专利名称：双站协同式大型结构件多面测量方法
技术领域：
本发明涉及-一种双站协同式大型结构件多面测量方法，采用两台全站仪，实现大型结构 件多面测量，属于光电在线检测技术领域。
背景技术：
全站仪又称全站型电子速测仪(Electronic Total Station)。是种集光、机、电技 术为一体的精密测量仪器，由电子测角、电子测距、电子计算和数据存储等部分组成，通 过人工瞄准、逐点测量采集数据，再通过通讯电缆传送给电脑，电脑根据测量软件完成数据 的处理，并显示最终的测量结果。在全站仪A中建立直角坐标系，确定待测对象上的待测点 点P，见图1所示，测量出方位角a、俯仰角(3、距离d(斜距、平距)以及高差等。待测点 P在全站仪A直角坐标系中的坐标^,,^，^)根据下式求出
jc,, = (i-sin / 'cosa <j = d. sin . sin a (1)
z/7 =d 'cos/
全站仪用于地下隧道施工、地上大型建筑以及其他大型结构件尺寸及形位误差测量。如在 轨道客车车体的制造过程中，通过全站仪的在线测量，实现变形监测。对此，在一篇发表 于2007年题为"客车车体形位误差测量方法研究"的K春理工大学郑海涛硕士论文中记载了 有关内容。该测量方法称为单站转站式测量方法，见图2、图3所不，需要测量车体1两侧 待测点P'、待测点P2之间的距离。全站仪A位于能够瞄准到位于车体1 一侧的待测点的 位置，参照目标C位于能够瞄准到车体1另一侧的待测点P2并且能够被全站仪A瞄准到的 位置。全站仪A先测量待测点Pi ，再测量参照目标C。然后，将全站仪A转站至参照目标C 的位置，测量待测点P-、将测量数据传给电脑，由电脑根据测量软件计算出待测点P!、待测 点P2之间的距离。该方法存在的不足在于操作繁琐，在转站的过程中会发生精度损失，导致 测量精度下降。
在大型结构件多面测量上还有采用3D悬臂式激光雷达测量的方法。该方法无需合作目 标，能够单机完成多面测量。但是，所采用的悬臂式激光雷达目前最大悬臂长仅有5m，尚不 能适合如轨道客车车体 一类的大型结构件的多面测量
发明内容
为了实现采用全站仪便捷地完成大型结构件多面测量，同时保证测量精度，我们发明了 一种双站协同式大型结构件多面测量方法。
本发明是这样实现的，采用全站仪测量大型结构件多面尺寸，其特征在于，见图4所示， 釆用两台全站仪，牛-全站仪A位于能够瞄准到位于大型结构件2 -.侧的待测点Pi的位置，副全 站仪B位于能够瞄准到大型结构件2另一侧的待测点P2的位置，并且两台全站仪能够对瞄，通 过对瞄确定副全站仪B相对于主全站仪A的有向角e,主全站仪A测量大型结构件2—侧的待测 点P!，副全站仪B测量大型结构件2另 一侧的待测点P2，将测量数据传给共用电脑，由电脑根 据测量软件计算出两个待测点之间的距离。
本发明其效果在于，两台全站仪固定不动，协同测量。因此，该方法不仅简便、省事， 而且，不会发生因测量仪器的移动所发生的精度损失。测量范围等同于单台全站仪的测量范 围。在实现大型结构件多面测量的同时保证精度不变。
图1是在全站仪直角坐标系中待测点的位置及位置数据含义示意图。图2是现有单站转 站式测量方法转站前测量状态示意图。图3是现有单站转站式测量方法转站后测量状态示意 图。图4是本发明之双站协同式测量方法测量状态示意图，该图兼作为摘要附图。
具体实施例方式
本发明具体是这样实现的，采用全站仪测量大型结构件多面尺寸。见图4所示，采用两台 全站仪，主全站仪A位于能够瞄准到位于大型结构件2—侧的待测点P,的位置，副全站仪B位 于能够瞄准到大型结构件2另一侧的待测点P2的位置，并且两台全站仪能够对瞄。主全站仪A 测出副全站仪B的方位角e',副全站仪B测出主全站仪A的方位角e"。于是，主全站仪A通过对 瞄确定副全站仪B相对于主全站仪A的有向角0 ，见下式<formula>formula see original document page 4</formula> 主全站仪A的直角坐标系为(w)，副全站仪B的直角坐标系为(x》U')。根据公式(1)求 出副全站仪B在主全站仪A屮的坐标(;^,，j^,^,;)，艮卩<formula>formula see original document page 4</formula>
式中d'、卩、e'由主全站仪A测量，分别为副全站仪B的直角坐标系(JC》',2')原点的斜距、 俯仰角和方位角。
主全站仪A测量大型结构件2—侧的待测点P,。副全站仪B测量大型结构件2另一侧的待测 点P2，待测点P2在副全站仪B直角坐标系中的坐标为(x;,A,z;)。副全站仪B经坐标旋转及坐标平移，待测点P2在主全站仪A直角坐标系中的坐标(X.4 ,乂4 ,Z4 )为
= x; cos e +力sin 0 + h = _4 sin " K cos "
(4)
将测量数据传给共用电脑，由电脑根据测量软件计算出两个待测点之间的距离<
权利要求
1、一种双站协同式大型结构件多面测量方法，采用全站仪测量大型结构件多面尺寸，其特征在于，采用两台全站仪，主全站仪(A)位于能够瞄准到位于大型结构件(2)一侧的待测点(P1)的位置，副全站仪(B)位于能够瞄准到大型结构件(2)另一侧的待测点(P2)的位置，并且两台全站仪能够对瞄，通过对瞄确定副全站仪(B)相对于主全站仪(A)的有向角(θ)，主全站仪(A)测量大型结构件(2)一侧的待测点(P1)，副全站仪(B)测量大型结构件(2)另一侧的待测点(P2)，将测量数据传给共用电脑，由电脑根据测量软件计算出两个待测点之间的距离。
2、 根据权利要求l所述的大型结构件多面测量方法，其特征在于，主全站仪(A)测出副全站仪(B)的方位角(e')，副全站仪(B)测出主全站仪(A)的方位角(e")，副全站仪(B)相对于主全站仪(A)的有向角(e)由下式决定<formula>formula see original document page 2</formula>
3、 根据权利要求l所述的大型结构件多面测量方法，其特征在于，主全站仪(A)的直角坐标系为(x，:kz)，副全站仪(B)的直角坐标系为(x'，/,z')，副全站仪(B)在主全站仪(A)中的坐标(X^,3^，Zw)为xH/l = d' sin /cos W<{尸tt4 = t/' sin 〃 . sin ，式中d'、 p、 6'由主全站仪(A)测量，分别为副全站仪(B)的直角坐标系(x',/,z')原点的斜距、俯仰角和方位角。
4、 根据权利要求l所述的大型结构件多面测量方法，其特征在于，副全站仪(B)测量的大型结构件(2)另一侧的待测点(P2)在副全站仪(B)直角坐标系中的坐标为(4,^,4)，该点在主全站仪(A)直角坐标系中的坐标(^,h,^)为x,,=《cos (9 + 乂 sin 61 +< h = -x; sin (9 +cos 0 + 。;4 = zw +
全文摘要
双站协同式大型结构件多面测量方法属于光电在线检测技术领域。现有单站转站式测量方法存在的不足在于操作繁琐，在转站的过程中会发生精度损失，导致测量精度下降。本发明采用两台全站仪，主全站仪位于能够瞄准到位于大型结构件一侧的待测点的位置，副全站仪位于能够瞄准到大型结构件另一侧的待测点的位置，并且两台全站仪能够对瞄，通过对瞄确定副全站仪相对于主全站仪的有向角，主全站仪测量大型结构件一侧的待测点，副全站仪测量大型结构件另一侧的待测点，将测量数据传给共用电脑，由电脑根据测量软件计算出两个待测点之间的距离。用于测量大型结构件多面尺寸及误差。
文档编号G01B11/14GK101639347SQ20091006747
公开日2010年2月3日 申请日期2009年9月1日 优先权日2009年9月1日
发明者于正林, 涛 姜, 曹国华, 王燕飞, 微 谭 申请人:长春理工大学