自動(dòng)整平基座在地下工程測(cè)量中的應(yīng)用分析

【摘要】工程測(cè)量的自動(dòng)化為測(cè)量設(shè)備提供了工作平臺(tái)，自動(dòng)化的整平基座能夠與自動(dòng)補(bǔ)償器進(jìn)行協(xié)調(diào)工作，完成地下工程的測(cè)量。本文分析了全站儀的自動(dòng)補(bǔ)償功能，介紹了自動(dòng)整平基座與測(cè)量?jī)x器協(xié)同工作的原理，進(jìn)而論證自動(dòng)整平基座在地下工程測(cè)量中的作用，僅供相關(guān)人士參考。

【關(guān)鍵詞】自動(dòng)整平基座 地下工程測(cè)量 應(yīng)用分析

現(xiàn)代工程的施工自動(dòng)化發(fā)展使得工程的測(cè)量與施工的自動(dòng)化水平都得到了提高。常見的工程導(dǎo)航需要儀器能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)整平，常見的整平機(jī)構(gòu)包括對(duì)于大型機(jī)械設(shè)備進(jìn)行整平以及對(duì)于動(dòng)態(tài)載體進(jìn)行整平兩種，而常見的測(cè)量?jī)x器都是對(duì)于小傾斜范圍環(huán)境的安平裝置以及補(bǔ)償裝置。本文基于這種背景，在對(duì)全站儀自動(dòng)補(bǔ)償功能進(jìn)行論述的基礎(chǔ)上，試論證自動(dòng)整平基座能夠在大范圍的傾斜環(huán)境下完成對(duì)于地下工程的測(cè)量作業(yè)。

一、全站儀的自動(dòng)補(bǔ)償功能

目前常見的全站儀除卻具有自動(dòng)的目標(biāo)識(shí)別以及照準(zhǔn)的功能之外，還具有單軸、雙軸以及三軸的自動(dòng)補(bǔ)償功能。其中，單軸的補(bǔ)償能夠彌補(bǔ)前后方向上的誤差，雙軸的補(bǔ)償則能夠?qū)崿F(xiàn)前后以及左右方向上的誤差，而三軸的補(bǔ)償則能夠自動(dòng)補(bǔ)償前后左右以及水平軸與視準(zhǔn)軸之間的誤差，三軸補(bǔ)償這種補(bǔ)償實(shí)質(zhì)上是一種對(duì)于豎角與水平角數(shù)值之間的誤差進(jìn)行的補(bǔ)償與修正。在實(shí)際的作業(yè)工作中為了滿足國(guó)家對(duì)于電子經(jīng)緯儀檢定的要求，需要在三軸補(bǔ)償開始之前將儀器的水準(zhǔn)氣泡調(diào)整到中間的位置，將傾斜控制在正負(fù)四度的范圍之內(nèi)才有效，這就使得單一的測(cè)量?jī)x器的補(bǔ)償功能顯得十分有限，為了實(shí)現(xiàn)大傾斜范圍的動(dòng)態(tài)測(cè)量，需要引入能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)整平的設(shè)備，來(lái)提高測(cè)量的精度。

二、自動(dòng)整平基座的整平原理及其與測(cè)量?jī)x器的協(xié)同工作

（一）自動(dòng)整平基座的整平原理。電子自動(dòng)整平基座基本的構(gòu)件包括傳感器、電子線路以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)等部分，通過(guò)傾斜傳感器的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于測(cè)量?jī)x器基座傾斜角度的調(diào)節(jié)，通過(guò)伺服電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于激光器的控制，及時(shí)的修正準(zhǔn)直系統(tǒng)的方向。電子自動(dòng)安平的作用在10.8度到16.2度的范圍內(nèi)均能夠有效發(fā)揮，并且能夠保證安平的穩(wěn)定性與補(bǔ)償?shù)木取纹瑱C(jī)是整個(gè)自動(dòng)整平系統(tǒng)的根本控制器，與其連接的外部設(shè)備包含了開關(guān)按鍵與指示燈、兩個(gè)傳感器以及兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)，以此來(lái)保證儀器自動(dòng)整平功能的實(shí)現(xiàn)。在工作的工程需要將命令經(jīng)由開關(guān)按鍵輸入到單片機(jī)內(nèi)部，經(jīng)過(guò)對(duì)命令的分析與理解，單片機(jī)會(huì)開始執(zhí)行工作，并且點(diǎn)亮相應(yīng)的指示燈。具體的整平過(guò)程為：傾角儀器會(huì)在儀器發(fā)生傾斜的時(shí)候，向單片機(jī)發(fā)出信號(hào)，單片機(jī)通過(guò)對(duì)信號(hào)的解析來(lái)判斷儀器的傾斜狀態(tài)，根據(jù)儀器的未整平狀態(tài)驅(qū)動(dòng)對(duì)基座進(jìn)行調(diào)整，并及時(shí)的接收與分析調(diào)整過(guò)程中傳感器發(fā)回來(lái)的信號(hào)，直至單片機(jī)認(rèn)為儀器的基座已經(jīng)整平為止。

（二）自動(dòng)整平基座與儀器的工作過(guò)程。雖然自動(dòng)化的整平基座能實(shí)現(xiàn)整平的自動(dòng)化，但是精度有限，而測(cè)量?jī)x器雖然不能自動(dòng)整平，但是具有較高的補(bǔ)償精度。所以在進(jìn)行大傾斜范圍內(nèi)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)或者是環(huán)境對(duì)儀器的影響較大的條件下，可以通過(guò)測(cè)量?jī)x器與自動(dòng)整平基座的協(xié)調(diào)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于地下工程的測(cè)量工作。對(duì)自動(dòng)整平基座與測(cè)量?jī)x器的協(xié)調(diào)工作設(shè)計(jì)的過(guò)程中需要明確的問(wèn)題包括：通常來(lái)講，測(cè)量?jī)x器的質(zhì)量都不會(huì)超過(guò)十千克，所以需要自動(dòng)調(diào)整基座的承載能力能夠達(dá)到這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，能夠搭載十千克左右的測(cè)量?jī)x器；雖然自動(dòng)化的全站儀具有較高的補(bǔ)償精度，但是在傾斜范圍過(guò)大的條件下，難以保證輸出數(shù)據(jù)的精度，所以在二者協(xié)調(diào)工作的過(guò)程中需要能保證二者的有效工作范圍能相互適應(yīng)。

在二者協(xié)調(diào)工作的過(guò)程中，因?yàn)闇y(cè)量?jī)x器具有較高的精度，所以在測(cè)量工作的過(guò)程中不需要自動(dòng)基座具有較高的精度。通過(guò)對(duì)基座的分析可以發(fā)現(xiàn)，全站儀的補(bǔ)償范圍為三到四度，在這個(gè)范圍之內(nèi)，能夠較高的補(bǔ)償精度。因此只要自動(dòng)整平基座的整平范圍保持與測(cè)量?jī)x器補(bǔ)償范圍的一致性，便可以實(shí)現(xiàn)較高的補(bǔ)償精度，也就是二者能夠在精度補(bǔ)償?shù)姆矫孢M(jìn)行互補(bǔ)，滿足高精度要求下的整平需要，所以自動(dòng)整平基座便可以適當(dāng)降低自身的精度，進(jìn)而方便基座的制作。

由于在地下工程的測(cè)量中，儀器周邊會(huì)有較多的塵土、電磁場(chǎng)等干擾因素，有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)一定的潮濕或者是震動(dòng)。所以為了保證測(cè)量?jī)x器與自動(dòng)基座的持續(xù)工作，需要保證設(shè)備具有較好的密封性，能夠做到防塵、防水以及性能穩(wěn)定。

最后，因?yàn)榛軐?shí)現(xiàn)自動(dòng)的整平調(diào)整，所以在對(duì)二者進(jìn)行搭載與安裝的過(guò)程中，不需要刻意的去調(diào)整測(cè)量?jī)x器的平整。因?yàn)樵诨?jīng)過(guò)緩慢移動(dòng)之后，刻意安裝自身的精度水平完成自身的整平，進(jìn)而簡(jiǎn)化了操作，提高了效率，進(jìn)而提高了與測(cè)量?jī)x器的配合水平，更加適合動(dòng)態(tài)測(cè)量的場(chǎng)合。

三、自動(dòng)整平基座與測(cè)量?jī)x器的協(xié)同工作

對(duì)于那些技術(shù)要求較高以及施工工藝較復(fù)雜的施工環(huán)境，需要綜合考慮環(huán)境的影響，發(fā)揮自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)的優(yōu)勢(shì)對(duì)工程進(jìn)行定向與導(dǎo)航。在測(cè)量開始之前，需要在施工現(xiàn)場(chǎng)架設(shè)全站儀以及棱鏡，并且將全站儀與計(jì)算機(jī)相連，使得全站儀能夠在計(jì)算機(jī)的指揮下對(duì)工程進(jìn)行自動(dòng)有序的測(cè)量，得出工程導(dǎo)線測(cè)點(diǎn)處的水平角、垂直角以及導(dǎo)線的邊長(zhǎng)等數(shù)值，之后對(duì)整理后的數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)的軸線進(jìn)行對(duì)比，并將對(duì)比結(jié)果與誤差顯示在顯示屏上，整個(gè)過(guò)程除卻需要人工學(xué)習(xí)并操作全站儀的測(cè)量之外，幾乎不需要人工的干預(yù)，便可以在五分鐘之內(nèi)完成單次測(cè)量。為了保證測(cè)量結(jié)果的精準(zhǔn)，需要在測(cè)點(diǎn)處配備全站儀、棱鏡以及對(duì)其起到固定作用的棱鏡接合器，需要配備足夠的自動(dòng)整平基座以及一臺(tái)對(duì)整個(gè)測(cè)量工作起到監(jiān)控與管理的計(jì)算機(jī)，進(jìn)而提高測(cè)量的科學(xué)性與精準(zhǔn)性。實(shí)際經(jīng)驗(yàn)表明，自動(dòng)整平基座與測(cè)量?jī)x器協(xié)調(diào)工作的方式，能夠完成大傾斜范圍內(nèi)的動(dòng)態(tài)工程監(jiān)測(cè)工作。并且通過(guò)設(shè)備與計(jì)算機(jī)的連接，能夠很好的提高監(jiān)測(cè)工總的可靠性與穩(wěn)定性，為地下工程測(cè)量提供滿意的結(jié)果，隨著測(cè)量工作自動(dòng)化水平的提高，我們相信自動(dòng)整平基座的應(yīng)用前景將更加廣泛。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉紹堂，潘潔晨.自動(dòng)整平基座在地下工程測(cè)量中的應(yīng)用[M].城市軌道交通研究，2014（03）.

[2]趙榮芳.基座平面在線測(cè)量技術(shù)研究[D].大連海事大學(xué)，2009（03）.

[3]江亞明.地下工程測(cè)量技術(shù)探討[M].科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2011（21）.