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全站仪到底能不能进行振动监测

发布时间:2023-02-16 点击:45

全站仪产品最初定位是单点位置采集工具,通过EDM测距并结合度盘测量的角度计算单点位置,但我们在日常的测量中,除进行单点的位置采集外还会遇到很多动态测量的情景,例如风电塔和桥梁的振动监测,而这些动态测量对全站仪测量频率有较高的要求。

全站仪在不断的发展过程中,先是加入了ATR功能,能够跟踪锁定目标,之后的影像功能能够导出影像位置的实时视频流,那么技术的革新能否帮助满足高频振动监测的需求呢?我们今天就此进行分析讨论。

延续全站仪测量的思路,全站仪完成EDM测距并结合度盘测量的角度就可以计算出单点的位置,如果此过程非常迅速,就可以达到振动监测的要求。

方法-01锁定目标,测角&测距,计算3D动态变化图片徕卡TS16/60全站仪均使用的是相位法测距技术,可以在连续测距下最快0.15s完成1次测距,那我们可以推断出徕卡TS60/16每秒最快可以得出7次测量结果,根据奈奎斯特定理,意味着仅能检测低于3.5Hz的自振频率,这个频率对于大多数的振动监测来说,显然不够。而徕卡MS60扫描全站仪采用了另外一种WFD波形数字化测距技术,测距速度就有了很大的提升,最快可以0.05s测距1次,每秒可以采集20次结果,这样就可将监测频率扩展至10Hz。

在这里,向大家介绍徕卡Survey Streaming软件,可以实现对单一目标跟踪,并对测量时间与采集终端时间进行精准同步,获得具备毫秒时间戳的测量数据,方式输出的过程并不依赖于全站仪本身的数据存储,支持GSI、TCP port 和UDP port输出。 

方法-02锁定目标仅测角,计算角度分辨动态变化图片上一种方法要获得更高频的数据结果必须使用采用波形数字化测距技术的徕卡MS60实现,那么普通的测量机器人是否也可以能实现这一点呢?今天我们就讨论第二种方法,仅测角,计算角度分辨桥梁振动动态变化。

桥梁振动监测我们更关注是高程和水平方向的振幅,可以将两个方向振幅分配到全站仪测量的水平角和竖直角上,仅需在开始的时候完成一次精密距离测量,就可以利用初始的测距值作为原始测距基础,将角度测量变化值转化为位移量,监测桥梁振动情况。

徕卡全站仪Geocom指令集提供了只获取当前角度的指令,可以在徕卡ATRplus非常强大的高速动态目标跟踪的前提下,获取纯角度的高频测量数据。

试验表明,单纯角度的获取的频率可以从7Hz提升至20Hz,这样就可以根据获取的高频角度测量数据结合次的精密测距结果获得桥梁的振动频率。

方法-03基于高动态视频流图像处理识别振动信息图片徕卡测量还为全站仪加入了概略相机和望远镜相机,尤其在徕卡TS60产品上提供的望远镜相机可实现高频视频流输出,视频流可以以更高30Hz的频率被记录,我们完全可以基于高动态视频流图像处理识别振动信息。

徕卡全站仪的望远镜相机均进行了严格的出厂校准,我们可以从全站仪上输出相应的校准参数,比如校准后影像中心、焦距以及物理像素尺寸。徕卡TS60望远镜相机COMS阵列为2560px×1920px的分辨率,根据相机的校准参数可计算望远镜相机的角度测量分辨率为1.7",可根据实时输出的30Hz视频流进行影像计算,识别桥梁振动信息。

采用基于影像的动态测量的另一个优势为不需要在桥梁上固定目标棱镜。当然,光照条件是影响影像测量的重要因素,在黑暗的环境一般无法执行影像测量,而在晚上利用影像传感器进行振动测量的一个可行的方案为采用发光目标。

以上我们讨论了全站仪实现振动监测的可能性,徕卡测量还有两种非常有效的监测方式。

01我们可以使用徕卡GNSS设备,利用徕卡GM30接收机不间断获取20Hz的采样数据,通过徕卡Spider软件对高频动态采集数据进行解算,获取RTP的高频监测结果。GNSS的监测方式,可以将桥梁的振动监测结果与静态位移监测结果进行结合分析,更直观的体现桥梁健康情况。

02新的大地测量传感器如地基雷达的推出,使桥梁的静态及动态变形监测变得更简单和高精度,既可以进行位移监测,同时又可以进行振动监测,IBIS-FS雷达作为毫米波雷达的典型代表,以200Hz的高频和更高0.01mm的高精度采集桥梁的振动数据,在桥梁索力、桥梁动载试验、桥梁静荷载、运营桥梁动挠度的监测中有较多的应用。


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