角度位移的补偿测量制造技术

本发明专利技术公开了用于在诸如全站仪等仪器（６００）中的角位移的补偿测量的方法和装置。通过使用例如角分解器（１４５）和惯性传感器（６４５）的组合获得了角度位移的改进和补偿测量。通过组合分别来自角分解器和惯性传感器的至少部分输出信号来产生补偿角度位置测量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】角度位移的补偿测量
在此提出的本专利技术思想涉及用于检测角度位移的方法和装置，具 体地，涉及用于检测诸如全站4义等大地测量仪的一个或多个组件的角 度位移的方法和装置。
技术介绍
全站仪是在自然环境和构造的电子勘测中使用的仪器，具体地用 于确定全站仪和测量点之间的距离和角度。为了使全站仪的望远镜瞄准测量的目标点，提供了用于控制望远 镜的方位和仰角方向的驱动控制。全站仪通常包括旋转安装在诸如三 脚架等基本结构上的瞄准仪，用于绕垂直轴旋转。另外，全站仪包括 用于望远镜绕水平轴仰角旋转的支承结构。为了跟踪全站仪中望远镜的当前方位和仰角方向，提供了用于获 取方位和仰角方向上的角度测量信号的装置。方位角测量信号用于控制驱动，以便将瞄准仪旋转到由基准信号 所表示的任何期望的方位方向。图1示出了全站仪100的简化正视图，该全站仪具有安装在三脚 架110上的基座105、安装在该基座上用于绕方位轴120旋转的瞄准 仪115以及安装在该瞄准仪上用于绕仰角轴130旋转的望远镜125。 望远镜125具有瞄准轴135。可控驱动140响应于方位控制信号而使 瞄准仪115绕轴120旋转。诸如角编码器，或者磁或电容角解算器等 的角度传感器145产生表示瞄准仪相对于基座的角度位置的方位测量 信号。包括处理器150的信号处理电路响应该方位测量信号以及表示 瞄准仪115的期望方位方向的方位基准，以产生方位控制信号。例如， 通过操作人员使用键盘或按钮或通过全站仪100内的跟踪子系统155 输入来提供方位基准。可控驱动160响应于仰角控制信号而使望远镜125绕仰角轴130 旋转。诸如角编码器，或者磁或电容角解算器等的角度传感器165产生表示望远镜相对于瞄准仪的仰角位置的仰角测量信号。包括处理器150的信号处理电路响应该仰角测量信号以及表示望远镜125的期望 仰角方向的仰角基准，以产生仰角控制信号。例如，通过操作人员使 用键盘或按钮或通过跟踪全站仪100内的子系统155输入来提供仰角 基准。在操作中，基座105安装在三脚架110上的相对于仪器外部的诸 如磁北等的方位基准200的期望角度方向，并且与方位旋转轴120垂 直。当驱动140旋转瞄准仪115时，方位测量信号表示瞄准仪相对于 基座105的瞬时角度方向。在瞄准仪115的低角加速度下，方位测量 信号还可以被认为是表示瞄准仪115相对于外部方位基准200的实际 方向。相反，瞄准仪115的高角加速度引起三脚架110的扭转反作用 力以及基座105的相应角度旋转。图1中示出了瞄准仪115的转矩L 和施加在基座105和三脚架110上的相反转矩T2。当角度传感器145 检测瞄准仪115相对于基座105的角度位置时，方位测量信号不能精 确表示瞄准仪经受高角加速度时瞄准仪相对于外部基准200的角度方 向。在绕仰角轴130的高加角速度期间，类似的扭转反作用力扭斜了 仰角角测量。因此，需要一些仪器和方法，用于解决在测量经受高角加速度的 组件的角度旋转中的这种扭转反作用力，特别地，需要用于结合这种 改进的大地测量仪(诸如全站仪)的仪器和方法。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种用于控制仪器的装置和方法，所述 仪器解决在高角加速度期间测量角度旋转时的扭转反作用力。为了完全理解本专利技术的原理，将通过介绍给出本文中对高角加速 度及其效果更加详细的分析。图2a示出了全站仪100的示意性的俯视图。图中示出的是安装在 三脚架110上的基座105以及安装在基座105上的瞄准仪115。瞄准 仪115被安装为绕垂直轴旋转。通过旋转瞄准仪115，望远镜125的 瞄准轴135可以被设置成任何希望的方位角。在图2a中，望远镜及其 瞄准轴135平行于外部基准200旋转。 图2b示出了全站仪100的示意性的俯视图，其示意性地说明了当 瞄准仪115在逆时针方向上加速时引入的误差(参照附图)。角度传 感器145产生表示瞄准仪115 (例如，由瞄准轴135表示)和基座105 上的基准2 0 5之间的角度^的角度测量信号& _ 。瞄准仪115逆时针 加速的扭转反作用力引起基座105顺时针方向旋转某个量，该量由外 部基准200和基座上的基准205之间的误差角度^表示。当发生这种 情况时，由角度传感器145测量的角度^是误差角度^和瞄准仪115 与外部基准200之间的期望角度测量^的和。图3a示意性地说明了用于在低角加速度下(％《0)瞄准仪115 的方位旋转的理想控制环300。角度传感器145检测瞄准仪115和基 准205之间的瞬时角度外。如在315示意性地示出的，所产生的方位 测量信号^^与来自源310的方位基准信号Ra組合。所产生的差信号 DA被提供给控制驱动140的调节器320。驱动140旋转瞄准4义115,如 在330所示，直到差信号DA为零。图3b示意性地说明了考虑到在瞄准4义115加速期间引入的误差 (%>0 )的更实际的控制环350。驱动140施加转矩1\,以加速瞄准 仪115。当瞄准仪115加速时，相等并且相反的反作用力转矩L作用 于基座105上，从而使基座105以相反的方向旋转角度^，如365所 示。角度传感器145测量总角度^， ^是角度^和a的和，如370所表 示的，并且提供方位测量信号％_。因此，方位测量信号^_包括总 计为角度^的误差，而应该测量的角度是没有误差角度^的影响的^。图4a示出了部分切去瞄准仪115的全站仪100的示意性的侧视 图，以显示望远镜125关于仰角轴130的方向。在操作中，基座105 和瞄准仪115安装在三脚架110上的相对于仪器外部的仰角基准400 的期望角度方向，诸如垂直(竖直)基准。图4a中还示出了垂直于垂 直基准400的水平基准405。当驱动160旋转望远镜125时，来自角 度传感器165的仰角测量信号表示望远镜125相对于瞄准仪115的瞬 时角度方向。在望远镜的低角加速度下，仰角测量信号还可以被认为 是表示望远镜125相对于外部仰角基准400以及从而相对于水平基准 405的实际方向。相反，望远镜125的高角加速度引起三脚架110的 转矩反作用力和基座105的相应角旋转。图4a中示出了望远镜125的转矩T3和强加在瞄准仪115、基座105和三脚架110上的相反的转矩 T4。当角度传感器165检测望远镜125相对于瞄准仪115的角度位置 时，仰角测量信号不能精确表示当望远镜125经受高角加速度时望远 镜相对于外部基准400的角度方向。图4b示出了全站仪100的部分切去的剖视图，示意性地说明了当 望远镜125以逆时针方向加速时引入的误差(参照附图)。角度传感 器165产生表示望远镜125 (例如，由瞄准轴135表示的)和瞄准仪 115上的基准410之间的角度",的角度测量信号。望远镜125加速的 扭转反作用力引起基座105顺时针方向旋转某个量，该量由外部基准 405和瞄准仪基准410之间的误差角度"2表示。当发生这种情况时， 角度",是误差角度《2和望远镜125与外部基准400之间的期望角度测量"3的和。图5a示意性地说明在低角加速度下("2 0)望远镜125仰角旋 转的理想控制环500。角度传感器165检测望远镜125和基准405之 间的瞬时角度《3。如在515示意性地所示的，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种仪器，包括：　　　　ａ）第一组件（１０５，１１５），　　　　ｂ）第二组件（１１５，１２５），该第二组件被所述第一组件支撑，以用于相对于所述第一组件绕第一轴（１２０，１３０）的旋转，　　　　ｃ）第一驱动（１４０，１６０），用于绕所述第一轴旋转所述第二组件，　　　　ｄ）第一角度传感器（１４５，１６５），其产生第一角度位置信号（７０５，１００５，１３０５，１６０５），该第一角度位置信号表示所述第二组件相对于第一基准（２０５，４１０）的关于所述第一轴的角度位置（φ↓［１］，α↓［１］），　　　　ｅ）第二角度传感器（６４５，９４５，１２４５，１５４５），其用于产生第二角度位置信号（７２５，１０１５，１３２５，１６２５），该第二角位置信号表示（Ａ）所述第一基准相对于第二基准（２００，４０５）的角位移（φ↓［２］，α↓［２］），以及（Ｂ）所述第二组件相对于第二基准（２００，４０５）的关于所述第一轴的角度位置（φ↓［３］，α↓［３］）中的一个，以及　　　　ｆ）信号处理器（７４０，１０３０，１３４０，１６４０），其通过组合所述第一角度位置信号以及所述第二角度位置信号的至少部分信号来产生所述第二组件相对于所述第二基准的第一补偿角度位置测量（４５，１０３５，１３４５，１６４５）。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M赫德曼，T克朗，
申请(专利权)人：特林布尔公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]