经纬仪是一种常规的测量仪器,电子经纬仪是集光、机、电、计算为一体的自动化、高精度的光学仪器,是在光学经纬仪的电子化智能化基础上,采用了电子细分、控制处理技术和滤波技术,实现测量读数的智能化。可广泛应用于国家和城市的三、四等三角控制测量,用于铁路、公路、桥梁、水利、矿山等方面的工程测量,也可用于建筑、大型设备的安装,应用于地籍测量、地形测量和多种工程测量。
仪器简介
经纬仪是一种常规的测量仪器,广泛应用于军事、建设等诸多行业。电子
经纬仪是集光、机、电、计算为一体的自动化、高精度的光学仪器,是在光学经纬仪的电子化智能化基础上,采用了电子细分、控制处理技术和滤波技术,实现测量读数的智能化。电子经纬仪既可单独作为测角仪器完成导线测量等测量工作,又可与激光测距仪、电子手簿等组合成全站仪,与陀螺仪、卫星定位仪、激光测距机等组成炮兵测地系统,实现边角连测、定位、定向筹各种测量。在采用点阵式双面双排液晶显示和标准的(RS232、RS485、USB2.0和最近发展起来的蓝牙技术等)通讯接口后,既可直接读数,同时又可实现数据通讯。电子经纬仪能够实现数据的液晶显示,误差补偿,尤其是对仪器本身工艺上所产生误差进行补偿和校正,使电子经纬仪测量时,能够以较少的测量前期工作达到较高的精度,大大减轻了测量作业量。电子经纬仪对误差的修正和测量是通过按键设定和操作来实现的。
经纬仪是架空线路基础工程主要测量仪器之一,可用来测量水平角度、竖直角度、距离和高程。
线路工程上常用的光学经纬仪有DJ1、DJ2、DJ6等几种类型。
“D”“J”分别为
大地测量学和经纬仪的汉语拼音第一个字母,数字“1”“2”“6”是表示仪器的精度等级,即该类仪器的一测回水平方向中的误差,以秒为单位来表示。数字越小,仪器精度越高。
发展情况
微电子技术和
计算机技术的迅速发展,给传统的
测绘学技术和测绘仪器带来了很大的冲击,使测绘仪器的发展产生了革命性的变化,电子经纬仪也是其中之一。在国外电子
经纬仪的研究和试制大约要追溯到六十年代末和七十年代初,美国K&E公司试制了第一台数字经纬仪,其后又有一些经纬仪生产厂家也试制出电子经纬仪样机。但是,由于当时技术条件等原因的限制,电子经纬仪的性能与传统的光学经纬仪相比并没有太多的改进,如无计算能力等。而且体积又比较庞大,耗电多,成本高,价格十分昂贵,超出光学经纬仪几倍甚至几十倍的价格。但是,电子经纬仪的出现和推广正如其它电子产品一样,具有强大的生命力。
进入八九十年代以后,随着微电子技术和
计算机技术的日趋完善,以及元器件集成度的大大提高,情况发生了很大的变化。从整机来看,电子
经纬仪的体积和重量与光学经纬仪相差不多,用电量减少,成本大幅度下降,价格降低。目前在日本一台电子经纬仪的价格还略低于光学经纬仪。但电子经纬仪的性能及功能却大大增强。由于电子经纬仪采用了电子细分或光电细分技术以及码盘技术,缩小了电子度盘的尺寸,简化了生产工艺,提高了
测量精度。电子经纬仪只需通过简单的按键操作,就可自动地进行所需的测量和计算,并将数据清晰地显示出来。通过机内的传感器系统可自动地修正和补偿各轴系误差,提高测量精度。同时还配有测距联用接口和联用功能,以及数据输出接口,可与红外测距机联用,构成组合式电子速测仪,一次观测就可获得所要的距离角度以及归算结果等测定值。而且测量值可通过数据输出接口自动地记录到电子手薄上,既简化了作业又减少了读数误差和记录误差,从而实现了野外测量到室内数据处理过程的自动化,减轻了体力劳动,缩短了测量时间,深受使用者欢迎。在我国,总体情况来看,电子
经纬仪在我国的发展还处于初期,许多单位和科研机构已经研制和生产经纬仪,采用了当前电子经纬仪中使用的先进技术,研制的各类电子经纬仪精度也大有发展,但是由于种种原因,总体上还是比西方国家,特别是日本、瑞士等经纬仪强国还有很大差距。主要在于精度和自动化程度上仍有待于加强。
结构
光学经纬仪和电子经纬仪测量的原理和结构上有所不同。如图所示,光学经纬仪有以下部件组成:1、望远镜,2、照准部,3、度盘,4、测微器系统,5、轴系,6、水准器,7、基座及脚螺旋,8、光学对点器
几大部分组成;电子经纬仪有以下部件组成:1、望远镜,2、照准部,3、光栅盘或光学码盘,4、测微器系统,5、轴系,6、水准器,7、基座及脚螺旋,8、光学对点器,9、读数面板几大部分组成。
特点
电子经纬仪型号众多,有相同的特点如下:
1、仪器横轴和竖轴采用相同的
合金钢制造的密珠式轴系,轴与轴套之间是螺旋形排列的滚珠,采用轻压过盈配合。其间隙为零,它的误差仅仅是加工形状误差,因此这样轴系具有精度高,温度影响小,低温转动灵活,抗震性能好,不易卡死,寿命长等特点,从而保证仪器的可靠性和稳定性。
2、光栅条数少(水平盘的光栅条数仅6480条),因此降低结构的技术要求,从而增大仪器的稳定性,提高仪器抗振能力。
3、具有自动修正功能,能修正仪器指标差、视准轴误差值和横轴误差,从而提高仪器精度。
4、电路板小,采用信号自动平衡
数字电路,实现电调自动化,增强仪器可靠性。
5、耗电小,工作电流低。
6、采用激光对中,对中醒目、清晰,使用方便。
7、有全站仪操作功能。
8、角度有三种表示形式:60进制,400进制,6000制密位。特别是密位制可供部队使用。
技术改进
1、将指标水准器改为竖盘指标自动补偿器,提高了竖直角的观测速度与准确性;
2、轴系也有很大的改进,使轴系变得轻便灵活,同时稳定可靠;
3、望远镜也由倒像望远镜改成了正像望远镜;
4、使用光栅盘或光学码盘,用光电转换元件接收信号,经数据处理后实现水平角和竖直角读数自动显示和记录。
决定电子经纬仪精度的因素
由于加工工艺等方面的原因,电子经纬仪精度主要由下面的因素决定:
1、成像误差:望远镜成像质量包括望远镜鉴别率和像差,望远镜调焦时视轴变动误差;
2、轴系误差:其中包括轴的制造准确度、轴与轴之间的间隙、竖轴与横轴的垂直度、视准轴与横轴的垂直度、竖轴不铅垂、照准部旋转正确性等;
3、偏心差:偏心差包括照准部偏心差、水平度盘偏心差、竖直度偏心差;
4、竖盘指标自动补偿器的补偿准确度;
5、码盘或光栅盘的准确度和测微光栅的分划误差;
6、仪器基座的稳定性;
7、电器元件的可靠性;
电子经纬仪的校准
1)检验方法:
经纬仪大致平直后,使对准部分旋转,使水准管平行于任意两个基极螺旋A和B的连接线,并调整两个基极螺旋A和B,使水准管中的气泡保持在中间。转动瞄准部分180度。如果气泡仍在中间,则表明水平管轴线垂直于垂直轴线,满足要求。如果气泡偏离,则需要校正。
(2)校正方法 调整调平管的上下两个校正螺钉,松紧、松紧、先紧,使气泡回复到偏差的一半。 这两个
碱基的螺旋A和B仍然被调节,使气泡成为中心。 重复上述两个步骤,直到管泡在所有方向上的偏差不大于半格。 2.十字线的校准 (1)试验方法 仪器放置后,距离距离仪器约10米处发现一个清晰且固定的目标点。在交叉路口与望远镜交叉后,使交叉点与目标点相交,制动器和望远镜将垂直和垂直旋转,使目标移动到纵向导线的一端,如果该点偏离f。在线程上,需要纠正。 (2)校正方法 打开十字环的外盖,拧开四根十字丝螺钉(见图2-6-2),转动十字十字线,切断螺纹和目标点,拧紧十字螺丝。 3.准轴的检验与修正 (1)试验方法 选择一个约100米长的平地,将
经纬仪放在中间,将钻头端在田地的一端,把尺放在一端。两者应该像仪器一样高。 左边的圆盘瞄准钻头,将被制动。倒置望远镜瞄准尺子,读尺上纵线的B1读数。 磁盘右键对准钻头并将制动。倒置望远镜瞄准尺子,读尺上纵线的B2读数。 如果B1与B2相同,则对齐轴垂直于水平轴,否则将需要校正。 (2)校正方法 计算出正确的B值,即B= B2--(B2-B1)/ 4。 打开十字环的外罩。 十字准线上、下修正螺钉的松动松动左、右校正螺钉,松开和拧紧,使望远镜的十字丝垂直线与正确的B值对齐。 拧紧十字丝的上下校正螺钉并覆盖十字丝环的外盖。 重复检查和校正步骤直到S是标尺。 4.横轴的检测与校正 (1)试验方法
经纬仪放置在离高墙30米的距离处,在与经纬仪高度相同的位置上水平放置一个直尺。(见图2-7-2) 左转望远镜,保持仰角大于30度,选择一个P在墙上,瞄准后刹车准直部分。 把望远镜平放,阅读水平M1。 圆盘的右侧仍然指向P点,制动器作为对准部分。 将望远镜平放,读取M2的读数。 如果M1与M2相同,则表示水平轴垂直于垂直轴,否则需要校正。 (2)校正方法 M1和M2的平均值为M.。 转动水平微动螺丝,使横线的M读数垂直于直尺。 在点附近旋转望远镜,纵向丝和十字丝点之间存在横向位移。 解开托架的盖子,转动水平轴的偏心环,使十“丝”的垂直线与P点一致。 关闭支撑盖并拧紧螺旋。 5.竖盘指标差的检验与校正 (1)试验方法 当
经纬仪放置时,选择一个距离较大的目标作为N点。 将板的左右两侧切成十字线的目标N,调整垂直盘指示器水平微动螺旋,使气泡为中心,读取垂直盘为L.。 倒置望远镜,右侧十字线切割目标点N,读取相同的垂直读数R。 计算误差为x=(L+R-360度),当X小于30时可对J6经纬仪进行校正,否则需要校正。 (2)校正方法 计算垂直盘的正确读数?RO=R—X(左为LO=L-X)。 保持瞄准器和望远镜的位置不变,调整垂直板指示器水平管微动螺钉,使垂直盘读取RO。 拧下指示器液位罩,用校正针转动指示管,上下旋拧,先拧紧后拧紧,再将气泡中心拧紧,拧紧保护罩。 该测试和校准应重复进行,直到指数差x小于30”。 6.光点器件的检查和校正。 (1)试验方法 严格地平
经纬仪,将白纸放在三英尺框架下的地面上,调整光点计数器,同时使光标圆和白纸清晰。标线圆的位置在白皮书上为A1。 将准直部分旋转到180个方向,用A2标记白纸上的掩模圆。 如果A1与A2重合,光点对准器的光轴与仪器的垂直轴重合。 (2)校正方法 首先连接纸上的A1和A2点,以标记A1和A2的中点A。将光学器件的盖子打开到点器件的棱镜上,调整光学器件的校正螺旋线到点器件,改变转向棱镜的位置,使分度板的圆圈与中点A对齐,并将盖子拧紧。