機(jī)器人測量分成直接測量和間接測量，直接測量就是機(jī)器人參與測試和數(shù)據(jù)處理，間接測量就是機(jī)器人模擬人的動作將測量工具或傳感器移到測量位置，由測量儀器完成測量任務(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)控測量工作。

1、測量機(jī)器人概述

測量機(jī)器人又稱自動全站儀，是一種集自動目標(biāo)識別、自動照準(zhǔn)、自動測角與測距、自動目標(biāo)跟蹤、自動記錄于一體的測量平臺。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)控測量二維、三維坐標(biāo)信息，得到被測物體的形態(tài)以及其隨著時間的變化曲線。另外，也有的測量機(jī)器人為用戶提供一個二次開發(fā)平臺，將開發(fā)出來的軟件直接在測量機(jī)器人上使用，利用軟件實(shí)現(xiàn)測量過程、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)處理、報表輸出的全自動化，從而真正實(shí)現(xiàn)監(jiān)控測量自動化和一體化。

在測量過程中，若是前方出現(xiàn)影響目標(biāo)被測點(diǎn)的障礙物，如：高大樹木、高層建筑物等，儀器能鎖定被測目標(biāo)，確保測量工作的順利進(jìn)行。若被測目標(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)，不會造成誤差。在大懸索橋的監(jiān)控測量中，為監(jiān)控索塔的位移情況，在兩個索塔的頂端分別設(shè)置一個全方位觀測棱鏡，而測量機(jī)器人則在兩岸確定的兩個控制點(diǎn)進(jìn)行觀測，獲取索塔的位移、扭轉(zhuǎn)信息，為施工活動提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)資料。

2 測量機(jī)器人在大懸索橋監(jiān)控測量中的測量精度

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，必須對其進(jìn)行精準(zhǔn)的測量監(jiān)控。下面就以鋼箱梁的監(jiān)控測量為例，分析TM30測量機(jī)器人的測量精度，TM30是專為監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)的測量機(jī)器人，具有高精度、高可靠性、堅固耐用等特點(diǎn)，利用長距離目標(biāo)識別技術(shù)，有效延長監(jiān)測半徑，避開危險點(diǎn)，得到精確的測量結(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)。安裝鋼箱梁段的時候，在兩端的合適位置設(shè)定固定觀測點(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)制對中底座的軸線點(diǎn)測定，采用測小角法來測量，測量出梁段中心點(diǎn)與軸線之間的偏差度。測小角法的偏距精度估算公式為： ；式中，n表示測回數(shù)，D表示機(jī)器與測點(diǎn)之間的距離。假設(shè)D=314m，mβ=±0.5"，當(dāng)n=2時，得出的測量精度為±0.54mm，誤差在允許范圍內(nèi)，說明利用TAC2003測量機(jī)器人進(jìn)行測小角法測定偏移值，能滿足主梁軸線的定位精度。

2.2 索塔的位移以及坐標(biāo)的測定精度

為測量索塔的位移情況，在索塔的頂部設(shè)置三個監(jiān)測點(diǎn)：A、B、C，前兩個測點(diǎn)設(shè)置全站儀棱鏡，并在距兩岸150m處設(shè)置兩個基準(zhǔn)站，進(jìn)行監(jiān)測點(diǎn)的坐標(biāo)測量。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，計算得出的mx=±0.91mm，my=±1.81mm，mp=±1.5mm，誤差在允許范圍內(nèi)，說明利用TM30測量機(jī)器人進(jìn)行索塔位移量的測量是可行的，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)密平差法計算出坐標(biāo)的實(shí)際值。現(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 測量機(jī)器人在大懸索橋監(jiān)控測量中的應(yīng)用

在懸索橋的施工監(jiān)控測量中，其監(jiān)控測量步驟如圖1所示，需要先對結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析計算，開展輔助性實(shí)驗(yàn)，識別監(jiān)控測量參數(shù)并進(jìn)行誤差分析，進(jìn)行跟蹤測量，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)六個變形觀測點(diǎn)，使用兩臺測量機(jī)器人進(jìn)行同步觀測，每個觀測點(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)基線長度在5km范圍以內(nèi)時，Ratio值>2.5；基線長度在5-10km時，Ratio值>2.1；基線長度>10km時，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、溫差等對施工產(chǎn)生不良影響，在早上、晚上、上午、下午的各個時段進(jìn)行精準(zhǔn)觀測，然后取其平均值。結(jié)果表明，其中測角的最大誤差為1.6"，基準(zhǔn)控制網(wǎng)的最大誤差為1.7"，精度符合要求。

測量機(jī)器人在大型懸索橋施工監(jiān)控測量中的應(yīng)用能充分發(fā)揮其自動化、智能化、高精度優(yōu)點(diǎn)，能有效減少施工監(jiān)控測量難度，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。本文簡單論述測量機(jī)器人在大型懸索橋監(jiān)控測量中的應(yīng)用，具體介紹其監(jiān)測精度，證明測量機(jī)器人在大懸索橋監(jiān)控測量中應(yīng)用的重要作用，值得推廣應(yīng)用。