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Die
Erfindung betrifft ein Vermessungsinstrument mit einem Zielteleskop
mit automatischer Scharfeinstellung.
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Es
sind bereits Vermessungsinstrumente wie elektrische Entfernungsmesser,
elektronische Theodoliten o. ä.
bekannt. Der Entfernungsmesser dient zum Messen der Entfernung zu
einem Zielpunkt, der Theodolit oder ein Winkelmeßinstrument dient zum Messen
horizontaler und vertikaler (Elevations-) Winkel zwischen einem
Referenzpunkt und einem Zielpunkt.
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Bei
einem solchen Vermessungsinstrument dient ein Zielteleskop zum genauen
Ausrichten auf einen Zielpunkt. Durch Ausrichten des Zielteleskops derart,
daß der
Zielpunkt sich in der Mitte des Sichtfeldes befindet, wird die Achse
der Entfernungsmessung oder der Messung des horizontalen und des Elevationswinkels
so ausgerichtet, daß sie
durch den Zielpunkt läuft.
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Um
den Zielpunkt klar im Sichtfeld des Zielteleskops zu erkennen, ist
ein Fokussiermechanismus vorgesehen. Dieser wird so bedient, daß ein scharf
eingestelltes Bild des Zielpunktes erzeugt wird. Zur leichteren
Scharfeinstellung werden in jüngerer
Zeit Autofokussysteme in den Zielteleskopen verwendet.
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Mit
der Autofokusfunktion wird die Scharfeinstellung des Zielteleskops
automatisch vorgenommen. Dadurch erübrigen sich für den Benutzer
umständliche
Bedienungen des Fokussiermechanismus, und er kann sich auf das Zentrieren
des Zielpunktes im Sichtfeld konzentrieren.
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Bei
der Vermessung ist im Zielpunkt ein Reflektor angeordnet. Hierzu
dient allgemein ein Winkelreflektor. Dieser reflektiert einen einfallenden Lichtstrahl
ohne Richtungsänderung.
Richtet der Benutzer das Teleskop auf den Winkelreflektor und schneidet
die optische Achse des Teleskops die Reflexionsfläche des
Winkelreflektors, so fokussiert das Autofokussystem ein an dem Winkelreflektor
reflektiertes virtuelles Bild des Teleskops. Das Autofokussystem
fokussiert also ein Objekt (d. h. das Teleskop), das sich in der
doppelten Entfernung des Winkelreflektors befindet. Dann ist der
Winkelreflektor im Sichtfeld unscharf, und der Benutzer muß zur Scharfeinstellung
des Winkelreflektors das Fokussiersystem bedienen, auch wenn es
sich um ein automatisches System handelt.
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Aus
der
DE 197 27 988
A1 ist ein Vermessungsinstrument bekannt, das ein Zielteleskop
zum Anvisieren eines an einem Zielpunkt vorgesehenen Reflektors
und ein Autofokussystem zum Scharfeinstellen eines im Sichtfeld
des Teleskops erzeugten Bildes aufweist.
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In
der
DE 195 49 048
A1 ist ein Teleskop mit einem Autofokussystem beschrieben.
Dieses Teleskop umfasst ein Strahlenteilersystem, in dem eine der
Bildebene des Teleskopobjektivs äquivalente
Fläche
angeordnet ist, sowie ein Fokuserfassungssystem zum Erfassen der
Scharfeinstellung in dieser äquivalenten
Fläche.
Ferner ist ein Korrektursystem vorgesehen, über das sich eine Positionsabweichung zwischen
der Bildebene und der äquivalenten
Fläche korrigieren
lässt.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, ein Vermessungsinstrument mit einem Zielteleskop
mit automatischer Scharfeinstellung anzugeben, mit dem der Benutzer
den Reflektor neu fokussieren kann, wenn das automatische Fokussiersystem
ein virtuelles Bild fokussiert, das von dem Reflektor erzeugt wurde.
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Die
Erfindung löst
diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte
Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die
Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Darin
zeigen:
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1 die
Vorderansicht eines Vermessungsinstruments als Ausführungsbeispiel,
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2 den
Schnitt II-II nach 1,
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3 eine
Vorderansicht des Vermessungsinstruments als Teilschnitt,
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4 das
Blockdiagramm eines Steuersystems zur Scharfeinstellung, und
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5 das
Flußdiagramm
eines Korrekturprozesses zum Steuern einer Fokussierlinse.
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In 1 bis 3 ist
eine Gesamtstation 100 dargestellt, die eine Nivellierplatte 4,
eine Basis 3, einen U-förmigen
Träger 2 und
einen Griff 5 hat.
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Eine
Teleskopeinheit ist an dem Träger 2 drehbar
gehalten. Sie enthält
ein Teleskop 11 und eine elektronische Entfernungsmeßeinheit 12.
Durch Richten der Teleskopeinheit 1 auf einen Zielpunkt,
an dem ein Reflektor (Winkelreflektor) angeordnet ist, werden die
Entfernung zu dem Zielpunkt sowie der horizontale und der vertikale
Winkel zwischen einem vorbestimmten Referenzpunkt und dem Zielpunkt
gemessen.
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Die
elektronische Entfernungsmeßeinheit 12 mißt die Entfernung
zu dem Reflektor, der sich auf der optischen Achse des Teleskops 11 befindet,
indem ein modulierter Lichtstrahl abgegeben, an dem Reflektor reflektiert
und dann über
eine Objektivlinse 111 des Teleskops 11 empfangen
wird.
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Wie 2 zeigt,
hat das Teleskop 11 eine Objektivlinse 111, ein
dichroitisches Prisma 112, eine Fokussierlinse 113,
einen Strahlenteiler 114 für einen Fokussiersensor 16,
ein Abdeckglas 115, eine Fokussierplatte 116 mit
Fadenkreuz und ein Okular 117.
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Die
optische Achse L1 der Objektivlinse 111 wird auch als Richtachse
bezeichnet.
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Das
dichroitische Prisma 112 hat eine Strahlenteilerfläche 112a,
die unter 45° gegenüber der Richtachse
L1 geneigt ist. Die Strahlenteilerfläche 112a reflektiert
100% einfallenden Infrarotlichtes und läßt 100% einfallenden sichtbaren
Lichtes durch.
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Die
Fokussierlinse 113 ist eine Negativlinse mit kürzerer Brennweite
als die Objektivlinse 111. Sie ist in einem Tubus 14 angeordnet.
Dieser kann gemeinsam mit der Fokussierlinse 113 längs der Richtachse
L1 zur Scharfeinstellung bewegt werden.
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Am
Außenumfang
des Tubus 11 ist eine zur Richtachse 11 parallele
Zahnung 14a angeordnet. Diese steht in Eingriff mit einem
Ritzel 15a, das mit einer Antriebs einheit 15 gedreht
wird. Dabei bewegt sich die Fokussierlinse 113 längs der
Richtachse L1 rückwärts und
vorwärts
(rechts-links in 2), und die Bildebene bewegt
sich parallel zur Richtachse L1.
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Außen am Tubus 14 befindet
sich auch ein Codemuster 14b mit mehren Codierungen parallel zur
Richtachse L1. Jeder Code gibt eine bestimmte Position der Fokussierlinse 113 bezogen
auf eine vorbestimmte Referenzposition an. Ferner ist in der Teleskopeinheit 1 ein
Codedetektor 18 fest angeordnet. Dieser erfaßt die jeweilige
Codierung 14b und gibt ein Signal an eine Steuerschaltung 17.
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Die
Strahlenteilerfläche 114a des
Strahlenteilers 114 ist unter 45° gegenüber der Richtachse L1 geneigt.
Sie reflektiert einen Teil des einfallenden Lichts und läßt das übrige Licht
durch.
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Die
Fokussierplatte 116 mit Fadenkreuz ist eine planparallele
Glasplatte, und das Fadenkreuz befindet sich auf der dem Abdeckglas 115 zugewandten
Seite in der Bildebene. Der Kreuzpunkt des Fadenkreuzes gibt die
Mitte des Sichtfeldes des Teleskops 11 an. Das Abdeckglas 115 ist
gleichfalls eine planparallele Glasplatte, die die Bildaufnahmeebene der
Fokussierplatte 116 abdeckt und ein Anhaften von Staubteilchen
verhindert.
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Das
Okular 117 hat eine Linsengruppe mit positiver Brechkraft.
Durch das Okular 117 betrachtet der Benutzer das vergrößerte Bild
des Fadenkreuzes sowie das auf der Bildebene der Fokussierplatte 116 erzeugte
Bild.
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Die
Entfernung zum Zielpunkt wird mit der elektronischen Entfernungsmeßeinheit 12 gemessen.
Dabei ist die Richtachse L1 so ausgerichtet, daß sie den Zielpunkt schneidet.
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Die
elektronische Entfernungsmeßeinheit 12 ist
auf der mit dem dichroitischen Prisma 112 nach oben umgelenkten
optischen Achse angeordnet. Sie gibt an das dichroitische Prisma 112 einen
periodisch amplitudenmodulierten Infrarotlichtstrahl ab. Dieser wird
an der Strahlenteilerfläche 112a reflektiert
und über
die Objektivlinse 111 auf den Reflektor (Winkelreflektor)
am Zielpunkt gerichtet. Der Lichtstrahl wird dann reflektiert und
durchläuft
wieder die Objektivlinse 111, wonach er an der Strahlenteilerfläche 112a auf
die elektronische Entfernungsmeßeinheit 12 reflektiert
wird. Diese erfaßt
den Phasenunterschied des abgegebenen und des reflektierten Lichtstrahls und
meldet ihn an eine Vermessungssteuerschaltung 26 (3).
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Die
Objektivlinse 111 ist einerseits eine Kollimatorlinse für den von
der elektronischen Entfernungsmeßeinheit 12 abgegebenen
Lichtstrahl, den sie als paralleles Licht auf den Reflektor am Zielpunkt richtet,
andererseits ist sie eine Sammellinse für das an dem Reflektor reflektierte
Licht, das sie als konvergierenden Strahl auf das dichroitische
Prisma 112 richtet.
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Der
Fokussiersensor 16 ist auf einer von dem Strahlenteiler 114 abgezweigten
optischen Achse angeordnet. Er arbeitet nach dem Phasendifferenzverfahren,
wie es weitläufig
in Autofokussystemen einäugiger
Spiegelreflexkameras eingesetzt wird, und erfaßt einen Defokusbetrag gegenüber der Bildebene
(oder einer dazu konjugierten Ebene) der Fokussierplatte 116.
Ein den Defokusbetrag angebendes Defokussignal wird von dem Fokussiersensor 16 an
die Steuerschaltung 17 abgegeben.
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4 zeigt
das Blockdiagramm der Steuerschaltung 17. Diese ist mit
der Antriebseinheit 15, dem Fokussiersensor 16,
dem Codedetektor 18, einem AF-Schalter 171 und einem Korrekturschalter 172 verbunden,
dessen Funktion noch beschrieben wird. Der AF-Schalter 171 und
der Korrekturschalter 172 befinden sich an der Außenseite
des Trägers 2. Alternativ
oder wahlweise kann ein auf dem Bedienungsfeld 6 vorgesehener
Schalter als Halbierungs-Schalter dienen.
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Die
Steuerschaltung 17 enthält
eine Recheneinheit 173 zum Berechnen eines ersten Bewegungsbetrages,
eine Erfassungseinheit 174 zum Erfassen der Linsenposition,
eine Entfernungsrecheneinheit 175, eine Positionsrecheneinheit 176 und eine
Recheneinheit 177 für
einen zweiten Bewegungsbetrag.
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Bei
Betätigen
des AF-Schalters 171 wird eine bekannte automatische Fokussieroperation durchgeführt. Wird
der AF-Schalter 171 gedrückt, so steuert die erste Recheneinheit 173 den
Fokussiersensor 16 zum Erfassen des Defokusbetrages und berechnet
Betrag und Richtung der Fokussierlinse 113 zum Beseitigen.
des Defokusbetrages, den der Fokussiersensor 16 erfaßt hat.
Dann steuert die erste Recheneinheit 173 die Antriebseinheit 15 für die Fokussierlinse 113 so,
daß der
Tubus 14 entsprechend dem berechneten Bewegungsbetrag bewegt
wird.
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Wird
das Autofokussystem auf das virtuelle Bild der Gesamtstation 100 fokussiert,
so ist das Bild des am Zielpunkt befindlichen Reflektors unscharf. Da
die Entfernung zu dem virtuellen Bild der Gesamtstation die doppelte
Reflektorentfernung ist, kann die Fokussierlinse 113 auf
eine Position gestellt werden, die der halben Objektentfernung (d.
h. virtuelles Bild der Gesamtstation 100) entspricht.
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Die
Erfassungseinheit 174 erfaßt die jeweilige Position p1
der Fokussierlinse 113 mit den Daten des Codedetektors 18.
Die erfaßte
Position p1 wird an die Entfernungsrecheneinheit 175 und
die Recheneinheit 177 für
den zweiten Bewegungsbetrag gegeben.
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Wird
der Korrekturschalter 172 gedrückt, so berechnet die Entfernungsrecheneinheit 175 eine Objektentfernung
L entsprechend der Linsenposition p1. Daraus wird die Entfernung
berechnet, die ein gerade fokussiertes Objekt hat. Dann gibt die
Entfernungsrecheneinheit 175 die berechnete Entfernung
L an die Recheneinheit 176 für die Linsenposition.
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Diese
berechnet eine Entfernung M, die der halben Entfernung L entspricht,
aus den von der Entfernungsrecheneinheit 175 angegebenen
Daten und berechnet eine Linsenposition p2 der Fokussierlinse 113,
die der berechneten Entfernung M entspricht. Diese ist die Entfernung
eines fokussierten Objekts, wenn sich die Fokussierlinse 113 in
der Position p2 befindet. Dann gibt die Recheneinheit 176 die
berechnete Position p2 an die Recheneinheit 177 zum Berechnen
des zweiten Bewegungsbetrags.
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Die
zweite Recheneinheit 177 berechnet die Differenz der von
der Recheneinheit 176 berechneten Position p2 und der von
der Positionserfassungseinheit 174 erfaßten Position p1. Die zweite
Recheneinheit 177 berechnet also Betrag und Richtung der Fokussierlinse 113 aus
der Position p1 zur Position p2. Dann steuert die zweite Recheneinheit 177 die Antriebseinheit 15 zum
Verstellen der Fokussierlinse 113 in die Position p2.
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Alternativ
kann das Steuersystem einen Zusammenhang der Position p1 und der
Differenz p1–p2
in einen Speicher eingeben. In diesem Fall können die Entfernungsrecheneinheit 175,
die Recheneinheit 176 für
die Linsenposition und die zweite Recheneinheit 177 für den zweiten
Verstellbetrag entfallen, da sich dieser direkt aus der Position
p1 ergibt.
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Wie 1 bis 3 zeigen,
sind oben und unten an der Teleskopeinheit 1 zwei Visiere 13 jeweils
mit einer zur Richtachse L1 parallelen optischen Achse vorgesehen.
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An
beiden Seiten der Teleskopeinheit 1 befinden sich zwei
Lagerzapfen 1a und 1b mit gemeinsamer horizontaler
Drehachse.
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An
dem U-förmigen
Teil 2a des Trägers 2 ist die
Teleskopeinheit 1 vertikal drehbar gelagert. Ein nicht
dargestelltes Lager für
den Lagerzapfen 1b befindet sich an der Innenseite des
rechten Seitenteils des Trägers 2 (3).
An der Innenseite des linken Seitenteils des Trägers 2 ist eine Öffnung 2b vorgesehen,
in die eine zylindrische Hülse 21 eingesetzt ist.
Eine weitere Hülse 22 ist
in die Hülse 21 eingesetzt.
Die Hülse 22 hat
einen zylindrischen Teil 22a, einen Außenflansch 22b und
einen Anschlußteil 22c. Der
zylindrische Teil 22a ist drehbar in die Hülse 21 eingesetzt.
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Ein
Feststellring 25 ist auf ein Außengewinde des Anschlußteils 22c geschraubt,
damit die Hülse 22 nicht
von der Hülse 21 abrutscht.
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Der
Lagerzapfen 1a ist in den Anschlußteil 22c eingesetzt
und an diesem befestigt.
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Mit
dieser Konstruktion ist die Teleskopeinheit 1 an dem Träger 2 lagert
und kann um eine horizontale Achse gedreht werden. Die Hülse 22 dreht sich,
wenn sich die Teleskopeinheit 1 dreht.
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Eine
Drehskala 23 aus einer durchsichtigen planparallelen Platte
ist außen
am Außenflansch 22b angeordnet.
Auf der Drehskala 23 sind mit regelmäßiger Teilung radiale Teilungslinien
aufgebracht.
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Ein
Vertikalcodierer 24 ist an dem Außenflansch der Hülse 22 angebracht
und dient zum Lesen der Teilungslinien an der Drehskala 23.
Er enthält eine
Leuchtdiode 244 und eine Kollimatorlinse 243 zur
Abgabe parallelen Lichts auf die Drehskala 23, eine auf
der der Drehskala 23 abgewandten Seite der Kollimatorlinse 243 angeordnete
Hilfsskalenplatte 241 und eine Lichtaufnahmeschaltung 242,
die das durch die Drehskala 23 und die Hilfsskala 241 fallende
Licht aufnimmt. Die Leuchtdiode 244, die Hilfsskala 241 und
die Lichtaufnahmeschaltung 242 sind an einem Rahmenteil
gehalten.
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Die
Hilfsskala 241 ist eine transparente planparallele Platte
mit zwei Reihen radialer Teilungslinien mit regelmäßiger Teilung
wie die Teilungslinien der Drehskala 23. Diese beiden außen und
innen liegenden Reihen haben einen Phasenunterschied von ein Viertel
Intervall der Teilungslinien.
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Die
Lichtaufnahmeschaltung 242 hat zwei Lichtaufnahmeelemente
für das
durch die beiden Reihen Teilungslinien der Hilfsskala 241 fallende Licht.
Die von ihnen erzeugen Signale werden der Vermessungssteuerschaltung 26 zugeführt.
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Bei
Drehung der Teleskopeinheit 1 und der Drehskala 23 werden
mit dem Vertikalcodierer 24 zwei Signale mit einem Phasenunterschied
von ein Viertel Intervall an die Vermessungssteuerschaltung 26 abgegeben.
Diese erfaßt
Betrag und Richtung der vertikalen Drehung der Teleskopeinheit 1 aus
diesen beiden Signalen.
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An
der Oberseite der Basis 3 ist eine Öffnung 3a vorgesehen.
In dieser Öffnung 3a sitzt
das untere Ende einer Hülse 30,
die oben einen Außenflansch 30a hat.
Am Rand des Außenflansches 30a ist
eine durchsichtige Drehskala 31 befestigt. Diese trägt radiale
Teilungslinien mit regelmäßiger Teilung.
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In
die Hülse 30 ist
eine Achse 27 drehbar eingesetzt. Ihr unteres Ende steht
aus dem unteren Ende der Hülse 30 heraus
und sitzt in der Öffnung 3a. Am
Außenumfang
des unteren Endes der Achse 27 befindet sich ein Gewinde,
auf das ein Feststellring 32 aufgeschraubt ist. Das untere
Ende der Achse 27 ist in eine Aussparung 2c an
der Unterseite des Trägers 2 eingesetzt
und daran befestigt.
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Der
Träger 2 ist
somit auf der Basis 3 befestigt und kann um eine vertikale
Achse gedreht werden. Dabei dreht sich die Drehskala 31 relativ
zur Achse 27.
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Ein
Außenflansch 27a ist
am oberen Ende der Achse 27 ausgebildet. Er steht dem Außenflansch 30a der
Hülse 30 gegenüber. An
seinem Rand ist eine Hilfsskala 28 befestigt. Diese ist
eine transparente planparallele Platte und hat dieselbe Form wie
die Drehskala 31. Die Hilfsskala 28 hat zwei Reihen
radialer Teilungslinien mit einer Teilung gleich derjenigen der
Drehskala 31. Die innere und die äußere Reihe Teilungslinien haben
einen Phasenunterschied von ein Viertel Intervall der Teilungslinien
der Drehskala 31.
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Ein
Horizontalcodierer 29 ist am Außenflansch 27a befestigt.
Mit ihm werden die radialen Teilungslinien der Drehskala 31 und
der Hilfsskala 28 gelesen. Der Horizontalcodierer 29 enthält eine Leuchtdiode 291 und
eine Kollimatorlinse 292 zur Abgabe eines Lichtstrahls
auf die Drehskala 31 sowie eine Lichtaufnahmeschaltung 29 zur
Aufnahme des durch die Drehskala 31 und die Hilfsskala 28 fallenden
Lichtes. Die Leuchtdiode 291, die Kollimatorlinse 292 und
die Lichtaufnahmeschaltung 293 sind an einem Flansch befestigt.
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Die
Lichtaufnahmeschaltung 293 hat zwei Lichtaufnahmeelemente
für die
durch die beiden Reihen Teilungslinien an der Drehskala 31 fallenden Lichtstrahlen.
Die von ihnen erzeugten Signale werden der Vermessungssteuerschaltung 26 zugeführt.
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Bei
der vorstehend beschriebenen Konstruktion dreht sich die Achse 27 bei
Drehung des Trägers 2 gemeinsam
mit dem Horizontalcodierer 29 relativ zur Drehskala 31,
und es werden die beiden Signale mit ein Viertel Intervall Phasenunterschied
erzeugt und der Vermessungssteuerschaltung 26 zugeführt. Diese
erfaßt
Betrag und Richtung der Horizontaldrehung des Trägers 2 mit diesen
beiden Signalen.
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Wie 1 und 2 zeigen,
sind an der Vorder- und an der Rückseite
des Trägers 2 zwei
Bedienungsfelder 6 angeordnet. Verschiedene Daten und Betriebsbefehle
können
an diesen Bedienungsfeldern 6 eingegeben werden, und von
der Vermessungssteuerschaltung 26 abgegebene Daten und Meldungen
werden in einem Sichtfeld eines jeden Bedienungsfeldes 6 dargestellt.
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Die
in dem Träger 2 angeordnete
Vermessungssteuerschaltung 26 ist über eine Leitung w durch eine Öffnung in
der Mitte des zylindrischen Teils 22a der Hülse 22 (3)
mit der Entfernungsmeßeinheit 12 in
der Teleskopeinheit 1 verbunden. Sie ist ferner mit dem
Vertikalcodierer 24, dem Horizontalcodierer 29 und
den Bedienungsfeldern 6 verbunden.
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Die
Vermessungssteuerschaltung 26 steuert die Entfernungsmeßeinheit 12 entsprechend
Befehlen, die an den Bedienungsfeldern 6 eingegeben werden,
und empfängt
Phasendifferenzdaten von der Entfernungsmeßeinheit 12, die die
Objektentfernung angeben. Aus der Phasendifferenz der modulierten Lichtstrahlen
erfaßt
die Vermessungssteuerschaltung 26 die Entfernung zum Zielpunkt
und zeigt diese auf den Sichtfeldern der Bedienungsfelder 6 an.
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Ferner
gibt die Vermessungssteuerschaltung 26 entsprechend den
Signalen des Vertikalcodierers 24 und des Horizontalcodierers 29 Vertikal-
und Horizontalwinkel der Richtachse L1 gegenüber einer Referenzachse an,
die mit der Richtachse der Teleskopeinheit 1 zusammenfällt, wenn
eine Korrektureinstellung vorgenommen wird.
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Eine
Vertikal-Feststellschraube 7 an der Rückseite des Trägers 2 dient
zum Feststellen und Lösen
einer Vertikalklammer (nicht dargestellt), die die Drehung des Lagerzapfens 1b relativ
zum Träger 2 begrenzt.
Ist die Feststellschraube 7 angezogen, so kann die Teleskopeinheit 1 vertikal
durch äußere Kraft
nicht gedreht werden.
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Eine
Horizontal-Feststellschraube 9 (1) ist an
der Seite des Trägers 2 angeordnet
und dient zum Feststellen und Lösen
einer Horizontalklammer (nicht dargestellt), die die Drehung der
Hülse 30 relativ
zum Träger 2 begrenzt.
Ist die Feststellschraube 9 angezogen, so kann die Teleskopeinheit 1 horizontal durch äußere Kraft
nicht gedreht werden.
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Eine
Vertikal-Tangentenschraube 8 ist koaxial mit der Vertikal-Feststellschraube 7 vorgesehen und
dient zum langsamen Drehen der Teleskopeinheit 1 vertikal
gegenüber
dem Träger 2.
Durch Drehen der Tangentenschraube 8 kann die vertikale Drehposition
der Teleskopeinheit 1 genau eingestellt werden.
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Eine
Horizontal-Tangentenschraube 10 ist koaxial mit der Horizontal-Feststellschraube 9 vorgesehen
und dreht die Teleskopeinheit 1 langsam horizontal gegenüber dem
Träger 2.
Dadurch kann die horizontale Drehposition der Teleskopeinheit 1 genau eingestellt
werden.
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Im
oberen Teil des Trägers 2 ist über dem U-förmigen Teil 2a der
Griff 5 lösbar
befestigt. Liegt ein Zielpunkt über
der Gesamtstation, so kann der Benutzer den Griff 5 vom
Träger 2 entfernen,
so daß das
Sichtfeld der Teleskopeinheit 1 nicht gestört wird. Ist
ein Winkel zwischen einem oberen Frontpunkt und einem oberen Rückpunkt
zu messen, so kann der Benutzer auch den Griff 5 von dem
Träger 2 abnehmen,
so daß eine
Schwenkbewegung der Teleskopeinheit 1 durch den Griff 5 nicht
behindert wird.
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Die
Nivellierplatte 4 besteht aus einer oberen Platte 4a,
einer unteren Platte 4b und drei Nivellierschrauben 40 zwischen
diesen beiden Platten 4a und 4b. Die Nivellierschrauben 40 sind
unter gleichen Winkelabständen
zwischen den Umfängen
der beiden Platten 4a und 4b angeordnet. Jede
Nivellierschraube 40 hat einen Vorsprung, dessen Länge durch
Drehen verändert
werden kann. Durch Einstellen dieser Länge einer jeden Nivellierschraube 40 wird
die obere Platte 4a gegenüber der unteren Platte 4b so
geneigt, daß die
vertikale Drehachse 12 der Achse 27 mit der Lotrechten
zusammenfällt.
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Die
Teleskopeinheit 1 kann also in jede gewünschte Richtung ausgerichtet
werden. Diese Richtung kann als Horizontal- und Vertikal-Winkel
aus den Ausgangssignalen des Vertikalcodierers 24 und das Horizontalcodierers 29 erfaßt werden.
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Im
folgenden wird die Arbeitsweise der Gesamtstation 100 beschrieben.
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5 zeigt
das Flußdiagramm
der Korrekturoperation für
die Linsenposition nach der Autofokusoperation.
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Zunächst richtet
der Benutzer den Reflektor an dem Zielpunkt ein, installiert die
Gesamtstation an einer Meßstelle
und schaltet sie ein.
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Ist
der Hauptschalter geschlossen, so wird die Teleskopeinheit 1 grob
eingestellt (d. h. Grobausrichtung). Dabei wird das Visier 13,
das einen größeren Blickwinkel
als das Teleskop 11 hat, zum Anvisieren des Reflektors
benutzt. Für
diese Grobausrichtung kann die Teleskopeinheit 1 relativ
weit geschwenkt werden. Da der Bewegungsbetrag der Teleskopeinheit 1 mit
den Tangentenschrauben 8 und 10 relativ klein
ist, kann der Benutzer die Feststellschrauben 7 und 9 lösen und
stellt die Richtung der Teleskopeinheit 1 manuell ein.
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Nach
dieser Grobausrichtung zieht der Benutzer die Feststellschrauben 7 und 9 an,
damit die Teleskopeinheit 1 nicht mehr gedreht werden kann.
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Dann
muß die
Feineinstellung vorgenommen werden.
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Vor
der Feineinstellung drückt
der Benutzer den AF-Schalter 171 zum Start der automatischen Scharfeinstellung,
damit im Sichtfeld des Teleskops 11 ein scharfes Bild entsteht.
Dann steuert die erste Recheneinheit 173 den Fokussiersensor 16 zum
Erfassen des Defokusbetrages. Abhängig davon berechnet die erste
Recheneinheit 173 Betrag und Richtung der Verstellung der
Fokussierlinse 113 zum Kompensieren der Defokussierung
und steuert die Antriebseinheit 15, damit diese die Fokussierlinse 113 wie
berechnet verstellt.
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Nachdem
die Antriebseinheit 15 die Fokussierlinse 113 verstellt
hat, wird ein fokussiertes Objektbild auf der Richtachse L1 im Sichtfeld
des Teleskops 11 sichtbar.
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Dabei
kann sich aber der Reflektor möglicherweise
nicht in dem Sichtfeld des Teleskops 11 befinden. Durch
Drehen der Tangentenschrauben 8 und 10 kann der
Benutzer versuchen, den Reflektor in das Sichtfeld des Teleskops 11 zu
bringen, wobei der AF-Schalter 171 gedrückt bleibt.
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Kann
der Reflektor nicht genau in die Mitte des Sichtfeldes gebracht
werden, so wird das Teleskop 11 ihn nicht fokussieren,
und sein Bild ist unscharf.
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Werden
die Tangentenschrauben 8 und 10 weiter betätigt und
befindet sich der Reflektor ausreichend nahe der Mitte des Sichtfeldes,
so erfaßt
der Fokussiersensor 16 das virtuelle Bild der Gesamtstation 100 nach
Reflexion an dem Reflektor. Dann wird die Fokussierlinse 113 so
bewegt, daß ein
Objekt fokussiert wird, dessen Entfernung der doppelten Reflektorentfernung
entspricht, so daß das
Reflektorbild unscharf ist.
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Nun
beurteilt der Benutzer, ob das Teleskop den Reflektor oder das Bild
der Gesamtstation fokussiert. Ist das Bild des Reflektors fokussiert,
so ist keine weitere Bedienung erforderlich. Wird aber festgestellt,
daß das
Teleskop das Bild der Gesamtstation und nicht des Reflektors fokussiert
hat, so muß der Korrekturschalter 172 betätigt werden.
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Dadurch
wird der in 5 gezeigte Korrekturprozeß eingeleitet.
Dabei erfaßt
zunächst
der Positionsdetektor die laufende Position p1 der Fokussierlinse 113 aus
den von dem Codedetektor 18 übermittelten Daten (S01). Dann
berechnet die Entfernungsrecheneinheit 175 die Entfernung
L entsprechend der Position p1 (S03). Sie berechnet eine Entfernung
M als halbe Entfernung L (S05) und danach eine neue Position p2,
auf die die Fokussierlinse 113 einzustellen ist (S07).
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Die
zweite Recheneinheit 177 steuert die Antriebseinheit 15 so,
daß die
Fokussierlinse 113 in die Position p2 verstellt wird (S09).
Mit dieser Steuerung ergibt sich ein scharfes Bild des Reflektors
genau in der Mitte des Sichtfeldes.
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Bei
dem vorstehend beschriebenen Prozeß erfaßt die Vermessungssteuerschaltung 26 den
vertikalen und den horizontalen Winkel des Teleskops 11 aus
den Signalen der Codierer 24 und 29 und zeigt diese
Winkel an dem Bedienungsfeld 6 an. Der Benutzer kann einen
Entfernungsmeßstartbefehl
am Bedienungsfeld 6 eingeben. Durch diesen Befehl steuert
die Vermessungssteuerschaltung 26 die Entfernungsmeßeinheit 12 zum
Start der Entfernungsmessung. Die Vermessungssteuerschaltung 26 berechnet
die Entfernung zum Zielpunkt und zeigt den berechneten Wert an dem
Bedienungsfeld 6 an.
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Wie
vorstehend beschrieben, kann die Gesamtstation nach der Erfindung
das Bild des Reflektors durch Betätigen des Korrekturschalters 172 fokussieren,
auch wenn das Autofokussystem das virtuelle Bild der Gesamtstation
nach Reflexion am Reflektor fokussiert.