仪仪器高设备和方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何精确地测量全站仪仪器高。
一种具有仪器高实时精确测量功能的全站仪，包括全站仪，伸缩杆和位移计，伸缩杆垂直安装在全站仪的基座下，伸缩杆为中空结构，位移计安装在伸缩杆外侧，伸缩杆下端为镂空结构且适量配重，伸缩杆底端为透明玻璃基底。优选地，伸缩杆由两段短杆串接而成。优选地，伸缩杆的横截面为正三角形。优选地，位移计为磁致伸缩位移计，其两端分别安装在伸缩杆上下两端。优选地，基底固定安装在伸缩杆下端。优选地，基底为圆柱形，高度为1-3mm。优选地，基底可拆卸更换。优选地，对中激光器垂直安装在基座下，位于伸缩杆内。优选地，伸缩杆上段短杆的横截面大于下段短杆 该全站仪使用方法：a.架设全站仪，伸开伸缩杆，使其底端接触到地面基准；b.对中；c.粗平；d.精平；e.测取仪器高，记录位移计显示的读数，计算仪器高。
本发明由于采用了以上技术方案，具有以下有益效果：可在伸缩杆伸开状态下进行全站仪的对中调平，避免了对中调平后再进行测量对全站仪的扰动，减少了测量误差；全站仪调平后，伸缩杆与基座和大地两平面严格垂直，且磁致伸缩位移计的测量精度很高，共同保证了所测仪器高程的精度；该全站仪能适用各种条件下的高精度的三角高程测量，在复杂条件下可以代替水准测量；另外可以进行变形监测中沉降监测工作。
附图说明
图1是一种具有仪器高实时精确测量功能的全站仪整体结构示意图；
图2是全站仪与伸缩杆连接部分结构示意图；
图3是伸缩杆与位移计部分结构示意图；
图4是伸缩杆底端部分局部放大结构示意图；
图中：1.全站仪，2.伸缩杆，3.磁致伸缩位移计，4.基座，5.透明玻璃圆柱形基底，6.对中激光器，7.镂空结构。
具体实施方式
实施例1，如附图1-3所示。
一种具有仪器高实时精确测量功能的全站仪，包括全站仪，伸缩杆和位移计，伸缩杆垂直安装在全站仪的基座下，伸缩杆为中空结构，位移计安装在伸缩杆外侧，伸缩杆下端为镂空结构且适量配重，伸缩杆底端为透明玻璃基底。
伸缩杆下端为镂空结构，同时底端为透明玻璃基底，可在伸缩杆伸开状态下目视激光斑点进行全站仪的对中调平，避免了对中调平后再进行测量对全站仪的扰动，减少了测量误差。伸缩杆下端适量配重，或者在伸缩杆内加入纵向弹簧，能够保证伸缩杆底端与地面基准点时刻保持接触，减少测量误差，同时亦可实时监测仪器高的微小变化。本装置亦可用于其它设备或者位置高度的测量和实时监测。优选地，伸缩杆由两段短杆串接而成。只有两段短杆串接的理由是，首先，两段串接已可将伸缩杆高度调到80mm以下，足够一般使用，其次，多段串接更难保证其连接处的垂直度，会带来更大的测量误差。优选地，伸缩杆的横截面为正三角形。伸缩杆横截面为正三角形的理由是，在用料和用量相同情况下，三角形较圆形等多边形结构更稳定，不易产生弯曲形变。优选地，位移计为磁致伸缩位移计，其两端分别安装在伸缩杆上下两端。
磁致伸缩传感器是采用“磁致伸缩原理”研制开发的高精度位移传感器，采用非接触测量方式，不会由于磨擦、磨损等原因造成传感器的使用寿命降低。它良好的环境适应性、可靠性和稳定性，使用极为方便，与导电橡胶、LVDT、电阻式位移传感器等产品相比有明显的优势。它的输出信号是一个真正的绝对位置输出，而不是比例的或需要再放大处理的信号，所以不存在信号漂移或变值的情况，因此不必像其它位移传感器一样需要定期重标和维护；正是因为它的输出信号为绝对数值，所以假使电源中断重接也不会对数据接收构成问题，更无须重新归回零位。选用磁致伸缩位移计的主要理由是，其量程可选50mm到8000mm，量程范围合适本案选取1000mm左右即可，同时其精度可高达0.002％ ，折算成1000mm的测量误差即是1000×0.002mm＝0.00125mm，对于一般仪器高测量精度足够。优选地，基底固定安装在伸缩杆下端。优选地，基底为圆柱形，高度为1-3mm。为了减少玻璃折射对激光对中的影响，基底厚度不能过大，同时宜选用折射率小且强度高的玻璃材料。优选地，基底可拆卸更换。优选地，对中激光器垂直安装在基座下，位于伸缩杆内。激光可穿透玻璃基底与地面基准点进行对中，避免伸缩杆的存在对激光对中的影响。优选地，伸缩杆上段短杆的横截面大于下段短杆。该全站仪使用方法：a.架设全站仪，伸开伸缩杆，使其底端接触到地面基准；b.对中；c.粗平；d.精平；e.测取仪器高，记录位移计显示的读数，计算仪器高。

Claims (10)

1.一种具有仪器高实时精确测量功能的全站仪，其特征为包括全站仪，伸缩杆和位移计，伸缩杆垂直安装在全站仪的基座下，伸缩杆为中空结构，位移计安装在伸缩杆外侧，伸缩杆下端为镂空结构且适量配重，伸缩杆底端为透明玻璃基底。
2.根据权利要求1中所述的一种具有仪器高实时精确测量功能的全站仪，其特征为伸缩杆由两段短杆串接而成。
3.根据权利要求1或2中所述的一种具有仪器高实时精确测量功能的全站仪，其特征为伸缩杆的横截面为正三角形。
4.根据权利要求1或2中所述的一种具有仪器高实时精确测量功能的全站仪，其特征为位移计为磁致伸缩位移计，其两端分别安装在伸缩杆上下两端。
5.根据权利要求1中所述的一种具有仪器高实时精确测量功能的全站仪，其特征为基底固定安装在伸缩杆下端。
6.根据权利要求5中所述的一种具有仪器高实时精确测量功能的全站仪，其特征为基底为圆柱形，高度为1-3mm。
7.根据权利要求5或6中所述的一种具有仪器高实时精确测量功能的全站仪，其特征为基底可拆卸更换。
8.根据权利要求1中所述的一种具有仪器高实时精确测量功能的全站仪，其特征为对中激光器垂直安装在基座下，位于伸缩杆内。
9.根据权利要求2中所述的一种具有仪器高实时精确测量功能的全站仪，其特征为伸缩杆上段短杆的横截面大于下段短杆。
10.根据权利要求1中所述的一种具有仪器高实时精确测量功能的全站仪，其特征为该全站仪使用方法：a.架设全站仪，伸开伸缩杆，使其底端接触到地面基准；b.对中；c.粗平；d.精平；e.测取仪器高，记录位移计显示的读数，计算仪器高。
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