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1、14测绘通报2006年第9期文章编号:04940911(2006)09001405中图分类号:P204文献标识码:B测量机器人动态测量技术及应用研究11123骆亚波,郑勇,夏治国,吴少波,朱文白(1.信息工程大学测绘学院,河南郑州450052;2.清华大学力学系,北京100084;3.国家天文台,北京100012)OnKineticMeasurementTechnologyofSurveyingRobotandItsApplicationLUOYabo,
2、ZHENGYong,XIAZhiguo,WUShaobo,ZHUWenbai摘要:研究测量机器人动态测量技术。在基于测量机器人软件内核开发的基础上,提取测量机器人毫秒级高精度的内部时间,使时间的分辨率由秒量级提高到毫秒量级;通过实验测试,给出单次测量时间和测量时滞的定量结果,使测量时刻的精度由1秒提高到几十毫秒;对影响动态测量精度的相关因素进行实验分析,为优化测量方案和提高动态测量精度提供重要参考依据。实践表明,基于测量机器人开发的动态测量系统,在50m尺度上,对2cm/s的低动态目标,可以实现2mm精度的无接触精密动态测量。关键词:全站
3、仪;ATR;合作目标;测量时滞;FAST问题。一、引言全站仪角度测量,需要度盘进行多次重复测量有着测量机器人!之称的全自动全站仪,目前达到精测目的;距离测量,采用比相方式,对不同尺的静态测角精度可达到0.5∀,短程静态测距精度长信号进行切换测量解决模糊度问题,对精测频率可达到0.5mm以内,局部坐标系统的测量精度进行多次重复测量,提高测距精度;同时采用了自动可达到亚毫米级。能对合作目标自动识别、锁定跟倾斜补偿装置进行倾斜测量。测量时间一般较长,踪,实现测量的自动化和智能化。目前全站仪应用对于动态实时测量存在滞后问题,同时由于测量条研究主
4、要集中在精密工程测量等静态测量领域,但件尤其是气象条件、目标的成像状况和运动状态以它在动态测量领域有着广泛的潜在应用前景。为及仪器的稳定状况等多种因素的影响,使得单次测此,对测量机器人的动态测量技术进行系统的研究量周期具有不稳定性,这些因素成为精确确定动态和应用开发,对动态测量时刻确定、采样频率和测量测量时刻的瓶颈所在。本文通过实验测试和内核软件开发的方法,确定测量时刻,最大限度地提高动态时滞的大小、性质进行了测试分析,探讨了与测量精测量精度,为测量机器人动态测量应用潜能提供参度有关的各种因素,研制一套测量机器人动态测量考依据,以下实验都是基于测
5、量机器人徕卡系统,在50m尺度上,对2cm/s的运动目标实现了TPS1100系列仪器测试的。优于2mm的测量精度,采样频率高于5Hz。实践1.高精度的时间系统表明,采用全自动全站仪进行无接触较大尺度精密测量机器人本身为用户提供的时间精度为1s,动态测量,在跟踪速度、测量视场、采样频率、测量精本文通过对测量机器人TCRA1101plus的软件内核度方面较之其他的测量手段有明显优势。的开发,提取该测量设备高精度的时间,通过时间比二、测量时滞分析及测量时刻的确定对,发现全站仪的时间和计算机内部高精度的时间(计算机内部时间通过GPS授时比对,稳定度
6、高于全站仪主要应用于静态测量领域,通过对合作0.1ms)存在较大的差异:如图1所示,两者的单位目标的水平角、垂直角和距离的测量,以极坐标的方时间比为0.9637891530;对全站仪时间进行改式实现对观测目标的定位。其自动识别和动态测量化,扣除图1中的线性部分,如图2所示,残差变化功能旨在实现测量的自动化和智能化,不提供原始一般在3ms内,在不考虑时间比对实验当中串口观测量对应的测量时刻,精确确定测量时刻是测量通讯延迟误差的影响,残差变化会更小。机器人在动态测量技术及应用研究必须解决的首要收稿日期:20050104基金项目:中国科学院知
7、识创新工程首批重大项目资助(KJCX1Y01)作者简介:骆亚波(1972),男,湖南郴州人,博士生,主要从事空间大地测量研究。2006年第9期测绘通报15量当中需要进行内外光路转换测量造成的。图5为TMC-QuickDist测量指令的时滞测试结果:线尺测量的运动轨迹和并联机构编码器测量的轨迹几乎重合,全站仪测量的轨迹存在滞后。图1时间比图3测量数据传输时间图2非线性项残存2.数据传输时间动态测量中,数据传输时间及其稳定性是动态图4TMC-QuickDist测量周期
8、测量实时性需要考虑的因素。全站仪采用R232接口进行串行异步数据通讯,测量数据的传输时间与通讯参数的设置和传输的数据长短相关,通讯参数设
