經緯儀是一種常規的測量儀器,電子經緯儀是集光、機、電、計算為一體的自動化、高精度的光學儀器,是在光學經緯儀的電子化智能化基礎上,采用了電子細分、控制處理技術和濾波技術,實現測量讀數的智能化。可廣泛應用于國家和城市的三、四等三角控制測量,用于鐵路、公路、橋梁、水利、礦山等方面的工程測量,也可用于建筑、大型設備的安裝,應用于地籍測量、地形測量和多種工程測量。
儀器簡介
經緯儀是一種常規的測量儀器,廣泛應用于軍事、建設等諸多行業。電子經緯儀是集光、機、電、計算為一體的自動化、高精度的光學儀器,是在光學經緯儀的電子化智能化基礎上,采用了電子細分、控制處理技術和濾波技術,實現測量讀數的智能化。電子經緯儀既可單獨作為測角儀器完成導線測量等測量工作,又可與激光測距儀、電子手簿等組合成全站儀,與陀螺儀、衛星定位儀、激光測距機等組成炮兵測地系統,實現邊角連測、定位、定向籌各種測量。在采用點陣式雙面雙排液晶顯示和標準的(RS232、RS485、USB2.0和最近發展起來的藍牙技術等)通訊接口后,既可直接讀數,同時又可實現數據通訊。電子經緯儀能夠實現數據的液晶顯示,誤差補償,尤其是對儀器本身工藝上所產生誤差進行補償和校正,使電子經緯儀測量時,能夠以較少的測量前期工作達到較高的精度,大大減輕了測量作業量。電子經緯儀對誤差的修正和測量是通過按鍵設定和操作來實現的。經緯儀是架空線路基礎工程主要測量儀器之一,可用來測量水平角度、豎直角度、距離和高程。
線路工程上常用的光學經緯儀有DJ1、DJ2、DJ6等幾種類型。
“D”“J”分別為大地測量學和經緯儀的漢語拼音第一個字母,數字“1”“2”“6”是表示儀器的精度等級,即該類儀器的一測回水平方向中的誤差,以秒為單位來表示。數字越小,儀器精度越高。
發展情況
微電子技術和計算機技術的迅速發展,給傳統的測繪學技術和測繪儀器帶來了很大的沖擊,使測繪儀器的發展產生了革命性的變化,電子經緯儀也是其中之一。在國外電子經緯儀的研究和試制大約要追溯到六十年代末和七十年代初,美國K&E公司試制了第一臺數字經緯儀,其后又有一些經緯儀生產廠家也試制出電子經緯儀樣機。但是,由于當時技術條件等原因的限制,電子經緯儀的性能與傳統的光學經緯儀相比并沒有太多的改進,如無計算能力等。而且體積又比較龐大,耗電多,成本高,價格十分昂貴,超出光學經緯儀幾倍甚至幾十倍的價格。但是,電子經緯儀的出現和推廣正如其它電子產品一樣,具有強大的生命力。
進入八九十年代以后,隨著微電子技術和計算機技術的日趨完善,以及元器件集成度的大大提高,情況發生了很大的變化。從整機來看,電子經緯儀的體積和重量與光學經緯儀相差不多,用電量減少,成本大幅度下降,價格降低。目前在日本一臺電子經緯儀的價格還略低于光學經緯儀。但電子經緯儀的性能及功能卻大大增強。由于電子經緯儀采用了電子細分或光電細分技術以及碼盤技術,縮小了電子度盤的尺寸,簡化了生產工藝,提高了測量精度。電子經緯儀只需通過簡單的按鍵操作,就可自動地進行所需的測量和計算,并將數據清晰地顯示出來。通過機內的傳感器系統可自動地修正和補償各軸系誤差,提高測量精度。同時還配有測距聯用接口和聯用功能,以及數據輸出接口,可與紅外測距機聯用,構成組合式電子速測儀,一次觀測就可獲得所要的距離角度以及歸算結果等測定值。而且測量值可通過數據輸出接口自動地記錄到電子手薄上,既簡化了作業又減少了讀數誤差和記錄誤差,從而實現了野外測量到室內數據處理過程的自動化,減輕了體力勞動,縮短了測量時間,深受使用者歡迎。在我國,總體情況來看,電子經緯儀在我國的發展還處于初期,許多單位和科研機構已經研制和生產經緯儀,采用了當前電子經緯儀中使用的先進技術,研制的各類電子經緯儀精度也大有發展,但是由于種種原因,總體上還是比西方國家,特別是日本、瑞士等經緯儀強國還有很大差距。主要在于精度和自動化程度上仍有待于加強。
結構
光學經緯儀和電子經緯儀測量的原理和結構上有所不同。如圖所示,光學經緯儀有以下部件組成:1、望遠鏡,2、照準部,3、度盤,4、測微器系統,5、軸系,6、水準器,7、基座及腳螺旋,8、光學對點器
幾大部分組成;電子經緯儀有以下部件組成:1、望遠鏡,2、照準部,3、光柵盤或光學碼盤,4、測微器系統,5、軸系,6、水準器,7、基座及腳螺旋,8、光學對點器,9、讀數面板幾大部分組成。
特點
電子經緯儀型號眾多,有相同的特點如下:
1、儀器橫軸和豎軸采用相同的合金鋼制造的密珠式軸系,軸與軸套之間是螺旋形排列的滾珠,采用輕壓過盈配合。其間隙為零,它的誤差僅僅是加工形狀誤差,因此這樣軸系具有精度高,溫度影響小,低溫轉動靈活,抗震性能好,不易卡死,壽命長等特點,從而保證儀器的可靠性和穩定性。
2、光柵條數少(水平盤的光柵條數僅6480條),因此降低結構的技術要求,從而增大儀器的穩定性,提高儀器抗振能力。
3、具有自動修正功能,能修正儀器指標差、視準軸誤差值和橫軸誤差,從而提高儀器精度。
4、電路板小,采用信號自動平衡數字電路,實現電調自動化,增強儀器可靠性。
5、耗電小,工作電流低。
6、采用激光對中,對中醒目、清晰,使用方便。
7、有全站儀操作功能。
8、角度有三種表示形式:60進制,400進制,6000制密位。特別是密位制可供部隊使用。
技術改進
1、將指標水準器改為豎盤指標自動補償器,提高了豎直角的觀測速度與準確性;
2、軸系也有很大的改進,使軸系變得輕便靈活,同時穩定可靠;
3、望遠鏡也由倒像望遠鏡改成了正像望遠鏡;
4、使用光柵盤或光學碼盤,用光電轉換元件接收信號,經數據處理后實現水平角和豎直角讀數自動顯示和記錄。
決定電子經緯儀精度的因素
由于加工工藝等方面的原因,電子經緯儀精度主要由下面的因素決定:
1、成像誤差:望遠鏡成像質量包括望遠鏡鑒別率和像差,望遠鏡調焦時視軸變動誤差;
2、軸系誤差:其中包括軸的制造準確度、軸與軸之間的間隙、豎軸與橫軸的垂直度、視準軸與橫軸的垂直度、豎軸不鉛垂、照準部旋轉正確性等;
3、偏心差:偏心差包括照準部偏心差、水平度盤偏心差、豎直度偏心差;
4、豎盤指標自動補償器的補償準確度;
5、碼盤或光柵盤的準確度和測微光柵的分劃誤差;
6、儀器基座的穩定性;
7、電器元件的可靠性;
8、相位的正交性。
電子經緯儀的校準
1)檢驗方法:?經緯儀大致平直后,使對準部分旋轉,使水準管平行于任意兩個基極螺旋A和B的連接線,并調整兩個基極螺旋A和B,使水準管中的氣泡保持在中間。轉動瞄準部分180度。如果氣泡仍在中間,則表明水平管軸線垂直于垂直軸線,滿足要求。如果氣泡偏離,則需要校正。
?(2)校正方法?調整調平管的上下兩個校正螺釘,松緊、松緊、先緊,使氣泡回復到偏差的一半。?這兩個堿基的螺旋A和B仍然被調節,使氣泡成為中心。?重復上述兩個步驟,直到管泡在所有方向上的偏差不大于半格。?2.十字線的校準?(1)試驗方法?儀器放置后,距離距離儀器約10米處發現一個清晰且固定的目標點。在交叉路口與望遠鏡交叉后,使交叉點與目標點相交,制動器和望遠鏡將垂直和垂直旋轉,使目標移動到縱向導線的一端,如果該點偏離f。在線程上,需要糾正。?(2)校正方法?打開十字環的外蓋,擰開四根十字絲螺釘(見圖2-6-2),轉動十字十字線,切斷螺紋和目標點,擰緊十字螺絲。?3.準軸的檢驗與修正?(1)試驗方法?選擇一個約100米長的平地,將經緯儀放在中間,將鉆頭端在田地的一端,把尺放在一端。兩者應該像儀器一樣高。?左邊的圓盤瞄準鉆頭,將被制動。倒置望遠鏡瞄準尺子,讀尺上縱線的B1讀數。?磁盤右鍵對準鉆頭并將制動。倒置望遠鏡瞄準尺子,讀尺上縱線的B2讀數。?如果B1與B2相同,則對齊軸垂直于水平軸,否則將需要校正。?(2)校正方法?計算出正確的B值,即B= B2--(B2-B1)/ 4。?打開十字環的外罩。?十字準線上、下修正螺釘的松動松動左、右校正螺釘,松開和擰緊,使望遠鏡的十字絲垂直線與正確的B值對齊。?擰緊十字絲的上下校正螺釘并覆蓋十字絲環的外蓋。?重復檢查和校正步驟直到S是標尺。?4.橫軸的檢測與校正?(1)試驗方法?經緯儀放置在離高墻30米的距離處,在與經緯儀高度相同的位置上水平放置一個直尺。(見圖2-7-2)?左轉望遠鏡,保持仰角大于30度,選擇一個P在墻上,瞄準后剎車準直部分。?把望遠鏡平放,閱讀水平M1。?圓盤的右側仍然指向P點,制動器作為對準部分。?將望遠鏡平放,讀取M2的讀數。?如果M1與M2相同,則表示水平軸垂直于垂直軸,否則需要校正。?(2)校正方法?M1和M2的平均值為M.。?轉動水平微動螺絲,使橫線的M讀數垂直于直尺。?在點附近旋轉望遠鏡,縱向絲和十字絲點之間存在橫向位移。?解開托架的蓋子,轉動水平軸的偏心環,使十“絲”的垂直線與P點一致。?關閉支撐蓋并擰緊螺旋。?5.豎盤指標差的檢驗與校正?(1)試驗方法?當經緯儀放置時,選擇一個距離較大的目標作為N點。?將板的左右兩側切成十字線的目標N,調整垂直盤指示器水平微動螺旋,使氣泡為中心,讀取垂直盤為L.。?倒置望遠鏡,右側十字線切割目標點N,讀取相同的垂直讀數R。?計算誤差為x=(L+R-360度),當X小于30時可對J6經緯儀進行校正,否則需要校正。?(2)校正方法?計算垂直盤的正確讀數?RO=R—X(左為LO=L-X)。?保持瞄準器和望遠鏡的位置不變,調整垂直板指示器水平管微動螺釘,使垂直盤讀取RO。?擰下指示器液位罩,用校正針轉動指示管,上下旋擰,先擰緊后擰緊,再將氣泡中心擰緊,擰緊保護罩。?該測試和校準應重復進行,直到指數差x小于30”。?6.光點器件的檢查和校正。?(1)試驗方法?嚴格地平經緯儀,將白紙放在三英尺框架下的地面上,調整光點計數器,同時使光標圓和白紙清晰。標線圓的位置在白皮書上為A1。?將準直部分旋轉到180個方向,用A2標記白紙上的掩模圓。?如果A1與A2重合,光點對準器的光軸與儀器的垂直軸重合。?(2)校正方法?首先連接紙上的A1和A2點,以標記A1和A2的中點A。將光學器件的蓋子打開到點器件的棱鏡上,調整光學器件的校正螺旋線到點器件,改變轉向棱鏡的位置,使分度板的圓圈與中點A對齊,并將蓋子擰緊。
參考資料 >
經緯儀使用方法【超全步驟詳解】.知乎專欄.2024-09-25
電子經緯儀有哪些特點?.電子經緯儀有哪些特點?.2024-09-25
經緯儀如何校正.經緯儀如何校正.2024-09-25