测量机器人测量自动化

3）自动测量
自动测量 图形显示
4）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
输出成果
1 基本参数设置
1）新建或打开工程 2）初始化全站仪 3）单位和坐标系设置
4）测站设置
1）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。
目标点…
通讯电缆 参考点… 目标点…
计算机 监测软件
目标点m
参考点n
变 形 体
移动式网观测模式示意图
三
固定式全自动变形监测系统概述
1系统概 述
测量机器人变形监测自动化软件系统 Geo_DAMOS （ Georobot Deformation Automatic Monitoring Software System ）是采用测量机器人
变形自动化监测中的应用
1 概
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。
( 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
主菜单栏 主工具栏
数据管理 按钮
状态栏
工程管理(P) 系统设置(S) 初始测量(L) 自动测量(A) 数据整理(E) 成果输出(O) 窗口(W) 帮助(H)
无合作目标测量
第三种不需要合作目标, 根据物体的特征点、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。
4 测量机器人的测量原理
Z P X α β O Y S P
S1
Z X
S2
A
Y
B
极坐标法测量原理
前方交会法测量原理
二
测量机器人在工程建筑物
7)、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 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 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
可对工程数据进行适当的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
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。
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。
Leica TCA2003
型 测 量 机 器 人
2 测量机器人组成
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
系统维护与更新方便，运行成本低。
5 系统功能设计
1)、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。
5）自动测量限差设置
目 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：
– 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
初始化全站仪界面
3）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
主要设置参数有： – 周期
– 测站名
– 测站的X、Y和Z坐标
1）输入目标高
目标高输入是指输入每次仪器设站时所量测的监测点目标高信息，包括
点组名、周期、点名、目标高（单位为m）和观测日期等。
目标高输入界面
2）参考点设置
设置参考点的目的是用以差分改正，以此消除或减弱某些测量误差，从
而达到提高观测数据精度的目的。一般，参考点个数应多于两个。
参考点输入界面
3）坐标重计算
存观测时间定制设置；
注 意： 观测时间定制界面
最多只能设置3个定时器。
4）连接点组与定时器
目 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： 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
测量机器人测量自动化 教学实习
2006年10月 武汉大学测绘学院
一
测量机器人概述
1 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
新建工程界面
来自百度文库
打开工程界面
2）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）
四 固定式全自动变形监测系统功能
使用Geo_DAMOS软件系统进行变形监测的 步骤和过程如下：
1）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 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 数据存储方式选择 下面一一叙述各个步骤：
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
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
1）自动测量
2）图形显示
– 仪器高
– 定向点
– 定向方位角
测站设置界面
2 自动测量参数设置
1）初始测量 2）测点分组
3）观测时间定制
4）连接点组与定时器
5）测量限差设置
6）自动测量参数设置 7）数据存储方式选择
1）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： 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
目标捕获
集成传感器
3 测量机器人分类
测量机器人可分为三类：
被动式三角测量或极坐标法测量
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
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。
变形报警窗体
3 系 统 主 框 图
配置度盘
初始测量
差分数据处理方式
4 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；
固定式全自动变形监测模式（三）
3 移 动 式 网 观 测
在每个测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。
参考点1
基站 测量机器人 目标点1 参 考 系
1）自动测量
自动测量界面
2）图形显示（一）
图形显示界面——测点位置图
2）图形显示（二）
图形显示界面——单个测点不同周期变形曲线图
2）图形显示（三）
图形显示界面——多个测点同一周期变形曲线图
4 测量数据处理
1）输入目标高 2）参考点设置 3）坐标重计算 4）计算日平均
5）参考点分区
6）数据差分处理
2 固定式全自动变形监测
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）
新建工程(N)
初始化全站仪
测点分组 观测时间定制 连接点组与定时器 测量限差设置
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
关于…
打开工程(O)
工程另存为(S) 删除工程(D) 压缩当前工程
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
水平平铺 垂直平铺 层叠排列
自动测量参数设置
数据存储方式选择 自动测量 图形显示
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
最近使用工程
打印设置(P) 退出系统(E)
排列图标
数据管理窗体 自动测量窗体 图形显示窗体
输出长江委平差格式 仪器遥操作
搜寻目标点 读取当前位置 仪器定位于… 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 输出长江委手簿数据 输出两测站平均值
2）测点分组
目 的：
测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：
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
目 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。 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
4)、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
遮挡处理
——放弃当前点测量； ——根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 当测点变形量超过预先设定的限差时，进行自动报警。
坐标重计算功能是根据数据库中已经存在的参考点数据与测站点数 据重新计算变形点坐标的功能，这一功能只是对原始观测数据的X、Y和 Z坐标重新计算。