精確快速且節(jié)能的壓電超聲電動機在全站儀中的應(yīng)用
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在地球地理測繪中，全站儀是最經(jīng)常使用的角度和經(jīng)緯度檢測儀器設(shè)備。Leica Geosystems公司是一家總部設(shè)在Ostschweiz市的高精度檢測儀器生產(chǎn)廠商，在德國的慕尼黑、柏林、Karlsruhe和Düsseldorf等地都設(shè)有自己的銷售代理商。這是一家擁有200多年地理測繪儀器生產(chǎn)經(jīng)驗的企業(yè)，時至今日還通過不斷地推出創(chuàng)新性的新產(chǎn)品而名揚四海。例如，自高精度的WILD T3型精密經(jīng)緯儀投放市場75年之后，其精度和可靠性仍然非常令人信服。這家瑞士公司以其最新的全站儀Leica TS30（圖1）向世人證明：他們的產(chǎn)品在地理測繪的精確性和可靠性方面又提升到了一個新的水平。
圖1 新型的地理測繪全站儀Leica TS30：代表更精確、高可靠性角度和距離檢測的最新水平。
在確立這一最新水平的過程中，其使用的驅(qū)動技術(shù)發(fā)揮了關(guān)鍵性的作用
新型Leica TS30型全站儀使用Leica精密棱鏡（GPH1P）時的角度檢測精度為0.5"（按ISO 17123-3標準），距離檢測精度為0.6mm＋1ppm（按ISO 17123-4標準），對任意自然地形地貌的檢測精度為2mm＋2ppm。除了檢測精度之外，新型全站儀精確的定位精度和極短的檢測時間也是用戶選擇這種地理測繪儀的一個重要指標。新型Leica TS30以其很高的回轉(zhuǎn)運動加速度和速度，以及儀器和鏡頭精確的運動方式而征服了用戶；而且也實現(xiàn)了準確的角度和距離檢測與最佳的自動化相結(jié)合。全世界的地理測繪工程師們都對此贊嘆不已，而傳統(tǒng)的驅(qū)動技術(shù)裝備是無法實現(xiàn)這一技術(shù)進步的。
全站儀中能夠安裝驅(qū)動電動機的空間非常有限（圖2），但是全站儀的回轉(zhuǎn)速度至少要達到180/s，這一回轉(zhuǎn)速度是傳統(tǒng)全站儀回轉(zhuǎn)速度的4倍。只有采用新的驅(qū)動技術(shù)，才能保障很高的回轉(zhuǎn)加速度和極短的定位時間。這里需要的是能夠滿足定位精度和可靠性要求、滿足野外環(huán)境氣候高要求，以及代表未來技術(shù)水平的替代解決方案。
圖2 從全站儀的剖視圖中可以清楚地看到：全站儀旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的安裝空間非常有限
壓電超聲電動機產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)運動
全站儀光學儀器的水平旋轉(zhuǎn)和垂直旋轉(zhuǎn)運動，采用的都是壓電超聲驅(qū)動原理的驅(qū)動技術(shù)。這一技術(shù)使得人們實現(xiàn)了前所未有的高旋轉(zhuǎn)速度（超過了180/s）和高加速度（可達360/s2）。這種驅(qū)動是具有制動能力的驅(qū)動，也就是說，在沒有電流的情況下會產(chǎn)生很大的制動力。另外，在旋轉(zhuǎn)時它幾乎是沒有聲音的，其工作環(huán)境的溫度在-20～50℃，并且免維護。在全站儀中使用的這種壓電超聲電動機（牌號為Kastentext）是由Karlsruhe市的Physik Instrumente公司研發(fā)并生產(chǎn)的。這家企業(yè)在微米級和納米級定位技術(shù)領(lǐng)域中已經(jīng)有30多年的從業(yè)經(jīng)驗了，也是當今世界上技術(shù)領(lǐng)先的企業(yè)之一。圖3為使用壓電超聲電極的生物分選裝置和微電子顯微鏡，由于其非常小的安裝空間，使它們能夠方便地集成到現(xiàn)有的儀器設(shè)備之中。 紅外熱像儀相關(guān)文章:紅外熱像儀原理 經(jīng)緯儀相關(guān)文章:經(jīng)緯儀原理 熱像儀相關(guān)文章:熱像儀原理
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