全站仪作为一种高效率、高精度的测量仪器, 近年来已被广泛应用于矿山井下测量中, 并且随着科技水平的不断发展, 全站仪的功能也得到不断的提升和完善。但由于煤矿井下作业环境的特殊性, 使全站仪在功能发挥上受到诸多限制, 如何让全站仪的先进性能在煤矿井下测量中充分发挥, 进而提高井下测量的工作效率, 成为摆在矿山测量人员面前的问题。鹤煤八矿测量人员以全站仪的技术特点为依据, 经过日常工作实践中的不断摸索, 独创了全站仪免棱镜模式配合纸质反射片测距这一测距新方法, 极大的提高了井下测量的工作效率, 为矿井创造了很好的经济价值。
本文结合免棱镜测距原理以及索佳SET130R全站仪的技术特点, 介绍免棱镜全站仪配合纸质反光片这一测距新方法。
免棱镜测距技术基于相位法原理, 发出的激光束极为微小, 它可以精确的打到目标上, 保证精度较高的距离测量, 与有棱镜测距相比其优点是, 只要测点的反射介质满足无棱镜测距的要求, 就不需要在测点上放置棱镜, 即可测出该点的距离。免棱镜测距则是采用的3R级可见激光, 由激光器对被测目标发射一个光信号, 然后接受目标反射回来的光信号, 通过测量光信号往返经过的时间, 计算出目标的距离。免棱镜测距由激光器发出按照某一频率变化正弦调节光波, 光波的强度变化规律与光源的驱动电源变化完全相同, 发出的光波到达被测目标, 在仪器的接受端获得调制光波的回波, 经鉴相和光电转换后, 得到与接受到的光波调制频率相位相同的电信号, 此电信号放大后与光源的驱动电压相比, 测得两个正弦电压的相位差, 根据所测相位差就可算的所测距离。
索佳SET130R全站仪采用索佳世界领先的新一代测距技术, 可实现高精度、远距离无协作目标测距, 反射片测距及棱镜测距, 代表了新一代全站仪的发展方向。全站仪单棱镜测距可达5km, 精度可达2+2ppm, 反射片测距可达1.3~500, 精度可达3+2ppm, 免棱镜模式测距可达0.3~350m, 精度可达3+2ppm, 测量间隔, 棱镜模式1.6s, 免棱镜模式2.1s。无协作目标测距功能可直接对不同材质、不同颜色的物体进行远距离、高精度的测量, 可大大的提高测量工作效率降低测量人员的劳动强度。索佳SET130R全站仪装载了绝对数码度盘, 用户开机即可直接进行开始测量。三轴补偿功能使测量工作更加稳定可靠。
索佳SET130R全站仪功能齐全, 在不照准专业反射工具的情况下仍然能够快速准确的测出距离, 在使用免棱镜功能时, 操作非常简单, 不仅不需要架设棱镜, 在节省时间的同时还节省了专业反射贴片的高成本, 可谓好处甚多。此仪器还适合井下作业者, 在复杂恶劣的环境中仍然可以保证测距精度。
鹤煤八矿测量人员根据全站仪测距时发射的激光光源可在纸质材料上反射的特性, 经过反复试验, 成功研制纸质反射片, 索佳SET130R全站仪在免棱镜模式下在纸质反射片上的最远测距距离为350m, 虽测距距离相较棱镜来说比较短, 但很适合井下空间狭小, 拐点多的作业环境。
纸质反射片是用白色硬纸片制作而成, 材料就地可取, 生活中经常见到。其制作方法也非常简单:首先取厚度为0.3mm白色硬纸片, 然后裁剪成30mm×30mm正方形, 最后在纸片上刻画出十字丝即可。制作方法简单使用起来更是方便, 具体操作方法如下:第一步先将纸质反射片穿在线绳上, 然后在线绳的上端系于巷道顶板导线点上, 下端系上垂球, 这样即可作为前、后视站标使用。在测量使用时应按照前后顺序依次排列, 注意将仪器位置调整成水平或垂直角度, 照准纸质反射片的十字丝读取数据, 然后按下MSR1开始键, 全站仪将会发射出可见激光, 同时经过纸质的反射片反射出来, 即为完成测距。整个过程与经纬仪钢尺的测量方法有些相似, 但又没那么复杂, 期间省去了钢尺量边的程序, 相比之下全站仪免棱镜测距法更为方便高效。
使用索佳SET130R全站仪的免棱镜模式配合自制纸质反射片进行测量工作时, 通常最担心的是纸质反射片的测距精度, 至于测角精度, 则跟使用纸质反射片或棱镜无关。因此, 八矿测量人员对纸质反射片与棱镜的测距精度进行了比较。试验人员选用带有十字丝刻画的30mm×30mm的纸质反射片, 在检较场建立9个观测站, 使用索佳SET130R全站仪分别对棱镜和纸质反射片进行测距, 从试验结果 (表1) 来看, 使用反射片所测距离和利用棱镜基本一致, 符合测距精度要求。
在使用免棱镜全站仪配合自制纸质反射片进行测距时应注意以下事项。
(1) 在井下灰尘较大, 特别夏季雾气大, 能见度低的地方, 测距距离应控制在200m内, 否则会出现测不出数据或测距不准确的现象。 (2) 由于纸质材料遇水后易变型, 且遇水后影响测距精度, 所以纸质反射片在使用过程中应尽量防潮、防淋水。 (3) 纸质反射片使用寿命较短, 应注意及时更换。
免棱镜全站仪配合自制纸质反射片测距法在鹤煤八矿井下测量工作中的使用, 很大程度上提高了测量工作的效率, 2011年度, 鹤煤八矿使用该方法完成了“-520辅助水平大巷”、“新风井”等超过3000m的大型贯通3项, 精度均达到《煤矿测量规程》规定要求。该方法更为全站仪在日常测量工作中的广泛应用提供了技术支持, 使日常的给线、延测导线等工作更为方便、快捷。免棱镜全站仪配合自制纸质反射片测距是一种高效率、高精度的测距方法。
摘要：根据免棱镜测距技术原理, 结合索佳SET130R全站仪技术特点, 介绍免棱镜全站仪配合纸质反光片这一测距新方法及其优势, 并对该方法进行精度分析, 总结使用该方法的注意事项。
关键词：免棱镜全站仪,自制纸质反射片,井下测距
[1] 冒爱泉, 万兴初, 杨建.无反射棱镜全站仪在地籍测量中的应用[J].城市勘测, 2008 (4) .
