[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

本發明公開了一種基于圖像處理技術的用于全站儀電子對中系統及其對中自動補償方法。為了解決目前全站儀與測站基準點的對中精度低的問題，本發明在全站儀對中光路上安裝CCD圖像傳感器，獲取度盤三個方向上的三個對中影像并進行處理分析，得到圖像中地面點和十字線中心的坐標，進而以地面點為不動點對三張圖像進行疊加，并建立一直角坐標系統，求出對中誤差向量進而求出地面點與十字線中心的實際偏移量，然后計算出角度偏差值，加入到方向值中進行改正，從而獲得正確的方向值。本發明對全站儀對中誤差進行了精確測定，并對方向值進行改正，提高了人工對中的精度，節省了測量時間，具有較高的實用價值。

技術領域

本發明涉及精密測量定位技術領域，特別是涉及一種全站儀電子對中系統及對中自動補償方法。

背景技術

目前，在全站儀的測角過程中，存在著對中誤差和照準誤差。現如今自動照準技術已經非常成熟，設備有全站儀ART自動照準功能，其頂尖的技術使數據更加準確，照準誤差已經可以控制在較高精度。但是全站儀對中工作仍然需要人工操作，有的還必須進行強制對中。而人工控制所產生的誤差對觀測值的影響很大，特別是在進行精密導線和精密檢測時，人工對中的誤差(即偏心距)范圍大約在0.3～1㎜。儀器對中誤差公式為：

其中，ρ＝206265″，θ為偏心角，β′為實測角度，Δβ為角度偏差，D₁、D₂分別為測站中心到測站點之間的距離。例如：在人工對中誤差為1mm，測站中心距離兩個測站點均為50m，不難看出，當實測角度為180°，偏心角為90°時，角度誤差最大，Δβ大約為±8″，即對方向值的影響大約是8″，這個測角精度不滿足精密導線和精密監測的精度要求。需要精確人工對中，這就花費很多時間。此外由于對點器本身還有一定的誤差，導致人工誤差雖然在規定的范圍內，但實際還有較大的誤差。

發明內容

針對上述問題，本發明提供了一種解決目前全站儀與測站基準點的對中精度低的問題、提高了人工對中的精度、節省了測量時間的全站儀電子對中系統及對中自動補償方法。

本發明采取的技術方案是：一種全站儀電子對中系統，包括地面點、反射棱鏡、CCD圖像傳感器、對點器以及光路通道；所述反射棱鏡與地面點相對上下位置在豎直方向上對齊，且反射棱鏡與地面點之間連接有豎直中空光路通道；所述對點器與反射棱鏡水平相對設置，且對點器與反射棱鏡之間連接有水平中空光路通道，且對點器和反射棱鏡之間的靠近對點器的光路通道上設有CCD圖像傳感器；

所述的CCD圖像傳感器內部包含度盤。

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圖像傳感器于對中光路對地面點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：分別遍歷步驟一種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：將步驟一種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；