機(jī)器人測(cè)量分成直接測(cè)量和間接測(cè)量，直接測(cè)量就是機(jī)器人參與測(cè)試和數(shù)據(jù)處理，間接測(cè)量就是機(jī)器人模擬人的動(dòng)作將測(cè)量工具或傳感器移到測(cè)量位置，由測(cè)量?jī)x器完成測(cè)量任務(wù)和數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)。在大型懸索橋施工過程中，其受到風(fēng)力、日照、溫度、濕度等外界環(huán)境帶來的影響，可能使結(jié)構(gòu)發(fā)生一些誤差，些微誤差的積累會(huì)給主索安裝初始垂度和隨后施工階段帶來一定影響，必須做好施工監(jiān)控測(cè)量工作。

1、測(cè)量機(jī)器人概述

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)。其坐標(biāo)系統(tǒng)為球面坐標(biāo)系統(tǒng)，望遠(yuǎn)鏡能繞儀器的橫縱軸旋轉(zhuǎn)，在水平面360°、豎面180°范圍內(nèi)尋找目標(biāo)。能監(jiān)控測(cè)量二維、三維坐標(biāo)信息，得到被測(cè)物體的形態(tài)以及其隨著時(shí)間的變化曲線。另外，也有的測(cè)量機(jī)器人為用戶提供一個(gè)二次開發(fā)平臺(tái)，將開發(fā)出來的軟件直接在測(cè)量機(jī)器人上使用，利用軟件實(shí)現(xiàn)測(cè)量過程、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理、報(bào)表輸出的全自動(dòng)化，從而真正實(shí)現(xiàn)監(jiān)控測(cè)量自動(dòng)化和一體化。

在測(cè)量過程中，若是前方出現(xiàn)影響目標(biāo)被測(cè)點(diǎn)的障礙物，如：高大樹木、高層建筑物等，儀器能鎖定被測(cè)目標(biāo)，確保測(cè)量工作的順利進(jìn)行。若被測(cè)目標(biāo)出現(xiàn)失鎖現(xiàn)象，只需要發(fā)出相關(guān)的搜索指令便可以重新鎖定目標(biāo)，不會(huì)造成誤差。在大懸索橋的監(jiān)控測(cè)量中，為監(jiān)控索塔的位移情況，在兩個(gè)索塔的頂端分別設(shè)置一個(gè)全方位觀測(cè)棱鏡，而測(cè)量機(jī)器人則在兩岸確定的兩個(gè)控制點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，獲取索塔的位移、扭轉(zhuǎn)信息，為施工活動(dòng)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)資料。

2 測(cè)量機(jī)器人在大懸索橋監(jiān)控測(cè)量中的測(cè)量精度

某大型懸索橋具有非常大的主梁預(yù)拱度，其鋼箱梁高程控制至關(guān)重要，必須對(duì)其進(jìn)行精準(zhǔn)的測(cè)量監(jiān)控。下面就以鋼箱梁的監(jiān)控測(cè)量為例，分析TM30測(cè)量機(jī)器人的測(cè)量精度，TM30是專為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開發(fā)的測(cè)量機(jī)器人，具有高精度、高可靠性、堅(jiān)固耐用等特點(diǎn)，利用長(zhǎng)距離目標(biāo)識(shí)別技術(shù)，有效延長(zhǎng)監(jiān)測(cè)半徑，避開危險(xiǎn)點(diǎn)，得到精確的測(cè)量結(jié)果。首先，確定工作基點(diǎn)，利用三角高程確定懸索橋南北索塔下方橫梁處的固定水準(zhǔn)點(diǎn)的高程，以此為工作基點(diǎn)。安裝鋼箱梁段的時(shí)候，在兩端的合適位置設(shè)定固定觀測(cè)點(diǎn)。

2.1 主梁軸線的定位精度

主梁軸線定位采用索塔下方橫梁處具有強(qiáng)制對(duì)中底座的軸線點(diǎn)測(cè)定，采用測(cè)小角法來測(cè)量，測(cè)量出梁段中心點(diǎn)與軸線之間的偏差度。測(cè)小角法的偏距精度估算公式為： ；式中，n表示測(cè)回?cái)?shù)，D表示機(jī)器與測(cè)點(diǎn)之間的距離。假設(shè)D=314m，mβ=±0.5"，當(dāng)n=2時(shí)，得出的測(cè)量精度為±0.54mm，誤差在允許范圍內(nèi)，說明利用TAC2003測(cè)量機(jī)器人進(jìn)行測(cè)小角法測(cè)定偏移值，能滿足主梁軸線的定位精度。

2.2 索塔的位移以及坐標(biāo)的測(cè)定精度

為測(cè)量索塔的位移情況，在索塔的頂部設(shè)置三個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)：A、B、C，前兩個(gè)測(cè)點(diǎn)設(shè)置全站儀棱鏡，并在距兩岸150m處設(shè)置兩個(gè)基準(zhǔn)站，進(jìn)行監(jiān)測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)測(cè)量。我們根據(jù)坐標(biāo)精度的估算公式可以得出索塔的位移量：

式中，β表示后視夾角，當(dāng)其為60°，S=300m，mβ=±0.5"，ms=±1.3mm時(shí)，計(jì)算得出的mx=±0.91mm，my=±1.81mm，mp=±1.5mm，誤差在允許范圍內(nèi)，說明利用TM30測(cè)量機(jī)器人進(jìn)行索塔位移量的測(cè)量是可行的，它能將誤差控制在20mm范圍內(nèi)。

2.3 起始梁段的誤差控制

起始梁段的誤差控制對(duì)后面梁段的施工具有重要影響，若這兩塊起始梁段的定位不精確，則后面梁段的定位也不精確，必須重視起始梁段安裝施工的定位誤差控制。一般來說，首先用軸線點(diǎn)定位，然后再借助控制網(wǎng)點(diǎn)的邊角交接，利用嚴(yán)密平差法計(jì)算出坐標(biāo)的實(shí)際值?，F(xiàn)假設(shè)δx、δy為未知數(shù)，利用誤差方差求解未知數(shù)：V=aδx+bδy+L=AX+L，X=-（ATPA）-1（ATPL）；根據(jù)觀測(cè)圖像可知，其中定位最弱的位置是南塔的S2梁段，定位誤差在0.51mm范圍內(nèi)，誤差小，符合施工要求。

3 測(cè)量機(jī)器人在大懸索橋監(jiān)控測(cè)量中的應(yīng)用

在懸索橋的施工監(jiān)控測(cè)量中，其監(jiān)控測(cè)量步驟如圖1所示，需要先對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析計(jì)算，開展輔助性實(shí)驗(yàn)，識(shí)別監(jiān)控測(cè)量參數(shù)并進(jìn)行誤差分析，進(jìn)行跟蹤測(cè)量，提供準(zhǔn)確的施工數(shù)據(jù)資料，為下一工序的施工提供準(zhǔn)確資料。每施工一步就進(jìn)行一次誤差分析，為將來的微調(diào)提供數(shù)據(jù)支持。

3.1 平面控制網(wǎng)的布設(shè)

在該索橋平面控制網(wǎng)的布設(shè)過程中，既需要考慮到索橋的施工控制情況，也要考慮到兩端的隧道施工，故此設(shè)立三等平面控制網(wǎng)，如圖2所示。大橋兩岸的索塔上分別布設(shè)六個(gè)變形觀測(cè)點(diǎn)，使用兩臺(tái)測(cè)量機(jī)器人進(jìn)行同步觀測(cè)，每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)均安裝棱鏡。

3.2 數(shù)據(jù)處理與分析

采用雙差固定解來確定基線解算的最終結(jié)果，雙差固定解采用整周模糊度來檢驗(yàn)倍率Ratio和單位權(quán)中誤差Rms，Ratio值越大，則雙差固定解的結(jié)果越可靠。當(dāng)基線長(zhǎng)度在5km范圍以內(nèi)時(shí)，Ratio值>2.5；基線長(zhǎng)度在5-10km時(shí)，Ratio值>2.1；基線長(zhǎng)度>10km時(shí)，Ratio>2.0。進(jìn)行基線解算之后，進(jìn)行基線的邊檢驗(yàn)，同步多邊形的閉合差檢驗(yàn)，最后再是兩端隧道口與路線的控制連接。在三等平面控制網(wǎng)中，選擇的是高程為600m的坐標(biāo)，解決了施工中的橋梁和隧道工程變形問題。

為避免風(fēng)力、日照、溫差等對(duì)施工產(chǎn)生不良影響，在早上、晚上、上午、下午的各個(gè)時(shí)段進(jìn)行精準(zhǔn)觀測(cè)，然后取其平均值。結(jié)果表明，其中測(cè)角的最大誤差為1.6"，基準(zhǔn)控制網(wǎng)的最大誤差為1.7"，精度符合要求。

測(cè)量機(jī)器人在大型懸索橋施工監(jiān)控測(cè)量中的應(yīng)用能充分發(fā)揮其自動(dòng)化、智能化、高精度優(yōu)點(diǎn)，能有效減少施工監(jiān)控測(cè)量難度，提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)資料，促使相關(guān)人員做好施工控制工作，確保施工質(zhì)量和安全。本文簡(jiǎn)單論述測(cè)量機(jī)器人在大型懸索橋監(jiān)控測(cè)量中的應(yīng)用，具體介紹其監(jiān)測(cè)精度，證明測(cè)量機(jī)器人在大懸索橋監(jiān)控測(cè)量中應(yīng)用的重要作用，值得推廣應(yīng)用。