专利名称：全站仪无棱镜测距的准确度评估装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种评估装置及方法，尤其地、涉及一种全站仪无棱镜测距的准确度评估装置及方法。
背景技术：
全站仪是一种集光、机、电为一体的高技术测量仪器，是集角度测量和距离测量功能于一体的测绘仪器系统，应用非常广泛。全站仪的距离测量包括棱镜模式和无棱镜模式， 其中，无棱镜测量模式可以不使用反射棱镜，不需要辅助测量人员配合，特别适合在不宜放置反射棱镜或者反射片的地方应用，例如超大口径超声流量计安装定位、隧洞掘进施工、土建施工放样等场合。但是全站仪在检定时一般只针对其棱镜测距模式，这样得到的检定结果无法保证无棱镜测距模式的准确性。全站仪无棱镜模式测距的准确度与目标材质、入射角度、入射距离有关，在目标材料反光厉害、入射角度较小的情况下，测距准确度降低甚至无法得到有效数据。所以，掌握全站仪在不同测量条件下的测距准确度水平，尽量避免不利的使用条件，无法避免时赋予测量结果合理的不确定度，这对合理使用全站仪具有非常重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种对全站仪无棱镜测距模式进行测量准确度评估的装置及方法。本发明提供了一种用于全站仪无棱镜测距模式的准确度评估装置，其包括可旋转且具有刻度的第一固定平台和第二固定平台；位于第一固定平台上的第一定位部件和位于第二固定平台上的第二定位部件；以及对第一定位部件的定位点与第二定位部件的定位点之间的距离进行测量的长度测量工具；所述全站仪与所述第一定位部件、所述第二定位部件呈三角形分布，通过所述全站仪测量第一定位部件定位点坐标与第二定位部件定位点的坐标。其中，在第一定位部件以及第二定位部件的端面上贴有待测材料、或所述第一定位部件和第二定位部件由待测材料加工而成。其中，所述全站仪与第一定位部件、第二定位部件在同一个水平高度。其中，所述第一固定平台和所述第二固定平台设置在同一个具有刻度的滑轨上。其中，所述第一定位部件和第二定位部件为圆柱体，在圆柱体的一侧端面圆中心具有十字标记的定位点。本发明提供了一种用于全站仪无棱镜测距模式的测量准确度评估方法，其采用上述的评估装置，首先利用长度测量工具测量第一定位部件与第二定位部件的定位点之间的第一距离；其次，通过全站仪测量第一定位部件定位点与第二定位部件定位点的坐标，计算所述第一定位部件定位点与第二定位部件定位点之间的第二距离；最后，通过第一距离与第二距离的比较获得全站仪测距准确度。
其中，所述第一距离为多次测量的平均值。其中，通过更换第一定位部件和第二定位部件上的待测材料或更换第一定位部件和第二定位部件，对不同材料条件下的全站仪的测量准确度进行分析。其中，通过转动第一定位部件和第二定位部件，获得不同入射角条件下的全站仪的测量准确度数据。其中，通过更换全站仪与两定位部件连线中心点距离，获得不同入射距离条件下的全站仪的测量准确度数据。两定位部件之间的距离按照可提供的标准长度来合理选择。由于全站仪无棱镜测距的精度一般在2mm左右，故标准长度的准确度一般要优于0. 4mm,可选用内径千分尺或便携式测量臂等工具来现场提供一个可调的标准长度，或者制作若干长度稳定的标准尺来提供该标准长度。通过本发明的评估装置能够对全站仪的无棱镜模式下的测量准确度进行分析，获得相应的分析数据，进而确定不同条件下的全站仪的测量能力，保证全站仪无棱镜模式的合理使用。由于长度测量在工业领域中有很多直接的应用，故本评估结果可以直接应用到实际测量结果分析中。
图1全站仪无棱镜测距模式的评估装置示意图。
具体实施例方式为了便于理解，下面将结合附图对本发明作进一步的解释。实施例1如图1所示，全站仪1处于无棱镜模式下，采用包括两个固定平台和标准长度测量工具(未示出)的评估装置对全站仪1的测距准确度进行评估。所述两个固定平台为可以旋转且具有刻度的固定平台，分别为第一固定平台2和第二固定平台3，具体而言，在两个固定平台上具有圆周型刻度，该固定平台可以为通过手动调整旋转刻度的转盘，或者为电机驱动式刻度圆盘。通过卡具将第一定位部件4固定到所述第一固定平台2上，同样地、在第二固定平台3上具有第二定位部件5，第二定位部件5可固定到所述第二固定平台3上， 两个固定平台上的定位部件可通过手动调整角度或者由程序控制自动选择合适的转动位置和转动角度，第一固定平台及其上的第一定位部件的结构与第二固定平台及其上的第二定位部件的结构相同。第一定位部件4和第二定位部件5除了采用待测材料加工而成外，还可以在第一定位部件4和第二定位部件5的端面贴上待测材料。对于第一定位部件4和第二定位部件5来说，其形状优选为圆柱体，但不局限于圆柱体。如图1中的所示为圆柱体的俯视图， 圆柱体被横向固定在固定平台上，圆柱体的圆形的端面上用于放置待测目标或待测样品， 更进一步，为了保证对待测样品或材料的准确评估，优选采用待测材料整体加工为第一定位部件和第二定位部件。优选以定位部件的中心点为进行测量或观察的定位点，更优选以十字标记的交叉点作为测量或观察的定位点。对于由待测材料加工而成的第一定位部件和第二定位部件，可以在加工时确定定位点，并精确刻画十字标记；而对于在定位部件上粘贴待测材料的情况，则需要在粘贴完成之后确定待测样品的定位点，并精确刻画十字标记。 优选采用坐标测量设备来确定定位部件的端面圆心作为定位点，首先采集圆柱面上的坐标点，然后采集圆柱端面上的坐标点，将圆柱面上的坐标点投影到圆柱端面，坐标点拟合得到的平面上为一个标准圆，该圆圆心即为定位点的精确位置。第一定位部件4的圆形端面和第二定位部件5的圆形端面分别面对全站仪1。将第一固定平台2和第二固定平台3以一定距离设置，并保持两个固定平台水平且高度相等， 两定位部件之间的距离按照可提供的标准长度来合理选择，标准长度优选在Im以上，该长度可能的最大值由标准尺或三坐标机的测量范围来确定。当第一固定平台2和第二固定平台3安装好后，采用长度测量工具对第一定位部件4和第二部件5的十字标记的中心之间的距离进行测量，该长度测量工具可以为标准尺，由于受制于标准尺的测量精度，对于精度要求较高的场合优选采用内径千分尺，为进一步提高长度测量的准确性，更优选采用便携式坐标测量臂对两个定位点之间的距离进行测量。测量时，先测圆柱面并选若干测量点，然后投影到端面上，投影圆的中心即是中心点，通过标尺或三坐标机测量第一定位部件4和第二定位部件5的投影中心点之间的距离Li，该距离被定义为第一距离。通过多次测量获得Ll的精确值。安装并调平全站仪1，将全站仪1与贴有待测样品的第一固定平台2和第二固定平台3布置成等腰三角形形状，优选为等边三角形，利用三脚架将三者调整到同一个水平面上。通过全站仪1测量第一定位部件4上的定位点的坐标，以及测量第二定位部件5上的定位点的坐标，根据全站仪测量的两个坐标计算第一定位部件4与第二定位部件5的中心点之间的距离L2，该距离被定义为第二距离，通过将Ll与L2进行比较可获得全站仪的测量误差值。在实际测量过程中，需要用全站仪进行多次测量，统计其测量距离的均值和标准差。通过测量误差值、测量距离的均值以及标准差可获得全站仪测量准确度的评估数据。为了验证全站仪对同一测量目标的测量准确度，在全站仪到定位部件的距离不变的前提下，可控制第一定位部件4和第二控制部件5的旋转角度，进而实现不同的入射角 α，根据对不同的入射角下的全站仪测量所获得的距离数据进行统计分析，可获得该待测样品材料下全站仪的测量准确度评估数据。另外，还可通过改变全站仪与两定位部件连线中心点距离，获得不同入射距离条件下的全站仪的测量准确度数据。更进一步，通过更换第一定位部件4和第二定位部件5或更换定位部件上的待测样品，对不同样品条件下的全站仪的测量准确度进行分析，从而可以掌握全站仪的测量能力。实施例2作为本发明实施例1的变形，实施例2与实施例1相同的内容不再重复，对于第一固定平台和第二固定平台可以设置在一水平的具有刻度的滑轨上，从而方便了第一固定平台和第二固定平台之间距离的准确调节，位于固定平台上的定位部件不局限于圆柱体，只要保证第一定位部件和第二定位部件的入射面为规则的易于确定其中心点的形状即可，通过全站仪对第一定位部件和第二定位部件上的更换以及贴在其上的不同待测样品物质，在不同入射角度，入射距离下进行长度测量，可获得全站仪的测量准确度评估数据。通过本发明的评估装置能够对全站仪的无棱镜模式下的测量准确度进行分析，获得相应的分析数据，进而对确定不同条件下的全站仪的测量能力，保证使用全站仪的无棱镜模式下测距数据的准确性。
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虽然本发明是参考其优选实施例示出和描述的，但本领域的普通技术人员应该理解，在不脱离附属的权利要求书所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行形式和细节的各种改变。
权利要求
1.一种用于全站仪无棱镜测距模式的测量准确度评估装置，其包括可旋转且具有刻度的第一固定平台和第二固定平台；位于第一固定平台上的第一定位部件和位于第二固定平台上的第二定位部件；以及对第一定位部件的定位点与第二定位部件的定位点之间的距离进行测量的长度测量工具；其特征在于所述全站仪与所述第一定位部件、所述第二定位部件呈三角形分布，通过所述全站仪测量第一定位部件与第二定位部件的定位点的坐标。
2.如权利要求1所述的用于全站仪无棱镜测距模式的测量准确度评估装置，其特征在于在第一定位部件以及第二定位部件的端面上贴有待测材料，或所述第一定位部件和第二定位部件由待测材料加工而成。
3.如权利要求1所述的用于全站仪无棱镜测距模式的测量准确度评估装置，其特征在于所述全站仪与第一定位部件、第二定位部件在同一水平高度。
4.如权利要求1所述的用于全站仪无棱镜测距模式的测量准确度评估装置，其特征在于所述第一固定平台和所述第二固定平台设置在同一个具有刻度的滑轨上。
5.如权利要求1所述的用于全站仪无棱镜测距模式的测量准确度评估装置，其特征在于所述第一定位部件和第二定位部件为圆柱体，在圆柱体的一侧端面圆中心具有十字标记的定位点。
6.一种用于全站仪无棱镜测距模式的测量准确度评估方法，其采用如权利要求1-5任一项所述的评估装置，其特征在于利用长度测量工具测量第一定位部件与第二定位部件的定位点之间的第一距离；通过全站仪测量第一定位部件与第二定位部件的坐标，计算所述第一定位部件与第二定位部件的定位点之间的第二距离；通过第一距离与第二距离的比较获得全站仪测量准确度数据。
7.如权利要求6所述的用于全站仪无棱镜测距模式的测量准确度评估方法，其特征在于所述第一距离为多次测量的平均值。
8.如权利要求6所述的用于全站仪无棱镜测距模式的测量准确度评估方法，其特征在于通过更换第一定位部件和第二定位部件上的待测材料、或更换第一定位部件和第二定位部件，对不同材料条件下的全站仪的测量准确度进行分析。
9.如权利要求6所述的用于全站仪无棱镜测距模式的测量准确度评估方法，其特征在于通过转动第一定位部件和第二定位部件，获得不同入射角条件下的全站仪的测量准确度数据。
10.如权利要求6所述的用于全站仪无棱镜测距模式的测量准确度评估方法，其特征在于通过调整全站仪与两定位部件连线中心点距离，获得不同入射距离条件下的全站仪的测量准确度数据。
全文摘要
本发明涉及一种全站仪无棱镜测距模式的测量准确度评估装置及其方法，所述评估装置包括可旋转且具有刻度的两个固定平台；位于固定平台上的定位部件以及对两个固定平台上的定位部件的定位点之间的距离进行测量的长度测量工具。将所述评估装置与全站仪配合进行分析，其中，所述全站仪与两个定位部件呈三角形分布，通过所述全站仪测量两个定位部件的定位点的坐标，计算两个定位点之间的距离，并与所述长度测量工具得到的距离进行比较来分析全站仪的测距准确度。通过本发明的评估装置及其方法能够对全站仪的无棱镜模式下的测量准确度进行分析，获得相应的分析数据，进而确定不同条件下的全站仪的测量能力，保证全站仪无棱镜模式的合理使用。
文档编号G01C25/00GK102506902SQ201110393729
公开日2012年6月20日 申请日期2011年12月2日 优先权日2011年12月2日
发明者孟涛, 张亮, 王池, 胡鹤鸣, 高峰 申请人:中国计量科学研究院