[发明专利]全站仪电子对中系统及其对中自动补偿方法

说明书

本发明公开了一种基于图像处理技术的用于全站仪电子对中系统及其对中自动补偿方法。为了解决目前全站仪与测站基准点的对中精度低的问题，本发明在全站仪对中光路上安装CCD图像传感器，获取度盘三个方向上的三个对中影像并进行处理分析，得到图像中地面点和十字线中心的坐标，进而以地面点为不动点对三张图像进行叠加，并建立一直角坐标系统，求出对中误差向量进而求出地面点与十字线中心的实际偏移量，然后计算出角度偏差值，加入到方向值中进行改正，从而获得正确的方向值。本发明对全站仪对中误差进行了精确测定，并对方向值进行改正，提高了人工对中的精度，节省了测量时间，具有较高的实用价值。

技术领域

本发明涉及精密测量定位技术领域，特别是涉及一种全站仪电子对中系统及对中自动补偿方法。

背景技术

目前，在全站仪的测角过程中，存在着对中误差和照准误差。现如今自动照准技术已经非常成熟，设备有全站仪ART自动照准功能，其顶尖的技术使数据更加准确，照准误差已经可以控制在较高精度。但是全站仪对中工作仍然需要人工操作，有的还必须进行强制对中。而人工控制所产生的误差对观测值的影响很大，特别是在进行精密导线和精密检测时，人工对中的误差(即偏心距)范围大约在0.3～1㎜。仪器对中误差公式为：

其中，ρ＝206265″，θ为偏心角，β′为实测角度，Δβ为角度偏差，D₁、D₂分别为测站中心到测站点之间的距离。例如：在人工对中误差为1mm，测站中心距离两个测站点均为50m，不难看出，当实测角度为180°，偏心角为90°时，角度误差最大，Δβ大约为±8″，即对方向值的影响大约是8″，这个测角精度不满足精密导线和精密监测的精度要求。需要精确人工对中，这就花费很多时间。此外由于对点器本身还有一定的误差，导致人工误差虽然在规定的范围内，但实际还有较大的误差。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种解决目前全站仪与测站基准点的对中精度低的问题、提高了人工对中的精度、节省了测量时间的全站仪电子对中系统及对中自动补偿方法。

本发明采取的技术方案是：一种全站仪电子对中系统，包括地面点、反射棱镜、CCD图像传感器、对点器以及光路通道；所述反射棱镜与地面点相对上下位置在竖直方向上对齐，且反射棱镜与地面点之间连接有竖直中空光路通道；所述对点器与反射棱镜水平相对设置，且对点器与反射棱镜之间连接有水平中空光路通道，且对点器和反射棱镜之间的靠近对点器的光路通道上设有CCD图像传感器；

所述的CCD图像传感器内部包含度盘。

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图像传感器于对中光路对地面点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：分别遍历步骤一种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：将步骤一种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；