40TCA2003测量机器人变形监测系统操作手册TCA2003测量机器人变形监测操作手册王海滨 刘朋俊（黄委会设计院测绘总队，郑州 450003）一、测量机器人变形监测系统的地位和作用 近年来电子工业的迅速发展，带动新型的精密电子测量仪器不断出现，为测绘行业提供了新的技术和方法。随着精密电子仪器的出现，变形监测也出现了新的变革和发展。工程测量常规的经纬仪和电磁波测距仪已经逐渐被电子全站仪所替代，电脑型全站仪配合丰富的软件向全能型和智能型方向发展，形成了TPS（Totalstation Position System）系统。带电动马达驱动和程序控制的TPS系统结合激光，通讯及CCD技术，可以实现测量的全自动化，集自动目标识别、自动照准、自动测角、自动测距、自动跟踪目标、自动记录于一体的测量系统，该系统可自动寻找并精确照准目标，在1 s内完成一目标点的观测，像机器人一样对目标点进行自动观测，配合内处理软件，可以实现变形监测内外业一体化、全自动化，被称为测量机器人。二、系统的构成及附件21硬件构成 主机、GPH1单棱镜、GZT4觇牌、内置GEB87电池、GEB71备用电池、数据及电源电缆、SRAM存贮卡（512K）、GST20脚架、GDF21基座、背带、仪器箱。22软件构成2.2.1 系统软件（Syytem Software）包括所有的基本功能；2.2.2 随机应用软件（Application Software）支持特殊的应用测量;2.2.3 机载Inspector V1.0数据采集软件。2.2.4 变观准备应用软件三 系统的特点和优点31 TCA2003的精度及功能特点TCA2003标称测角精度0.5秒，测距精度（1mm+1ppm*D）（D为被测距离），测程范围：在一般条件下，单棱镜可达2500米，三棱镜可达3500米。TCA仪器由马达带动，在望远镜中安有同轴的自动目标识别（ATR1）装置，采用内置的ATR1发射激光束，经过反射后由内置的CCD像机接收，相对于CCD像机中心点位置被计算，其偏移量被用来控制仪器马达，转动仪器以便精确照准棱镜，并可对水平角和垂直角进行改正。TCA2003测量机器人在望远镜中安有同轴自动目标识别装置ATR（Automatic Target Recognition）,能自动瞄准普通棱镜进行测量。内置的ATR与望远镜同轴安装，并向目标发射激光束，返回的激光束被仪器中的CCD相机捕获从而计算出反射光点中心的位置，驱动马达步进到棱镜的中心位置，并对水平角和垂直角进行改正。垂直轴里安有激光对点器，投在地面上的红色激光点使仪器对中更加容易。可采用电子气泡精确整平仪器，将用图形和数字显示垂直轴的纵、横向倾斜量。 可向仪器内部的Flash存贮器装载应用软件，并独立运行于仪器上，数据存贮在SRAM存贮卡上，外业不需要笔记本电脑即可控制仪器和存贮数据，降低了该系统的成本。 可以自动进行气象改正、折光改正、加乘常数改正、克服气象代表性误差。32机载Inspector V1.0软件的功能及特点 机载Inspector软件的作业模式和限差控制是按照我国现行的有关规范要求，可进行边角网、测边网、测角网和极坐标网的全圆多测回作业。 机载Inspector软件独立运行于仪器上，不需要附加额外的笔记本电脑和电源、电缆等外部设备。 Inspector软件是充分利用了徕卡高智能、高精度TCA型全站仪电子计算、马达驱动及目标自动识别、照准、跟踪等各项高科技自动化性能，根据大坝的实际变观监测网，开发应用于大坝变观系统野外数据自动采集的全站仪用机载控制软件。它通过PCMCIA卡存储数据文件直接与DAA大坝变形数据分析处理软件接口，实现大坝变形观测野外数据采集软件控制、自动采集等功能，进而达到大坝变形观测自动化、数字化、计算机化，保证观测成果的准确性、高效率性，减轻劳动强度和降低对观测人员的技能要求。 Inspector软件的开发设计原理是建立在实际大坝变观监测网之上，利用精密全站仪进行大地测量边、角观测，实现变形体整体变形状态监测的自动数据采集。其运行在徕卡TCA型全站仪上，独立控制全站仪完成测量工作。 Inspector软件在全站仪上内置数据库，建立起实际大坝变观监测网基准点及变观点的概略坐标数据库，当全站仪实时安置在某个基准点上，完成点位判别和度盘定向后，仪器将按机载软件预先在此点上设定的观测点集、顺序以及规定测回数依次对观测目标进行边、角测量，实时将观测结果记录到全站仪PCMCIA存储卡的文件中，并将实时采集的数据与相关规范的限差自动进行比对，若超差则报警，弹出对话框等待人工干予。当最终取得合格外业观测数据文件后，该数据文件可与内业计算机变观数据处理系统软件接口，直接将观测数据送入处理系统。四TCA2003键盘及显示器介绍4.1 键盘按功能分区白色：固定键 固定键所代表的功能在所有情况下均可使用。橙色：功能键 功能键的功能根据工作情况的不同而变化。绿色：控制键 控制键的功能是移动对话框中的滚动光条，在一行中对光标进行定位。黄色：数字键和输入键 用于输入数字或根据屏幕中选项所对应的数字进行功能选择。4.2 固定键介绍代码输入如果用户自定义编码不存在，按下此键调出标准编码照明开关，按此键显示如下图 -F1（DISPL） 显示屏照明开关 -F2（RETIC） 十字丝照明开关 -F3（L-PLM） 激光对点器开关 -F4（EGL） EGL1导向光 -F5(DEFLT) 设置缺省值电子气泡整平仪器显示如下图仪器可以用脚螺旋按电子气泡显示直接进行整平，而不必再旋转90或180。多种功能键，按此键显示如下 -F1（ATR） 锁定静止目标时，ATR1自动进行目标识别开/关 -F2（LOCK） 锁定运动目标时，ATR1自动进行目标识别开/关 -F4（L.INT）在远程测量时中断ATR1锁定模式 -F5(LAST) 将望远镜转到所存的最后一个点位 1 User template & files(用户配置和文件) -选择用户模板 -选择数据载体 -选择存贮测量值的文件 -选择读取点位坐标的数据文件 2 EDM measuring program(距离测量方式) -F1（ ） 标准测量。1mm+1ppm;测量时间3秒。 -F2（PRECI） 精密测量。1mm+1ppm;测量时间3秒。 -F3（FAST） 快速测量。3mm+2ppm;测量时间1.5秒。 -F4（TRK） 跟踪测量。5mm+2ppm;测量时间0.3秒。 -F5（AVERG） 平均测量。使用正常方式进行重复测量。显示测距的次数、平均值和平均值的标准偏差。测量时间3秒。 3 Compensator/Hz-corrections(补偿器/水平改正)补偿器和改正数联合使用的四种状态： （1）补偿器和改正数都打开 该状态改正仪器的水平视准差、垂直视准差以及垂直轴倾斜误差，垂直角的基准线为铅垂线。 （2）补偿器打开，改正数关闭该状态不改正水平测量，垂直角的基准线为铅垂线。 （3）补偿器关闭，改正数打开水平角测量中将改正水平视准差和垂直视准差，垂直角的基准线为铅垂线。 （4）补偿器和改正数都关闭不进行水平角改正，垂直角的基准线为仪器的垂直轴。 4 EDM Test (Signal/Frequency)(测距条件测试)显示返回信号强度和测距频率 -F3（TREQ） 测量频率和返回信号强度显示状态的转换开关。 -F5（STOP） 结束并返回原对话框 -F6（ON/OFF） 音响开关，仅在显示信号强度时激活，返回信号强度的大小由蜂鸣声表示，信号越强频率越高，当达到100%时则成连续。 5 Beep/Hz-sector(音响/角度放样) 6 V-Angle/ display(垂直角显示)选择：Zenith angle 用天顶距显示，指向天顶方向为零度。 Elev.angle +/- 用高度角显示，望远镜在水平位置时显示为零度。 Elev.angle% 用坡度角显示，水平位置显示为零度。角度用百分比来表示，仰角为正，俯角为负。 7 Power off,Sleep(关机和休眠)选择自动关机，在规定时间内无任何按键动作或通讯信号经过接口，则自动关机或进行休眠状态。可设置自动关机时间。 8 Accessories(附件的使用)确认对话框中的内容，继续进入下一显示屏 开、关机 返回上一对话框53 主面板下功能键的作用F1（EXTRA）帮助功能 1 on line mode (GeoCOM) 联机模式进入联机操作（GeoCOM），仪器切换到允许用数据记录器或PC进行通讯的模式。通过RS232接口，用GeoCOM指令进行操作。 2 Format Memory card 格式化存贮卡3 Remote control mode ON/OFF 遥控测量模式F2（CAL）显示并测设仪器误差F1 测设补偿器指标差（l , t） F2 测设垂直度盘指标差（ F3 测设水平视准差和可综合测设垂直度盘指标差选的水平轴倾斜误差（c , a） F4 水平视准差和水平轴倾斜误差（I c a ） F5 可选的ATR准直误差测设或对ATR准直误差、视准差和指标差的综合测设F3(CONF)系统配置、用户设置1 System date and time 设置日期和时间2 Define functionality 定义功能显示：show all menus and keys : NO 为YES则激活所有功能；show full ppm definition : NO 为YES时可输入气象改正、投影改正、垂力改正、折光改正；当为NO时只能输入温度、气压或ppm改正值；Enable user configurat : NO 为YES改变原有的用户设置；Allow data editing : NO 为YES则存贮数据或编码块，不能改变测量数据如：角度、距离或坐标；为NO时不能改就存贮数据。3 GSI-Communications param GSI通讯参数按F5（DEFLT）则显示标准参数4 GeoCOM-Coommunications param GeoCOM通讯参数按F5（DEFLT）则显示标准参数5 Instrument identification 仪器名称6 Autoexec-Application