光機(jī)電一體化導(dǎo)論全站式光電經(jīng)緯儀PPT課件

1、1 全站儀的組成：全站儀的組成： l）采集數(shù)據(jù)設(shè)備：主要有電子測角系統(tǒng)、電子測距系統(tǒng)、還有自動補(bǔ)償設(shè)備等。 2）微處理器：微處理器是全站儀的核心裝置,主要由中央處理器,隨機(jī)儲存器和只讀存儲器等構(gòu)成,測量時,微處 理器根據(jù)鍵盤或程序的指令控制各分系統(tǒng)的測量工作,進(jìn)行必要的邏輯和數(shù)值運(yùn)算以及數(shù)字存儲、處理、管理、 傳輸、顯示等。 2 2.1 全站儀的基本結(jié)構(gòu)硬件部分 顯 示 器鍵 盤 只讀存儲器 隨機(jī)存儲器 輸入/輸出 I/O單元 微處 理器 水平角測量單元 垂直角測量單元 距離測量單元 自動補(bǔ)償單元 光電測量系統(tǒng) 微處理器及軟件 全站儀的組成 3 全站儀的分類全站儀的分類 （1）積木式（）積木式

2、（Modular），也稱組合式，它是指電子經(jīng)緯儀和測距儀可 以分離開使用，照準(zhǔn)部與測距軸不共軸。作業(yè)時，測距儀安裝在電子經(jīng)緯 儀上，相互之間用電纜實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，作業(yè)結(jié)束后卸下分別裝箱。這種儀 器可根據(jù)作業(yè)精度要求，用戶可以選擇不同測角、測距設(shè)備進(jìn)行組合，靈 活性較好。 （2）整體式（）整體式（integrated），也稱集成式，它是將電子經(jīng)緯儀和測距儀 融為一體，共用一個光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，使用起來更方便。 常見的有日本（SOKKIA）SET系列、拓普康（TOPOCON）GTS 系列、尼康（NIKON）DTM系列、瑞士徠卡（LEICA）TPS系列，我國 的NTS和ETD系列。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展與

3、應(yīng)用以及用戶的特殊要 求，出現(xiàn)了帶內(nèi)存、防水型、防爆型、電腦型、馬達(dá)驅(qū)動型帶內(nèi)存、防水型、防爆型、電腦型、馬達(dá)驅(qū)動型等等各種類型 的全站儀，使得這一最常規(guī)的測量儀器越來越滿足各項(xiàng)測繪工作的需求， 發(fā)揮更大的作用。 4 二、徠卡全站儀新家族 TCx05 System- and Application Functionality Accuracy 7 5 3 2 1 0.5 low Precision Series Basic Series Performance Series Professional Series TPS300 TPS700 TPS1100 TPS2000 Theodolite

4、 SeriesT100 Building and Construction Applications Land 3、距離改正,高差計(jì)算和坐標(biāo)計(jì)算在儀器上自動完成,減少了內(nèi)業(yè)計(jì)算工作量; 4、角度測量中自動掃描整個度盤,并求出平均值作為結(jié)果,消除了度盤的刻 劃誤差和偏心差。 11 三、徠卡全站儀新技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)先驅(qū) （一） 度盤的電子化讀數(shù) 電子度盤讀數(shù)系統(tǒng) 把操作者從繁重的度盤人工讀 數(shù)中解脫出來。 不但提高了效 率，還大大降低了誤讀的機(jī)率。 12 三、徠卡全站儀新技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)先驅(qū) （二）三軸誤差的自動補(bǔ)償與改正 液體補(bǔ)償器 有效的軸系自動補(bǔ)償與改正，是實(shí)現(xiàn)高精度測角的有力保證。 13 三、徠卡全站

5、儀新技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)先驅(qū) （三）目標(biāo)的自動識別與照準(zhǔn) 自動目標(biāo)識別并驅(qū)動軸系照準(zhǔn)目標(biāo)，把測量員 從全站儀測量工作中最為繁重一項(xiàng)操作人工照 準(zhǔn)目標(biāo)中解脫出來，使測量員可以遠(yuǎn)離測站。 從此，全站儀的“自動化”又上了一個新的臺階。 14 三、徠卡全站儀新技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)先驅(qū) （四）全站儀的無合作目標(biāo)測距 有的時候，在目標(biāo)點(diǎn)上要擺反 射棱鏡是比較麻煩的，甚至是不可 能的，此時要測距怎么辦呢？ 現(xiàn)在有同軸型的全站儀，可以 無合作目標(biāo)測距，即所謂的“測站” 單人測量系統(tǒng)。 15 三、徠卡全站儀新技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)先驅(qū) （五）全站儀的自動控制 遠(yuǎn)離測站的幾種測量操作方式： （1）計(jì)算機(jī)在線控制 GeoCOM 方式 （2）機(jī)載軟

6、件控制 GeoBASIC 方式 （3） Modem控制 鏡站方式 16 三、徠卡全站儀新技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)先驅(qū) （六）超站儀 徠卡 GLPS：精確自動定位和定 向的儀器。 n 全站儀（激光測距） n 陀螺儀 n GPS 17 四、全站儀的發(fā)展趨勢 測量機(jī)器人的來臨！ 1、度盤讀數(shù)自動化！、度盤讀數(shù)自動化！ 2、目標(biāo)照準(zhǔn)自動化！、目標(biāo)照準(zhǔn)自動化！ 3、基座安平自動化！、基座安平自動化！ 4、儀器對中自動化、儀器對中自動化 5、儀高量取自動化、儀高量取自動化 18 四、全站儀的發(fā)展趨勢 全站儀的本地化！ 產(chǎn)自瑞士的全球第一臺具有完全中文概念的徠卡全站儀： TPS400 19 2.1 全站儀的基本結(jié)構(gòu)軟件部分

7、 SYSTEM startup simple measurement CODING FUNCTIONS MENU PROGRAMS EDM SETUP 全站儀功能菜單全站儀功能菜單 20 全站儀功能菜單全站儀功能菜單 全站儀系統(tǒng)啟動全站儀系統(tǒng)啟動 SETUP 設(shè)置 RECORD 記錄數(shù)據(jù) PROG 應(yīng)用程序 XFER 文件傳輸 EDIT 編輯文件 JOB 創(chuàng)建作業(yè) 打開作業(yè) 刪除作業(yè) SYSOPTN 系統(tǒng)設(shè)置 JOB OPTN 作業(yè)設(shè)置 SCALE 比例因子 EMP/PRES 溫度/氣壓 測量程序 放樣程序 對邊測量 懸高測量 面積計(jì)算 自由設(shè)站 交會定點(diǎn) 導(dǎo)線測量 坐標(biāo)反算 導(dǎo)線平差 SEN

8、D 下載文件 RECEIVE 上裝文件 PRINT 打印文件 至串行口 至并行口 至數(shù)據(jù)卡 PORT 設(shè)置通訊參數(shù) RAW 編輯觀測值 POINTS 編輯坐標(biāo)數(shù)據(jù) PTLIB 編輯控制點(diǎn) CODE 編碼編輯 OCC PT測站點(diǎn)輸入 后方交會 測站高程測定 BKS PT輸入后視點(diǎn) BSOBS記錄后視觀測角 FS OBS記錄后視觀測值 SS OBS點(diǎn)到線測量 X-SECT記錄斷面測量 21 3.1 徠卡全站儀系統(tǒng)軟件與應(yīng)用程序庫 SYSTEM STARTUP (go and measure) MENU Data Management System Settings Calibrations FUN

9、CTIONS IR RL REC Laserpointer On/Off Tracking Mode On/Off 3D-Offset Check Tie REM Height Delete Last Record PROGRAMS Surveying Setting Out Tie Distance Area EDM Distance related parameters and settings Laser Plummet + Intensity Tubular Electronic Level SETUP Coding “Quick Coding” 22 2.3 全站儀測角原理 全站儀

10、的測角 原理 靜態(tài)度盤測角 動態(tài)度盤測角 編碼度盤測角 光柵度盤測角 23 一、編碼度盤測角原理 扇區(qū)型碼盤 條碼型碼盤 24 二、編碼度盤與光柵度盤測角特點(diǎn)比較 比較項(xiàng)目編碼度盤光柵度盤 測角方式絕對式增量式 關(guān)機(jī)后角度信息保留不保留 誤差與躁聲不積累積累 制造工藝復(fù)雜簡單 25 三、電子測角中的軸系補(bǔ)償與改正 新型液態(tài)雙軸自動補(bǔ)償系統(tǒng) 補(bǔ)償：（1） 垂直軸傾斜對垂直度盤讀數(shù)的影響 （2） 垂直軸傾斜對水平度盤讀數(shù)的影響 26 三、電子測角中的軸系補(bǔ)償與改正 軸系改正：（1） 視準(zhǔn)軸誤差（C）的改正 （2） 垂直度盤指標(biāo)差（I）的改正 （3） 水平軸傾斜誤差（i）的改正 27 三、電子測角中

11、的軸系補(bǔ)償與改正 補(bǔ)償改正垂直角水平角基準(zhǔn)線 ononV+i+LHz+C+k+T鉛垂線 onoffV+i+LHz鉛垂線 offonV+iHz+C+k垂直軸 offoffV+iHz垂直軸 i 垂直度盤指標(biāo)差， L 補(bǔ)償器零點(diǎn)指標(biāo)差， C 視準(zhǔn)差 k 水平軸傾斜對水平角的影響，T 垂直軸傾斜對水平角的影響 軸系補(bǔ)償與改正開關(guān)的不同設(shè)置對測角的影響 28 四、自動目標(biāo)識別與照準(zhǔn) 自動目標(biāo)識別的類型： 1）配合式目標(biāo)識別； 2）自主式目標(biāo)識別。 徠卡ATR自動目標(biāo)照準(zhǔn)： 1）搜索過程； 2）目標(biāo)照準(zhǔn)過程； 3）測量過程。 29 2.4 全站儀的數(shù)據(jù)通訊 1電源 2空 3地 4數(shù)據(jù)接收（TH_RXD）

12、5數(shù)據(jù)發(fā)送 (TH_TXD) 注：經(jīng)緯儀插座 徠卡全站儀聯(lián)機(jī)通訊接口定義 30 2.4 全站儀的數(shù)據(jù)通訊 例：GIS8數(shù)據(jù)記錄格式 11.+00000D19 21.022+16641826 22.022+09635023 31.00+00006649 58.16+00000344 徠卡全站儀數(shù)據(jù)記錄結(jié)構(gòu)： 由若干數(shù)據(jù)塊組成； 數(shù)據(jù)塊中包含若干字； 每字都由字索引開頭。 31 2.5 徠卡全站儀的技術(shù)特點(diǎn) 之一 ：創(chuàng)新的概念 具有微機(jī)概念的全站儀 不斷升級的操作系統(tǒng) 豐富的應(yīng)用軟件 32 2.5 徠卡全站儀的技術(shù)特點(diǎn) 之二：先進(jìn)的技術(shù)（1） 世界最好的機(jī)械軸系 無極微動螺旋驅(qū)動 33 2.5 徠

13、卡全站儀的技術(shù)特點(diǎn) 之二：先進(jìn)的技術(shù)（2） 動態(tài)頻率校準(zhǔn)技術(shù) 激光無合作目標(biāo)的相位法測距 34 2.5 徠卡全站儀的技術(shù)特點(diǎn) 之二：先進(jìn)的技術(shù)（3） 無需零位探測的絕對編碼測角 徠卡獨(dú)特的軸系補(bǔ)償與改正系統(tǒng) 智能型目標(biāo)自動識別 35 2.5 徠卡全站儀的技術(shù)特點(diǎn) 之三：開放的思維 與其它設(shè)備的開放性與其它設(shè)備的開放性 數(shù)據(jù)格式的兼容數(shù)據(jù)格式的兼容 對用戶的開放性對用戶的開放性 強(qiáng)大的自主開發(fā)工具強(qiáng)大的自主開發(fā)工具 開放的測量世界 Open Surveying World 36 3.2 機(jī)載軟件開發(fā)工具 GeoBASIC 應(yīng)用程序開發(fā)過程 原程序編寫 原程序編譯 仿真試運(yùn)行 Leica surv

14、ey Office (上載) *.gba / *.len 37 3.2 在線控制軟件開發(fā)工具 GeoCOM 特 點(diǎn)： 1、開發(fā)的軟件 在PC機(jī)中運(yùn) 行 2、開發(fā)環(huán)境借 助VB、VC等。 38 3.2 在線控制軟件開發(fā)工具 GeoCOM 開發(fā)環(huán)境的配置（VB例） 把GeoCOM中的“Geocom32.lib”復(fù)制到計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng) windows9的system的目錄下； 把GeoCOM中“Stubs32.bas”添加到VB開發(fā)環(huán)境的“工程” 主菜單下的“添加模塊”之中。 39 第四全站儀測量系統(tǒng)應(yīng)用舉例章 全站儀測量系統(tǒng)的開發(fā) 與應(yīng)用 4.4.1 大型油罐容積標(biāo)定系統(tǒng)油罐容積標(biāo)定系統(tǒng) 4.4.2

15、 地下頂管施工自動引導(dǎo)測量系統(tǒng) 4.4.3 自動變形監(jiān)測系統(tǒng)系統(tǒng) ADMS ADMS 40 4.1 大型油罐容積標(biāo)定系統(tǒng) 系統(tǒng)主要設(shè)備： 1、徠卡TCRM/TCRA系列全站儀 2、機(jī)載水平平行斷面測量軟件 3、容積標(biāo)定后處理軟件 4、便攜式計(jì)算機(jī) 依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)： 國際ISO7507-4和國標(biāo)GB/T13235.3標(biāo)準(zhǔn) 全站儀測量系統(tǒng)應(yīng)用舉例 大型油罐容積標(biāo)定系統(tǒng)油罐容積標(biāo)定系統(tǒng) 全站儀測量系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用 41 現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集： 在GeoBASIC開發(fā)的機(jī)載軟件 “Hz-Profile”控制下，全過程全自動 數(shù)據(jù)采集。 大型油罐容積標(biāo)定系統(tǒng)油罐容積標(biāo)定系統(tǒng) 全站儀測量系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用 42 全站儀測

16、量系統(tǒng)應(yīng)用舉例 地下頂管施工自動引導(dǎo)測量系統(tǒng) 頂管施工示意圖 43 全站儀控制箱 T1 1 A S1 2 T2 S2 3 T3 S3 4 T4 S4 P 計(jì)算機(jī)控制箱 AC 220V 儀器站 信號控制箱 工業(yè)用計(jì)算機(jī) 地下頂管施工自動引導(dǎo)測量系統(tǒng)管施工自動引導(dǎo)測量系統(tǒng) 44 全站儀測量系統(tǒng)應(yīng)用舉例 自動變形監(jiān)測系統(tǒng)系統(tǒng) ADMS ADMS章 全站儀測量系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用 3 自動變形監(jiān)測系統(tǒng)ADMS ADMS（Automatic Deformation Monitoring System）自動變形監(jiān)測軟件是在學(xué)習(xí)、消化、 吸收瑞士Leica公司研制的自動極坐標(biāo)測量系統(tǒng)APSWin（Automat

17、ic Polar System for Windows）的基礎(chǔ)上，通過實(shí)際的工程應(yīng)用，并結(jié)合國內(nèi)用戶的實(shí)際需求，研制出的本地化的 智能型自動變形監(jiān)測中文軟件。 45 4.3 自動變形監(jiān)測系統(tǒng)ADMS 自動全站儀 通訊及供電 控制計(jì)算機(jī) 基準(zhǔn)點(diǎn)1 基準(zhǔn)點(diǎn)2 基準(zhǔn)點(diǎn)n 變形點(diǎn)1 變形點(diǎn)m 監(jiān)測站 控制機(jī)房 基巖上 變形體 ADMS系統(tǒng)配置圖 全站儀測量系統(tǒng)應(yīng)用舉例 自動變形監(jiān)測系統(tǒng)系統(tǒng) ADMS ADMS章 全站儀測量系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用 3 自動變形監(jiān)測系統(tǒng)ADMS 46 4.3 自動變形監(jiān)測系統(tǒng)ADMS ADMS 自動測量界面 全站儀測量系統(tǒng)應(yīng)用舉例 自動變形監(jiān)測系統(tǒng)系統(tǒng) ADMS ADMS章 4

18、7 4.4 全站儀測量系統(tǒng)應(yīng)用舉例 1、大壩及邊坡監(jiān)測 全站儀測量系統(tǒng)應(yīng)用舉例 自動變形監(jiān)測系統(tǒng)系統(tǒng) ADMS ADMS章 全站儀測量系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用 3 自動變形監(jiān)測系統(tǒng)ADMS 48 3、地鐵形變監(jiān)測2、大橋變形監(jiān)測 4.4 全站儀測量系統(tǒng)應(yīng)用舉例 全站儀測量系統(tǒng)應(yīng)用舉例 自動變形監(jiān)測系統(tǒng)系統(tǒng) ADMS ADMS章 全站儀測量系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用 3 自動變形監(jiān)測系統(tǒng)ADMS 49 ELECTRONIC TOTAL STATIONS -AISI 1.The AISI is an electronic theodolite used to measure horizontal and verti

19、cal angles and distances. It represents these measurements on a display panel and can concurrently transfer them to a portable data-recording unit (DRU). The DRU can then transfer the data to an external microprocessor for printing, plotting, and further refinement by surveying software. 50 AISI DES

20、CRIPTION 2.The AISI has two modesa construction-survey mode with a range of 2 kilometers and a topographic-survey mode with a range of 7 kilometers. The AISI mounts on standard military tripods and consists of the following modular subassemblies: An electronic theodolite (a digital, automatic angle-

21、 and distance-reading/recording instrument with an electronic display/control panel). A DRU (an external memory device for storing data from the theodolite). 51 3.The AISI interfaces with microprocessors, printers, and plotters. It transfers digital data directly from its DRU (via a cable interface)

22、 to the microprocessor. The data is then refined by a fully integrated, 3D, ground-modeling, drafting-design system. The data can also be manually input to any CAD software program. AISI DESCRIPTION 52 4. The AISI measures distances from 2 meters to 7 kilometers with a digital readout of 1 millimete

23、r and is accurate to 2 millimeters + 3 ppm over the measured distance. The horizontal and vertical angles are measured to an accuracy of 1 of arc. The AISI has an electronic leveling device called a dual-axis compensator and adjusts for horizontal and vertical leveling with errors of 6 or less. The

24、system has built-in communications with a range of 1 mile, an illuminated reticle for night operations, a 60- kilobyte memory capacity, and an alphanumeric keyboard and is powered by two dual-voltage, rechargeable, 12-volt nicad battery packs. AISI DESCRIPTION 53 三、徠卡全站儀新技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)先驅(qū) （三）目標(biāo)的自動識別與照準(zhǔn) 自動目標(biāo)識別并驅(qū)動軸系照準(zhǔn)目標(biāo)，把測量員 從全站儀測量工作中最為繁重一項(xiàng)操作人工照 準(zhǔn)目標(biāo)中解脫出來，使測量員可以遠(yuǎn)離測站。 從此，全站儀的“自動化”又上了一個新的臺階。 54 三、徠卡全站儀新技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)先驅(qū) （六）超站儀 徠卡 GLPS：精確自動定位和定