gAAA電子經(jīng)緯儀編碼度盤測量原理

1、作者：劉杰土木工程8班 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。 全站儀全站儀是一種集光、機(jī)、電為一體的新型測角測距是一種集光、機(jī)、電為一體的新型測角測距儀器儀器，與光學(xué)，與光學(xué)經(jīng)緯儀經(jīng)緯儀比較電子經(jīng)緯儀將光學(xué)度盤換為比較電子經(jīng)緯儀將光學(xué)度盤換為光電光電 全站全站儀掃描儀掃描度盤，將人工光學(xué)測微讀數(shù)代之以度盤，將人

2、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)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)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。的自動化程度。 全站儀全站儀與光學(xué)經(jīng)緯儀區(qū)別在于度盤讀數(shù)及顯示系統(tǒng)，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)別采用兩個相同的光柵度盤（或編碼盤）和讀數(shù)傳感傳

3、感器器進(jìn)行角度測量的。根據(jù)測角精度可分為進(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，等幾個等級，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。全站儀按其外觀結(jié)構(gòu)可分為兩類：（1）積木型（modular，又稱組合型） 早期的全站儀，大都是積木型結(jié)構(gòu)，即電子速測儀、電子經(jīng)緯儀、電子記錄器各是一個整體，可以分離使用，也可以通過電纜或接口把它們組合起來，形成完整的全站儀。（2）整體型（integral） 隨著電子測距儀進(jìn)一步的輕巧化，現(xiàn)代的全站儀大都把測距，測角和記錄單元在光學(xué)、機(jī)械等方面設(shè)計(jì)成一個不可分割的整體

4、，其中測距儀的發(fā)射軸、接收軸和望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸為同軸結(jié)構(gòu)。這對保證較大垂直角條件下的距離測量精度非常有利。全站儀按測量功能分類，可分成四類：全站儀按測量功能分類，可分成四類：（1）經(jīng)典型全站儀（）經(jīng)典型全站儀（classical total station） tcrp全站儀全站儀 經(jīng)經(jīng)典型全站儀也稱為常規(guī)全站儀，它具備全站儀電子測角、電子測典型全站儀也稱為常規(guī)全站儀，它具備全站儀電子測角、電子測距和數(shù)據(jù)自動記錄等基本功能，有的還可以運(yùn)行廠家或用戶自主開發(fā)的距和數(shù)據(jù)自動記錄等基本功能，有的還可以運(yùn)行廠家或用戶自主開發(fā)的機(jī)載測量程序。其經(jīng)典代表為徠卡公司的機(jī)載測量程序。其經(jīng)典代表為徠卡公司的tc系列

5、全站儀系列全站儀。（2）機(jī)動型全站儀（）機(jī)動型全站儀（motorized total station） 在在經(jīng)典全站儀的基礎(chǔ)上安裝軸系經(jīng)典全站儀的基礎(chǔ)上安裝軸系步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)，可自動驅(qū)動全站儀照準(zhǔn)，可自動驅(qū)動全站儀照準(zhǔn)部和望遠(yuǎn)鏡的旋轉(zhuǎn)。在計(jì)算機(jī)的在線控制下，機(jī)動型系列全站儀可按計(jì)部和望遠(yuǎn)鏡的旋轉(zhuǎn)。在計(jì)算機(jī)的在線控制下，機(jī)動型系列全站儀可按計(jì)算機(jī)給定的方向值自動照準(zhǔn)目標(biāo)，并可實(shí)現(xiàn)自動正、倒鏡測量。徠卡算機(jī)給定的方向值自動照準(zhǔn)目標(biāo)，并可實(shí)現(xiàn)自動正、倒鏡測量。徠卡tcm系列全站儀就是典型的機(jī)動型全站儀。系列全站儀就是典型的機(jī)動型全站儀。（3）無合作目標(biāo)性全站儀（）無合作目標(biāo)性全站儀（reflect

6、orless total station） 無無合作目標(biāo)型全站儀是指在無反射棱鏡的條件下，可對一般的目標(biāo)合作目標(biāo)型全站儀是指在無反射棱鏡的條件下，可對一般的目標(biāo)直接測距的全站儀。因此，對不便安置反射棱鏡的目標(biāo)進(jìn)行測量，無合直接測距的全站儀。因此，對不便安置反射棱鏡的目標(biāo)進(jìn)行測量，無合作目標(biāo)型全站儀具有明顯優(yōu)勢。如徠卡作目標(biāo)型全站儀具有明顯優(yōu)勢。如徠卡tcr系列全站儀，無合作目標(biāo)距離系列全站儀，無合作目標(biāo)距離測程可達(dá)測程可達(dá)1000m，可廣泛用于地籍測量，房產(chǎn)測量和施工測量等。，可廣泛用于地籍測量，房產(chǎn)測量和施工測量等。 免棱免棱鏡全站儀鏡全站儀（4）智能型全站儀（）智能型全站儀（robotic

7、 total station） 在在機(jī)動化全站儀的基礎(chǔ)上，儀器安裝自動目標(biāo)識別與照準(zhǔn)的新功能，機(jī)動化全站儀的基礎(chǔ)上，儀器安裝自動目標(biāo)識別與照準(zhǔn)的新功能，因此在自動化的進(jìn)程中，全站儀進(jìn)一步克服了需要人工照準(zhǔn)目標(biāo)的重大因此在自動化的進(jìn)程中，全站儀進(jìn)一步克服了需要人工照準(zhǔn)目標(biāo)的重大缺陷，實(shí)現(xiàn)了全站儀的智能化。在相關(guān)軟件的控制下，智能型全站儀在缺陷，實(shí)現(xiàn)了全站儀的智能化。在相關(guān)軟件的控制下，智能型全站儀在無人干預(yù)的條件下可自動完成多個目標(biāo)的識別、照準(zhǔn)與測量，因此，智無人干預(yù)的條件下可自動完成多個目標(biāo)的識別、照準(zhǔn)與測量，因此，智能型全站儀又稱為能型全站儀又稱為“測量機(jī)器人測量機(jī)器人”典型的代表有徠卡的典

8、型的代表有徠卡的tca型全站儀等。型全站儀等。全站儀按測距儀測距分類，還可以分全站儀按測距儀測距分類，還可以分為三類：為三類：（1）短距離測距全站儀）短距離測距全站儀測程小于測程小于3km，一般精度為，一般精度為（5mm+5ppm），主要用于普通測量），主要用于普通測量和和城市測量城市測量。（2）中測程全站儀）中測程全站儀測程為測程為3-15km，一般精度為，一般精度為（5mm+2ppm），），（2mm+2ppm）通常用于一般等級的控制測量。通常用于一般等級的控制測量。（3）長測程全站儀）長測程全站儀測程大于測程大于15km，一般精度為，一般精度為（5mm+1ppm），通常用于國家三角），通常

9、用于國家三角網(wǎng)及特級導(dǎo)線的測量。網(wǎng)及特級導(dǎo)線的測量。 水平角測量水平角測量 （1）按角度測量鍵，使全站儀處于角度測）按角度測量鍵，使全站儀處于角度測量模式，照準(zhǔn)第一個目標(biāo)量模式，照準(zhǔn)第一個目標(biāo)a。 （2）設(shè)置）設(shè)置a方向的水平度盤讀數(shù)為方向的水平度盤讀數(shù)為00000。 （3）照準(zhǔn)第二個目標(biāo)）照準(zhǔn)第二個目標(biāo)b，此時(shí)顯示的水平，此時(shí)顯示的水平度盤讀數(shù)即為兩方向間的水平夾角度盤讀數(shù)即為兩方向間的水平夾角。距離測量距離測量（1）設(shè)置棱鏡常數(shù)）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。正。（2）設(shè)置大氣改正值或氣溫、氣

10、壓值）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，光在大氣中的傳播速度會隨大氣的溫度和氣壓而變化，15和和760mmhg是儀器設(shè)置的一個標(biāo)準(zhǔn)值，此時(shí)的大氣改正為是儀器設(shè)置的一個標(biāo)準(zhǔn)值，此時(shí)的大氣改正為0ppm。實(shí)。實(shí)測時(shí)，可輸入溫度和氣壓值，全站儀會自動計(jì)算大氣改正值（也測時(shí)，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?？芍苯虞斎氪髿飧恼担y距結(jié)果進(jìn)行改正。（3）量儀器高、棱鏡高并輸入全站儀。）量儀器高、棱鏡高并輸入全站儀。（4）距離測量）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(shí)顯示

11、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(shí)顯示斜距、平距、高差。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。精測模式是最常用的測距模式，測量時(shí)間約模式是最常用的測距模式，測量時(shí)間約2.5s，最小顯示單位，最小顯示單位1mm；跟蹤模式，常用于跟蹤移動目標(biāo)或放樣時(shí)連續(xù)測距，最小顯示一跟蹤模式，常用于跟蹤移動目標(biāo)或放樣時(shí)連續(xù)測距，最小顯示一般為般為1cm，每次測距時(shí)間約，每次測距時(shí)間約0.3s；粗測模式，測量時(shí)間約；粗測模式，測量時(shí)間約0.7s，最，最小顯示單位小顯示單位1cm或或1mm。在距離測量或坐標(biāo)測量

12、時(shí)，可按測距模。在距離測量或坐標(biāo)測量時(shí)，可按測距模式（式（mode）鍵選擇不同的測距模式。）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(shí)不能設(shè)定儀器高和棱鏡應(yīng)注意，有些型號的全站儀在距離測量時(shí)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。高，顯示的高差值是全站儀橫軸中心與棱鏡中心的高差。坐標(biāo)測量坐標(biāo)測量（1）設(shè)定測站點(diǎn)的三維坐標(biāo)。）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）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)為其平度盤讀數(shù)為其方位角方位角。當(dāng)設(shè)定后視點(diǎn)的坐標(biāo)。當(dāng)設(shè)定后視點(diǎn)的坐標(biāo)時(shí)，全站儀會自動計(jì)算后視方向的方位角，并時(shí)，全站儀

13、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。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)。）設(shè)置棱鏡常數(shù)。（4）設(shè)置大氣改正值或氣溫、氣壓值。）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。）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）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)。開始測距并計(jì)算顯示測點(diǎn)的三維坐標(biāo)。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展與應(yīng)用以及用戶的特殊要求隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展與應(yīng)用以及用戶的特殊要求與其它工業(yè)技術(shù)的應(yīng)用，全站儀出現(xiàn)了一個新的發(fā)展時(shí)與其它工業(yè)技術(shù)的應(yīng)用，全站儀出現(xiàn)了一個新的發(fā)展時(shí)期，出現(xiàn)了帶內(nèi)存、防水型、防爆型、電腦型等等的全期，出現(xiàn)了帶內(nèi)存、防水型、防爆型、電腦型等等的全站儀。站儀。 目前，世界上最高精度的全站儀：測角精度（一測回方目前，世界上最高精度的全站儀：測角精度（一測回方向標(biāo)準(zhǔn)偏差）向標(biāo)準(zhǔn)偏差）0.52，測距精度，測距精度 1mm+1ppm。利用。利用atr（auto targets recognition，自動目標(biāo)識別）功能，白，自動目標(biāo)識別）功能，白天和黑夜（無需照明）都可以工作。全站儀已經(jīng)達(dá)到令天和黑夜（無需照明）都可以工作。全站儀已經(jīng)達(dá)到令人不可致信的角度和距離測量精度，既可人工操作也可人不可致信的角度和距離