CN116878543B - 光电经纬仪的倾角传感器安装基准的测量***及测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光学测量技术领域，特别涉及一种光电经纬仪的倾角传感器安装基准的测量***及测定方法。测量***包括升降台、第一全站仪、第一反射镜、电子水平仪、第二反射镜、光电经纬仪、第二全站仪以及三脚架，测定方法包括搭建测量***、测量并计算倾角传感器的安装基准、调整测量***至倾角传感器俯仰基准角小于预设值、在倾角传感器安装基座上安装倾角传感器。本发明提供的光电经纬仪的倾角传感器安装基准的测定方法，无需加工复杂结构工装，不依赖于全站仪的布置位置精度且占用空间较小，能够实现高精度、简单、高效的倾角传感器安装基准测量。

Description

光电经纬仪的倾角传感器安装基准的测量***及测定方法

技术领域

本发明涉及光学测量技术领域，特别涉及一种光电经纬仪的倾角传感器安装基准的测量***及测定方法。

背景技术

为了适应多点、密集、环境复杂的靶场试验任务，传统的固定站光电经纬仪落地工作模式已不能满足观测要求，车载机动式不落地测量工作模式成为新一代光电经纬仪的发展方向，由于不落地工作模式支腿的支撑刚度有限且对自身以及外界环境变化较为敏感，工作时经纬仪会出现倾斜，进而导致测量精度不足。因此需要额外安装一对单轴正交倾角传感器，基于两个倾角传感器得到的倾角值对光电经纬仪的测量参数（方位角、俯仰角）进行修正从而保证不落地工作模式的测量精度。

倾角传感器通常安装在光电经纬仪的转台以下的固定基座上，基座的端面与侧面各安装一个倾角传感器，二者之间相互垂直，倾角传感器的安装位置相对于光电经纬仪的方位基准角与俯仰基准角（以下简称安装基准）对参数修正起到关键作用，因此在安装倾角传感器时需要精确的测出安装基准。

目前测量安装基准的方案主要有以下两种：

方案1：在安装位置处设置一个与倾角传感器轴平行的平行光管点光源，通过在倾角传感器的安装位置与经纬仪视轴之间架设组合多面体与反射镜形成光路，将光线传递至光电经纬仪的视场内，通过判读平行光管点光源在光电经纬仪上的图像以及编码器角度值测定安装基准，此种方式需要加工一次性的复杂结构工装，安装固定较为繁琐，且加工精度会引入额外的误差，不适合单台光电经纬仪的基准测定。

方案2：在光电经纬仪两侧分别架设全站仪与高位光源，利用全站仪瞄准倾角传感器的安装位置与高位光源，保证二者对应全站仪的同一方位角，然后再利用光电经纬仪瞄准高位光源进行基准测量，此方案中全站仪既要观测光电经纬仪底部的倾角传感器的安装位置，又要保证高位光源也处于全站仪观测的视场内，且不能被大型光电经纬仪遮挡，因此高位光源或全站仪的布设位置和光电经纬仪之间的距离较远，需要较大的测量空间，该方案对于高位光源与全站仪布置的相对位置精度要求较高，对于大型光电经纬仪空间布置比较困难，其应用存在局限性。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术的缺陷，提出一种光电经纬仪的倾角传感器安装基准的测量***及测定方法，无需加工复杂结构工装且不依赖于全站仪的布置位置精度，即可实现高精度、简单、高效的倾角传感器安装基准测量。

为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：

本发明提供一种光电经纬仪的倾角传感器安装基准的测量***，光电经纬仪包括倾角传感器安装基座、镜筒以及调平机构，镜筒的装配基准面为四通端面，倾角传感器安装基座包括倾角传感器安装基座端面和倾角传感器安装基座侧面；

测量***包括升降台、第一全站仪、第一反射镜、电子水平仪、第二反射镜、第二全站仪以及三脚架；

电子水平仪设置在光电经纬仪上，用于辅助调平机构将光电经纬仪调整至水平；第一反射镜粘接在倾角传感器安装基座端面上，第二反射镜粘接在四通端面上；升降台设置在第一反射镜的附近处，第一全站仪设置在升降台上，通过调整升降台的高度以调节第一全站仪的中心高度；三脚架设置在第二反射镜的附近处，第二全站仪安装在三脚架上，通过调整三脚架的高度以调节第二全站仪的中心高度。

进一步地，第一全站仪和第二全站仪的精度为1〞，电子水平仪的精度为0.2〞，升降台的可调行程为0.2m，三脚架的高度为1.6m，第一反射镜和第二反射镜的直径为60mm。

本发明提供一种光电经纬仪的倾角传感器安装基准的测定方法，包括如下步骤：

S1、搭建上述的测量***；

S2、利用测量***测量并计算倾角传感器的安装基准，安装基准包括倾角传感器的俯仰基准角和方位基准角；

S3、调整测量***至俯仰基准角小于预设值；

S4、在倾角传感器安装基座上安装倾角传感器。

进一步地，步骤S1中，搭建测量***包括如下步骤：

S11、对倾角传感器安装基座端面、倾角传感器安装基座侧面、四通端面、第一反射镜正面以及第二反射镜正面进行擦拭，以去除附着的灰尘或杂质；

S12、将第一反射镜粘接于倾角传感器安装基座端面上，将第二反射镜粘接于四通端面上；

S13、利用电子水平仪与调平机构将光电经纬仪调整至水平；

S14、将光电经纬仪视轴俯仰角度调整至0°，将视轴的方位角度旋转至越过倾角传感器安装基座端面的外法线，用于保证测量倾角传感器安装基准时第一全站仪和第二全站仪具有足够的瞄准空间；

S15、将升降台置于第一反射镜附近，将第一全站仪置于升降台上，粗调升降台的高度至第一全站仪的中心高度与第一反射镜的中心高度接近，然后调平第一全站仪；

S16、将三脚架置于第二反射镜附近，将第二全站仪安装在三脚架上，粗调三脚架的高度至第二全站仪的中心高度与第二反射镜的中心高度接近，然后调平第二全站仪。

进一步地，步骤S13、S15以及S16中，调平光电经纬仪、第一全站仪以及第二全站仪的调平误差均小于1″。

进一步地，步骤S2中，利用测量***测量并计算倾角传感器的安装基准包括如下步骤：

S21、将第一全站仪与第二全站仪的俯仰角调整至0°，开启第一全站仪与第二全站仪的自准直光源，将第一全站仪对准第一反射镜，将第二全站仪对准第二反射镜；

S22、调整第一全站仪和第二全站仪的垂直轴与俯仰轴，使得第一全站仪和第二全站仪的自准直光源的返回像分别位于视场中心；

S23、读取第一全站仪的方位指向角A1、俯仰指向角E1；读取第二全站仪的方位指向角A2、俯仰指向角E2；读取光电经纬仪的方位指向角A0；

S24、调整第一全站仪和第二全站仪的角度使二者对视，观察在各自视场中的返回像，微调第一全站仪和第二全站仪的垂直轴与俯仰轴，使返回像均位于各自视场中心；

S25、读取调整后的第一全站仪的方位指向角A1′、第二全站仪的方位指向角A2′；

S26、计算倾角传感器的俯仰基准角和方位基准角，俯仰基准角，方位基准角/>。

进一步地，步骤S3中，调整测量***至倾角传感器俯仰基准角小于预设值具体过程如下：

根据步骤S2计算得到的俯仰基准角，若俯仰基准角大于5″，则通过在倾角传感器安装基座的螺栓后侧增加薄垫片来调整俯仰基准角，调整后重复步骤S2-S3，直至倾角传感器俯仰基准角小于5″。

进一步地，步骤S4中，在倾角传感器安装基座上安装倾角传感器具体过程如下：

将第一反射镜和第二反射镜拆下，分别在倾角传感器安装基座端面和倾角传感器安装基座侧面安装单轴倾角传感器。

本发明能够取得如下技术效果：

本发明提供的光电经纬仪的倾角传感器安装基准的测量***及测定方法，无需加工复杂结构工装，两台全站仪均布设在光电经纬仪附近即可进行方位基准角和俯仰基准角的测量，不依赖于全站仪的布置位置精度且占用空间较小，能够实现高精度、简单、高效的倾角传感器安装基准测量。

附图说明

图1是根据本发明实施例提供的光电经纬仪的倾角传感器安装基准的测量***的结构示意图。

图2是根据本发明实施例提供的倾角传感器安装基座的结构示意图。

其中的附图标记包括：

升降台1、第一全站仪2、第一反射镜3、倾角传感器安装基座4、电子水平仪5、第二反射镜6、镜筒7、四通端面8、光电经纬仪9、第二全站仪10、三脚架11、调平机构12、倾角传感器安装基座端面13、倾角传感器安装基座侧面14、螺栓15、视轴OO′、四通端面8的法向CD、倾角传感器安装基座端面13的外法线C′B′、第一全站仪2与第二全站仪10连线方向B′D。

具体实施方式

在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在下面的描述中，相同的模块使用相同的附图标记表示。在相同的附图标记的情况下，它们的名称和功能也相同。因此，将不重复其详细描述。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。

本发明实施例提供一种光电经纬仪的倾角传感器安装基准的测量***，图1示出了测量***的结构，如图1所示，测量***包括升降台1、第一全站仪2、第一反射镜3、电子水平仪5、第二反射镜6、光电经纬仪9、第二全站仪10以及三脚架11，光电经纬仪9包括倾角传感器安装基座4、镜筒7以及调平机构12，镜筒7的装配基准面为四通端面8，倾角传感器安装基座4包括倾角传感器安装基座端面13和倾角传感器安装基座侧面14，图2示出了倾角传感器安装基座4的结构。

电子水平仪5设置在光电经纬仪9上，用于协助调平机构12将光电经纬仪9调整至水平。第一反射镜3粘接在倾角传感器安装基座端面13上，第二反射镜6粘接在四通端面8上。升降台1设置在第一反射镜3附近处，第一全站仪2设置在升降台1上，通过调整升降台1的高度以调节第一全站仪2的中心高度。三脚架11设置在第二反射镜6附近处，第二全站仪10安装在三脚架11上，通过调整三脚架11的高度以调节第二全站仪10的中心高度。

第一全站仪2、第二全站仪10以及电子水平仪5计量证书处于合格期内，第一全站仪2和第二全站仪10的精度为1〞，电子水平仪5的精度为0.2〞，升降台1的可调行程为0.2m，三脚架11的高度为1.6m，第一反射镜3和第二反射镜6的直径为60mm。

本发明实施例提供一种光电经纬仪的倾角传感器安装基准的测定方法，包括如下步骤：

S1、搭建上述光电经纬仪的倾角传感器安装基准的测量***。

搭建测量***包括如下步骤：

S11、对倾角传感器安装基座端面13与倾角传感器安装基座侧面14进行擦拭，然后对四通端面8进行擦拭，再对第一反射镜3和第二反射镜6的正面进行擦拭，以去除附着的灰尘或杂质。

S12、在第一反射镜3和第二反射镜6的背面均匀涂抹少量胶水，将第一反射镜3粘接于倾角传感器安装基座端面13上，第二反射镜6粘接于四通端面8上。

四通端面8的法向CD可以看作与视轴OO′平行，且四通端面8为镜筒7的装配基准面，平面度与垂直度满足要求。

S13、利用电子水平仪5与调平机构12将光电经纬仪9调整至水平，调平误差控制在1″以内。

S14、将光电经纬仪9视轴俯仰角度调整至0°，将视轴OO′的方位角度逆时针旋转至越过倾角传感器安装基座端面13的外法线C′B′偏移约60°，用于保证后续安装基准测量时第一全站仪2和第二全站仪10具有足够的瞄准空间。

S15、将升降台1置于第一反射镜3附近，然后将第一全站仪2置于升降台1上，粗调升降台1的高度至第一全站仪2的中心高度与第一反射镜3的中心高度接近，然后调平第一全站仪2，调平误差控制在1″以内。

S16、将三脚架11置于第二反射镜6附近，将第二全站仪10安装在三脚架11上，粗调三脚架11的高度至第二全站仪10的中心高度与第二反射镜6的中心高度接近，然后调平第二全站仪10，调平误差控制在1″以内。

光电经纬仪视轴为OO′；四通端面8的法向为CD，分别交第二反射镜6和第二全站仪10于C、D两点；倾角传感器安装基座端面13的外法线为C′B′，分别交第一反射镜3和第一全站仪2于C′、B′两点；第一全站仪2与第二全站仪10连线方向为B′D；从B′点和C点出发分别作C C′、C′B′的平行线交于B点。

S2、利用测量***测量并计算倾角传感器的安装基准。

利用测量***测量并计算倾角传感器安装基准包括如下步骤：

S21、将第一全站仪2与第二全站仪10的俯仰角调整至0°，开启第一全站仪2与第二全站仪10的自准直光源，将第一全站仪2沿B′C′方向对准第一反射镜3，将第二全站仪10沿DC方向对准第二反射镜6。

S22、调整第一全站仪2与第二全站仪10的垂直轴与俯仰轴，使得自准直光源的返回像位于视场中心。

S23、读取第一全站仪2的方位指向角A1、俯仰指向角E1；读取第二全站仪10的方位指向角A2、俯仰指向角E2；读取光电经纬仪9的方位指向角A0。

S24、调整第一全站仪2与第二全站仪10的角度使其沿B′D方向对视，观察在各自视场中的返回像，微调第一全站仪2与第二全站仪10的垂直轴与俯仰轴使返回像均位于各自视场中心。

S25、读取调整后的第一全站仪2的方位指向角A1′、第二全站仪10的方位指向角A2′。

S26、计算倾角传感器的俯仰基准角和方位基准角；俯仰基准角，方位基准角/>；其中，/>为图1中的∠CBD，/>为图1中的∠CDB。

S3、调整测量***至倾角传感器基准角小于预设值。

根据S2计算得到的俯仰基准角，若俯仰基准角大于预设值，可以通过在倾角传感器安装基座的螺栓15后侧增加薄垫片来调整俯仰基准角，调整后重复步骤S2-S3。

S4、在倾角传感器安装基座上安装倾角传感器。

将第一反射镜3和第二反射镜6拆下，分别在倾角传感器安装基座端面13和倾角传感器安装基座侧面14安装单轴倾角传感器。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

以上本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (4)

1.一种光电经纬仪的倾角传感器安装基准的测定方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、搭建光电经纬仪的倾角传感器安装基准的测量***；

S2、利用测量***测量并计算倾角传感器的安装基准，所述安装基准包括倾角传感器的俯仰基准角和方位基准角；

S3、调整测量***至俯仰基准角小于预设值；

S4、在倾角传感器安装基座上安装倾角传感器；

所述测量***包括升降台、第一全站仪、第一反射镜、电子水平仪、第二反射镜、第二全站仪以及三脚架、光电经纬仪；

所述光电经纬仪包括倾角传感器安装基座、镜筒以及调平机构，所述镜筒的装配基准面为四通端面，所述倾角传感器安装基座包括倾角传感器安装基座端面和倾角传感器安装基座侧面；

所述电子水平仪设置在所述光电经纬仪上，用于辅助调平机构将光电经纬仪调整至水平；所述第一反射镜粘接在所述倾角传感器安装基座端面上，所述第二反射镜粘接在所述四通端面上；所述升降台设置在所述第一反射镜的附近处，所述第一全站仪设置在所述升降台上，通过调整所述升降台的高度以调节所述第一全站仪的中心高度；所述三脚架设置在所述第二反射镜的附近处，所述第二全站仪安装在所述三脚架上，通过调整所述三脚架的高度以调节所述第二全站仪的中心高度；

步骤S1中，搭建测量***包括如下步骤：

S11、对倾角传感器安装基座端面、倾角传感器安装基座侧面、四通端面、第一反射镜正面以及第二反射镜正面进行擦拭，以去除附着的灰尘或杂质；

S12、将第一反射镜粘接于倾角传感器安装基座端面上，将第二反射镜粘接于四通端面上；

S13、利用电子水平仪与调平机构将光电经纬仪调整至水平；

S14、将光电经纬仪视轴俯仰角度调整至0°，将视轴的方位角度旋转至越过倾角传感器安装基座端面的外法线，用于保证测量倾角传感器安装基准时第一全站仪和第二全站仪具有足够的瞄准空间；

S15、将升降台置于第一反射镜附近，将第一全站仪置于升降台上，粗调升降台的高度至第一全站仪的中心高度与第一反射镜的中心高度接近，然后调平第一全站仪；

S16、将三脚架置于第二反射镜附近，将第二全站仪安装在三脚架上，粗调三脚架的高度至第二全站仪的中心高度与第二反射镜的中心高度接近，然后调平第二全站仪；

步骤S2中，利用测量***测量并计算倾角传感器的安装基准包括如下步骤：

S21、将第一全站仪与第二全站仪的俯仰角调整至0°，开启第一全站仪与第二全站仪的自准直光源，将第一全站仪对准第一反射镜，将第二全站仪对准第二反射镜；

S22、调整第一全站仪和第二全站仪的垂直轴与俯仰轴，使得第一全站仪和第二全站仪的自准直光源的返回像分别位于视场中心；

S23、读取第一全站仪的方位指向角A1、俯仰指向角E1；读取第二全站仪的方位指向角A2、俯仰指向角E2；读取光电经纬仪的方位指向角A0；

S24、调整第一全站仪和第二全站仪的角度使二者对视，观察在各自视场中的返回像，微调第一全站仪和第二全站仪的垂直轴与俯仰轴，使返回像均位于各自视场中心；

S25、读取调整后的第一全站仪的方位指向角A1′、第二全站仪的方位指向角A2′；

S26、计算倾角传感器的俯仰基准角和方位基准角，俯仰基准角Er＝E1-E2，方位基准角Ar＝A0+180-(A1′-A1)-(A2′-A2)；

所述第一全站仪和所述第二全站仪的精度为1〞，所述电子水平仪的精度为0.2〞，所述升降台的可调行程为0.2m，所述三脚架的高度为1.6m，所述第一反射镜和所述第二反射镜的直径为60mm。

2.根据权利要求1所述的光电经纬仪的倾角传感器安装基准的测定方法，其特征在于，步骤S13、S15以及S16中，调平光电经纬仪、第一全站仪以及第二全站仪的调平误差均小于1″。

3.根据权利要求1所述的光电经纬仪的倾角传感器安装基准的测定方法，其特征在于，步骤S3中，调整测量***至倾角传感器俯仰基准角小于预设值具体过程如下：

根据步骤S2计算得到的俯仰基准角，若俯仰基准角大于预设值，通过在倾角传感器安装基座的螺栓后侧增加薄垫片来调整俯仰基准角，调整后重复步骤S2-S3，直至倾角传感器俯仰基准角小于预设值。

4.根据权利要求1所述的光电经纬仪的倾角传感器安装基准的测定方法，其特征在于，步骤S4中，在倾角传感器安装基座上安装倾角传感器具体过程如下：

将第一反射镜和第二反射镜拆下，分别在倾角传感器安装基座端面和倾角传感器安装基座侧面安装单轴倾角传感器。