徠卡全站儀十大技術(shù)特點(diǎn)

2/4/2023徠卡全站儀的十大技術(shù)特點(diǎn)一、機(jī)械軸系

1、全滾動式精密柱形軸系2、摩擦制動，無限位微動與激光對中二、電子測角

3、特有的絕對編碼電子測角方式4、小巧精密的液態(tài)雙軸補(bǔ)償系統(tǒng)5、智能自主式目標(biāo)自動識別與跟蹤功能三、電子測距

6、超高頻測距頻率技術(shù)7、動態(tài)測距頻率校正技術(shù)8、無棱鏡相位法激光測距原理四、軟件系統(tǒng)

9、高可靠實(shí)時操作系統(tǒng)RTOS10、UNICODE編碼體系與MMI技術(shù)2/4/20231、全滾動式精密柱形軸系徠卡全站儀的軸系傳承世界王牌T2光學(xué)經(jīng)緯儀的百年制造工藝，確保徠卡全站儀具有靈活而精密的垂直與水平轉(zhuǎn)動軸系，令操作者“手感”非凡！徠卡T2光學(xué)經(jīng)緯儀半運(yùn)動式圓柱形軸系的主要特點(diǎn)是將滾珠安置于軸套的錐形表面和軸的圓柱面、端面之間，滾珠和軸、軸套之間為點(diǎn)接觸，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動中為滾動摩擦，轉(zhuǎn)動靈活輕便，在低溫下不致發(fā)生咬死現(xiàn)象。新型的徠卡全站儀，垂直軸系的滾珠已發(fā)展為全身性的矩陣分布式結(jié)構(gòu)，使軸系的準(zhǔn)確度和運(yùn)轉(zhuǎn)的靈活性進(jìn)一步加強(qiáng)。2/4/20232、摩擦制動，無限位微動與激光對中

人性化的技術(shù)進(jìn)步，使人、機(jī)之間的感覺更加友好。摩擦制動與無限位的微動驅(qū)動，讓儀器操作者又少了一份約束。2/4/20232、摩擦制動，無限位微動與激光對中·續(xù)

全站儀有了激光對中裝置，不但可以使儀器的整置工作方便而快捷，更可貴的是免了您的低頭彎腰。激光對點(diǎn)器由激光管、微型電路板、連接電纜及透鏡組成。它安裝在全站儀的垂直軸里，通過儀器底座將光點(diǎn)投在地面上。由于它的機(jī)械部分加工精細(xì)，其安裝十分簡單，直接插進(jìn)垂直軸即可。當(dāng)儀器高為1.5米時，它的精度為0.8mm。

2/4/20233、獨(dú)特的絕對編碼電子測角方式

徠卡全站儀獨(dú)特的靜態(tài)條碼式碼盤測角技術(shù)，不但具有開機(jī)無需角度初始化等優(yōu)點(diǎn)，并且測角精度可優(yōu)于±0.5"，堪稱當(dāng)今全站儀制造領(lǐng)域一絕技，令同行望塵莫及。目前，徠卡各系列的全站儀，無論測角精度高低，都采用該項(xiàng)測角技術(shù)，讓全球用戶分享徠卡技術(shù)進(jìn)步帶來的好處。2/4/2023徠卡------絕對編碼度盤的先驅(qū)1984年，在徠卡高精度的全站儀采用動態(tài)絕對編碼度盤。1990年代起，徠卡采用獨(dú)特的靜態(tài)絕對編碼度盤。絕對編碼度盤之優(yōu)點(diǎn)：在儀器關(guān)閉或丟電以后，還能保持原來的定向角。3、獨(dú)特的絕對編碼電子測角方式·續(xù)

普通編碼度盤T2002動態(tài)測角原理2/4/2023徠卡全站儀采用類似數(shù)字水準(zhǔn)條碼標(biāo)尺的單一軌道刻劃編碼度盤。度盤角度編碼信息由一線性CCD陣列和一個8位的A/D轉(zhuǎn)換器讀出，為了確定其位置，一般需要捕獲至少10條編碼線信息。在實(shí)際角度測量過程中，單次測量包括大約60條編碼線，因此通過取平均和內(nèi)插的方法可以進(jìn)一步提高角度的測量精度。線性CCD陣列發(fā)光管徠卡條碼編碼度盤3、獨(dú)特的絕對編碼電子測角方式·續(xù)

2/4/2023確定絕對編碼度盤測角精度的要素：1、CCD陣列個數(shù)：1-4個（參見下圖）2、偏心改正：使用本廠專用的角度計(jì)量儀器TPM對其全站儀度盤的殘余偏心差進(jìn)行確定（度盤偏心的幅度，度盤偏心的相位角）。3、獨(dú)特的絕對編碼電子測角方式·續(xù)

2/4/20234、小巧精密的液態(tài)雙軸補(bǔ)償系統(tǒng)

液體補(bǔ)償器：當(dāng)儀器傾斜時，傾斜傳感器液體形成的光楔導(dǎo)致光束的位移。位移的大小感應(yīng)在陣列X和Y方向上。全站儀內(nèi)的微處理器根據(jù)位移的大小計(jì)算儀器的傾斜量以及改正這些傾斜所需的改正數(shù)，最后將正確的改正數(shù)由系統(tǒng)提供給角度輸出。

2/4/2023T2000的液體補(bǔ)償器：圖中，M為經(jīng)緯儀的垂直度盤，K為液體補(bǔ)償器，安裝在垂直度盤上方。工作時，發(fā)光二極管N發(fā)出的光透過度盤，經(jīng)過一套光路調(diào)整系統(tǒng)A、B、C、D、E、F、G，在液體補(bǔ)償器K的硅油液面上被反射，再經(jīng)過透鏡H，分劃板I被接收二極管J所接收。同時光路將分劃板影像投影到固定指標(biāo)的位置。當(dāng)垂直軸傾斜時，光線相對于液體表面的入射角發(fā)生變化，從而導(dǎo)致分劃板成像位置的變化，即相當(dāng)于固定指標(biāo)在變化，達(dá)到自動補(bǔ)償?shù)哪康摹?/p>

4、小巧精密的液態(tài)雙軸補(bǔ)償系統(tǒng)?續(xù)

2/4/2023同樣是液體補(bǔ)償器，徠卡新型垂直軸液體補(bǔ)償器在光路上更加緊湊，并用一線性CCD陣列解決雙軸的補(bǔ)償問題。精密而小巧的結(jié)構(gòu)，使液體補(bǔ)償器可以安裝在水平度盤中心上方的垂直軸線上，即使照準(zhǔn)部快速旋轉(zhuǎn)，補(bǔ)償器液體鏡面也可瞬間平靜如常。4、小巧精密的液態(tài)雙軸補(bǔ)償系統(tǒng)?續(xù)

2/4/2023棱鏡上的三角線狀刻劃板（1）被LED（7）照明，在液體表面（2）上經(jīng)過兩次反射后經(jīng)成像透鏡（4）在線性CCD陣列（6）上形成影像（5）。通過三角線狀分劃板影像線間距的變化信息求得縱向傾斜量，橫向傾斜量則由分劃板影像中心在線性CCD陣列中的位移變化而求得。因此用一個一維線性接收器就能獲取縱、橫兩個傾斜量。17243651——棱鏡分劃板2——液面3——偏轉(zhuǎn)透鏡4——成像透鏡5——分劃板影象6——CCD線性陣列7——發(fā)光二極管4、小巧精密的液態(tài)雙軸補(bǔ)償系統(tǒng)?續(xù)

2/4/2023目鏡豎軸調(diào)焦透鏡物鏡反光鏡一般的望遠(yuǎn)鏡5、智能自主式目標(biāo)自動識別與跟蹤功能（ATR）

徠卡光路2/4/2023接收二極管發(fā)射二極管內(nèi)外光路轉(zhuǎn)換馬達(dá)棱鏡標(biāo)準(zhǔn)EDM徠卡光路5、智能自主式目標(biāo)自動識別與跟蹤功能（ATR）?續(xù)

2/4/2023激光光源雙模式EDM:IR與RL徠卡光路5、智能自主式目標(biāo)自動識別與跟蹤功能（ATR）?續(xù)

2/4/2023ATR發(fā)光二極管（紅外光束）CCD陣列TCRA機(jī)器人徠卡光路5、智能自主式目標(biāo)自動識別與跟蹤功能（ATR）?續(xù)

2/4/2023全站儀發(fā)射紅外光束，并利用自準(zhǔn)直原理和CCD圖象處理功能，無論在白天還是黑夜，都能實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的自動識別、照準(zhǔn)與跟蹤。這是徠卡技術(shù)帶領(lǐng)全站儀向測量機(jī)器人邁進(jìn)的關(guān)鍵一步。

TPS1000TPS11005、智能自主式目標(biāo)自動識別與跟蹤功能（ATR）?續(xù)

2/4/2023ATR自動目標(biāo)識別和照準(zhǔn)可分為三個過程：目標(biāo)搜索過程、目標(biāo)照準(zhǔn)過程和測量過程。啟動ATR測量時，全站儀中的CCD相機(jī)視場內(nèi)如果沒有棱鏡，則先進(jìn)行目標(biāo)搜索；一旦在視場內(nèi)出現(xiàn)棱鏡，即刻進(jìn)入目標(biāo)照準(zhǔn)過程；達(dá)到照準(zhǔn)允許精度后，啟動距離和角度的測量。ATR的目標(biāo)照準(zhǔn)過程5、智能自主式目標(biāo)自動識別與跟蹤功能（ATR）?續(xù)

2/4/2023ATR照準(zhǔn)過程發(fā)射紅外光束搜索到棱鏡精確地照準(zhǔn)棱鏡定位時，馬達(dá)驅(qū)動望遠(yuǎn)鏡來照準(zhǔn)棱鏡的中心并使之處于預(yù)先設(shè)定的限差之內(nèi)，一般情況下，十字絲只是位于棱鏡中心附近。它之所以沒有定位于棱鏡中心，是為了優(yōu)化測量速度。因?yàn)榇_定十字絲和光學(xué)照準(zhǔn)間的偏差比靠馬達(dá)準(zhǔn)確地定位于棱鏡中心要快些。5、智能自主式目標(biāo)自動識別與跟蹤功能（ATR）?續(xù)

2/4/2023ATR照準(zhǔn)過程發(fā)射紅外光束搜索到棱鏡精確地照準(zhǔn)棱鏡測量偏差對Hz和V進(jìn)行改正測量距離ATR精密測量過程5、智能自主式目標(biāo)自動識別與跟蹤功能（ATR）?續(xù)

2/4/2023ATR流程圖5、智能自主式目標(biāo)自動識別與跟蹤功能（ATR）?續(xù)

2/4/2023ATR圖像識別與處理CCD影像縱、橫光點(diǎn)求和功能5、智能自主式目標(biāo)自動識別與跟蹤功能（ATR）?續(xù)

2/4/2023ATR自動跟蹤目標(biāo)自動跟蹤是一種自動控制系統(tǒng)或反饋環(huán)。ATR是一個測量系統(tǒng)，它不僅僅提供實(shí)際值，而且也提供實(shí)際值與所需值之間的偏差，以及來自電子或光學(xué)視準(zhǔn)線的在水平和垂直方向上的改正值。自動控制系統(tǒng)試圖使測量值偏差最小，而不考慮目標(biāo)的速度和加速度。偏差以視頻速度讀出，通過儀器控制電路來確定馬達(dá)轉(zhuǎn)動所需要的電流，以便獲得所需目標(biāo)位置。5、智能自主式目標(biāo)自動識別與跟蹤功能（ATR）?續(xù)

2/4/20236、超高頻測距頻率技術(shù)

根據(jù)相位法測距原理，提高測距信號的頻率，有利于提高測距精度。徠卡全站儀采用當(dāng)今世界上最高的測距信號頻率，使之位居世界全站儀最高測距精度之顛，當(dāng)然具有堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。2/4/20236、超高頻測距技術(shù)?續(xù)

徠卡：5MHz(TC2000)→7.5MHz（DI2000、DI1000）→15MHz（TC1000）→50MHz（90年代初：DI1600、TC1600、早期的TPS1000）→100MHz（98年起：TPS300/700/1100系列，則安裝TCWⅢ型測距頭）大量測試結(jié)果表明，這種利用高頻技術(shù)測距的全站儀，工作穩(wěn)定，數(shù)據(jù)離散不大，受環(huán)境條件的影響小，其測距精度遠(yuǎn)高于全站儀本身的標(biāo)稱精度，從而充分證明了高頻測距技術(shù)的成熟性、可靠性和先進(jìn)性。2/4/20237、動態(tài)測距頻率校準(zhǔn)技術(shù)

采用溫度補(bǔ)償晶體振蕩器：溫度變化時，溫補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)里熱敏電阻引起的頻率變化量與晶體振蕩器的頻率變化量近似相等且符號相反，從而提高頻率穩(wěn)定度；

采用頻率綜合和鎖相技術(shù)：即在采用高穩(wěn)定溫補(bǔ)晶體振蕩器的基礎(chǔ)上，用頻率合成的方法得到所有需要的頻率，如精測、粗測、主、本振頻率。使各個頻率之間嚴(yán)格相關(guān)，具有與溫補(bǔ)晶振相同的頻率穩(wěn)定度；晶振器件老化：一般來說，器件使用初期老化進(jìn)程最快，為了不把這種變化帶給用戶，工廠在儀器制造時，先進(jìn)行晶體老化工作。這樣在儀器投入使用后，老化進(jìn)程將變得極為緩慢。對于徠卡儀器來說，儀器出廠前已使晶體老化一年，使第一年3ppm的變化量在用戶使用之前結(jié)束，而后晶體年變化量約為1ppm。常見的頻率補(bǔ)償技術(shù)2/4/20237、動態(tài)測距頻率校準(zhǔn)技術(shù)?續(xù)

徠卡測距儀具有三種不同類型的頻率：標(biāo)稱頻率（nominalfrequency）即儀器標(biāo)稱的精測頻率，該頻率由生產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)并確定，是其它兩頻率設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，可被用來粗略地計(jì)算精測尺長。發(fā)射頻率，或稱實(shí)際頻率（effectivefrequency）即來自晶體振蕩器的調(diào)制頻率。晶體一旦由廠家選定，其頻率便不可調(diào)整。但該頻率受溫度影響而變化，且可通過光電轉(zhuǎn)換裝置和頻率計(jì)進(jìn)行測試。計(jì)算頻率（calculatedfrequency）這是徠卡測距儀特有的一種頻率，由計(jì)算產(chǎn)生。它用來對發(fā)射頻率進(jìn)行校正，但這種校正并不直接應(yīng)用于發(fā)射頻率，而是通過自動測相環(huán)節(jié)的計(jì)算過程來進(jìn)行。2/4/20237、動態(tài)測距頻率校準(zhǔn)技術(shù)?續(xù)

為了保證測距結(jié)果的準(zhǔn)確性，一般全站儀采用被動“保姆”式的溫補(bǔ)等測距頻率穩(wěn)定技術(shù)，有時事與愿違。徠卡全站儀一反常規(guī)，采用動態(tài)測距頻率校準(zhǔn)技術(shù)，尤如治水中的以“疏”換“堵”。因此，無論是“嚴(yán)冬”還是“酷夏”，徠卡全站儀都有無與倫比的測距穩(wěn)定性。徠卡技術(shù)人員正在進(jìn)行全站儀的超低溫試驗(yàn)2/4/20237、動態(tài)測距頻率校準(zhǔn)技術(shù)?續(xù)

2/4/20237、動態(tài)測距頻率校準(zhǔn)技術(shù)?續(xù)

在生產(chǎn)過程中，除對晶體進(jìn)行老化外，還對晶體在整個溫度范圍內(nèi)的變化進(jìn)行嚴(yán)格的測試，得出其在標(biāo)準(zhǔn)溫度下的頻率FO，同時還測出了在其它溫度狀態(tài)下的三個溫度系數(shù)K1、K2、K3，求出晶體隨溫度變化的多項(xiàng)式函數(shù)曲線和表達(dá)式，即：測距儀工作時，將受到環(huán)境、自身元器件運(yùn)作時的發(fā)熱等溫度的影響。因此，晶體振蕩器頻率即測距頻率必然會產(chǎn)生變化。徠卡測距儀內(nèi)部的溫度傳感器適時地測出此時晶體附近的溫度，將其送往CPU，代入K1、K2和K3所組成的溫度表達(dá)式對F0進(jìn)行校正，得出該溫度狀態(tài)下的計(jì)算頻率和測尺來參加最終距離解算。2/4/20238、無棱鏡相位法激光測距原理

早在20世紀(jì)80年代，徠卡就推出了脈沖法無棱鏡測距儀，并采用獨(dú)特的“時間—幅值轉(zhuǎn)換電路”，使測距精度優(yōu)于±1cm。現(xiàn)在，徠卡發(fā)揚(yáng)傳統(tǒng)優(yōu)勢，進(jìn)一步推出相位法無棱鏡測距全站儀，激光光斑小，測距精度優(yōu)于±3mm，為世界之最。集激光與紅外測距于一身的徠卡全站儀2/4/20238、無棱鏡相位法激光測距原理·續(xù)

2/4/20238、無棱鏡相位法激光測距原理·續(xù)

TCR類型的全站儀測距頭里的RL功能，它發(fā)射可見的紅色激光束，其波長為670nm，不用反射鏡（或反射片）可測距離達(dá)80m，精度為±（3mm+2ppm×D）。其測距原理也為相位法測距原理。其精測頻率為100MHz，相應(yīng)的精測尺長為1.5米，粗測尺長最大可達(dá)12km。通常，脈沖法測距具有測程遠(yuǎn)一些的優(yōu)勢，而相位法測距則有精度高一些的優(yōu)勢。徠卡全站儀將相位法測距的精度優(yōu)勢應(yīng)用在無棱鏡測距上，這在世界測繪市場上是個首創(chuàng)。由于徠卡儀器無棱鏡測距的準(zhǔn)確度也是由特殊的頻率系統(tǒng)即采用動態(tài)頻率校正技術(shù)來保證，因此這種方式的精度相對同類產(chǎn)品來說是最高的，而且有棱鏡測距和無棱鏡測距兩種方式的精度幾乎相等。徠卡的TCR無棱鏡方式不僅可在近距離使用，它還能進(jìn)行遠(yuǎn)距離測量。紅色激光束（即RL方式）可以在1000m5000m的距離上用單棱鏡來進(jìn)行測距，其精度仍然是±（3mm+2ppm×D），比紅外光（IR方式）的測程幾乎提高了一倍。另外，TCR的可見激光束實(shí)際上能幫助照準(zhǔn)。當(dāng)觀測員看到從棱鏡上反射回來的紅光時，就會知道自己已對準(zhǔn)了目標(biāo)，甚至沒有必要從望遠(yuǎn)鏡中去尋找目標(biāo)。2/4/2023光斑小：精度高照準(zhǔn)可信度高可見光：照準(zhǔn)可信度高能在黑暗中作業(yè)10m處的光斑大小徠卡RL-EDM:20mmx12mm普通脈沖EDM:60mmx40mm8、無棱鏡相位法激光測距原理·續(xù)

2/4/20238、無棱鏡相位法激光測距原理·續(xù)

徠卡RL普通脈沖EDM2/4/20238、無棱鏡相位法激光測距原理·續(xù)

普通脈沖EDM徠卡RL2/4/20238、無棱鏡相位法激光測距原理·續(xù)

普通脈沖EDM徠卡RL2/4/20239、高可靠實(shí)時操作系統(tǒng)RTOS

徠卡TPS儀器是基于實(shí)時多任務(wù)操作系統(tǒng)RTOS的。RTOS主要是管進(jìn)程和線程的調(diào)度。內(nèi)核小，高效且可靠性極高。這充分保證了徠卡儀器快捷的響應(yīng)速度和高可靠性。尤其能勝任可靠性和實(shí)時性要求較高的無人值守的在線監(jiān)控系統(tǒng)中，如在線變形監(jiān)測，在線滑坡監(jiān)測等等領(lǐng)域。航天發(fā)射的運(yùn)載火箭，對軟、硬件的可靠性要求無疑是最中之最，它們安裝的軟件操作系統(tǒng)是實(shí)時操作系統(tǒng)RTOS。徠卡全站儀也采用實(shí)時操作系統(tǒng)RTOS，目的只有一條：高品質(zhì)、高可靠。2/4/20239、高可靠實(shí)時操作系統(tǒng)RTOS·續(xù)

單任務(wù)多任務(wù)DOS操作系統(tǒng)通用平臺：通用、方便嵌入式平臺:安全、可靠實(shí)時多任務(wù)型事件驅(qū)動型UNIXWIN3.1WIN