CN108278993B - 全反射棱镜激光测距全站仪仪器高测量系统与使用方法 - Google Patents

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    • G—PHYSICS
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    • 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

本发明所要解决的问题是提高全站仪仪器高激光测量精度。全反射棱镜激光测距全站仪仪器高测量系统，包括全站仪和激光位移传感器，激光位移传感器竖直向下安装在全站仪基座中心处，其特征为还包括激光反射帽、水准器、全反射棱镜，反射帽为台形，上表面上水平安装有水准器和全反射棱镜，全反射棱镜位于上表面的中心处，下表面为球面，且球面曲率与测量标志上表面球面曲率相等，激光测量仪器高时，激光反射帽覆盖在测量标志球面凸起上，利用水准器将激光反射帽调平。有益效果如下：1、激光反射帽覆盖测量标志上对中标志处的凹槽，消除了其给激光测距带来的误差；2、激光反射帽能精确调平，同时其上表面为全反射棱镜，满足了高精度激光测距的要求。

Description

全反射棱镜激光测距全站仪仪器高测量系统与使用方法
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测量控制点至仪器度盘中心点的铅垂距离。全站仪仪器高的精度直接决定待测坐标高程以及三角高程测量的精度，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度盘中心的铅垂距离，直接测量因不是平面的关系，存在误差，另外钢卷尺测量精度不高。
（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
目前，有一种全反射棱镜激光测距全站仪仪器高测量系统，激光位移传感器竖直地安装在全站仪基座下，对准地面上的测量标志，可以方便、快捷的读取全站仪仪器高。其存在的重要问题是，忽略了测量标志上对中标志处的凹槽给激光测距带来的毫米级的误差。这是由于，1、激光对中时，激光中心射入到凹槽中，测量的距离可能深入到了凹槽内部，并非是到测量标志顶端表面的距离；2、凹槽内部及其周围是凹凸不平的，导致激光反射光方向混乱，被激光接收端接收到的反射光强度和质量很差，给激光测距带来很大误差。
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，需要高精度、简便易行的全站仪仪器高测量系统和方法。
发明内容
本发明所要解决的问题是提高全站仪仪器高激光测量精度。
全反射棱镜激光测距全站仪仪器高测量系统，包括全站仪和激光位移传感器，激光位移传感器竖直向下安装在全站仪基座中心处，其特征为还包括激光反射帽、水准器、全反射棱镜，反射帽为台形，上表面上水平安装有水准器和全反射棱镜，全反射棱镜位于上表面的中心处，下表面为球面，且球面曲率与测量标志上表面球面曲率相等，激光测量仪器高时，激光反射帽覆盖在测量标志球面凸起上，利用水准器将激光反射帽调平。
激光位移传感器的激光为红色可见光，激光位移传感器兼作激光对中器，其与全站仪主机通过数据线相连。
激光反射帽材料为永久磁铁。
该系统的使用方法如下：
a、全站仪精平后，打开激光位移传感器，瞄准测量标志上的对中标记进行对中；
b、对中后，将激光反射帽覆盖在测量标志球面凸起上，利用水准器将激光反射帽调平；
c、在全站仪上读取激光位移传感器测得的仪器高，该仪器高需要加上激光反射帽的厚度和激光位移传感器至全站仪度盘中心的高度，这两部分高度为设备固定长度。
该系统不仅适用于全站仪，也可用于水准仪、GPS、棱镜等需要测量高度的仪器，有益效果如下：
1、利用激光反射帽覆盖测量标志上对中标志处的凹槽，消除了其给激光测距带来的误差；
2、激光反射帽能精确调平，激光反射帽覆盖在测量标志球面凸起上，利用水准器将激光反射帽调平，同时反射帽上表面安装有全反射棱镜，满足了高精度激光测距的要求；
3、激光反射帽材料为永久磁铁，其对钢制的测量标志具有吸引力，激光反射帽偏斜时，其同样与测量标志上表面紧密接触，避免操作误差。
附图说明
图1为全反射棱镜激光测距全站仪仪器高测量系统的整体结构示意图；
图2为激光位移传感器局部放大示意图；
图3为测量标志局部放大示意图；
图4为激光反射帽局部放大示意图；
图中：1、全站仪，2、激光位移传感器，3、全站仪基座，4、激光反射帽，5、测量标志，6、水准器，7、全反射棱镜，8、白陶瓷，9、永久磁铁。
具体实施方式
实施例1
如图1-3所示，全反射棱镜激光测距全站仪仪器高测量系统，包括全站仪和激光位移传感器，激光位移传感器竖直向下安装在全站仪基座中心处，其特征为还包括激光反射帽、水准器、全反射棱镜，反射帽为台形，上表面上水平安装有水准器和全反射棱镜，全反射棱镜位于上表面的中心处，下表面为球面，且球面曲率与测量标志上表面球面曲率相等，激光测量仪器高时，激光反射帽覆盖在测量标志球面凸起上，利用水准器将激光反射帽调平。
激光位移传感器的激光为红色可见光，激光位移传感器兼作激光对中器，其与全站仪主机通过数据线相连。
激光反射帽材料为永久磁铁。
该系统的使用方法如下：
a、全站仪精平后，打开激光位移传感器，瞄准测量标志上的对中标记进行对中；
b、对中后，将激光反射帽覆盖在测量标志球面凸起上，利用水准器将激光反射帽调平；
c、在全站仪上读取激光位移传感器测得的仪器高，该仪器高需要加上激光反射帽的厚度和激光位移传感器至全站仪度盘中心的高度，这两部分高度为设备固定长度。

Claims (4)

1.全反射棱镜激光测距全站仪仪器高测量系统，包括全站仪和激光位移传感器，激光位移传感器竖直向下安装在全站仪基座中心处，其特征为还包括激光反射帽、水准器、全反射棱镜，反射帽为台形，上表面上水平安装有水准器和全反射棱镜，全反射棱镜位于上表面的中心处，下表面为球面，且球面曲率与测量标志上表面球面曲率相等，激光测量仪器高时，激光反射帽覆盖在测量标志球面凸起上，利用水准器将激光反射帽调平，所述测量标志上有对中标志处的凹槽。
2.根据权利要求1中所述的全反射棱镜激光测距全站仪仪器高测量系统，其特征为激光位移传感器的激光为红色可见光，激光位移传感器兼作激光对中器，其与全站仪主机通过数据线相连。
3.根据权利要求1中所述的全反射棱镜激光测距全站仪仪器高测量系统，其特征为激光反射帽材料为永久磁铁。
4.全反射棱镜激光测距全站仪仪器高测量系统的使用方法，全反射棱镜激光测距全站仪仪器高测量系统为权利要求1-3中任一项所述的全反射棱镜激光测距全站仪仪器高测量系统，其特征为：
a、全站仪精平后，打开激光位移传感器，瞄准测量标志上的对中标记进行对中;
b、对中后，将激光反射帽覆盖在测量标志球面凸起上，利用水准器将激光反射帽调平;
c、在全站仪上读取激光位移传感器测得的仪器高，该仪器高需要加上激光反射帽的厚度和激光位移传感器至全站仪度盘中心的高度，这两部分高度为设备固定长度。
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