CN103245362A - 一种顶管自动测量导向***棱镜误差修正方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于在地下隧道、顶管工程施工自动测量导向***的技术领域，具体的说是一种顶管自动测量导向***棱镜误差修正方法，其特征在于该修正方法步骤如下：1）棱镜安装固定后，直接测定每一台全站仪中心至棱镜中心的距离h，该值在使用过程中固定不变。2）倾角传感器测量全站仪的纵向和横向倾斜角。每次测量完成后，计算机读取测距测角数值时，也直接读取被测量的目标全站仪倾角传感器的即时纵向倾斜角α和横向倾斜角β。3）计算机计算出目标全站仪的坐标和方位角。4）计算误差，修正坐标。本发明修正方法运算严谨，符合计算逻辑，由于得出的是纯数学计算公式，因此具备通用性，计算结果具备准确性、精度也高。

Description

一种顶管自动测量导向***棱镜误差修正方法

[技术领域]

本发明涉及用于在地下隧道、顶管工程施工自动测量导向***的技术领域，具体的说是修正安装在全站仪上的棱镜误差的方法，提高顶管自动测量导向***的精度。

[背景技术]

在长距离地下顶管工程中，及时准确测量前端顶管机的位置和姿态，是确保管道按设计轴线顶进非常关键的技术手段。顶管测量一般在洞内设置导线，从外向内人工逐站传递测量，由于人工测量劳动强度大，作业效率低，容易出差错，且测量作业时顶管必须处于静止状态，严重影响顶进作业。

因此，逐渐使用顶管自动测量导向***进行自动测量，避免了人工测量***容易出现的误差，该导向***是由安装在管道内的多个自动测站组成，自动测站按照计算机控制指令自动逐站进行导线测量。而每个测站主要包括一台自动全站仪，全站仪是一种利用安装全站仪上的棱镜，并配合激光及顶管机上安装的激光靶，在控制计算机软件的指令下，全站仪自动照准并测量相邻全站仪上的棱镜，同时进行角度测量(水平角、竖直角)和距离测量(斜距、平距、高差)。

由于全站仪安装在正顶进的管道内，由于管片一直处于运动状态，即施工中管道会产生旋转或倾斜运动，使得全站仪自身不稳定，使得棱镜会偏离全站仪中心，形成测量误差，每一站的误差在导线测量过程中逐站积累，严重影响最终测量结果的准确性。

[发明内容]

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种关于顶管自动测量导向***的棱镜误差修正方法，实现测量结果的准确性。

为实现上述目的，设计一种顶管自动测量导向***棱镜误差修正方法，包括顶管自动测量导向***，所述的***由安装在管道内的多个自动测站组成，每个测站主要包括一台自动全站仪，全站仪上安装有棱镜，在控制计算机及应用工具的指令下，全站仪自动照准并测量相邻全站仪上的棱镜，全站仪安装在顶管机正顶进的管道内，施工中管道会产生误差，

其特征在于该修正误差方法步骤如下：

1）.棱镜安装固定后，直接测定每一台全站仪中心至棱镜中心的距离h，该值在使用过程中固定不变。

2）.自动全站仪内置高精度双轴倾角传感器，倾角传感器能够测量全站仪的纵向和横向倾斜角，每次测量完成后，计算机读取测距测角数值时，也直接读取被测量的目标全站仪倾角传感器的即时纵向倾斜角α和横向倾斜角β，

3）.计算机根据测距测角数值计算出目标全站仪的坐标（x，y）和方位角γ，

4）.计算误差，修正坐标（x，y），修正后的坐标为（x’,y’）

横向误差：H＝h×sin(β)

纵向误差：Z＝h×sin(α)

则有，

x'＝x+Hcos(γ)-Zsin(γ)＝x+h×sin(β)×cos(γ)-h×sin(α)×sin(γ)

y'＝y+Hsin(γ)+Zcos(γ)＝y+h×sin(β)×sin(γ)+h×sin(α)×cos(γ)

本发明关于顶管自动测量导向***的棱镜误差修正方法，根据实际测算到的全站仪中心至棱镜中心的距离h以及计算机读取到的即时纵向倾斜角α和即时横向倾斜角β，初步运算出目标全站仪的坐标（x，y）和方位角γ，再根据数学公式进行修正后的坐标（x’,y’）的计算，该套修正方法运算严谨，符合计算逻辑，由于得出的是纯数学计算公式，因此具备通用性，计算结果具备准确性、精度也高。

[附图说明]

图1（a）全站仪不水平引起的横向和纵向误差；

图1（b）全站仪不水平引起的横向和纵向误差；

图2为棱镜安装固定后的结构示意图；

图3（a）即时纵向倾斜角α示意图；

图3（b）即时横向倾斜角β示意图。

[具体实施方式]

现结合附图及具体实施例对本发明的技术方案作进一步阐述，相信对于本领域技术人员来说是清楚的。

首先，本发明提供的方案解决的是由于全站仪安装不水平，从而产生的棱镜与全站仪中心的误差，该误差分为横向误差和纵向误差，如图1（a）和图1（b）所示。

而针对上述横向误差和纵向误差，我们提供的修正思路是利用站仪中心至棱镜中心的距离h的恒定性，以及测量到的纵向倾斜角α和横向倾斜角β进行修正，其中纵向倾斜角α和横向倾斜角β的测算是依靠自动全站仪内置高精度双轴倾角传感器获得的。

其具体的施行步骤如下：

1.进行设备安装。如图1所示棱镜安装固定后，直接测定每一台全站仪中心至棱镜中心的距离h，该值在使用过程中固定不变；

2.自动全站仪内置高精度双轴倾角传感器，倾角传感器能够测量全站仪的纵向和横向倾斜角。每次测量完成后，计算机读取测距测角数值时，也直接读取被测量的目标全站仪倾角传感器的即时纵向倾斜角α和横向倾斜角β。

3.计算机根据测距测角数值计算出目标全站仪的坐标（x，y）和方位角γ。

4.计算误差的公式如下，修正坐标（x，y），修正后的坐标为（x’,y’）

横向误差：H＝h×sin(β)

纵向误差：Z＝h×sin(α)

则有，

x'＝x+Hcos(γ)-Zsin(γ)＝x+h×sin(β)×cos(γ)-h×sin(α)×sin(γ)

y'＝y+Hsin(γ)+Zcos(γ)＝y+h×sin(β)×sin(γ)+h×sin(α)×cos(γ)。

Claims (1)

1.一种顶管自动测量导向***棱镜误差修正方法包括顶管自动测量导向***，所述的***由安装在管道内的多个自动测站组成，每个测站主要包括一台自动全站仪，全站仪上安装有棱镜，在控制计算机及应用工具的指令下，全站仪自动照准并测量相邻全站仪上的棱镜，全站仪安装在顶管机正顶进的管道内，施工中管道会产生误差，

其特征在于该修正误差方法如下：

1）.棱镜安装固定后，直接测定每一台全站仪中心至棱镜中心的距离h，该值在使用过程中固定不变，

2）.自动全站仪内置高精度双轴倾角传感器，倾角传感器能够测量全站仪的纵向和横向倾斜角，每次测量完成后，计算机读取测距测角数值时，也直接读取被测量的目标全站仪倾角传感器的即时纵向倾斜角α和横向倾斜角β，

3）.计算机根据测距测角数值计算出目标全站仪的坐标（x，y）和方位角γ，

4）.计算误差，修正坐标（x，y），修正后的坐标为（x’,y’）

横向误差：H＝h×sin(β)

纵向误差：Z＝h×sin(α)

则有，

x'＝x+Hcos(γ)-Zsin(γ)＝x+h×sin(β)×cos(γ)-h×sin(α)×sin(γ)

y'＝y+Hsin(γ)+Zcos(γ)＝y+h×sin(β)×sin(γ)+h×sin(α)×cos(γ)。

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