測(cè)量機(jī)器人“行走〞在“數(shù)字湖南〞建設(shè)的行列1、什么是測(cè)量機(jī)器人？測(cè)量機(jī)器人又稱自動(dòng)全站儀，是一種集自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別、自動(dòng)照準(zhǔn)、自動(dòng)測(cè)角與測(cè)距、自動(dòng)目標(biāo)跟蹤、自動(dòng)記錄于一體的測(cè)量平臺(tái)。它的技術(shù)組成包括坐標(biāo)系統(tǒng)、操縱器、換能器、計(jì)算機(jī)和控制器、閉路控制傳感器、決定制作、目標(biāo)捕獲和集成傳感器等八大局部。坐標(biāo)系統(tǒng)為球面坐標(biāo)系統(tǒng),望遠(yuǎn)鏡能繞儀器的縱軸和橫軸旋轉(zhuǎn),在水平面360°、豎面180°范圍內(nèi)尋找目標(biāo)；操縱器的作用是控制機(jī)器人的轉(zhuǎn)動(dòng)；換能器可將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能以驅(qū)動(dòng)步進(jìn)馬達(dá)運(yùn)動(dòng)；計(jì)算機(jī)和控制器的功能是從設(shè)計(jì)開始到終止操縱系統(tǒng)、存儲(chǔ)觀測(cè)數(shù)據(jù)并與其他系統(tǒng)接口,控制方式多采用連續(xù)路徑或點(diǎn)到點(diǎn)的伺服控制系統(tǒng)；閉路控制傳感器將反應(yīng)信號(hào)傳送給操縱器和控制器,以進(jìn)行跟蹤測(cè)量或精密定位；決定制作主要用于發(fā)現(xiàn)目標(biāo),如采用模擬人識(shí)別圖像的方法(稱試探分析)或?qū)δ繕?biāo)局部特征分析的方法(稱句法分析)進(jìn)行影像匹配；目標(biāo)獲取用于精確地照準(zhǔn)目標(biāo),常采用開窗法、閾值法、區(qū)域分割法、回光信號(hào)最強(qiáng)法以及方形螺旋式掃描法等；集成傳感器包括采用距離、角度、溫度、氣壓等傳感器獲取各種觀測(cè)值。由影像傳感器構(gòu)成的視頻成像系統(tǒng)通過(guò)影像生成、影像獲取和影像處理,在計(jì)算機(jī)和控制器的操縱下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤和精確照準(zhǔn)目標(biāo),從而獲取物體或物體某局部的長(zhǎng)度、厚度、寬度、方位、2維和3維坐標(biāo)等信息,進(jìn)而得到物體的形態(tài)及其隨時(shí)間的變化。有些自動(dòng)全站儀還為用戶提供了一個(gè)二次開發(fā)平臺(tái)，利用該平臺(tái)開發(fā)的軟件可以直接在全站儀上運(yùn)行。利用計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)測(cè)量過(guò)程、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)處理和報(bào)表輸出的自動(dòng)化，從而在一定程度上實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)自動(dòng)化和一體化。2、測(cè)量機(jī)器人能夠干些什么？主要應(yīng)用于精密工程測(cè)量、機(jī)械引導(dǎo)及各類監(jiān)測(cè)。廣泛用于精密控制測(cè)量、高速公路、鐵路施工、高鐵客運(yùn)專線軌道施工、安裝測(cè)量、鐵路軌道檢測(cè)測(cè)量、工業(yè)設(shè)計(jì)測(cè)量、科學(xué)實(shí)驗(yàn)特種精密工程、隧道橋梁等大型工程精密測(cè)量、大壩等大型建筑物與構(gòu)筑物變形監(jiān)測(cè)、礦山測(cè)量、煤礦高邊坡、滑坡體監(jiān)測(cè)、工業(yè)與民用建筑施工測(cè)量、地質(zhì)勘測(cè)、礦山測(cè)量、水利水電測(cè)量、城市規(guī)劃，等等。3、省第一測(cè)繪院裝備的“測(cè)量機(jī)器人〞4、測(cè)量機(jī)器人LeicaTCA2003的工程應(yīng)用及優(yōu)、特點(diǎn)5、經(jīng)典案例：遠(yuǎn)程無(wú)線遙控測(cè)量機(jī)器人變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)---無(wú)線CDMA/GPRS通訊方式系統(tǒng)網(wǎng)路方案簡(jiǎn)介某大壩監(jiān)測(cè)實(shí)景示意圖◆系統(tǒng)框架遠(yuǎn)程無(wú)線遙控測(cè)量機(jī)器人變形監(jiān)測(cè)和分析系統(tǒng)主要由三個(gè)單元組成：控制單元、無(wú)線通訊單元和數(shù)據(jù)采集單元?？刂茊卧话惆卜旁谵k公室內(nèi)，通過(guò)具有固定IP的萬(wàn)維網(wǎng)發(fā)送指令和接收數(shù)據(jù)；無(wú)線通訊單元與數(shù)據(jù)采集單元通過(guò)有線形式連接，將控制單元的指令轉(zhuǎn)發(fā)給數(shù)據(jù)采集單元并將數(shù)據(jù)采集單元的數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單處理后轉(zhuǎn)發(fā)給控制中心；數(shù)據(jù)采集單元置于作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，根據(jù)控制單元的指令采集相應(yīng)數(shù)據(jù)?；趶瓶═CA2003系列全站儀的遠(yuǎn)程無(wú)線遙控測(cè)量機(jī)器人變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，拓展了全站儀的功能，大大提高了觀測(cè)質(zhì)量和工作效率?！粲布?gòu)成遠(yuǎn)程無(wú)線遙控測(cè)量機(jī)器人變形監(jiān)測(cè)和分析系統(tǒng)硬件主要由以下幾項(xiàng)構(gòu)成：1）、測(cè)量機(jī)器人為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制采集數(shù)據(jù)，系統(tǒng)要求測(cè)量機(jī)器人具有馬達(dá)驅(qū)動(dòng)和目標(biāo)自動(dòng)識(shí)別等功能。根據(jù)精度要求，用戶可以選用相應(yīng)級(jí)別的測(cè)量機(jī)器人，TCA2003靜態(tài)測(cè)角精度分別為±0.5＂，測(cè)距精度分別為1mm+1ppm。自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別的有效距離可達(dá)1000m，望遠(yuǎn)鏡照準(zhǔn)精度2mm/500m。2）、無(wú)線通訊模塊要實(shí)現(xiàn)通過(guò)控制中心控制測(cè)量機(jī)器人采集數(shù)據(jù)，必須在兩者之間建立可靠的通訊鏈路，理論上，有以下幾種方式可以選擇：①、直接通過(guò)數(shù)據(jù)線將測(cè)量機(jī)器人與控制中心連接。優(yōu)點(diǎn)是本錢低，在短距離內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸相對(duì)可靠；缺點(diǎn)是隨著數(shù)據(jù)線長(zhǎng)度的增加，信號(hào)衰減嚴(yán)重，需要增加信號(hào)放大設(shè)備，即便如此，其作用距離一般在100米以內(nèi)。對(duì)于滑坡監(jiān)測(cè)來(lái)講，該數(shù)據(jù)鏈路顯然不適宜。②、通過(guò)數(shù)傳電臺(tái)建立通訊鏈路。優(yōu)點(diǎn)是幾乎可以在任何地方工作，不用考慮是否具備網(wǎng)絡(luò)信號(hào)和衛(wèi)星信號(hào)；缺點(diǎn)是擴(kuò)展性差，作用距離最多只能到達(dá)二十多公里，并且需要得到無(wú)線電管理委員會(huì)等相關(guān)管理部門的審批。③、基于移動(dòng)或聯(lián)通信號(hào)網(wǎng)絡(luò)的短信模式。即測(cè)量機(jī)器人和控制中心各連接一個(gè)短信模塊，控制指令和采集到的數(shù)據(jù)以短消息的形式發(fā)送。優(yōu)點(diǎn)是只要有手機(jī)信號(hào)即可，距離不受限制；缺點(diǎn)是短信會(huì)有延遲、喪失現(xiàn)象，實(shí)時(shí)性差，通訊效率低。④、通過(guò)Internet建立通訊鏈路?？煞譃橛芯€方式和無(wú)線方式：有線方式是在測(cè)量機(jī)器人端連接一個(gè)調(diào)制解調(diào)器，然后通過(guò)網(wǎng)線或光纖接入互聯(lián)網(wǎng)，同時(shí)將控制中心接入互聯(lián)網(wǎng)，從而可以建立一個(gè)專用的通訊鏈路。該方式可以穩(wěn)定、高效的實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和數(shù)據(jù)傳輸，并且不受距離限制，但是，實(shí)際的監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)條件一般都比較惡劣，甚至是在深山峽谷之中，將網(wǎng)線或光纖接入到現(xiàn)場(chǎng)是不現(xiàn)實(shí)的。無(wú)線方式是在測(cè)量機(jī)器人端連接一個(gè)無(wú)線通訊模塊（CDMA或GPRS），控制中心與具有固定IP地址的萬(wàn)維網(wǎng)連接，無(wú)線模塊翻開后，自動(dòng)上線并且自動(dòng)訪問(wèn)控制中心的固定IP，進(jìn)而建立通訊鏈路。本案中，采用基于Internet的無(wú)線通訊數(shù)據(jù)傳輸方式。3）、系統(tǒng)控制中心系統(tǒng)控制中心的效勞器或者工作站上需要安裝可以連接公網(wǎng)的調(diào)制解調(diào)器或者網(wǎng)卡，并且擁有網(wǎng)絡(luò)路由器分配的可通過(guò)公網(wǎng)訪問(wèn)的固定公網(wǎng)IP地址，用來(lái)接收通過(guò)公網(wǎng)傳輸?shù)腉PRS或者CDMA無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)，此任務(wù)由專門的遠(yuǎn)程中心控制軟件完成?！糗浖?gòu)成無(wú)線遙控測(cè)量機(jī)器人變形監(jiān)測(cè)和分析系統(tǒng)軟件主要有三部份組成：即測(cè)量機(jī)器人機(jī)載軟件、無(wú)線通訊軟件模塊和控制中心軟件包。1）、測(cè)量機(jī)器人機(jī)載軟件主要是遵照國(guó)家三角測(cè)量作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)編寫的“測(cè)量機(jī)器人多測(cè)回自動(dòng)觀測(cè)機(jī)載軟件〞，負(fù)責(zé)自動(dòng)照準(zhǔn)目標(biāo)、自動(dòng)測(cè)角、自動(dòng)測(cè)距及超限或目標(biāo)喪失等異常情況的自動(dòng)處理。徠卡為測(cè)量機(jī)器人的用戶提供了可以自主開發(fā)的機(jī)載編程平臺(tái)，使得測(cè)量機(jī)器人能夠做一些測(cè)量以外的額外工作，從而使得測(cè)量效率大大提高。2）、無(wú)線通訊模塊程序主要負(fù)責(zé)建立通訊鏈路，用來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)指令或數(shù)據(jù)。通訊模塊收到控制中心指令后，解析出指令內(nèi)容，然后轉(zhuǎn)發(fā)給測(cè)量機(jī)器人；收到測(cè)量機(jī)器人數(shù)據(jù)后，按照約定的數(shù)據(jù)格式，打包后發(fā)送到控制中心。3）、控制中心軟件主要實(shí)現(xiàn)發(fā)送開關(guān)機(jī)、觀測(cè)、測(cè)溫等控制指令和接收觀測(cè)狀態(tài)、測(cè)量數(shù)據(jù)。這一局部命令為開放指令，可以根據(jù)實(shí)際需要靈活定制工程的中心控制軟件界面。此外，該控制中心軟件還包含有SQLServer數(shù)據(jù)庫(kù)管理和三維網(wǎng)數(shù)據(jù)后處理平差模塊。通過(guò)Internet接收到的無(wú)線數(shù)據(jù)包經(jīng)過(guò)SQLServer數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊直接自動(dòng)輸入到SQLServer大型數(shù)據(jù)庫(kù)中，通過(guò)控制中心軟件的圖形用戶界面，用戶還可以實(shí)時(shí)了解前端測(cè)量機(jī)器人自動(dòng)測(cè)量的實(shí)時(shí)完成狀態(tài)?！粝到y(tǒng)特點(diǎn)及適用工程1）、基于性能穩(wěn)定、功能卓越的徠卡TCA1000系列測(cè)量機(jī)器人；2）、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)靈活，遠(yuǎn)程GPRS/CDMA無(wú)線控制和“現(xiàn)場(chǎng)＋事后處理〞兩種模式均可適用；3）、多臺(tái)測(cè)量機(jī)器人可同時(shí)自動(dòng)并行工作，系統(tǒng)通訊和計(jì)算荷載分配平衡；4）