[发明专利]全站仪电子对中系统及其对中自动补偿方法

权利要求书

1.一种全站仪电子对中系统，其特征在于：包括地面点(1)、反射棱镜(2)、CCD图像传感器(3)、对点器(4)以及光路通道(13)；所述反射棱镜(2)与地面点(1)相对上下位置在竖直方向上对齐，且反射棱镜(2)与地面点(1)之间连接有竖直中空光路通道(13)；所述对点器(4)与反射棱镜(2)水平相对设置，且对点器(4)与反射棱镜(2)之间连接有水平中空光路通道(13)，且对点器(4)和反射棱镜(2)之间的靠近对点器(4)的光路通道(13)上设有CCD图像传感器(3)；

全站仪电子对中自动补偿方法，包括如下操作步骤

步骤一：利用CCD图像传感器(3)于对中光路对地面点(1)在水平度盘方向值为0°、120°、240°各进行一次图像拍摄并记录各准确的方向值；

步骤二：分别遍历步骤一中 拍摄的三幅图像像素，提取各图像中的地面点以及十字线中心坐标；

步骤三：将步骤一中 获取的三张图像根据步骤二提取的地面点为不动点、以度盘方向值为方向进行叠加，并以在度盘0°拍摄的图像坐标为标准坐标系统利用四参数坐标转换模型将120°、240°的十字中心线坐标归算至标准坐标系统中；四参数坐标转换模型为

X＝ΔX+X₀*K*cosα-Y₀*K*sinα (1)

Y＝ΔY+X₀*K*sinα+Y₀*K*cosα (2)

式中：ΔX、ΔY分别为在X轴、Y轴上的平移量；K为比例系数；α为旋转角；

步骤四：利用步骤二中各图像的地面点坐标和旋转角分别带入下式求出120°、240°各自坐标系统与0°标准坐标系统之间的ΔX、ΔY；

ΔX_1，2＝X₁-X₂*cosα₁+Y₂*sinα₁ (3)

ΔY_1，2＝Y₁-X₂*sinα₁-Y₂*cosα₁ (4)

ΔX_1，3＝X₁-X₃*cosα₂+Y₃*sinα₂ (5)

ΔY_1，3＝Y₁-X₃*sinα₂-Y₃*cosα₂ (6)：

步骤五：步骤二中提取到的0°、120°、240°对应的十字线中心设为A、B、C，将A、B、C的坐标、旋转角以及步骤四中的ΔX、ΔY带入下式得出120°、240°图像对应的十字线中心在标准坐标系统中的坐标；

X′_B＝ΔX_1，2+X_Bcosα₁-Y_Bsinα₁ (7)

Y′_B＝ΔY_1，2+X_Bsinα₁+Y_Bcosα₁ (8)

X′_C＝ΔX_1，3+X_Ccosα₂-Y_Csinα₂ (9)

Y′_C＝ΔY_1，3+X_Csinα₂+Y_Ccosα₂ (10)；

以A、B、C点为顶点做三角形ΔABC，得出三角形的重心记为D点，并求三个顶点坐标的算数平均值，可得D点坐标为((XA+XB′+XC′)/3，(YA+YB′+YC′)/3)；

步骤六：将0°图像中地面点记为P，利用步骤五中三角形重心D点坐标以及P点坐标根据下式求出距离偏移量以及角度偏移量；

再由仪器的对中误差改正公式，对角度进行改正，得到正确方向值：

β₀＝β+Δβ (13)

式中，β₀为改正后的正确方向值，β为观测所得方向值，Δβ为角度偏差；

步骤七：在地面对中点上水平贴一张标准规格的全站仪贴片并通过CCD图像传感器进行拍摄获取图像，提取贴片内圆直径在图像中的长度，将步骤六中的偏移量按照全站仪贴片内圆直径在图像中的长度与实际长度的对应比例换算为实际长度，得到地面点与对点器十字线中心之间的实际偏移量，如下：

式中：S为地面点与对点器十字线中心之间的实际偏移量；d为全站仪贴片内圆直径；L为全站仪贴片上内圆直径在图像中的长度。

2.根据权利要求1所述的一种全站仪电子对中系统，其特征在于：所述的CCD图像传感器(3)距地面对中点的高度是始终不变的，焦距也是始终不变的。