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電子測距儀
閱讀�1718時間�2022-03-28 13:48:55

    電子測距儀有很多種,如:手持測距儀�激光測距儀�超聲波測距儀、紅外測距儀,介紹其中的幾種; 光學(xué)測距儀,英文全�"Optical Range Finder"??芍弊g�"射程測量儀"它是采用三角函數(shù)概念來測算距離的儀�。其概念雖然�18世紀就已�(jīng)提出,但無奈當時落后的光�(xué)鏡頭加工技�(shù)難以實現(xiàn)�

基本�(nèi)�

    在測距儀出現(xiàn)以前,巨大的10英寸�12英寸火炮想擊�10000碼以外的目標簡直就是天方夜潭。在使用“測距炮”這種苯辦法的年代�?;鹋趦H能擊�2000碼以�(nèi)的目��

    �19世紀中后期激烈的海上競爭中英法德三國率先裝備測距儀,其�1次參加實�(zhàn)則是在甲午中日戰(zhàn)爭中的大東溝海戰(zhàn)。日本聯(lián)合艦隊在開戰(zhàn)前獲得了�(chǎn)自英國的Barr&Stround公司的F.Q.2型雙像式光學(xué)測距儀,并將其裝在�1游擊編隊先導(dǎo)艦“吉野”號�。但在當時缺乏射控管制與指揮系統(tǒng)的大前提�,這套裝備�(fā)揮的效果實在微乎其微�

    1912�,也就是在無畏級下水的第5�,在被稱為“現(xiàn)代海軍炮�(shù)之父”帕西。斯科特勛爵士的�(shè)計和指導(dǎo)�,英國維克斯公司制造出了單人控制椅。這套系統(tǒng)包括連接了獨立的槍炮長專用回旋式測距儀的目鏡,水平角度和俯仰的�(shè)定機�(gòu)以及這些�(shù)�(jù)的傳輸裝�,還有一個手槍形的擊�(fā)開關(guān)。這就是世界上�1臺“火控指揮儀��1912�11�21日超無畏艦“雷鳴”號和“獵戶座”號在惡劣的海況下全速平行行�,在大約8500碼的距離上對著彼此拖帶的靶標炮擊�3�30秒,惡劣的海況使船體難以完成�(wěn)�,其間裝備了斯科特式指揮儀的“雷鳴”號�(fā)�39�(fā)13�5英寸炮彈,其�23�(fā)對拖靶形成跨�。而“獵戶座”號�27�(fā)中只�4�(fā)被判定為跨射。斯科特系統(tǒng)獲得了巨大的成功�

    1913年斯科特對該系統(tǒng)進行了改�,偉大的德雷爾火控臺誕生。也在這年海軍對自己的主力艦全面換裝這套系統(tǒng),自“無畏”號誕生7年之后真正意義上“無畏艦時代”來��

    是否裝備火控指揮系統(tǒng)是區(qū)別無畏艦與前無畏艦的主要特征�

    全站型電子速測儀(Electronic Total Station�。是一種集光、機、電為一體的高技�(shù)測量儀�,是集水平角、垂直角、距�(斜距、平�)、高差測量功能于一體的測繪儀器系�(tǒng)。因其一次安置儀器就可完成該測站上全部測量工�,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�(jiān)測領(lǐng)��

    【原理�

    全站儀是一種集�、機、電為一體的新型測角儀器,與光�(xué)�(jīng)緯儀比較電子�(jīng)緯儀將光�(xué)度盤換為光電掃描度盤,將人工光學(xué)測微讀�(shù)代之以自動記錄和顯示讀�(shù),使測角操作簡單�,且可避免讀�(shù)誤差的產(chǎn)�。電子經(jīng)緯儀的自動記�、儲�、計算功能,以及�(shù)�(jù)通訊功能,進一步提高了測量作業(yè)的自動化程度�

    全站儀與光�(xué)�(jīng)緯儀區(qū)別在于度盤讀�(shù)及顯示系�(tǒng),電子經(jīng)緯儀的水平度盤和豎直度盤及其讀�(shù)裝置是分別采用兩個相同的光柵度盤(或編碼盤)和讀�(shù)傳感器進行角度測量�� 根據(jù)測角精度可分�0�5″,1��2��3��5��10″等幾個等��

    【簡史�

    全站儀是人們在角度測量自動化的過程中應(yīng)用而生的,各類電子�(jīng)緯儀在各種測繪作�(yè)中起著巨大的作用�

    全站儀的發(fā)展經(jīng)歷了從組合式即光電測距儀與光�(xué)�(jīng)緯儀組合,或光電測距儀與電子經(jīng)緯儀組合,到整體式即將光電測距儀的光波發(fā)射接收系�(tǒng)的光軸和�(jīng)緯儀的視準軸組合為同軸的整體式全站儀等幾個階��

    初速測儀的距離測量是通過光學(xué)方法來實�(xiàn)�,我們稱這種速測儀為“光�(xué)速測儀”。實際上,“光�(xué)速測儀”就是指帶有視距絲的�(jīng)緯儀,被測點的平面位置由方向測量及光�(xué)視距來確�,而高程則是用三角測量方法來確定的�

    帶有“視距絲”的光學(xué)速測儀,由于其快�、簡�,而在短距離(100米以�(nèi))、低精度 �1/200(1/500)的測量�,如碎部點測定中,有其優(yōu)�,得到了廣泛的應(yīng)��

    隨著電子測距技�(shù)的出�(xiàn),大大地推動了速測儀的發(fā)�。用電磁波測距儀代替光學(xué)視距�(jīng)緯儀,使得測程更�、測量時間更�、精度更�。人們將距離由電磁波測距儀測定的速測儀籠統(tǒng)地稱之為“電子速測儀”(Electronic Tachymeter��

    然�,隨著電子測角技�(shù)的出�(xiàn)� 這一“電子速測儀”的概念又相�(yīng)地發(fā)生了變化,根�(jù)測角方法的不同分為半站型電子速測儀和全站型電子速測儀。半站型電子速測儀是指用光�(xué)方法測角的電子速測儀,也有稱之為“測距經(jīng)緯儀�。這種速測儀出現(xiàn)較早,并且進行了不斷的改�,可將光�(xué)角度讀�(shù)通過鍵盤輸入到測距儀,對斜距進行化算,后得出平距、高差、方向角和坐標差,這些�(jié)果都可自動地傳輸?shù)酵獠看鎯ζ�?。全站型電子速測儀則是由電子測�、電子測距、電子計算和�(shù)�(jù)存儲單元等組成的三維坐標測量系統(tǒng),測量結(jié)果能自動顯示,并能與外圍�(shè)備交換信息的多功能測量儀器。由于全站型電子速測儀較完善地實現(xiàn)了測量和處理過程的電子化和一體化,所以人們也通常稱之為全站型電子速測儀或簡稱全站儀�

    20世紀八十年代�,人們根�(jù)電子測角系統(tǒng)和電子測距系�(tǒng)的發(fā)展不平衡,將全站儀分成兩大�,即積木式和整體式�

    20世紀九十年代以來,基本上都發(fā)展為整體式全站儀�

    【分類�

    全站儀采用了光電掃描測角系�(tǒng),其類型主要有:編碼盤測角系�(tǒng)、光柵盤測角系統(tǒng)及動�(tài)(光柵盤)測角系�(tǒng)等三種�

    【結(jié)�(gòu)�

    全站儀幾乎可以用在所有的測量�(lǐng)�。電子全站儀由電源部�、測角系�(tǒng)、測距系�(tǒng)、數(shù)�(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�(xué)�(jīng)緯儀相比,全站儀增加了許多特殊部�,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�。這些特殊部件�(gòu)成了全站儀在結(jié)�(gòu)方面的特點�

    1.同軸望遠鏡

    全站儀的望遠鏡實現(xiàn)了視準軸、測距光波的�(fā)�、接收光軸同軸化。同軸化的基本原理是:在望遠物鏡與調(diào)焦透鏡間設(shè)置分光棱鏡系�(tǒng),通過該系�(tǒng)實現(xiàn)望遠鏡的多功�,即既可瞄準目標,使之成像于十字絲分劃板,進行角度測量。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�(diào)制紅外光在經(jīng)物鏡射向反光棱鏡�,經(jīng)同一路徑反射回來,再�(jīng)分光棱鏡作用使回光被光電二極管接�;為測距需要在儀器內(nèi)部另�(shè)一�(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�(diào)制紅外光傳也送給光電二極管接� ,進行而由�(nèi)、外光路�(diào)制光的相位差間接計算光的傳播時間,計算實測距��

    同軸性使得望遠鏡一次瞄準即可實�(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�。加之全站儀強大、便捷的�(shù)�(jù)處理功能,使全站儀使用極其方便�

    2.雙軸自動補�

    在儀器的檢驗校正中已介紹了雙軸自動補償原�,作�(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�。而全站儀特有的雙軸(或單軸)傾斜自動補償系統(tǒng),可對縱軸的傾斜進行�(jiān)�,并在度盤讀�(shù)中對因縱軸傾斜造成的測角誤差自動加以改�(某些全站儀縱軸大傾斜可允許至�6′)。也可通過將由豎軸傾斜引起的角度誤�,由微處理器自動按豎軸傾斜改正計算式計算,并加入度盤讀�(shù)中加以改�,使度盤顯示讀�(shù)為正確�,即所謂縱軸傾斜自動補��

    3.鍵�

    鍵盤是全站儀在測量時輸入操作指令或數(shù)�(jù)的硬件,全站型儀器的鍵盤和顯示屏均為雙面�,便于正、倒鏡作業(yè)時操��

    4.存儲器

    全站儀存儲器的作用是將實時采集的測量數(shù)�(jù)存儲起來,再根據(jù)需要傳送到其它�(shè)備如計算機等�,供進一步的處理或利�,全站儀的存儲器有內(nèi)存儲器和存儲卡兩種�

    全站儀�(nèi)存儲器相當于計算機的�(nèi)�(RAM),存儲卡是一種外存儲媒體,又稱PC卡,作用相當于計算機的磁��

    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)�(jù)輸入計算�,或?qū)⒂嬎銠C中的�(shù)�(jù)和信息經(jīng)通訊電纜傳輸給全站儀,實�(xiàn)雙向信息傳輸�

    【使用】 全站儀具有角度測量、距�(斜距、平�、高�)測量、三維坐標測量、導(dǎo)線測�、交會定點測量和放樣測量等多種用�。內(nèi)置專用軟件后,功能還可進一步拓展�

    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�,使全站儀處于角度測量模式,照準個目標A�

    �2)設(shè)置A方向的水平度盤讀�(shù)�0°00�00��

    �3)照準個目標B,此時顯示的水平度盤讀�(shù)即為兩方向間的水平夾��

    2)距離測�

    �1)設(shè)置棱鏡常�(shù)

    測距前須將棱鏡常�(shù)輸入儀器中,儀器會自動對所測距離進行改正�

    �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)置的一個標準�,此時的大氣改正�0ppm。實測時,可輸入溫度和氣壓�,全站儀會自動計算大氣改正值(也可直接輸入大氣改正值),并對測距結(jié)果進行改正�

    �3)量儀器高、棱鏡高并輸入全站儀�

    �4)距離測�

    照準目標棱鏡中心,按測距�,距離測量開�,測距完成時顯示斜距、平�、高差�   全站儀的測距模式有精測模式、跟蹤模�、粗測模式三種。精測模式是常用的測距模�,測量時間約2.5S,小顯示單位1mm;跟蹤模式,常用于跟蹤移動目標或放樣時連續(xù)測距,小顯示一般為1cm,每次測距時間約0.3S;粗測模�,測量時間約0.7S,小顯示單位1cm�1mm。在距離測量或坐標測量時,可按測距模式(MODE)鍵選擇不同的測距模��

    �(yīng)注意,有些型號的全站儀在距離測量時不能�(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)坐標測�

    �1)設(shè)定測站點的三維坐��

    �2)設(shè)定后視點的坐標或�(shè)定后視方向的水平度盤讀�(shù)為其方位角。當�(shè)定后視點的坐標時,全站儀會自動計算后視方向的方位�,并�(shè)定后視方向的水平度盤讀�(shù)為其方位角�

    �3)設(shè)置棱鏡常�(shù)�

    �4)設(shè)置大氣改正值或氣溫、氣壓��

    �5)量儀器高、棱鏡高并輸入全站儀�

    �6)照準目標棱�,按坐標測量鍵,全站儀開始測距并計算顯示測點的三維坐標�

    全站儀的數(shù)�(jù)通訊

    全站儀的的�(shù)�(jù)通訊是指全站儀與電子計算機之間進行的雙向數(shù)�(jù)交換。全站儀與計算機之間的數(shù)�(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,個人計算機存儲卡�(xié)�,簡稱PC�,也稱存儲卡)卡進行�(shù)字通訊,特點是通用性強,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,通過電纜進行�(shù)�(jù)傳輸�

    【檢驗�(1)照準部水準軸�(yīng)垂直于豎軸的檢驗和校正檢驗時先將儀器大致整�,�(zhuǎn)動照準部使其水準管與任意兩個腳螺旋的連線平行,�(diào)整腳螺旋使氣泡居�,然后將照準部旋轉(zhuǎn)180�,若氣泡仍然居中則說明條件滿足,否則�(yīng)進行校正�

    校正的目的是使水準管軸垂直于豎軸.即用校正針撥動水準管一端的校正螺釘,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.此項檢驗與校正必須反�(fù)進行,直到滿足條件為��

    �2)十字絲豎絲�(yīng)垂直于橫軸的檢驗和校�

    檢驗時用十字絲豎絲瞄準一清晰小點,使望遠鏡繞橫軸上下�(zhuǎn)�,如果小點始終在豎絲上移動則條件滿足.否則需要進行校正�

    校正時松開四個壓�(huán)螺釘(裝有十字絲�(huán)的目鏡用壓環(huán)和四個壓�(huán)螺釘與望遠鏡筒相連接。轉(zhuǎn)動目鏡筒使小點始終在十字絲豎絲上移動,校好后將壓�(huán)螺釘旋緊�

    �3)視準軸�(yīng)垂直于橫軸的檢驗和校正選擇一水平位置的目�,盤左盤右觀測之,取它們的讀�(shù)(顧及常�(shù)180度)即得兩倍的c(c=1/2(ɑ左-ɑ右�

    �4)橫軸應(yīng)垂直于豎軸的檢驗和校正選擇較高墻壁近處安置儀�。以盤左位置瞄準墻壁高處一點p(仰角好大�30�),放平望遠鏡在墻上定出一點m1。倒轉(zhuǎn)望遠�,盤右再瞄準p�,又放平望遠鏡在墻上定出另一點m2。如果m1與m2重合,則條件滿足,否則需要校�。校正時,瞄準m1� m2 的中點m,固定照準�,向上轉(zhuǎn)動望遠鏡,此時十字絲交點將不對準p點。抬高或降低橫軸的一端,使十字絲的交點對準p�。此項檢驗也要反�(fù)進行,直到條件滿足為�。以上四項檢驗校�,以一、三、四項為重要,在觀測期間好�(jīng)常進行。每項檢驗完畢后必須旋緊有關(guān)的校正螺��

    【前景】隨著計算機技�(shù)的不斷發(fā)展與�(yīng)用以及用戶的特殊要求與其它工�(yè)技�(shù)的應(yīng)用,全站儀出現(xiàn)了一個新的發(fā)展時�,出�(xiàn)了帶�(nèi)�、防水型、防爆型、電腦型等等的全站儀�

    目前,世界上高精度的全站儀:測角精度(一測回方向標準偏差�0.52,測距精� 1mm+1ppm。利用ATR功能,白天和黑夜(無需照明)都可以工作。全站儀已經(jīng)達到令人不可致信的角度和距離測量精度,既可人工操作也可自動操�,既可遠距離遙控運行也可在機載應(yīng)用程序控制下使用,可使用在精密工程測�、變形監(jiān)測、幾乎是無容許限差的機械引導(dǎo)控制等應(yīng)用領(lǐng)��

    全站儀這一常規(guī)的測量儀器將越來越滿足各項測繪工作的需�,發(fā)揮更大的作用�


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