基于徕卡TCR系列全站仪的立式油罐容量标定测量系统

　　徕卡TCRM /TCRA系列全站仪具有马达轴系驱动、高精度无合作目标测距的特点,采用望远镜同轴的可见激光相位测距方式(RL方式),测程约为80米,激光光斑在50米处的大小为20mm×10mm,标称测距精度为±(3mm + 2ppm)×D。本文主要介绍基于徕卡TCRM /TCRA系列全站仪研究开发的自动化立式油罐容量标定测量系统,探讨了系统在大垂直角条件下三维坐标的测量精度,开发了全站仪机载数据采集软件和油罐容量数据后处理软件。经多次实际应用,表明该系统在立式油罐容量中的有效性,并在球罐等其它类型的容量标定中表现出良好的应用前景。

　　1　RL极坐标测量精度试验

　　为了考查徕卡TCR系列全站仪RL测距模式下三维极坐标的测量精度,特别是大垂直角条件下的极坐标点位测量精度,在某试验场地首先由两台T2000电子经纬仪构成高精度的工业测量系统,该系统经纬仪基线和距目标垂直面的距离都约为10m,最高处标志的高差约为12m,上述工业测量系统对目标三维坐标的测量精度能优于±0.5mm[1]。约在T2000经纬仪基线的中间位置,安置一台TCRM1102全站仪,在RL测距模式下对同一目标进行三维极坐标测量。

　　考虑到立式油罐容量标定的实际环境条件和测量速度等方面的要求,TCRM1102全站仪的RL极坐标测量都在单面(盘左或盘右)进行,实测三维坐标测量结果经转换与T2000经纬仪坐标测量结果相比较,其同点名三维坐标差如表1所示。从表1中可以看出,无论是反射片标志还是白纸标志,TCRM1102全站仪RL单面测量结果与T2000交会测量的结果都有较好的一致性,三维坐标中误差都小于1.0mm,绝对值最大互差不大于1.5mm,没有随垂直角增大坐标互差明显增大的趋势。这一点与以往非同轴的无合作目标测距的全站仪(如徕卡T2000+DIOR3002全站仪)相比,有明显的改进。

　　2　全站仪机载软件的开发

　　对于立式油罐,通常先测定各圈钢板的实际半径,由此计算各圈板的水平面积,并推算出不同液面高度时的油罐标定容积。因此,对于立式油罐的现场数据采集工作,主要是如何快速准确地获得各圈钢板的水平圆半径,即典型的水平圆断面测量,如图1所示。

　　徕卡TPS1100系列全站仪可以机载运行用户自主开发的GeoBASIC程序。为了不失于水平断面测量的一般性,我们研制开发了徕卡TPS1100系列全站仪机载运行的“平行水平断面自动测量软件—Hz_Profile”(如图2)。该软件具有以下主要特点:

　　1)在立式油罐测量过程中,全站仪测站位置可以自由选定。在测量水平断面时,由于被测点距离的不同,需要全站仪自动调整测点高度,保证断面上各测点在规定的水平限差之内。