全站儀常見故障排除與維護保養

劉 帥

（中鐵十九局集團第三工程有限公司，遼寧沈陽 110136）

0 引言

作為一種常見的高技術測量儀器，全站儀集光、機、電為一體，在水平角、垂直角、距離、高差測量中發揮著關鍵作用，并且測量過程操作簡單、高效、結果準確。但在實際應用中，受設備使用環境、操作方法等因素的影響，全站儀容易發生故障，影響工程測量精度?；诖?，在測繪工程設備管理中，應重點突出全站儀的故障排除和維修保養管理。

1 全站儀結構組成與特點

1.1 結構組成

全站儀在測繪工程應用中，通過一次儀器安裝就可完成該測站的全部測量工作，測量過程靈活且所測精度較高。光學部分、機械部分、電子部分和補償部分是全站儀的4 個基本組成部分[1]。光學部分主要指全站儀光學視鏡部分；機械部分包含設備的水平和垂直制動控制部分；電子部分細部結構較多，包括設計主板、存儲卡、馬達板等多要素的協調應用。其中，主板控制是整個系統的核心，主板部分的完好程度直接關系著工程角度、距離及高差測量精度。馬達板能確保輸入、輸出部分正常運作。擺式補償器和液體補償器是常用的兩種補償方式，目前，測繪工程中使用的全站儀補償器多為液體補償器。

1.2 基本特點

作為一種高效率、高精度的測量儀器，全站儀在工程測繪中的應用不斷深入。從應用過程來看，工程項目中常用的全站儀有以下特點：①工程上常用的全站儀具備多語種切換功能，能實現多個語種的切換和顯示，無須重裝操作系統；②隨著人們對工程測繪效率和質量要求的提升，全站儀能進行實時操作，且操作過程簡單可靠；③通過對全站儀性能的不斷優化，使其在測量過程中具有較強的抗干擾能力，所測結構精準、可靠；④根據實際需要，為全站儀配置智能化裝置，使全站儀具有超級搜索功能，保證了儀器的目標識別和追蹤功能。

2 全站儀常見故障及排除方法

全站儀在工程項目使用中出現故障可分為測角故障、測距故障和其他故障三種類型。

2.1 測角故障

2.1.1 軸系誤差超限

（1）誤差類型。軸系誤差超限是全站儀測角誤差中最常見的故障類型，不僅包含視準差超差、垂直指標差超差，而且涉及橫軸誤差超差、雙軸補償縱橫向指標差超限。視準差超差多是由于安裝和調整不當引起，譬如，當望遠鏡十字絲中心偏離正確位置，會導致視準軸與水平軸不正交，引起測量誤差。若以C表示視準差超差，其計算過程可表示為：C=。式中，L、R 分別表示盤左讀數和盤右讀數[2]。

垂直指標差同樣是因為安裝不達標而引起的，當視準線保持水平時，垂直度盤的讀數應保持在90°，如果安裝不規范，設備垂直度盤讀數達不到該標準時，容易造成垂直指標差超差。工程測繪中，垂直指標差通過i 表示（圖1）。

圖1 垂直指標差i 角原理

對于橫軸α 誤差而言，工程上習慣將其稱為水平軸傾斜誤差或橫軸誤差。實際測量中，全站儀安裝調整不完善時，會導致支撐水平軸的二支架不等高，由此引發橫軸誤差。需注意的是，水平軸兩端直徑不相同時，也會引發這一問題。而水平軸兩端直徑誤差多是因為制造不精準引起的，這些誤差最終會對水平方向的觀測造成影響，使測量過程產生觀測誤差。

雙軸補償縱橫向指標差大多是視準線方向偏差和平行軸方向誤差綜合影響引起的。

（2）誤差調整。從誤差特性分析，全站儀軸系誤差超限本質上都屬于機械誤差，這些誤差的產生多是由于長途運輸、環境溫度變化引起的，此外，受長期存放、儀器老化等因素影響強烈，調整時應關注現場調整和機械調校等方法的嚴格把控?，F場調整主要是在設備主菜單的工具欄中，選擇校準/組合校準等方式，對設備各項指標進行調整的方法。在實際調整中，應注重測量過程設備有限范圍的準確把控，若經調整后，設備各項誤差仍然超限，則需將其送回設備維修中心，然后通過專用維修軟件進行調整。機械調校時，應做好全站儀軸系誤差的電子調整。譬如，針對C 的調整，應關注設備十字絲應用的準確性，而在i 調整時，需合理使用維修軟件和平行管設備，此外，針對α 的機械調校，一旦軟件調整結果超過35 cc，則需要橫軸機械調校的基礎上，通過維修軟件、平行光管配合調整。

2.1.2 其他測角故障

在測角故障排除中，還應關注沒有角度顯示、電子氣泡不顯示、歸零誤差大等故障的排除。沒有角度顯示與儀器受潮、度盤污染、軟件丟失和主觀故障等因素具有較大關系，故障排數時，應先對軟件進行初始化，然后考慮更換度盤、垂直主板管等單元的調整，并對其參數重新校正。電子氣泡不顯示多和設備受潮、摔碰、儀器受損有關；排除此類故障時，若水平、垂直角編碼可以初始化，則對補償器的參數進行重置；而當補償器無法識別時，更換補償器。設備基座松動、水平微動旋鈕松動，會造成全站儀歸零誤差，實際校正中，應先通過Cleanness 進行初始化處理，然后對各個軸線的誤差進行校準。

2.2 測距故障

全站儀常見測距故障有兩種：一是整機無法測距，二是近處可測距、遠處無法測距。

2.2.1 整機無法測距

全站儀使用過過程中，EDM（Electronic Distance Measuring Device，全站式電子速測儀）發出并接收返回的光波，通過光速、往返時間等參數的劑量，即可測量兩測點之間的實際距離。在使用過程中，當設備開機出錯或機內常數丟失時，容易出現無法測距問題。此外，該故障可能與設備光學系統發霉、污損，內光路信號電平不穩定有關。針對設備誤差測距故障，應調整EDM 參數，同時通過調整光電同軸、更換EDM 板等方法進行排除。

2.2.2 近處可測距、遠處無法測距

引起全站儀近處可測距、遠處無法測距的原因：①發光二極管老化；②系統測距過程中，發射軸、接收軸和照準軸之間存在較大偏差；③全站的光學系統損壞，常見損壞類型有系統發霉、污損、物理分光鏡鍍膜損壞等。

排除此類故障時，首先應在專用光電同軸調試設備的支撐下，對測距系統進行實際測量，測量校準內容包含發射二極管、接受二極管、視準軸等。其次，若系統光學系統存在發霉或污損問題，使用專用設備進行清洗，污損嚴重時，需進行更換處理。最后，調整全站儀光電同軸各軸系之間的誤差。

2.3 其他故障

工程測量中，全站儀的使用還存在其他故障，如無法開機、開機不能進入測量界面、制動軸機械故障、鍵盤失靈等。

（1）開機故障多與電池電量不足、電源連接不良、顯示器/主板故障等因素有關，排除檢查時，應針對具體的故障類型更換或檢修電池、電纜線、顯示器和主板，完成故障單元處理后，還應對系統參數進行重新調整和設置，確保全站儀測量的精準性。

（2）制動軸故障。先考慮其水平或垂直方向上的微動旋鈕是否松脫、空轉或不起作用，此外，檢測望遠鏡轉動效果，避免存在轉動過緊或卡死問題。需注意的是，這些故障多和設備碰撞、缺少潤滑有關。在制動軸故障排除中，應先用刀片、六角套筒板等工具處理固定裝置，然后用手轉動轉動軸，判斷是否正常，隨后調整垂直齒輪彈簧，并調整各軸系誤差。當上述排除方法仍不能使制動軸恢復正常時，應更換全站儀制動軸；制動軸使用時應經常進行潤滑處理，嚴禁設備碰撞。

（3）內部進入灰塵、連接件脫落、硬件損壞是鍵盤失靈的主要原因，在實際處理中，先檢查內部連線情況，然后使用乙醇溶液清潔鍵盤，在清潔鍵盤過程中，檢查鍵盤硬件，發現問題及時更換。

3 全站儀維護保養要點

3.1 正確把控維護保養內容

全站儀的維護保養直接應影響全站儀的測量效率和進度。在日常維護保養中，首先應關注儀器維護保養內容。全站儀需要保護的構件包含鍵盤、物鏡、目鏡、微動螺旋等單元，同時需要對圓水泡、粗瞄器、激光軸進行有效保養。在實際保養中，應重點關注望遠鏡鏡片的維護保養，因為其對成像精度和效果有較大影響。同時，應關注目鏡的保養，實際維護保養時，應采用專用的鏡頭紙，從中間開始，按螺旋的方式擦拭鏡片，擦拭過程中合理控制擦拭力度，避免鏡片受損。此外，應做好機身支架連接部位的清理，避免設備轉動困難。

3.2 使用過程檢查調整

要進一步提升全站儀的使用效果，應關注全站儀使用階段的檢查和調整。一方面，使用前應校正垂直指標、視準差和軸線差，為實際測量奠定良好基礎。另一方面，應做好電池等輔助單元的檢查，確保全站儀開機作業正常。此外，在使用或日常管理中，應做好全站儀的安全管理。即移動全站儀時，要一手提把，一手拖著基座，輕拿輕放，避免全站儀與其他物體碰撞。及時清理鏡頭、棱鏡及其他構件上的灰塵，并進行設備潤滑處理。此外，嚴禁隨意調整設備參數，對于參數調整或軟件系統優化，應由專業技術人員在維修中心操作，確保程序應用的規范性、有效性。全站儀作業溫度保持在-20～50 ℃，而保存溫度應控制在-40～70 ℃[3]。

4 結語

全站儀在工程測量中發揮著關鍵作用，全站儀發生故障，會對工程測量的精度造成嚴重影響。測量工作人員只有充分了解全站儀的結構組成，并在使用過程中做好全站儀故障排除和保養管理，才能提升全站儀的使用水平，保證工程項目測量精度。