全站儀測角原理

1、全站儀測角原理光電度盤一般分為兩大類：一類是由一組排列在圓形玻璃上具有相鄰的透明區(qū)域或不透明區(qū)的同心圓上刻得編碼所形成編碼度盤進(jìn)行測角；另一類是在度盤表面上一個(gè)圓環(huán)內(nèi)刻有許多均勻分布的透明和不透明等寬度間隔的輻射狀柵線的光柵度盤進(jìn)行測角。也有將上述二者結(jié)合起來，采用“編碼與光柵相結(jié)合”的度盤進(jìn)行測角。1、編碼度盤測角原理     在玻璃圓盤上刻劃幾個(gè)同心圓帶，每一個(gè)環(huán)帶表示一位二進(jìn)制編碼，稱為碼道(如下圖所示）。如果再將全圓劃成若干扇區(qū)，則每個(gè)扇形區(qū)有幾個(gè)梯形，如果每個(gè)梯形分別以“亮”和“黑”表示“0”和“1”的信號，則該扇形可用幾個(gè)二進(jìn)數(shù)表示其角值。例

2、如，用四位二進(jìn)制表示角值，則全圓只能刻成2416個(gè)扇形，則度盤刻劃值為360o/16=22.5o，如圖所示，這顯然是沒有什么實(shí)際意義的。如果最小值為20”，則需刻成(360×60×60)/20=64800個(gè)扇形區(qū)，而64800216個(gè)碼道。因?yàn)槎缺P直徑有限，碼道愈多，靠近度盤中心的扇形間隔愈小，又缺乏使用意義，故一般將度盤刻成適當(dāng)?shù)拇a道，再利用測微裝置來達(dá)到細(xì)分角值的目的。2、增量式光柵度盤測角原理     均勻地刻有許多一定間隔細(xì)線的直尺或圓盤稱為光柵尺或光柵盤。刻在直尺上用于直線測量的為直線光柵（如圖 2-2-31(a) ），刻在

3、圓盤上的等角距的光柵稱為徑向光柵（如圖 2-2-31 (b) ）。設(shè)光柵的柵線（不透光區(qū)）寬度為 a ，縫隙寬度為 b ，柵距 d a b ，通常 a b ，它們都對應(yīng)一角度值。在光柵度盤的上下對應(yīng)位置上裝上光源、計(jì)數(shù)器等，使其隨照準(zhǔn)部相對于光柵度盤轉(zhuǎn)動(dòng)，可由計(jì)數(shù)器累計(jì)所轉(zhuǎn)動(dòng)的柵距數(shù)，從而求得所轉(zhuǎn)動(dòng)的角度值。因?yàn)楣鈻哦缺P上沒有絕對度數(shù)，只是累計(jì)移動(dòng)光柵的條數(shù)計(jì)數(shù)，故稱為增量式光柵度盤，其讀數(shù)系統(tǒng)為增量式讀數(shù)系統(tǒng)。 2-2-31(a)2-2-31(b)    增量式光柵度盤測角原理     如圖2-2-32所示。指示

4、光柵、接收管、發(fā)光管位置固定在照準(zhǔn)部上。當(dāng)度盤隨照準(zhǔn)部移動(dòng)時(shí)，莫爾條紋落在接收管上。度盤每轉(zhuǎn)動(dòng)一條光柵，莫爾條紋在接收管上移動(dòng)一周，流過接收管的電流變化一周。當(dāng)儀器照準(zhǔn)零方向時(shí)，讓儀器的計(jì)數(shù)器處于零位，而當(dāng)度盤隨照準(zhǔn)部轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)某目標(biāo)時(shí)，流過接收管電流的周期數(shù)就是兩方向之間所夾的光柵數(shù)。由于光柵之間的夾角是已知，計(jì)數(shù)器所計(jì)的電流周期數(shù)經(jīng)過處理就刻有顯示處角度值。如果在電流波形的每一周期內(nèi)再均勻內(nèi)插n個(gè)脈沖，計(jì)算器對脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，所得的脈沖數(shù)就等于兩個(gè)方向所夾光柵數(shù)的n倍，就相當(dāng)于把光柵刻劃線增加了n倍，角度分辨率也就提高了n倍。使用增量式光柵度盤測角時(shí)，照準(zhǔn)部轉(zhuǎn)動(dòng)的速度要均勻，不可突快或太快，以

5、保證計(jì)數(shù)的正確性。增量式光柵度盤測角原理3、動(dòng)態(tài)光柵度盤測角原理     動(dòng)態(tài)光柵度盤測角原理如圖2-2-33所示。度盤光柵可以旋轉(zhuǎn)，另有兩個(gè)與度盤光柵交角為的指標(biāo)光柵S和R，S為固定光柵，位于度盤外側(cè)；R為可動(dòng)光柵，位于度盤內(nèi)側(cè)。同時(shí)，度盤上還有兩個(gè)標(biāo)志點(diǎn)a和b，S只接收a的信號，R只接收b的信號，測角時(shí)，S代表任一原方向，R隨著照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)，當(dāng)照準(zhǔn)目標(biāo)后，R位置已定，此時(shí)啟動(dòng)測角系統(tǒng)，使度盤在馬達(dá)的帶動(dòng)下，始終以一定的速度逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，b點(diǎn)先通過R，開始計(jì)數(shù)。接著a通過S，計(jì)數(shù)停止，此時(shí)計(jì)下了RS之間的柵距（0）的整倍n和不是一個(gè)分劃的小數(shù)0，則水平角為

6、=n0+0。事實(shí)上，每個(gè)柵格為一脈沖信號，由R、S的粗測功能可計(jì)數(shù)得n；利用R、S的精測功能可測得不足一個(gè)分劃的相位差0，其精度取決于將0劃分成多少相位差脈沖。動(dòng)態(tài)光柵度盤測角原理    動(dòng)態(tài)測角除具有前兩種測角方式的優(yōu)點(diǎn)外，最大的特點(diǎn)在于消除了度盤刻劃誤差等，因此在高精度（0.5"級）的儀器上采用。但動(dòng)態(tài)測角需要馬達(dá)帶動(dòng)度盤，因此在結(jié)構(gòu)上比較復(fù)雜，耗電量也大一些。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)第一個(gè)目標(biāo)A。 （2）設(shè)置A方向的水平度盤讀數(shù)為0°0000。 （3）照準(zhǔn)第二個(gè)目標(biāo)B，此時(shí)顯示的水平度盤

7、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(dòng)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(gè)標(biāo)準(zhǔn)值，此時(shí)的大氣改正為0ppm。實(shí)測時(shí)，可輸入溫度和氣壓值，全站儀會自動(dòng)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(shí)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。精測模式是最常用的測距模式，測量

8、時(shí)間約2.5S，最小顯示單位1mm；跟蹤模式，常用于跟蹤移動(dòng)目標(biāo)或放樣時(shí)連續(xù)測距，最小顯示一般為1cm，每次測距時(shí)間約0.3S；粗測模式，測量時(shí)間約0.7S，最小顯示單位1cm或1mm。在距離測量或坐標(biāo)測量時(shí)，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(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。 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(shí)，全站儀會自動(dòng)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)

9、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)GTS-300全站儀的使用方法ANG進(jìn)入角度測量模式鍵。MENU進(jìn)入主菜單測量模式鍵。ESC用于中斷正在進(jìn)行的操作，退回到上一級菜單。POWER電源開關(guān)鍵    光標(biāo)左右移動(dòng)鍵    光標(biāo)上下移動(dòng)、翻屏鍵F1、F2、F3、F4軟功能鍵，分別對應(yīng)顯示屏上相應(yīng)位置顯示的命令。3.顯示屏上顯示符號的含義V豎盤讀數(shù)   ；HR水平讀盤讀數(shù)（右向計(jì)數(shù)）；HL水平讀盤讀數(shù)（左向計(jì)數(shù)）；HD水平距離；VD儀器望

10、遠(yuǎn)鏡至棱鏡間高差；SD斜距；*正在測距；N北坐標(biāo)，相當(dāng)于x；E東坐標(biāo)，相當(dāng)于y；Z天頂方向坐標(biāo)，相當(dāng)于高程H。二、角度測量模式功能：按ANG鍵進(jìn)入，可進(jìn)行水平角、豎直角測量，傾斜改正開關(guān)設(shè)置。                                  

11、      F1   OSET ：設(shè)置水平讀數(shù)為 。                             F2   HOLD ：鎖定水平讀數(shù)。第1頁      

12、60;           F3   HSET ：設(shè)置任意大小的水平讀數(shù)。                                  

13、;      F4   P1： 進(jìn)入第2頁。                                 F1   TILT ：設(shè)置傾斜改正開關(guān)。第2頁   

14、;               F2   REP ： 復(fù)測法。                               

15、60; F3   V% ： 豎直角用百分?jǐn)?shù)顯示。                                 F4   P2： 進(jìn)入第3頁。        

16、                                 F1   H-BZ：儀器每轉(zhuǎn)動(dòng)水平角90°時(shí)，是否要蜂鳴聲。          &#

17、160;                       F2   R/L ：右向水平讀數(shù)HR/左向水平讀數(shù)HL切換，一般用HR。第3頁          F3   CMPS ：天頂距V/豎直角CMPS的切換，一般取V。   

18、;                                       F4   P3：進(jìn)入第1頁。三、距離測量模式功能：先按 鍵進(jìn)入，可進(jìn)行水平角、豎直角、斜距、平距、高差測量及PSM、PP

19、M、距離單位等設(shè)置。                                     F1   MEAS：進(jìn)行測量。        

20、                      F2   MODE：設(shè)置測量模式，F(xiàn)ine/coarse/tragcking （精測/粗測/跟蹤）。第1頁         F3   S/A： 設(shè)置棱鏡常數(shù)改正值（PSM）、大氣改正值（PPM）。  

21、60;                                 F4   P1：進(jìn)入第2頁。             &#

22、160;                        F1   OFSET：偏心測量方式。                     

23、60;         F2   SO：距離放樣測量方式。第2頁             F3   m/f/i：距離單位米/英尺/英寸的切換。                  &

24、#160;                   F4   P2： 進(jìn)入第1頁。四、坐標(biāo)測量模式功能：按 進(jìn)入，可進(jìn)行坐標(biāo)（N，E，H）、水平角、豎直角、斜距測量及PSM、PPM、距離單位等設(shè)置。                 &

25、#160;               F1   MEAS：進(jìn)行測量。                               

26、;  F2   MODE：設(shè)置測量模式，F(xiàn)ine/Coarse/Tracking。第1頁                F3   S/A：設(shè)置棱鏡改正值（PSM），大氣改正值（PPM）常數(shù)。                 

27、60;               F4   P1：進(jìn)入第2頁。                           F1   R.HT：輸入棱鏡高。 

28、;                                F2   INS.HT：輸入儀器高。第2頁             

29、60;  F3   OCC：輸入測站坐標(biāo)。                                 F4   P2：進(jìn)入第3頁。        

30、;                           F1   OFSET：偏心測量方式。         第3 頁          F3

31、0;   m/f/i:   距離單位米/英尺/ 英寸切換。                            F4    P3：進(jìn)入第1頁。五、主菜單模式功能：按MENU進(jìn)入，可進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、坐標(biāo)放樣、程序執(zhí)行、內(nèi)存管理、參數(shù)設(shè)置等。  

32、;                  DATA COLLECT(數(shù)據(jù)采集)第1頁              LAY OUT(點(diǎn)的放樣)              

33、;     MEMORY MGR.(內(nèi)存管理)                 PROGRAM(程序)第2頁          GRID FACTOR(坐標(biāo)格網(wǎng)因子)             

34、;   ILLUMINATION(照明)                  PARAMETRERS(參數(shù)設(shè)置)     第3頁       CONTRAST ADJ.(顯示屏對比度調(diào)整)          &#

35、160;      1、   MEMORY MGR.(存儲管理)                      1.FILE STATUS(顯示測量數(shù)據(jù)、坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件總數(shù))第1頁           &#

36、160;  2.SEARCH(查找測量數(shù)據(jù)、坐標(biāo)數(shù)據(jù)、編碼庫)                    3.FILE MAINTAIN(文件更名、查找數(shù)據(jù)、刪除文件)                   

37、0;   4.COORD. INPUT(坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件的數(shù)據(jù)輸入)第2頁          5.DELETE COORD.(刪除文件中的坐標(biāo)數(shù)據(jù))                6.PCODE INPUT(編碼數(shù)據(jù)輸入)                 7.DATA TRANSF