一种基于ATR光束指引的全站仪目标点照准设备及方法

技术领域

本发明属于隧道监测技术领域，具体涉及一种基于ATR光束指引的全站仪目标点照准设备及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

隧道监控量测工作是隧道施工过程的必备环节，其中，全站仪是监控量测工作中常用的测量设备，该设备经过多年的应用与发展已具备了成熟的技术体系，目前，全站仪正逐步发展出无人化与智能化的应用方案，该种应用方法减少了人工操作，提高了监控量测结果的客观性与准确性。在该类应用过程中，全站仪的自动照准是实现无人化监测的重要环节，目前的全站仪已具备一定的自动照准功能，可以在较小的视野范围内根据既定程序实现目镜十字准星自动对准圆棱镜中心。但其照准范围较小，无法在较大视野范围内寻找到监测点并对准目标中心，因此，在全站仪找点过程中仍需人员跟进进行现场操作。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种基于ATR光束指引的全站仪目标点照准设备及方法，本发明通过遥控ATR光束移动来指引全站仪寻找目标监测点，以此完成无人化监测工作，减少了人员现场操作，保证了施工人员安全。

根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：

第一个方面，本发明提供了一种基于ATR光束指引的全站仪目标点照准设备。

一种基于ATR光束指引的全站仪目标点照准设备，包括：激光发射系统、望远镜系统、分光系统、ATR光束发射系统和CCD阵列，所述望远镜系统包括物镜和目镜；

所述ATR光束发射系统包括遥控式万向节和ATR光束发射探针，所述遥控式万向节前端搭载有构件卡槽，所述构件卡槽内安装ATR光束发射探针；

所述激光发射系统发射的光线经过监测物体反射依次穿过物镜、分光系统和ATR光束发射系统，投射在CCD阵列上；

通过遥控ATR光束发射探针摆动控制全站仪的摆头运动，使物镜的十字准星中心带动CCD阵列中心移动，致ATR光束对准CCD阵列中心，实现望远镜视野跟随。

第二个方面，本发明提供了一种基于ATR光束指引的全站仪目标点照准方法。

一种基于ATR光束指引的全站仪目标点照准方法，采用实施例一所述的基于ATR光束指引的全站仪目标点照准设备，包括：

当全站仪需要寻找目标监测点、且视野范围内没有监测点时，开启ATR光束发射系统，在CCD阵列上出现ATR光束映射光点；

遥控ATR光束发射系统的遥控式万向节转动，CCD阵列会产生相关指令，调整望远镜视野，使ATR光束与望远镜中心轴线重合，进而使十字准星中心带动CCD阵列中心移动，以此使ATR光束对准CCD阵列中心，实现望远镜视野跟随。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明可以通过ATR光束指引全站仪摆头，引导其对准圆棱镜中心位置，提高了采用全站仪进行监测的自动化程度，实现无人跟随的隧道内部监测。

当全站仪照准精度不足时，可以通过该方法进行远程人工矫正提高全站仪自动监测的照准精度，为无棱镜的监测模式提供了应用及解决思路。

本发明能够保证监测人员可以远程传递照准信号，在无需人工跟随的情况下引导全站仪寻找目标监测点，以此完成无人化监控量测任务。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明实施例一示出的基于ATR光束指引的全站仪目标点照准设备的结构图；

图2是本发明实施例一示出的ATR光线发射系统的结构图；

其中，1、圆棱镜，2、物镜，3、分光系统，4、反射片，5、目镜，6、ATR光线发射系统，7、CCD阵列，8、遥控式万向节，9、构件卡槽，10、ATR光束发射探针。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例一

本实施例提供了一种基于ATR光束指引的全站仪目标点照准设备。

如图1所示，一种基于ATR光束指引的全站仪目标点照准设备，包括：激光发射系统、望远镜系统、分光系统3、CCD阵列7和ATR光束发射系统6。激光发射系统安装于望远镜系统的物镜2上，其主体是激光发射探针，可以发射强激光光束照射监测物体。

所述的望远镜系统，其主体由物镜2和目镜5组成，可以通过该系统观察监测目标，并通过十字准星对准监测点的圆棱镜1或反射片4中心。圆棱镜1布设在隧道监测点处，通常的监控量测工作即是通过观测圆棱镜1位置变化来获得隧道变形等信息，圆棱镜1作为激光发射系统的接收装置，用来反射激光发射系统所发射的激光，以此反馈相关信息。

所述的分光系统3，该系统可以将物体反射的光线进行过滤并分类，将自然光线及红外光线过滤，筛选ATR光束传递并反射至CCD阵列7上。

所述的CCD阵列7，该阵列是全站仪自动照准的核心构件，光线经过物体反射穿过望远镜系统的物镜2后经过分光系统3的过滤与反射投射到CCD阵列7上，其中，望远镜物镜2的十字准星中心与CCD阵列7中心对应，当两者中心发生偏移时，通过编制程序保持两者一致。具体地，基于CCD阵列中心对于ATR光束的敏感特性编制，当ATR穿过CCD阵列中心时，会产生相关材料特性变化，根据是否产生材料特性变化编制程序，当无特性变化时，程序控制万向节转动寻找CCD中心，当材料特性产生变化时，则认定为找到阵列中心，以此保持不发生中心偏移。

CCD阵列7可以识别ATR光束，通过编制程序，实现ATR光束始终位于CCD阵列7中心，即通过马达转动调整望远镜视野，使ATR光束与望远镜中心轴线重合，进而使十字准星中心带动CCD阵列7中心移动，以此使ATR光束对准CCD阵列7中心。

如图2所示，所述的ATR光束发射系统6，包括遥控式万向节8和ATR光束发射探针10。遥控式万向节8可以在远程遥控的情况下，实现360°转动，其转动角度可以覆盖整个CCD阵列7，遥控式万向节8前端搭载有构件卡槽9，可以搭载小型光束发射器。

具体地，所述的ATR光束发射探针10，该探针搭载于遥控式万向节8前端构件卡槽9上，可以随遥控式万向节8转动而转动，ATR光束发射探针10前端可以发射ATR光束，照射在CCD阵列上7，以此引导CCD阵列7的中心对准ATR光束。

实施例二

本实施例提供了一种基于ATR光束指引的全站仪目标点照准方法。

下面详细介绍基于ATR光束指引的全站仪目标点照准方法的具体运行方式：

首先，该方法可以通过ATR光束指引全站仪摆头，引导其对准圆棱镜中心位置，该种方法提高了采用全站仪进行监测的自动化程度，且可以通过远程人工矫正提高全站仪自动监测的照准精度。该方法的基本原理是基于CCD阵列的ATR光束对中原理，在全站仪的CCD阵列上方加装ATR光束发射探针，通过遥控ATR光束发射探针摆动控制全站仪的摆头运动，以此来完成相关照准工作。其具体思路如下：

A.当全站仪需要寻找目标监测点、且视野范围内没有监测点时，开启ATR光束发射系统，在CCD阵列上出现ATR光束映射光点；

B.遥控ATR光束发射系统的万向节转动，CCD阵列会产生相关指令，指导马达转动调整望远镜视野，使ATR光束与望远镜中心轴线重合，进而使十字准星中心带动CCD阵列中心移动，以此使ATR光束对准CCD阵列中心，实现望远镜视野跟随。

C.当视野范围内出现监测点时，微调ATR光束发射系统，使物镜中心逐渐靠近监测点处。

D.当物镜出现抖动时，关闭ATR光束发射系统，使其照准监测点圆棱镜中心，以此完成遥控照准个过程。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。