[發(fā)明專利]全站儀電子對中系統(tǒng)及其對中自動補償方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710530009.7
• 申請日: 2017-06-30
• 公開（公告）號: CN107449394B
• 公開（公告）日: 2020-02-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王井利;李華健
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽建筑大學(xué)
• 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(wù)所有限公司 21218
• 代理人: 黃英華

本發(fā)明公開了一種基于圖像處理技術(shù)的用于全站儀電子對中系統(tǒng)及其對中自動補償方法。為了解決目前全站儀與測站基準(zhǔn)點的對中精度低的問題，本發(fā)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(jìn)行處理分析，得到圖像中地面點和十字線中心的坐標(biāo)，進(jìn)而以地面點為不動點對三張圖像進(jìn)行疊加，并建立一直角坐標(biāo)系統(tǒng)，求出對中誤差向量進(jìn)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(jìn)行改正，從而獲得正確的方向值。本發(fā)明對全站儀對中誤差進(jìn)行了精確測定，并對方向值進(jìn)行改正，提高了人工對中的精度，節(jié)省了測量時間，具有較高的實用價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及精密測量定位技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種全站儀電子對中系統(tǒng)及對中自動補償方法。

背景技術(shù)

目前，在全站儀的測角過程中，存在著對中誤差和照準(zhǔn)誤差。現(xiàn)如今自動照準(zhǔn)技術(shù)已經(jīng)非常成熟，設(shè)備有全站儀ART自動照準(zhǔn)功能，其頂尖的技術(shù)使數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，照準(zhǔn)誤差已經(jīng)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(jìn)行強制對中。而人工控制所產(chǎn)生的誤差對觀測值的影響很大，特別是在進(jìn)行精密導(dǎo)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(dāng)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(dǎo)線和精密監(jiān)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(dǎo)致人工誤差雖然在規(guī)定的范圍內(nèi)，但實際還有較大的誤差。

發(fā)明內(nèi)容

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

本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：一種全站儀電子對中系統(tǒng)，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(shè)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(shè)有CCD圖像傳感器；

所述的CCD圖像傳感器內(nèi)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(jìn)行一次圖像拍攝并記錄各準(zhǔn)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(biāo)；

步驟三：將步驟一種獲取的三張圖像根據(jù)步驟二提取的地面點為不動點、以度盤方向值為方向進(jìn)行疊加，并以在度盤0°拍攝的圖像坐標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系統(tǒng)利用四參數(shù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型將120°、240°的十字中心線坐標(biāo)歸算至標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系統(tǒng)中；四參數(shù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)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(shù)；α為旋轉(zhuǎn)角；

步驟四：利用步驟二中各圖像的地面點坐標(biāo)和旋轉(zhuǎn)角分別帶入下式求出120°、240°各自坐標(biāo)系統(tǒng)與0°標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系統(tǒng)之間的ΔX、ΔY；