全站仪常见故障排除与维护保养

2020-12-22刘帅

设备管理与维修 2020年22期

刘帅

（中铁十九局集团第三工程有限公司，辽宁沈阳 110136）

0 引言

作为一种常见的高技术测量仪器，全站仪集光、机、电为一体，在水平角、垂直角、距离、高差测量中发挥着关键作用，并且测量过程操作简单、高效、结果准确。但在实际应用中，受设备使用环境、操作方法等因素的影响，全站仪容易发生故障，影响工程测量精度。基于此，在测绘工程设备管理中，应重点突出全站仪的故障排除和维修保养管理。

1 全站仪结构组成与特点

1.1 结构组成

全站仪在测绘工程应用中，通过一次仪器安装就可完成该测站的全部测量工作，测量过程灵活且所测精度较高。光学部分、机械部分、电子部分和补偿部分是全站仪的4 个基本组成部分[1]。光学部分主要指全站仪光学视镜部分；机械部分包含设备的水平和垂直制动控制部分；电子部分细部结构较多，包括设计主板、存储卡、马达板等多要素的协调应用。其中，主板控制是整个系统的核心，主板部分的完好程度直接关系着工程角度、距离及高差测量精度。马达板能确保输入、输出部分正常运作。摆式补偿器和液体补偿器是常用的两种补偿方式，目前，测绘工程中使用的全站仪补偿器多为液体补偿器。

1.2 基本特点

作为一种高效率、高精度的测量仪器，全站仪在工程测绘中的应用不断深入。从应用过程来看，工程项目中常用的全站仪有以下特点：①工程上常用的全站仪具备多语种切换功能，能实现多个语种的切换和显示，无须重装操作系统；②随着人们对工程测绘效率和质量要求的提升，全站仪能进行实时操作，且操作过程简单可靠；③通过对全站仪性能的不断优化，使其在测量过程中具有较强的抗干扰能力，所测结构精准、可靠；④根据实际需要，为全站仪配置智能化装置，使全站仪具有超级搜索功能，保证了仪器的目标识别和追踪功能。

2 全站仪常见故障及排除方法

全站仪在工程项目使用中出现故障可分为测角故障、测距故障和其他故障三种类型。

2.1 测角故障

2.1.1 轴系误差超限

（1）误差类型。轴系误差超限是全站仪测角误差中最常见的故障类型，不仅包含视准差超差、垂直指标差超差，而且涉及横轴误差超差、双轴补偿纵横向指标差超限。视准差超差多是由于安装和调整不当引起，譬如，当望远镜十字丝中心偏离正确位置，会导致视准轴与水平轴不正交，引起测量误差。若以C表示视准差超差，其计算过程可表示为：C=。式中，L、R 分别表示盘左读数和盘右读数[2]。

垂直指标差同样是因为安装不达标而引起的，当视准线保持水平时，垂直度盘的读数应保持在90°，如果安装不规范，设备垂直度盘读数达不到该标准时，容易造成垂直指标差超差。工程测绘中，垂直指标差通过i 表示（图1）。

图1 垂直指标差i 角原理

对于横轴α 误差而言，工程上习惯将其称为水平轴倾斜误差或横轴误差。实际测量中，全站仪安装调整不完善时，会导致支撑水平轴的二支架不等高，由此引发横轴误差。需注意的是，水平轴两端直径不相同时，也会引发这一问题。而水平轴两端直径误差多是因为制造不精准引起的，这些误差最终会对水平方向的观测造成影响，使测量过程产生观测误差。

双轴补偿纵横向指标差大多是视准线方向偏差和平行轴方向误差综合影响引起的。

（2）误差调整。从误差特性分析，全站仪轴系误差超限本质上都属于机械误差，这些误差的产生多是由于长途运输、环境温度变化引起的，此外，受长期存放、仪器老化等因素影响强烈，调整时应关注现场调整和机械调校等方法的严格把控。现场调整主要是在设备主菜单的工具栏中，选择校准/组合校准等方式，对设备各项指标进行调整的方法。在实际调整中，应注重测量过程设备有限范围的准确把控，若经调整后，设备各项误差仍然超限，则需将其送回设备维修中心，然后通过专用维修软件进行调整。机械调校时，应做好全站仪轴系误差的电子调整。譬如，针对C 的调整，应关注设备十字丝应用的准确性，而在i 调整时，需合理使用维修软件和平行管设备，此外，针对α 的机械调校，一旦软件调整结果超过35 cc，则需要横轴机械调校的基础上，通过维修软件、平行光管配合调整。

2.1.2 其他测角故障

在测角故障排除中，还应关注没有角度显示、电子气泡不显示、归零误差大等故障的排除。没有角度显示与仪器受潮、度盘污染、软件丢失和主观故障等因素具有较大关系，故障排数时，应先对软件进行初始化，然后考虑更换度盘、垂直主板管等单元的调整，并对其参数重新校正。电子气泡不显示多和设备受潮、摔碰、仪器受损有关；排除此类故障时，若水平、垂直角编码可以初始化，则对补偿器的参数进行重置；而当补偿器无法识别时，更换补偿器。设备基座松动、水平微动旋钮松动，会造成全站仪归零误差，实际校正中，应先通过Cleanness 进行初始化处理，然后对各个轴线的误差进行校准。

2.2 测距故障

全站仪常见测距故障有两种：一是整机无法测距，二是近处可测距、远处无法测距。

2.2.1 整机无法测距

全站仪使用过过程中，EDM（Electronic Distance Measuring Device，全站式电子速测仪）发出并接收返回的光波，通过光速、往返时间等参数的剂量，即可测量两测点之间的实际距离。在使用过程中，当设备开机出错或机内常数丢失时，容易出现无法测距问题。此外，该故障可能与设备光学系统发霉、污损，内光路信号电平不稳定有关。针对设备误差测距故障，应调整EDM 参数，同时通过调整光电同轴、更换EDM 板等方法进行排除。

2.2.2 近处可测距、远处无法测距

引起全站仪近处可测距、远处无法测距的原因：①发光二极管老化；②系统测距过程中，发射轴、接收轴和照准轴之间存在较大偏差；③全站的光学系统损坏，常见损坏类型有系统发霉、污损、物理分光镜镀膜损坏等。

排除此类故障时，首先应在专用光电同轴调试设备的支撑下，对测距系统进行实际测量，测量校准内容包含发射二极管、接受二极管、视准轴等。其次，若系统光学系统存在发霉或污损问题，使用专用设备进行清洗，污损严重时，需进行更换处理。最后，调整全站仪光电同轴各轴系之间的误差。

2.3 其他故障

工程测量中，全站仪的使用还存在其他故障，如无法开机、开机不能进入测量界面、制动轴机械故障、键盘失灵等。

（1）开机故障多与电池电量不足、电源连接不良、显示器/主板故障等因素有关，排除检查时，应针对具体的故障类型更换或检修电池、电缆线、显示器和主板，完成故障单元处理后，还应对系统参数进行重新调整和设置，确保全站仪测量的精准性。

（2）制动轴故障。先考虑其水平或垂直方向上的微动旋钮是否松脱、空转或不起作用，此外，检测望远镜转动效果，避免存在转动过紧或卡死问题。需注意的是，这些故障多和设备碰撞、缺少润滑有关。在制动轴故障排除中，应先用刀片、六角套筒板等工具处理固定装置，然后用手转动转动轴，判断是否正常，随后调整垂直齿轮弹簧，并调整各轴系误差。当上述排除方法仍不能使制动轴恢复正常时，应更换全站仪制动轴；制动轴使用时应经常进行润滑处理，严禁设备碰撞。

（3）内部进入灰尘、连接件脱落、硬件损坏是键盘失灵的主要原因，在实际处理中，先检查内部连线情况，然后使用乙醇溶液清洁键盘，在清洁键盘过程中，检查键盘硬件，发现问题及时更换。

3 全站仪维护保养要点

3.1 正确把控维护保养内容

全站仪的维护保养直接应影响全站仪的测量效率和进度。在日常维护保养中，首先应关注仪器维护保养内容。全站仪需要保护的构件包含键盘、物镜、目镜、微动螺旋等单元，同时需要对圆水泡、粗瞄器、激光轴进行有效保养。在实际保养中，应重点关注望远镜镜片的维护保养，因为其对成像精度和效果有较大影响。同时，应关注目镜的保养，实际维护保养时，应采用专用的镜头纸，从中间开始，按螺旋的方式擦拭镜片，擦拭过程中合理控制擦拭力度，避免镜片受损。此外，应做好机身支架连接部位的清理，避免设备转动困难。

3.2 使用过程检查调整

要进一步提升全站仪的使用效果，应关注全站仪使用阶段的检查和调整。一方面，使用前应校正垂直指标、视准差和轴线差，为实际测量奠定良好基础。另一方面，应做好电池等辅助单元的检查，确保全站仪开机作业正常。此外，在使用或日常管理中，应做好全站仪的安全管理。即移动全站仪时，要一手提把，一手拖着基座，轻拿轻放，避免全站仪与其他物体碰撞。及时清理镜头、棱镜及其他构件上的灰尘，并进行设备润滑处理。此外，严禁随意调整设备参数，对于参数调整或软件系统优化，应由专业技术人员在维修中心操作，确保程序应用的规范性、有效性。全站仪作业温度保持在-20～50 ℃，而保存温度应控制在-40～70 ℃[3]。