激光跟踪仪三维控制网的建立过程一般是，激光跟踪仪首先设站测量全局控制点，移动跟踪仪到新的站位，再次测量全局控制点，逐次转站直至完成整体测量任务。利用激光跟踪仪每个测量站位下对全局控制点的共同观测，通过相应的配准算法，可以完成激光跟踪仪所有站位的方位定向。从而得到最优旋转矩阵R，再根据式计算出相应的平移矩阵T，进而得到激光跟踪仪所有站位间的定向关系。......
2023-06-23
激光跟踪仪测量特性及误差分析
【摘要】：从自身参数可以看出，激光跟踪仪的测距精度远高于测角精度，而且随着测量距离的增大，测角误差增大更为明显，符合表1中的观测结果。如图2所示，在Matlab中利用激光跟踪仪自身参数把随机误差注入到观测值中，以模拟点云的形式得到三维坐标的点云分布图。查定额《配合比参考表》,砾石GD40中砂425水泥C15商品混凝土参考价为135.66元/m3,则:图2 激光跟踪仪测量点云分布图
激光跟踪仪是一种可移动的大尺寸坐标测量装置，利用高精度水平、垂直两个角度编码器及干涉测距同时获得水平角α、垂直角β、斜距r，建立以测站坐标原点为中心的球坐标测量系统，如图1所示。
激光跟踪仪内部由激光干涉测量系统、水平和垂直角度编码器、伺服电动机以及光电接收器等组成。激光器发出的光束通过一个可沿水平轴和垂直轴旋转的转镜照射到目标反射镜上，由反射镜反射回来的光被分光镜分为两路：一路进入激光干涉系统测得反射镜的移动距离；一路由四象限光电元件接收产生光束偏离反射镜中心的差动信号，通过伺服控制电动机带动转镜传动，实现光束对目标反射镜中心的跟踪。同时，两个角度编码器分别获取转镜的水平和垂直角，通过球坐标测量系统来获取被测点的空间三维坐标。
激光跟踪仪所建立的三维坐标控制网精度主要由激光跟踪仪的坐标测量误差所决定，可由空间中两个全局控制点之间的距离测量结果反映出来，见表1。选取空间中两组控制点之间的观测距离作为评价的对象，其在激光跟踪仪多站位观测下理论上应该是一个固定值，然而在距离值接近4m时，距离观测值标准达到了0.057mm，在接近18m时，标准差更是达到了0.095mm，这是激光跟踪仪自身坐标测量精度所带来的误差。
图1 激光跟踪仪球坐标测量系统
表1 激光跟踪仪长度测量结果 （单位：mm）
根据Leica激光跟踪仪AT901-LR的技术参数，它的干涉测长精度为±0.5μm/m，角度测量精度为（±15μm+6μm）/m。从自身参数可以看出，激光跟踪仪的测距精度远高于测角精度，而且随着测量距离的增大，测角误差增大更为明显，符合表1中的观测结果。如图2所示，在Matlab中利用激光跟踪仪自身参数把随机误差注入到观测值中，以模拟点云的形式得到三维坐标的点云分布图。从图2中也可看出跟踪仪的测角误差远高于测距误差，如果测角误差能加以改善，激光跟踪仪所建立的三维坐标控制网精度将会有进一步提高。
图2 激光跟踪仪测量点云分布图
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