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連云港金升科技有限公司
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全站儀原理介紹及使用方法
2015-6-4 閱讀(1234)
【簡介】
全站儀，即全站型電子速測儀（Electronic Total Station）,。是一種集光,、機(jī)、電為一體的高技術(shù)測量儀器,，是集水平角、垂直角,、距離(斜距,、平距)、高差測量功能于一體的測繪儀器系統(tǒng),。因其一次安置儀器就可完成該測站上全部測量工作,，所以稱之為全站儀,。廣泛用于地上大型建筑和地下隧道施工等精密工程測量或變形監(jiān)測領(lǐng)域。
【原理】
全站儀是一種集光,、機(jī),、電為一體的新型測角儀器，與光學(xué)經(jīng)緯儀比較電子經(jīng)緯儀將光學(xué)度盤換為光電掃描度盤,，將人工光學(xué)測微讀數(shù)代之以自動記錄和顯示讀數(shù)，使測角操作簡單化,，且可避免讀數(shù)誤差的產(chǎn)生,。電子經(jīng)緯儀的自動記錄、儲存,、計(jì)算功能，以及數(shù)據(jù)通訊功能,，進(jìn)一步提高了測量作業(yè)的自動化程度,。
全站儀與光學(xué)經(jīng)緯儀區(qū)別在于度盤讀數(shù)及顯示系統(tǒng)，電子經(jīng)緯儀的水平度盤和豎直度盤及其讀數(shù)裝置是分別采用兩個相同的光柵度盤（或編碼盤）和讀數(shù)傳感器進(jìn)行角度測量的,。 根據(jù)測角精度可分為0。5〃,，1〃,，2〃，3〃,，5〃,，10〃等幾個等級,，
【分類】
全站儀采用了光電掃描測角系統(tǒng),，其類型主要有：編碼盤測角系統(tǒng)、光柵盤測角系統(tǒng)及動態(tài)（光柵盤）測角系統(tǒng)等三種,。
【結(jié)構(gòu)】
全站儀幾乎可以用在所有的測量領(lǐng)域。電子全站儀由電源部分,、測角系統(tǒng),、測距系統(tǒng),、數(shù)據(jù)處理部分、通訊接口,、及顯示屏,、鍵盤等組成。 同電子經(jīng)緯儀,、光學(xué)經(jīng)緯儀相比，全站儀增加了許多特殊部件,，因此而使得全站儀具有比其它測角,、測距儀器更多的功能，使用也更方便,。這些特殊部件構(gòu)成了全站儀在結(jié)構(gòu)方面獨(dú)樹一幟的特點(diǎn)。
1．同軸望遠(yuǎn)鏡
全站儀的望遠(yuǎn)鏡實(shí)現(xiàn)了視準(zhǔn)軸,、測距光波的發(fā)射,、接收光軸同軸化。同軸化的基本原理是：在望遠(yuǎn)物鏡與調(diào)焦透鏡間設(shè)置分光棱鏡系統(tǒng),，通過該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)望遠(yuǎn)鏡的多功能，即既可瞄準(zhǔn)目標(biāo),，使之成像于十字絲分劃板,，進(jìn)行角度測量。同時其測距部分的外光路系統(tǒng)又能使測距部分的光敏二極管發(fā)射的調(diào)制紅外光在經(jīng)物鏡射向反光棱鏡后,，經(jīng)同一路徑反射回來,，再經(jīng)分光棱鏡作用使回光被光電二極管接收；為測距需要在儀器內(nèi)部另設(shè)一內(nèi)光路系統(tǒng)，通過分光棱鏡系統(tǒng)中的光導(dǎo)纖維將由光敏二極管發(fā)射的調(diào)制紅外光傳也送給光電二極管接收 ，進(jìn)行而由內(nèi),、外光路調(diào)制光的相位差間接計(jì)算光的傳播時間,，計(jì)算實(shí)測距離。
同軸性使得望遠(yuǎn)鏡一次瞄準(zhǔn)即可實(shí)現(xiàn)同時測定水平角,、垂直角和斜距等全部基本測量要素的測定功能,。加之全站儀強(qiáng)大,、便捷的數(shù)據(jù)處理功能，使全站儀使用極其方便,。
2．雙軸自動補(bǔ)償
在儀器的檢驗(yàn)校正中已介紹了雙軸自動補(bǔ)償原理,，作業(yè)時若全站儀縱軸傾斜，會引起角度觀測的誤差,，盤左、盤右觀測值取中不能使之抵消,。而全站儀*的雙軸（或單軸）傾斜自動補(bǔ)償系統(tǒng),，可對縱軸的傾斜進(jìn)行監(jiān)測，并在度盤讀數(shù)中對因縱軸傾斜造成的測角誤差自動加以改正(某些全站儀縱軸zui大傾斜可允許至±6′）,。，也可通過將由豎軸傾斜引起的角度誤差,，由微處理器自動按豎軸傾斜改正計(jì)算式計(jì)算,，并加入度盤讀數(shù)中加以改正,，使度盤顯示讀數(shù)為正確值，即所謂縱軸傾斜自動補(bǔ)償,。
3．鍵盤
鍵盤是全站儀在測量時輸入操作指令或數(shù)據(jù)的硬件,，全站型儀器的鍵盤和顯示屏均為雙面式,，便于正、倒鏡作業(yè)時操作,。
4．存儲器
全站儀存儲器的作用是將實(shí)時采集的測量數(shù)據(jù)存儲起來,，再根據(jù)需要傳送到其它設(shè)備如計(jì)算機(jī)等中，供進(jìn)一步的處理或利用,，全站儀的存儲器有內(nèi)存儲器和存儲卡兩種,。
全站儀內(nèi)存儲器相當(dāng)于計(jì)算機(jī)的內(nèi)存(RAM)，存儲卡是一種外存儲媒體,，又稱PC卡，作用相當(dāng)于計(jì)算機(jī)的磁盤,。
5．通訊接口
全站儀可以通過BS—232C通訊接口和通訊電纜將內(nèi)存中存儲的數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī),，或?qū)⒂?jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)和信息經(jīng)通訊電纜傳輸給全站儀，實(shí)現(xiàn)雙向信息傳輸,。
【使用】
全站儀具有角度測量、距離(斜距,、平距,、高差)測量,、三維坐標(biāo)測量、導(dǎo)線測量,、交會定點(diǎn)測量和放樣測量等多種用途,。內(nèi)置軟件后,，功能還可進(jìn)一步拓展。
全站儀的基本操作與使用方法 ：
1）水平角測量
（1）按角度測量鍵,，使全站儀處于角度測量模式,，照準(zhǔn)*個目標(biāo)A。
（2）設(shè)置A方向的水平度盤讀數(shù)為0°00′00〃,。
（3）照準(zhǔn)第二個目標(biāo)B，此時顯示的水平度盤讀數(shù)即為兩方向間的水平夾角,。
2）距離測量
（1）設(shè)置棱鏡常數(shù)
測距前須將棱鏡常數(shù)輸入儀器中,，儀器會自動對所測距離進(jìn)行改正,。
（2）設(shè)置大氣改正值或氣溫、氣壓值
光在大氣中的傳播速度會隨大氣的溫度和氣壓而變化,，15℃和760mmHg是儀器設(shè)置的一個標(biāo)準(zhǔn)值，此時的大氣改正為0ppm。實(shí)測時,，可輸入溫度和氣壓值,，全站儀會自動計(jì)算大氣改正值（也可直接輸入大氣改正值），并對測距結(jié)果進(jìn)行改正,。
（3）量儀器高,、棱鏡高并輸入全站儀。
（4）距離測量
照準(zhǔn)目標(biāo)棱鏡中心，按測距鍵,，距離測量開始,，測距完成時顯示斜距、平距,、高差,。
全站儀的測距模式有精測模式、跟蹤模式,、粗測模式三種。精測模式是zui常用的測距模式,，測量時間約2.5S,，zui小顯示單位1mm；跟蹤模式,，常用于跟蹤移動目標(biāo)或放樣時連續(xù)測距,，zui小顯示一般為1cm，每次測距時間約0.3S,；粗測模式，測量時間約0.7S,，zui小顯示單位1cm或1mm,。在距離測量或坐標(biāo)測量時，可按測距模式（MODE）鍵選擇不同的測距模式,。
應(yīng)注意,，有些型號的全站儀在距離測量時不能設(shè)定儀器高和棱鏡高，顯示的高差值是全站儀橫軸中心與棱鏡中心的高差,。
3）坐標(biāo)測量
（1）設(shè)定測站點(diǎn)的三維坐標(biāo)。
（2）設(shè)定后視點(diǎn)的坐標(biāo)或設(shè)定后視方向的水平度盤讀數(shù)為其方位角,。當(dāng)設(shè)定后視點(diǎn)的坐標(biāo)時,，全站儀會自動計(jì)算后視方向的方位角，并設(shè)定后視方向的水平度盤讀數(shù)為其方位角。
（3）設(shè)置棱鏡常數(shù),。
（4）設(shè)置大氣改正值或氣溫、氣壓值,。
（5）量儀器高,、棱鏡高并輸入全站儀,。
（6）照準(zhǔn)目標(biāo)棱鏡，按坐標(biāo)測量鍵,，全站儀開始測距并計(jì)算顯示測點(diǎn)的三維坐標(biāo),。
全站儀的數(shù)據(jù)通訊
全站儀的的數(shù)據(jù)通訊是指全站儀與電子計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行的雙向數(shù)據(jù)交換。全站儀與計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通訊的方式主要有兩種,，一種是利用全站儀配置的PCMCIA（personal computer memory card internation association,個人計(jì)算機(jī)存儲卡協(xié)會,，簡稱PC卡,，也稱存儲卡）卡進(jìn)行數(shù)字通訊，特點(diǎn)是通用性強(qiáng),，各種電子產(chǎn)品間均可互換使用,；另一種是利用全站儀的通訊接口，通過電纜進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,。
【檢驗(yàn)】
(1)照準(zhǔn)部水準(zhǔn)軸應(yīng)垂直于豎軸的檢驗(yàn)和校正檢驗(yàn)時先將儀器大致整平,轉(zhuǎn)動照準(zhǔn)部使其水準(zhǔn)管與任意兩個腳螺旋的連線平行,調(diào)整腳螺旋使氣泡居中,然后將照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)180度,若氣泡仍然居中則說明條件滿足,否則應(yīng)進(jìn)行校正。
校正的目的是使水準(zhǔn)管軸垂直于豎軸．即用校正針撥動水準(zhǔn)管一端的校正螺釘,，使氣泡向正中間位置退回一半．為使豎軸豎直,，再用腳螺旋使氣泡居中即可．此項(xiàng)檢驗(yàn)與校正必須反復(fù)進(jìn)行,，直到滿足條件為止,。
?。?/span>2）十字絲豎絲應(yīng)垂直于橫軸的檢驗(yàn)和校正
檢驗(yàn)時用十字絲豎絲瞄準(zhǔn)一清晰小點(diǎn)，使望遠(yuǎn)鏡繞橫軸上下轉(zhuǎn)動,，如果小點(diǎn)始終在豎絲上移動則條件滿足．否則需要進(jìn)行校正．
校正時松開四個壓環(huán)螺釘（裝有十字絲環(huán)的目鏡用壓環(huán)和四個壓環(huán)螺釘與望遠(yuǎn)鏡筒相連接,。轉(zhuǎn)動目鏡筒使小點(diǎn)始終在十字絲豎絲上移動，校好后將壓環(huán)螺釘旋緊,。
?。?/span>3）視準(zhǔn)軸應(yīng)垂直于橫軸的檢驗(yàn)和校正選擇一水平位置的目標(biāo)，盤左盤右觀測之,，取它們的讀數(shù)（顧及常數(shù)１８０度）即得兩倍的c（c=１／２（ɑ左－ɑ右）
（4）橫軸應(yīng)垂直于豎軸的檢驗(yàn)和校正選擇較高墻壁近處安置儀器,。以盤左位置瞄準(zhǔn)墻壁高處一點(diǎn)p(仰角大于３０度),，放平望遠(yuǎn)鏡在墻上定出一點(diǎn)m1。倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡,，盤右再瞄準(zhǔn)p點(diǎn)，又放平望遠(yuǎn)鏡在墻上定出另一點(diǎn)m2,。如果m1與m2重合,，則條件滿足,，否則需要校正,。校正時，瞄準(zhǔn)m1,、 m2 的中點(diǎn)m,固定照準(zhǔn)部,，向上轉(zhuǎn)動望遠(yuǎn)鏡,，此時十字絲交點(diǎn)將不對準(zhǔn)p點(diǎn)。抬高或降低橫軸的一端,，使十字絲的交點(diǎn)對準(zhǔn)p點(diǎn),。此項(xiàng)檢驗(yàn)也要反復(fù)進(jìn)行，直到條件滿足為止,。以上四項(xiàng)檢驗(yàn)校正，以一,、三,、四項(xiàng)zui為重要，在觀測期間經(jīng)常進(jìn)行,。每項(xiàng)檢驗(yàn)完畢后必須旋緊有關(guān)的校正螺釘。
