[發明專利]全站儀電子對中系統及其對中自動補償方法

有效

• 申請號: 201710530009.7
• 申請日: 2017-06-30
• 公開（公告）號: CN107449394B
• 公開（公告）日: 2020-02-28
• 發明（設計）人: 王井利;李華健
• 申請（專利權）人: 沈陽建筑大學
• 主分類號: G01C1/04
• 分類號: G01C1/04;G01C15/00
• 代理公司: 沈陽之華益專利事務所有限公司 21218
• 代理人: 黃英華

1.一種全站儀電子對中系統，其特征在于：包括地面點(1)、反射棱鏡(2)、CCD圖像傳感器(3)、對點器(4)以及光路通道(13)；所述反射棱鏡(2)與地面點(1)相對上下位置在豎直方向上對齊，且反射棱鏡(2)與地面點(1)之間連接有豎直中空光路通道(13)；所述對點器(4)與反射棱鏡(2)水平相對設置，且對點器(4)與反射棱鏡(2)之間連接有水平中空光路通道(13)，且對點器(4)和反射棱鏡(2)之間的靠近對點器(4)的光路通道(13)上設有CCD圖像傳感器(3)；

全站儀電子對中自動補償方法，包括如下操作步驟

步驟一：利用CCD圖像傳感器(3)于對中光路對地面點(1)在水平度盤方向值為0°、120°、240°各進行一次圖像拍攝并記錄各準確的方向值；

步驟二：分別遍歷步驟一中 拍攝的三幅圖像像素，提取各圖像中的地面點以及十字線中心坐標；

步驟三：將步驟一中 獲取的三張圖像根據步驟二提取的地面點為不動點、以度盤方向值為方向進行疊加，并以在度盤0°拍攝的圖像坐標為標準坐標系統利用四參數坐標轉換模型將120°、240°的十字中心線坐標歸算至標準坐標系統中；四參數坐標轉換模型為

X＝ΔX+X₀*K*cosα-Y₀*K*sinα (1)

Y＝ΔY+X₀*K*sinα+Y₀*K*cosα (2)

式中：ΔX、ΔY分別為在X軸、Y軸上的平移量；K為比例系數；α為旋轉角；

步驟四：利用步驟二中各圖像的地面點坐標和旋轉角分別帶入下式求出120°、240°各自坐標系統與0°標準坐標系統之間的ΔX、ΔY；

ΔX_1，2＝X₁-X₂*cosα₁+Y₂*sinα₁ (3)

ΔY_1，2＝Y₁-X₂*sinα₁-Y₂*cosα₁ (4)

ΔX_1，3＝X₁-X₃*cosα₂+Y₃*sinα₂ (5)

ΔY_1，3＝Y₁-X₃*sinα₂-Y₃*cosα₂ (6)：

步驟五：步驟二中提取到的0°、120°、240°對應的十字線中心設為A、B、C，將A、B、C的坐標、旋轉角以及步驟四中的ΔX、ΔY帶入下式得出120°、240°圖像對應的十字線中心在標準坐標系統中的坐標；

X′_B＝ΔX_1，2+X_Bcosα₁-Y_Bsinα₁ (7)

Y′_B＝ΔY_1，2+X_Bsinα₁+Y_Bcosα₁ (8)

X′_C＝ΔX_1，3+X_Ccosα₂-Y_Csinα₂ (9)

Y′_C＝ΔY_1，3+X_Csinα₂+Y_Ccosα₂ (10)；

以A、B、C點為頂點做三角形ΔABC，得出三角形的重心記為D點，并求三個頂點坐標的算數平均值，可得D點坐標為((XA+XB′+XC′)/3，(YA+YB′+YC′)/3)；

步驟六：將0°圖像中地面點記為P，利用步驟五中三角形重心D點坐標以及P點坐標根據下式求出距離偏移量以及角度偏移量；

再由儀器的對中誤差改正公式，對角度進行改正，得到正確方向值：

β₀＝β+Δβ (13)

式中，β₀為改正后的正確方向值，β為觀測所得方向值，Δβ為角度偏差；

步驟七：在地面對中點上水平貼一張標準規格的全站儀貼片并通過CCD圖像傳感器進行拍攝獲取圖像，提取貼片內圓直徑在圖像中的長度，將步驟六中的偏移量按照全站儀貼片內圓直徑在圖像中的長度與實際長度的對應比例換算為實際長度，得到地面點與對點器十字線中心之間的實際偏移量，如下：

式中：S為地面點與對點器十字線中心之間的實際偏移量；d為全站儀貼片內圓直徑；L為全站儀貼片上內圓直徑在圖像中的長度。

2.根據權利要求1所述的一種全站儀電子對中系統，其特征在于：所述的CCD圖像傳感器(3)距地面對中點的高度是始終不變的，焦距也是始終不變的。