测量机器人测量自动化.ppt

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1、测量机器人测量自动化测量机器人测量自动化教学实习教学实习 一一 测量机器人概述测量机器人概述1 测量机器人定义测量机器人定义 测量机器人是一种能代替人进行自动搜索、跟踪、辨识和精确照准目标并获取角度、距离、三维坐标以及影像等信息的智能型电子全站仪。它是现代多项高技术集成应用于测量仪器制造领域的最杰出的代表，测量机器人通过CCD影像传感器和其它传感器对现实测量世界中的“目标”进行识别，迅速作出分析、判断与推理，实现自我控制，并自动完成照准、读数等操作，以完全代替人的手工操作。测量机器人再与能够制订测量计划、控制测量过程、进行测量数据处理与分析的软件系统相接合，完全可以代替人完成许多测量任务。 L

2、eica TCA2003 型测量机器人2 测量机器人组成测量机器人组成测量机器人由八大部分组成：测量机器人由八大部分组成：坐标系统操纵器换能器计算机和控制器闭路控制传感器决定制作目标捕获集成传感器3 测量机器人分类测量机器人分类测量机器人可分为三类：测量机器人可分为三类：被动式三角测量或极坐标法测量被动式三角测量或极坐标法测量 在被测物体上设置标志, 主要是以反射棱镜为合作目标。主动式三角测量主动式三角测量 以结构光作为照准标志, 由两台带步进马达和CCD 传感器的视频电子经纬仪和计算机组成，通过空间前方角度交会法来确定被测点的坐标。 无合作目标测量无合作目标测量 第三种不需要合作目标, 根据

3、物体的特征点、轮廓线和纹理, 用影像处理的方法自动识别、匹配和照准目标,采用空间前方交会的原理获取物体的三维坐标及形状。 ZYXPOSYABPZXS1S2极坐标法测量原理前方交会法测量原理4 测量机器人的测量原理测量机器人的测量原理2测量机器人在工程建筑物测量机器人在工程建筑物变形自动化监测中的应用变形自动化监测中的应用 1 概概 述述 在工程建筑物的变形自动化监测方面，测量机器人正渐渐成为首选的自动化测量技术设备，而Leica测量机器人则以其高精度、高稳定性、高可靠性等非凡的品质，赢得了多数用户的青睐。利用测量机器人进行工程建筑物的自动化变形监测，一般可根据实际情况采用两种方式：一种是固定式

4、全自动变形监测系统；另一种是移动式网观测及自动化数据处理系统。测量机器人参观教学实习是以参观为主的一次教学实习，将以Leica测量机器人为例参观测量机器人基于以上两种方式的变形监测应用。2 固固 定定 式式 全全 自自 动动 变变 形形 监监 测测 固定式全自动变形监测是指在测站上建立测量机器人监测房，配设供电、控制、计算、通信装置，且每个被监测的目标点上配设专门的反射棱镜，进行持续监测。 针对这种模式的变形监测工作，配置有测量机器人变形监测自动化软件系统。固定式全自动变形监测模式（一）固定式全自动变形监测模式（二）固定式全自动变形监测模式（三）3 移移 动动 式式 网网 观观 测测 在每个测

5、量机器人测站上对目标监测点作周期观测，每个观测周期根据要求可设计为数小时到数天，周期之间的间隔时间可设地为一周、一旬或一月乃至数月。 针对这种模式的变形监测工作，配置有移动式网观测机载软件以及自动化数据处理软件系统。 移动式网观测模式示意图 目标点测量机器人基站 计算机监测软件通讯电缆参考系变形体参考点1目标点1参考点n目标点m 参考点 目标点三三 固定式全自动变形监测系统概述固定式全自动变形监测系统概述1 系系 统统 概概 述述 测 量 机 器 人 变 形 监 测 自 动 化 软 件 系 统Geo_DAMOS（Georobot Deformation Automatic Monitoring

6、 Software System）是采用测量机器人(如徕卡TCA2003)对各种工程进行自动化安全监测和数据处理的通用软件系统。可对各监测点进行实时监控、自动测量和变形过程显示等功能，适用于对滑坡或边坡以及大坝、桥梁、地铁、隧道等各种工程建筑物的自动化监测。2 系统主界面系统主界面主菜单栏主菜单栏主工具栏主工具栏数据管理数据管理按钮按钮状态栏状态栏生成编号表输入鉴定表输入气象值输入目标高计算周期平均计算日平均计算方位角修改棱镜高显示变形量坐标重计算参考点分区数据后处理仪器遥操作搜寻目标点读取当前位置仪器定位于配置度盘初始测量工程管理(P) 系统设置(S) 初始测量(L) 自动测量(A) 数据整

7、理(E) 成果输出(O) 窗口(W) 帮助(H)新建工程(N)打开工程(O)工程另存为(S)删除工程(D)压缩当前工程最近使用工程打印设置(P)退出系统(E)初始化全站仪单位、坐标系设置测站设置气象参数设置参考点设置参考点数据文件导入手动测量数据文件导入测点分组观测时间定制连接点组与定时器测量限差设置自动测量参数设置数据存储方式选择自动测量图形显示点位测量数据输出点位差分数据输出周期平均原始数据输出周期平均差分数据输出日平均原始数据输出日平均差分数据输出点位原始数据变形量输出点位差分数据变形量输出输出长江委平差格式输出长江委手簿数据输出两测站平均值关于水平平铺垂直平铺层叠排列排列图标数据管理窗

8、体自动测量窗体图形显示窗体变形报警窗体差分数据处理方式3 系统主框系统主框 图图4 系统特点系统特点 界面友好舒畅、色调协调，各项参数可以进行人性化的更改，容错功能强； 实现无人值守、全天时、持续自动变形监测，节约了大量人力、物力和财力； 采用距离差分、高差差分和气象改正等技术对监测数据进行处理，减少或削弱了某些影响误差，从而提供测量精度； 实时进行数据处理、数据分析、报表输出、变形趋势图形显示与输出等； 当被监测对象发生大变形时，可以实现自动报警，为决策支持提供依据； 利用网络通讯技术，实现远程监控，让用户不必亲临现场，而在办公室就能及时地了解、监控与管理被监测场地的情况； 系统维护与更新方

9、便，运行成本低。5 系统功能设计系统功能设计1)、工程管理、工程管理 每个变形监测项目都以工程形式进行管理，工程中保存着该变形监测项目的监测过程中的相关数据。2)、系统初始化、系统初始化 系统初始化实现测量机器人与计算机串口相连的各项通讯参数设置以及测量机器人的初始化设置等。3)、学习测量、学习测量 学习测量即是对所需观测的目标点进行首次人工测量，获取目标点概略空间位置信息, 以便日后计算机控制测量机器人自动搜寻定位目标点,完成自动测量。4)、自动测量、自动测量 根据设置的自动观测时间段，控制测量机器人在指定的时间段内实施无人值守的自动观测。5)、智能处理、智能处理 遮挡处理放弃当前点测量；根

10、据设置的等待时间重新测量该点； 超限处理根据设置的重测次数，重新测量超限点数据；6)、自动报警、自动报警 当测点变形量超过预先设定的限差时，进行自动报警。7)、数据处理、数据处理 实现目标点坐标计算以及变形分析。包括： 投影改正 仪器加乘常数改正 气象插值改正 距离差分改正 高差差分改正8)、变形趋势图实时显示、变形趋势图实时显示 动态显示变形趋势图，以此来判断目标点点位是否有位移。9)、测量数据报表输出、测量数据报表输出 可根据不同需要，对数据进行刷选与组合，然后将数据，如观 测周期、X坐标、Y坐标和Z坐标等输出到Excel中进行管理。10)、压缩工程数据压缩工程数据 可对工程数据进行适当的

11、压缩以更好地利用存储空间。11)、通过网络实时传送观测数据、通过网络实时传送观测数据 因在实测场地实施的是无人值守自动监测，为方便用户在不到实测场地就能实时获得观测数据，系统提供有通过网络实时传送观测数据至远程指定服务器。四四 固定式全自动变形监测系统功能固定式全自动变形监测系统功能使用使用Geo_DAMOS软件系统进行变形监测的软件系统进行变形监测的步骤和过程如下：步骤和过程如下： 1）基本参数设置）基本参数设置 新建或打开工程 初始化全站仪 单位和坐标系设置 测站设置2）自动测量参数设置）自动测量参数设置 初始测量 测点分组 观测时间定制 连接点组与定时器 测量限差设置 自动测量参数设置

12、数据存储方式选择3）自动测量）自动测量 自动测量 图形显示4）测量数据处理）测量数据处理 输入目标高 坐标重计算 计算日平均 参考点分区 数据差分处理5）成果输出）成果输出 输出成果下面一一叙述各个步骤：1 基本参数设置基本参数设置1）新建或打开工程）新建或打开工程2）初始化全站仪）初始化全站仪3）单位和坐标系设置）单位和坐标系设置4）测站设置）测站设置1）新建（打开）工程）新建（打开）工程 选择主界面中的主菜单“工程管理”中的对应子菜单或工具栏对应按钮或数据管理相应按钮即可完成相应任务。新建工程界面打开工程界面2）初始化全站仪）初始化全站仪 初始化全站仪操作目的： 保证全站仪与计算机通信通畅

13、无阻。 设置参数有： 串口号（默认值为COM_1 ） 波特率（默认值为9600 ） 仪器型号（默认值为TCA2003 ） 补偿器开关 （默认值为打开 ） 目标识别开关 （默认值为开 ） 否为小视场 （默认值为是小视场） 报错时长 （默认值为10秒）初始化全站仪界面3）单位、坐标系设置）单位、坐标系设置主要设置参数有： 坐标系类型（默认为左手系） 距离单位及其小数位数（单位默认米，小数位数默认4位） 角度单位及其小数位数（单位默认度.分秒 ，小数位数默认5位）单位坐标系设置界面4）测站设置）测站设置主要设置参数有： 周期 测站名 测站的X、Y和Z坐标 仪器高 定向点 定向方位角 测站设置界面2

14、自动测量参数设置自动测量参数设置1）初始测量）初始测量2）测点分组）测点分组3）观测时间定制）观测时间定制4）连接点组与定时器）连接点组与定时器5）测量限差设置）测量限差设置6）自动测量参数设置）自动测量参数设置7）数据存储方式选择）数据存储方式选择1）初始测量）初始测量 目 的： 初始测量用以获取所有监测点的点位信息，以便在自动测量过程中可以根据这这些点位信息进行监测点的自动搜寻。 操作步骤：操作步骤： 1）单击学习测量按钮，启动仪器测量监测点数据； 2）输入监测点基本信息，如点名、备注等； 3）单击保存结果按钮将监测点初始测量数据保存。初始测量界面2）测点分组）测点分组 目目 的：的： 测

15、点分组的主要目的是在自动测量过程中控制仪器应测量哪些监测点，并且按照什么顺序测量这些点。 操作步骤：操作步骤： 1）新建点组，输入点组名； 2）从左列表中选择需要归入当前点组的测点； 3）单击保存点组按钮将保存点组数据。测点分组界面3）观测时间定制）观测时间定制 操作步骤：操作步骤： 1）设置自动测量的开始日期和开始时间、结束日期和结束时间以及测量周期； 2）单击添加定时器按钮可保存观测时间定制设置； 观测时间定制界面目目 的：的： 控制监测点在何时启动自动测量，实现无人值守，提高工作效率，真正达到自动化效果。注注 意：意： 最多只能设置3个定时器。4）连接点组与定时器）连接点组与定时器 目目

16、 的：的： 控制仪器实现指定点组中的测点在指定时间内进行自动测量。 操作步骤：操作步骤： 1）在左边列表中选择定时器，然后再在右边下拉框中选择对应点组； 2）单击保存连接设置即可完成点组与定时器连接工作。连接点组与定时器界面5）自动测量限差设置）自动测量限差设置 目目 的：的： 设置各项限差，用于保证自动测量数据的准确性与可靠性。 设置参数：设置参数： 水平角测角中误差 天顶距测角中误差 测距中误差 X方向中误差 Y方向中误差 Z方向中误差 X方向位移限差 Y方向位移限差 Z方向位移限差自动测量限差设置界面6）自动测量参数设置）自动测量参数设置 设置参数：设置参数： 度盘选择 测量次数 测距模式 点位遮挡处理方式 测量超限处理方式 测站倾斜量记录方式自动测量限差设置界面7）数据存储方式选择）数据存储方式选择 设置参数：设置参数： 自动测量过程中是否更新各监测点的学习初测值； 点位测量数据存储方式数据存储方式选择界面3 自动测量自动测量1）自动测量）自动测量2）图形显示）图形显示1）自动测量）自动测量自动测量界面2）图形显示（一）图形显示（一）图形显示界面测点位置图2）图形显示（二）图形