測量機器人在變形監(jiān)測中的應(yīng)用

1、測量機器人在變形監(jiān)測中的應(yīng)用四川永鴻測繪有限公司劉有勝【摘要】近些年來，隨著科技的快速發(fā)展，測量機器人的應(yīng)用也越來越多。其技 術(shù)發(fā)展也越來越先進。測量機器人具有全時工作、偶然誤差影響小的特點。在危 險的環(huán)境里面應(yīng)用廣泛。隨著市政建設(shè)發(fā)展加速、大型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、精密安裝 工程的快速發(fā)展。測量機器人將會產(chǎn)生更廣的應(yīng)用。這其中就主要體現(xiàn)在變形監(jiān) 測方面。測量機器人現(xiàn)在的測量機器人實際上是一臺自動全站儀。它主要包括坐標(biāo)系統(tǒng)、操縱器、 換能器、計算機和控制器、閉路控制傳感器、決定制作、目標(biāo)捕獲和集成傳感器 等幾大部分。這其中最關(guān)鍵的技術(shù)應(yīng)該屬于操縱器。操縱器主要實現(xiàn)控制機器人 的自動獲取數(shù)據(jù)以及獲取數(shù)據(jù)

2、是的設(shè)備狀態(tài)。測量機器人的坐標(biāo)系統(tǒng)為球面的坐標(biāo)系統(tǒng)，在水平面上可以實現(xiàn)360度、縱 坐標(biāo)范圍內(nèi)180度的范圍內(nèi)尋找目標(biāo)。這個只是理想的狀態(tài)。除去機器人基座部 分以及觀測距離內(nèi)的傾角范圍。實際縱向一般在130度左右。操縱器控制機器人的旋轉(zhuǎn)。包括水平的和垂直的旋轉(zhuǎn)。由計算機控制器和閉 路控制傳感器來傳達指令給操縱器。操縱器按照指令完成旋轉(zhuǎn)。決定制作主要用于發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，如采用模擬人識別圖像的方法（稱試探分析） 或?qū)δ繕?biāo)局部特征分析的方法（稱句法分析）進行影像匹配?，F(xiàn)在大部分的做法是 在目標(biāo)上設(shè)置一定數(shù)量的棱鏡。用棱鏡替代觀測目標(biāo)。目標(biāo)獲取用于精確地照準(zhǔn)目標(biāo)，常采用開窗法、閥值法、區(qū)域分割法、回光 信號

3、最強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值。由影像傳感器構(gòu)成的視頻成像系統(tǒng)通過影像生成、 影像獲取和影像處理，在計算機和控制器的操縱下實現(xiàn)自動跟蹤和精確照準(zhǔn)目 標(biāo)，從而獲取物體或物體某部分的長度、厚度、寬度、方位、2維和3維坐標(biāo)等 信息，進而得到物體的形態(tài)及其隨時間的變化。變形監(jiān)測變形監(jiān)測主要涉及大型的水利工程、工程實施中的精密工程、地質(zhì)災(zāi)害、水 文變化等方面。最常見的主要為大型水利工程以及地址災(zāi)害監(jiān)測。特別是近年來 四川地質(zhì)災(zāi)害、地震頻發(fā)。這方面的應(yīng)用較為廣泛。根據(jù)工程測量規(guī)范GB 50026-2007，變形監(jiān)測是指對建構(gòu)筑物及其地基、 建

4、筑基坑或一定范圍內(nèi)的巖體及土體的位移、沉降、傾斜、撓度、裂縫和相關(guān)影 響因素（如地下水、溫度、應(yīng)力應(yīng)變等）進行監(jiān)測，并提供變形分析預(yù)報的過程。變形監(jiān)測的內(nèi)容，應(yīng)根據(jù)變形體的性質(zhì)和地基情況決定。對水利工程建筑物 主要觀測水平位移、垂直位移、滲透及裂縫觀測，這些內(nèi)容稱為外部觀測。為了 了解建筑物（如大壩）內(nèi)部結(jié)構(gòu)的情況，還應(yīng)對混凝土應(yīng)力、鋼筋應(yīng)力、溫度等進 行觀測，這些內(nèi)容常稱為內(nèi)部觀測，在進行變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理時，特別是對變形 原因做物理解釋時，必須將內(nèi)、外觀測資料結(jié)合起來進行分析。學(xué)習(xí)測量任何智能的設(shè)備均需要有一定的規(guī)則，就比如說計算機的運行。必須有一個 規(guī)范的操作系統(tǒng)。測量機器人也一樣，在機器

5、人正式開始工作之前。應(yīng)該為機器 人設(shè)計一套符合觀測目標(biāo)及目的的一套完整性較強的觀測規(guī)則。這就需要進行學(xué) 習(xí)測量。學(xué)習(xí)測量字面上的意思就是學(xué)習(xí)如何對目標(biāo)進行觀測以及如何觀測最省時 省力、最科學(xué)、精度最高。就算是一個人也需要進行學(xué)習(xí)測量。學(xué)習(xí)測量為以后的重復(fù)觀測制定了一個全面的完善的觀測規(guī)則。按照學(xué)習(xí)測量取得的成果，對機器人進行相關(guān)的參數(shù)設(shè)置。按照相關(guān)的參數(shù) 以及觀測目的設(shè)置操縱器的旋轉(zhuǎn)方案。比如觀測間隔、觀測方法、數(shù)據(jù)備份、主 要的觀測方向等。機器人配置為了順利的完成整個的觀測任務(wù)，必須給機器人以后勤保障：第一：電源問題，大部分的變形觀測項目均為野外。要保證機器人有穩(wěn)定持 續(xù)的地理供應(yīng)。在電力故

6、障時應(yīng)該有相應(yīng)的保障機制，比如啟動后備電源UPS 或者是備用電力線路供應(yīng)。第二；由于變形觀測是一項長期的數(shù)據(jù)觀測，會產(chǎn)生較大的數(shù)據(jù)量。應(yīng)該有完 善的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。最好提供無線方式的數(shù)據(jù)傳輸。實時對數(shù)據(jù)進行管理?；蛘?是有備用硬盤。第三：應(yīng)該有完善的機器人安裝環(huán)境。機器人安裝臺座應(yīng)該是穩(wěn)定的，其觀 測環(huán)境應(yīng)該有避雷、避雨的相關(guān)設(shè)施。獲取數(shù)據(jù)主要有有線的無線方式獲取機器人重復(fù)觀測獲取的數(shù)據(jù)。準(zhǔn)確記錄觀測值的 時間點。因為變形觀測主要的目的就是對各個時間段的數(shù)據(jù)進行分析處理，建立 相對應(yīng)的模型，然后對變形值進行相關(guān)的分析。有線方式：在較短的距離內(nèi)可以采用有線方式進行數(shù)據(jù)傳輸，可以手動下載 數(shù)據(jù)。也可以自動的按時間進行數(shù)據(jù)下載。這種方式獲取數(shù)據(jù)效率比較高。但是 受數(shù)據(jù)傳輸線長度的限制。無線方式：可以采用CDMA、GSM、GPRS等方式進行數(shù)據(jù)傳輸。這種方式 理論上來說沒有距離的限制。但是受天氣、信號干擾等的影響。數(shù)據(jù)傳輸效率不 高。安全性能也不高。結(jié)論測量機器人可以實現(xiàn)全天候、危險環(huán)境、測量數(shù)據(jù)誤差一致等特性。在變形 觀測中具有重大的實際應(yīng)用意義。能夠獲取大量的短時間內(nèi)的重復(fù)數(shù)據(jù)。并且其 獲取的數(shù)據(jù)相對誤差均一致?？梢源蟠筇嵘鈽I(yè)觀