DE19918570A1 - Vermessungsinstrument - Google Patents
VermessungsinstrumentInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Vermessungsinstrument mit einem beweglich gelagerten Zielfernrohr (11) und einem Autofokussystem (26). Abhängig von einer Bewegung des Zielfernrohrs (11) wird der Bewegungszustand in eine Grobausrichtung, eine Feinausrichtung und einen Ruhezustand unterteilt. Ein Steuersystem (265) steuert das Autofokussystem (26) zur automatischen Scharfeinstellung abhängig von dem jeweils erfaßten Bewegungszustand. Handelt es sich um die Feinausrichtung, so wird eine automatische Scharfeinstellung kontinuierlich durchgeführt. Ist der Bewegungsstatus die Grobeinstellung, so wird keine automatische Scharfeinstellung ausgeführt.
Description
Die Erfindung betrifft ein Vermessungsinstrument mit einem Zielfernrohr mit au
tomatischer Scharfeinstellung.
Es sind bereits Vermessungsinstrumente wie elektrische Entfernungsmesser und
elektronische Theodoliten bekannt. Der Entfernungsmesser mißt die Entfernung
zu einem Zielpunkt, und der Theodolit oder ein Winkelmeßinstrument mißt hori
zontale (Azimut-) und vertikale (Elevations-) Winkel zwischen einem Referenz
punkt und einem Zielpunkt.
Bei einem solchen Vermessungsinstrument dient das Zielfernrohr zum genauen
Anvisieren eines Zielpunktes durch Richten des Zielfernrohrs derart, daß der
Zielpunkt sich in der Mitte des Sichtfeldes befindet. Dann liegt die Achse der
Entfernungsmessung oder der Winkelmessung in dem Zielpunkt.
In jüngerer Zeit werden Gesamtstationen mit Entfernungsmeßinstrument und
Winkelmeßinstrument verwendet. In der Gesamtstation werden die Entfernung
und die Winkel (horizontaler und vertikaler Winkel) des Zielpunktes gleichzeitig
gemessen, wobei das Zielfernrohr auf den Zielpunkt gerichtet wird.
Zum Scharfeinstellen des Zielpunktes in dem Sichtfeld des Zielfernrohrs dient ein
Fokussiermechanismus. Dieser muß so betätigt werden, daß ein scharfes Bild
des Zielpunktes erzeugt wird. Zur leichteren Fokussierung wird in Zielteleskopen
die Autofokusfunktion angewendet.
Bei der Autofokusfunktion wird das Zielteleskop automatisch scharfgestellt. Da
durch entfallen für den Benutzer umständliche Bedienungen, und er kann sich auf
das Zentrieren des Zielpunktes im Sichtfeld des Zielfernrohrs konzentrieren.
Bei einem Zielfernrohr muß der Benutzer jedoch einen Schalter für die Autofokus
funktion manuell betätigen. Dies ist beim Ausrichten des Zielfernrohrs umständ
lich. Ferner kann der Benutzer fehlerhaft eine falsche Taste betätigen oder er
kann das Zielfernrohr durch zu kräftiges Betätigen des Schalters unbeabsichtigt
schwenken.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Vermessungsinstrument mit Zielfernrohr und
Autofokusfunktion anzugeben, das eine leichtere Bedienung ermöglicht.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1
oder 12. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Durch die Erfindung wird es möglich, das Autofokussystem automatisch in Betrieb
zu setzen, so daß die Bedienung des Vermessungsinstruments erleichtert ist und
die oben beschriebenen Nachteile nicht auftreten. Beim Bedienen des
Vermessungsinstruments wird auch eine unbeabsichtigte Bedienung wie das
Drücken einer falschen Taste und/oder das fehlerhafte Schwenken des Zielfern
rohrs verhindert.
Durch die Weiterbildung nach Anspruch 4 wird es möglich zu bestimmen, ob das
Zielfernrohr zur Grobausrichtung schnell oder zur Feinausrichtung langsam zu
bewegen ist, wozu seine Bewegungsgeschwindigkeit erfaßt wird. Dies kann mit
einem Codierer geschehen, der den Bewegungsbetrag des Zielfernrohrs pro
Zeiteinheit feststellt. Dieser Betrag läßt auf eine Winkelgeschwindigkeit oder eine
Drehgeschwindigkeit des Zielfernrohrs schließen. Alternativ kann auch eine Vor
richtung zum direkten Messen der Winkelgeschwindigkeit oder der Drehge
schwindigkeit vorgesehen sein.
Bei der Weiterbildung nach Anspruch 7 wird der Stromverbrauch des Autofokus
systems gegenüber Dauerbetrieb verringert, da die Autofokus-Operation nur bei
Erfordernis veranlaßt wird.
Bei der Weiterbildung nach Anspruch 14 wird das Autofokussystem abhängig von
dem Bewegungszustand des Zielfernrohrs gesteuert und die Autofokus-Operation
nur bei Erfordernis durchgeführt. Dadurch werden die Betriebseigenschaften des
Vermessungsinstruments verbessert.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Darin
zeigen:
Fig. 1 eine teilweise geschnittene Vorderansicht eines Vermessungsin
struments als erstes Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Vermessungsinstru
ments nach Fig. 1,
Fig. 3 das Blockdiagramm eines Teils des Steuersystems in dem Vermes
sungsinstrument,
Fig. 4 das Flußdiagramm für die Autofokussteuerung des Vermessungsin
struments,
Fig. 5 das Flußdiagramm für die Autofokussteuerung bei einem zweiten
Ausführungsbeispiel, und
Fig. 6 das Flußdiagramm für die Autofokussteuerung bei einem dritten
Ausführungsbeispiel.
Im folgenden wird eine Gesamtstation beschrieben, die eine Entfernungsmeß
funktion und die Funktion eines Theodoliten zum Messen horizontaler und verti
kaler Winkel vereinigt.
Fig. 1 zeigt eine teilweise geschnittene Vorderansicht einer Gesamtstation 100
Fig. 2 zeigt den Schnitt II-II aus Fig. 1.
Die Gesamtstation 100 hat eine Nivellierplattform 4, eine Basis 3, einen U-förmi
gen Träger 2 und einen Griff 5.
Eine Teleskopeinheit 1 ist an dem Träger 2 drehbar gehalten. Sie enthält ein
Zielfernrohr 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.
Die elektronische Entfernungsmeßeinheit 12 mißt die Entfernung zu dem Reflek
tor, der sich auf der optischen Achse des Zielfernrohrs 11 befindet, indem ein
modulierter Lichtstrahl abgegeben, an dem Reflektor reflektiert und dann über
eine Objektivlinse 111 des Teleskops 11 empfangen wird.
Wie Fig. 2 zeigt, hat das Zielfernrohr 11 eine Objektivlinse 111, ein dichroitisches
Prisma 112, eine Fokussierlinse 113, einen Strahlenteiler 114 für einen Fokus
siersensor 16, ein Abdeckglas 115, eine Fokussierplatte 116 mit Fadenkreuz und
ein Okular 117.
Die optische Achse L1 der Objektivlinse 111 wird auch als Richtachse bezeichnet.
Das dichroitische Prisma 112 hat eine Strahlenteilerfläche 112a, die unter 45° ge
genüber der Richtachse L1 geneigt ist. Die Strahlenteilerfläche 112a reflektiert
100% einfallenden Infrarotlichtes und läßt 100% einfallenden sichtbaren Lichtes
durch.
Die Fokussierlinse 113 ist eine Negativlinse mit kürzerer Brennweite als die Ob
jektivlinse 111. Sie ist in einem Tubus 14 angeordnet. Dieser kann gemeinsam mit
der Fokussierlinse 113 längs der Richtachse L1 zur Scharfeinstellung bewegt
werden.
Am Außenumfang des Tubus 14 ist eine zur Richtachse L1 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 Fig. 2), und die Bildebene
bewegt sich parallel zur Richtachse L1.
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.
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
Zielfernrohrs 11 an. Das Abdeckglas 115 ist gleichfalls eine planparallele Glas
platte, die die Bildaufnahmeebene der Fokussierplatte 116 abdeckt und ein An
haften von Staubteilchen verhindert.
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.
Die Entfernung zum Zielpunkt wird mit der elektronischen Entfernungsmeßeinheit
12 gemessen. Dabei ist die Richtachse L1 so ausgerichtet, daß sie den Zielpunkt
schneidet.
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 Infrarotlicht
strahl ab. Dieser wird an der Strahlenteilerfläche 112a reflektiert und über die Ob
jektivlinse 111 auf den Reflektor (Winkelreflektor) am Zielpunkt gerichtet. Der
Lichtstrahl wird dann reflektiert und durchläuft wieder die Objektivlinse 111, wo
nach er an der Strahlenteilerfläche 112a auf die elektronische Entfernungsmeß
einheit 12 reflektiert wird. Diese erfaßt den Phasenunterschied des abgegebenen
und des reflektierten Lichtstrahls und meldet ihn an eine Steuerschaltung 26 (eine
Steuerung 121 der elektronischen Entfernungsmeßeinheit).
Die Objektivlinse 111 ist einerseits eine Kollimatorlinse für den von der elektroni
schen 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.
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 26 abge
geben.
Wie Fig. 1 zeigt, sind oben und unten an der Teleskopeinheit 1 zwei Visiere 13
jeweils mit einer zur Richtachse L1 parallelen optischen Achse vorgesehen.
An beiden Seiten der Teleskopeinheit 1 befinden sich zwei Lagerzapfen 1a und
1b mit gemeinsamer horizontaler Drehachse.
An dem U-förmigen Teil 2a des Trägers 2 ist die Teleskopeinheit 1 in vertikaler
Ebene drehbar gelagert. Ein nicht dargestelltes Lager für den Lagerzapfen 1b
befindet sich an der Innenseite des rechten Seitenteils des Trägers 2 (Fig. 1). An
der Innenseite des linken Seitenteils des Trägers 2 ist eine Öffnung 2b vorgese
hen, 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.
Ein Feststellring 25 ist auf ein Außengewinde des Anschlußteils 22c geschraubt
damit die Hülse 22 nicht von der Hülse 21 abrutscht.
Der Lagerzapfen 1a ist in den Anschlußteil 22c eingesetzt und an diesem befe
stigt.
Mit dieser Konstruktion ist die Teleskopeinheit 1 an dem Träger 2 gelagert und
kann um eine horizontale Achse gedreht werden. Die Hülse 22 dreht sich, wenn
sich die Teleskopeinheit 1 dreht.
Eine Drehskala 23 aus einer durchsichtigen planparallelen Platte ist außen am
Außenflansch 22b angeordnet. Auf der Drehskala 23 sind mit regelmäßiger Tei
lung radiale Teilungslinien aufgebracht.
Ein Vertikalcodierer 24 ist an dem Außenflansch der Hülse 22 angebracht und
dient zum Lesen der Teilungslinien an der Drehskala 23. Er enthält eine Leuchtdi
ode 244 und eine Kollimatorlinse 243 zur Abgabe parallelen Lichts auf die Dreh
skala 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 Kollimatorlinse 243, die Hilfsskala 241 und die Licht
aufnahmeschaltung 242 sind an einem Flanschteil gehalten.
Die Hilfsskala 241 ist eine transparente planparallele Platte mit zwei Reihen ra
dialer Teilungslinien mit regelmäßiger Teilung wie die Teilungslinien der Dreh
skala 23. Diese beiden außen und innen liegenden Reihen haben einen Pha
senunterschied von ein Viertel Intervall der Teilungslinien.
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 Steuerschaltung 26 zugeführt.
Bei Drehung der Teleskopeinheit 1 und der Drehskala 23 werden mit dem Verti
kalcodierer 24 zwei Signale mit einem Phasenunterschied von ein Viertel Intervall
an die Steuerschaltung 26 abgegeben. Diese erfaßt Betrag und Richtung der
vertikalen Drehung der Teleskopeinheit 1 aus diesen beiden Signalen.
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.
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 Außen
umfang 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 Aus
sparung 2c an der Unterseite des Trägers 2 eingesetzt und daran befestigt.
Der Träger 2 ist somit auf der Basis 3 befestigt und kann um eine vertikale Achse
gedreht werden. Dabei dreht sich die Achse 27 relativ zur Drehskala 31.
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 Hilfs
skala 28 befestigt. Diese ist eine transparente planparallele Platte und hat diesel
be Form wie die Drehskala 31. Die Hilfsskala 28 hat zwei Reihen radialer Tei
lungslinien 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.
Ein Horizontalcodierer 29 ist am Außenflansch 27a befestigt. Mit ihm werden die
radialen Teilungslinien der Drehskala 31 und der Hilfsskala 28 gelesen. Der Hori
zontalcodierer 29 enthält eine Leuchtdiode 291 und eine Kollimatorlinse 292 zur
Abgabe eines Lichtstrahls auf die Drehskala 31 sowie eine Lichtaufnahmeschal
tung 29 zur Aufnahme des durch die Drehskala 31 und die Hilfsskala 28 fallenden
Lichtes. Die Leuchtdiode 291, die Kollimatorlinse 292 und die Lichtaufnahme
schaltung 293 sind an einem Flansch befestigt.
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 zuge
führt.
Bei der vorstehend beschriebenen Konstruktion dreht sich die Achse 27 bei Dre
hung des Trägers 2 gemeinsam mit dem Horizontalcodierer 29 relativ zur Dreh
skala 31, und es werden die beiden Signale mit ein Viertel Intervall Phasenunter
schied erzeugt und der Vermessungssteuerschaltung 26 zugeführt. Diese erfaßt
Betrag und Richtung der Horizontaldrehung des Trägers 2 mit diesen beiden Si
gnalen.
Wie Fig. 2 zeigt, 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 Vermessungs
steuerschaltung 26 abgegebene Daten und Meldungen werden in einem Sichtfeld
eines jeden Bedienungsfeldes 6 dargestellt.
Eine Vertikal-Feststellschraube 7 an der Rückseite des Trägers 2 dient zum Fest
stellen und Lösen einer Vertikalklammer (nicht dargestellt), die die Drehung des
Lagerzapfens 1b relativ zum Träger 2 begrenzt. Ist die Feststellschraube 7 ange
zogen, so kann die Teleskopeinheit 1 vertikal durch äußere Kraft nicht gedreht
werden.
Eine Horizontal-Feststellschraube 9 (Fig. 1) ist an der Seite des Trägers 2 ange
ordnet und dient zum Feststellen und Lösen einer Horizontalklammer (nicht dar
gestellt), die die Drehung des Trägers 2 relativ zur Hülse 30 begrenzt. Ist die
Feststellschraube 9 angezogen, so kann die Teleskopeinheit 1 horizontal durch
äußere Kraft nicht gedreht werden.
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 ver
tikale Drehposition der Teleskopeinheit 1 genau eingestellt werden.
Eine Horizontal-Tangentenschraube 10 ist koaxial mit der Horizontal-Feststell
schraube 9 vorgesehen und dreht die Teleskopeinheit 1 horizontal gegenüber der
Basis 3. Dadurch kann die horizontale Drehposition der Teleskopeinheit 1 genau
eingestellt werden.
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.
Die Nivellierplattform 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 Umfän
gen der beiden Platten 4a und 4b angeordnet. Jede Nivellierschraube 40 hat ei
nen Vorsprung, dessen Länge durch Drehen verändert werden kann. Durch Ein
stellen dieser Länge einer jeden Nivellierschraube 40 wird die obere Platte 4a
gegenüber der unteren Platte 4b so geneigt, daß die vertikale Drehachse L2 der
Achse 27 mit der Lotrechten zusammenfällt.
Die Teleskopeinheit 1 kann also in jede gewünschte Richtung ausgerichtet wer
den. Diese Richtung kann als Horizontal- und Vertikal-Winkel aus den Ausgangs
signalen des Vertikalcodierers 24 und das Horizontalcodierers 29 erfaßt werden.
Im folgenden wird die Steuerschaltung 26 für die Autofokusfunktion erläutert.
Die elektronische Entfernungsmeßeinheit 12 in der Teleskopeinheit 1 ist mit der
Steuerschaltung 26 in dem Träger 2 über eine Leitung w verbunden, die durch ei
ne Öffnung in der Mitte des zylindrischen Teils 22a der Hülse 22 geführt ist (Fig.
1). Eine Fokussierlinsen-Antriebseinheit 15, ein Fokussierpunktsensor 16, der
Vertikal-Codierer 24, der Horizontal-Codierer 29 und die Bedienungsfelder 6 sind
gleichfalls mit der Steuerschaltung 26 verbunden.
Die Steuerschaltung 26 steuert die elektronische Entfernungsmeßeinheit 12 ent
sprechend Befehlen, die über die Bedienfelder 6 eingegeben werden, und erhält
die Phasendifferenzinformationen für die Entfernung zum Objekt (d. h. Zielpunkt),
das auf der Richtachse L1 liegt. Aus der Phasendifferenzinformation berechnet
die Steuerschaltung 26 die Objektentfernung und zeigt diese auf den Sichtfeldern
der Bedienfelder 6 an.
Ferner berechnet die Steuerschaltung 26 aus den Signalen des Vertikal-Codie
rers 24 und des Horizontal-Codierers 29 den Elevationswinkel und den horizonta
len Winkel der Richtachse L1 gegenüber einer Referenzrichtung, bei der die Win
kel Null sind.
Fig. 3 zeigt das Blockdiagramm eines Teils der Steuerschaltung 26, der die Auto
fokusfunktion betrifft.
Die Steuerschaltung 26 enthält einen Impulsgenerator 261, einen Zeitgeber 262
einen Zähler 263 und eine Autofokus-Steuereinheit 265.
Der Impulsgenerator 261 empfängt die Signale (sinusförmig) der Codierer 24 und
29, erfaßt die Phasenlage der Signale, erzeugt vier Impulse für jeden Zyklus der
von den Codierern 24 und 29 erhaltenen Signale und gibt die Impulse an die
AF-Steuereinheit 265.
Der Zeitgeber 262 erzeugt zwölf Impulse in einer vorbestimmten Zeit t und gibt
diese Impulse an den Zähler 263. Diese Impulszahl kann auch geändert werden.
Der Zähler 263 zählt die Impulszahl des Impulsgenerators 261 in einer Zeit t, in
der die zwölf Impulse von dem Zeitgeber 262 abgegeben werden. Der Zähler 263
zählt die Anzahl p der Impulse in der Zeit t, so daß diese Anzahl p dem Drehwin
kel oder der Bewegungsgeschwindigkeit in der Zeit t proportional ist.
Die mit dem Zähler 263 gezählte Impulszahl entspricht einer Vertikal-Winkelge
schwindigkeit oder Drehgeschwindigkeit der Teleskopeinheit 1 relativ zum Träger
2 (wenn das Signal des Codierers 24 verarbeitet wird), und einer horizontalen
Winkelgeschwindigkeit oder Drehgeschwindigkeit des Trägers 2 relativ zu der
Basis 3 (wenn das Signal des Codierers 29 verarbeitet wird). Die Impulszahlen P
werden aus dem Zähler 263 der AF-Steuereinheit 265 zugeführt.
Diese steuert die Fokussierlinsen-Antriebseinheit 15 zum Bewegen des Tubus 14
(und damit der Fokussierlinse 113) entsprechend den Impulszahlen des Zählers
263 und der Defokusinformation des Fokussierpunktsensors 16.
Fig. 4 zeigt das Flußdiagramm des in der AF-Steuereinheit 265 ablaufenden Pro
zesses für ein erstes Ausführungsbeispiel.
Der in Fig. 4 gezeigte Prozeß startet bei Einschalten der Stromversorgung. Zu
nächst empfängt die AF-Steuereinheit 265 die Impulszahl P von dem Zähler 263
(S01). Wie oben beschrieben, gibt die Impulszahl P die vertikale oder horizontale
Winkelgeschwindigkeit der Teleskopeinheit 1 an. In der folgenden Beschreibung
werden die Prozesse für die vertikale und die horizontale Drehrichtung nicht se
parat beschrieben. Übereinstimmende Prozesse werden für beide Richtungen
alternativ oder gleichzeitig ausgeführt. Daher soll die Zahl P in der folgenden Be
schreibung und den Figuren als die Impulszahl für die vertikale oder für die hori
zontale Drehung verstanden werden. In ein und demselben Flußdiagramm wird
die Impulszahl P als gleichbleibend verstanden.
In Schritt S02 prüft die AF-Steuereinheit 265, ob die Impulszahl P kleiner oder
gleich einem ersten Referenzwert R1 ist. In diesem Ausführungsbeispiel ent
spricht der erste Referenzwert R1 einer ersten Referenz-Winkelgeschwindigkeit
V1 in Winkelminuten/sec. (=0'/s). In Schritt S02 wird geprüft, ob die Teleskopein
heit 1 bewegt wird. Ist die Impulszahl P größer als der erste Referenzwert R1 (d. h.
die Teleskopeinheit 1 wird bewegt) (S02:NEIN), so geht die Steuerung zu Schritt
S06.
Wird in S02 festgestellt, daß die Impulszahl P kleiner oder gleich dem ersten Re
ferenzwert R1 ist (S02:JA), so führt die AF-Steuereinheit 265 eine Autofokus-Ope
ration durch (S03). Die AF-Steuereinheit 265 startet den Fokussierpunktsensor
16, erhält die Information über einen Defokusbetrag, berechnet Betrag und Rich
tung der Verstellung der Fokussierlinse 113 zum Kompensieren des Defokusbe
trags und steuert dann die Fokussierlinsen-Antriebseinheit 15 zum Verstellen der
Fokussierlinse 113 um den berechneten Betrag.
In S03 wird die Autofokus-Operation nur einmal ausgeführt. Danach ist der Defo
kusbetrag auf einen zulässigen Wert verringert. Nach der Autofokusoperation in
S03 geht die Steuerung zu S04.
In S04 erhält die Autofokus-Steuereinheit 265 die Impulszahl P von dem Zähler
263. Dann wird in S05 geprüft, ob die Impulszahl P den ersten Referenzwert R1
überschreitet (entsprechend der Winkelgeschwindigkeit 0'/s). In S05 wird also
geprüft, ob die Teleskopeinheit 1 in Bewegung ist.
Steht die Teleskopeinheit 1 still, so wird die Schleife mit den Schritten S04 und
S05 wiederholt ausgeführt (d. h. die Impulszahl P wird übernommen und mit dem
ersten Referenzwert R1 verglichen), bis sie den ersten Referenzwert R1 über
schreitet (d. h. bis eine Bewegung der Teleskopeinheit 1 festgestellt wird).
Ist die Impulszahl P größer als der erste Referenzwert R1 (S05:JA), wenn also die
Teleskopeinheit 1 bewegt wird, geht die Steuerung zu Schritt S06.
In S06 wird die nächste Impulszahl P übernommen und in S07 bestimmt, ob sie
kleiner oder gleich dem ersten Referenzwert R1 ist (d. h. ob die Teleskopeinheit 1
in Bewegung ist).
Ist die Impulszahl P kleiner oder gleich dem ersten Referenzwert R1 (S07:JA), so
wird die Autofokus-Operation ausgeführt (S11), um den Defokusbetrag auf einen
zulässigen Wert zu verringern. Dann kehrt die Steuerung zu Schritt S04 zurück,
bei dem die Impulszahl P nochmals von dem Zähler 263 übernommen wird. Wenn
die Steuerung von S05 über S06 zu S07 geht, so kann die übernommene Impuls
zahl P größer als der erste Referenzwert R1 werden. Wenn die Steuerung von
S08 über S06 nach S07 geht, so kann die Teleskopeinheit 1 bewegt und stillge
setzt werden. In diesem Fall geht die Steuerung von S06 über S07 nach S11.
Ist die Impulszahl P in S07 größer als der erste Referenzwert R1 (S07:NEIN), d. h.
die Teleskopeinheit 1 ist in Bewegung, so geht die Steuerung zu S08.
In S08 wird geprüft, ob die Impulszahl P größer als der erste Referenzwert R1
und kleiner oder gleich einem zweiten Referenzwert R2 ist. Wie oben beschrie
ben, entspricht der Referenzwert R1 der Winkelgeschwindigkeit 0'/s. Beim ersten
Ausführungsbeispiel entspricht der zweite Referenzwert R2 einer Winkelge
schwindigkeit von 20'/s. Dies wird als Schwelle zwischen den Winkelgeschwin
digkeiten für Fein- und Grobausrichtung betrachtet.
Ergibt sich in S08, daß die Impulszahl P größer als der erste Referenzwert R1
und kleiner oder gleich dem zweiten Referenzwert R2 ist (S08:JA), d. h. die Tele
skopeinheit 1 wird mit der Winkelgeschwindigkeit für Feinausrichtung bewegt so
wird die Autofokus-Operation ausgeführt (S09). Dann erhält die Autofokus-Steu
ereinheit 265 wiederum die Impulszahl P (S10). Danach kehrt die Steuerung zu
S08 zurück, um zu prüfen, ob die Teleskopeinheit 1 bewegt wird. Trifft dies zu, so
wird geprüft, ob die Grob- oder die Feinausrichtung durchgeführt wird. Ist die
Impulszahl P größer als der erste Referenzwert R1 und kleiner als oder gleich
dem zweiten Referenzwert R2, d. h. die Teleskopeinheit 1 wird fein ausgerichtet,
so wird die Autofokus-Operation wiederholt bzw. laufend ausgeführt.
Ergibt S08, daß die Impulszahl P nicht größer als der erste Referenzwert R1 oder
größer als der zweite Referenzwert R2 ist (S08:NEIN), d. h. die Teleskopeinheit 1
steht still oder wird mit der Winkelgeschwindigkeit für Grobausrichtung bewegt so
kehrt die Steuerung zu S06 zurück. Wird die Teleskopeinheit 1 in der Grob
ausrichtung weiter bewegt, so wird die Schleife der Schritte S06, S07 und S08
wiederholt. Bei der Grobausrichtung wird also keine Autofokus-Operation ausge
führt.
Die Arbeitsweise der Gesamtstation 100 für das erste Ausführungsbeispiel wird
im folgenden erläutert.
Zunächst bringt der Benutzer den Reflektor an den Zielpunkt, installiert die Ge
samtstation als Meßstation und schaltet sie ein.
Mit Schließen des Hauptschalters wird der in Fig. 4 gezeigte Prozeß initiiert. Die
Autofokus-Steuereinheit 265 übernimmt die Impulszahl P von dem Zähler 263
(S01). Dann wird geprüft, ob die Teleskopeinheit 1 in Bewegung ist (S02).
Steht die Teleskopeinheit 1 still (S02:JA), so wird die Autofokus-Operation aus
geführt (S03), so daß der Defokusbetrag auf einen zulässigen Wert verringert
wird. Wird die Teleskopeinheit 1 bewegt (S02:NEIN), so geht die Steuerung zu
S06.
Nach der Autofokusoperation (S03) kann der Benutzer das Zielfernrohr 11 auf
den Zielpunkt (d. h. Reflektor) ausrichten. Bei der anfänglichen Grobausrichtung
wird die Teleskopeinheit 1 schnell bewegt. Entsprechend wird das Visier 13, das
einen größeren Blickwinkel als das Zielfernrohr 11 hat, zum Richten der Tele
skopeinheit 1 auf den Reflektor benutzt. Bei der Grobausrichtung kann das Ziel
fernrohr 11 um einen relativ großen Betrag bewegt werden. Da der Bewegungs
betrag der Teleskopeinheit 1 mit den Tangentenschrauben 8 und 10 relativ klein
ist, kann der Benutzer die Feststellschrauben 7 und 9 lösen und die Ausrichtung
der Teleskopeinheit 1 manuell einstellen.
Bei dieser Grobausrichtung zählt die Steuerschaltung 26 (der Zähler 263) die Im
pulszahl entsprechend der Bewegung der Teleskopeinheit 1 gegenüber dem
Träger 2 mit den Signalen des Vertikal-Codierers 24 und des Horizontal-Codie
rers 29. Bei diesem Prozeß der direkten manuellen Bewegung der Teleskopein
heit 1 ist die Impulszahl P größer als der zweite Referenzwert R2, der größer als
R1 ist (S05:JA; S07:NEIN; S08:NEIN; S07:NEIN; S08:NEIN; . . .). Daher wird die
Autofokus-Operation nicht ausgeführt, wenn die Teleskopeinheit 1 direkt manuell
bewegt bzw. grob ausgerichtet wird.
Nach der Grobausrichtung zieht der Benutzer die Feststellschrauben 7 und 9 an,
um ein Drehen der Teleskopeinheit 1 durch äußere Kraft zu verhindern.
Dabei wird die Teleskopeinheit 1 nicht bewegt (S07:JA), und die Autofokus-Ope
ration (S11) wird einmal ausgeführt. Deshalb wird die Impulszahl P übernommen
(S04) und geprüft (S05).
Die Schleife der Schritte S04 und S05 (NEIN) wird während des Stillstands der
Teleskopeinheit 1 wiederholt.
Wird in beschriebener Weise die Grobausrichtung durchgeführt, so erfolgt keine
Autofokus-Operation, und nach der Grobausrichtung und dem Stillsetzen der Te
leskopeinheit 1 wird die Autofokus-Operation einmal ausgeführt. Bleibt die Tele
skopeinheit 1 im Stillstand, so wird keine weitere Autofokus-Operation ausgeführt.
Da die Grobausrichtung über das Visier 13 erfolgt, muß die Autofokus-Operation
nicht ausgeführt werden. Nach der Grobausrichtung wird die Feinausrichtung
ausgeführt. Wird die Teleskopeinheit 1 stillgesetzt, so wird die Auto
fokus-Operation einmal ausgeführt. Bleibt die Teleskopeinheit 1 im Stillstand, so muß
die Autofokus-Operation nicht wiederholt bzw. fortgesetzt werden, und in be
schriebener Weise wiederholt die Steuerung nach einmaliger Autofokus-Opera
tion die Schleife der Schritte S4 und S5 und es erfolgt keiner weitere Auto
fokus-Operation, bis die Teleskopeinheit 1 wieder bewegt wird.
Mit dieser Steuerung hat der Benutzer ein scharfes Bild sowie das Bild des Fa
denkreuzes über das Okular 117 erhalten, wenn die Feinausrichtung durchgeführt
wird, ohne einen Schalter betätigen zu müssen.
Nach der Grobausrichtung und dem Anziehen der Feststellschrauben 7 und 9
kann die Feinausrichtung mit dem Zielfernrohr 11 durchgeführt werden. Die Fein
ausrichtung erfolgt durch Bewegen der Teleskopeinheit 1 mit den Tangenten
schrauben 8 und 10, wobei der Zielpunkt (d. h. der Reflektor) auf den Kreuzpunkt
des Fadenkreuzes eingestellt wird.
Während der Feinausrichtung ist die Impulszahl P größer als der erste Referenz
wert R1 und kleiner oder gleich dem zweiten Referenzwert R2 (S08:JA). Daher
wird die Schleife mit S08, S09 und S10 wiederholt ausgeführt, und entsprechend
wird die Autofokus-Operation wiederholt. Somit kann der Benutzer während der
Feinausrichtung ein scharfes Bild des Objekts sowie des Fadenkreuzes erhalten
ohne einen Schalter betätigen zu müssen.
Auch wenn die Feinausrichtung durch direktes manuelles Bewegen der Tele
skopeinheit 1 erfolgt, wird die Autofokus-Operation wiederholt ausgeführt, da sie
aus der Impulszahl P bestimmt wird, die der Bewegungsgeschwindigkeit der Te
leskopeinheit 1 entspricht.
Ist die Feinausrichtung abgeschlossen und setzt der Benutzer die Teleskopeinheit
1 mit den Tangentenschrauben 8 und 10 oder manuell still, so wird die Impulszahl
P kleiner oder gleich dem ersten Referenzwert R1 (S08:NEIN, S07:JA). Dann wird
in S11 die Autofokus-Operation ausgeführt, und die Steuerung geht zu S04. Da
die Teleskopeinheit 1 zu diesem Zeitpunkt stillsteht, wird die Schleife der Schritte
S04 und S05 wiederholt.
Wie oben beschrieben, wird während der Feinausrichtung die Autofokus-Opera
tion wiederholt oder kontinuierlich ausgeführt. Ist sie beendet und die Tele
skopeinheit 1 stillgesetzt, so wird in S11 die Autofokus-Operation einmal ausge
führt, und danach unterbleibt sie, so lange die Teleskopeinheit 1 stillsteht.
Ist eine Messung für einen weiteren Zielpunkt erforderlich, so löst der Benutzer
die Tangentenschrauben 7 und 9 und richtet das Zielfernrohr 11 auf den weiteren
Zielpunkt. Hierbei wird geprüft, ob die in S04 übernommene Impulszahl größer als
der erste Referenzwert R1 ist (S05:JA), und die Steuerung geht zu S06. Da die
Teleskopeinheit 1 bewegt wird, geht die Steuerung ferner von S07 zu S08.
Danach wird die Autofokus-Operation nicht ausgeführt, wenn eine Grobaus
richtung erfolgt. Ist diese beendet und die Teleskopeinheit 1 stillgesetzt, so wird in
S11 die Autofokus-Operation einmal ausgeführt. Danach wird die Schleife von
S08 bis S10 wiederholt, wenn die Feinausrichtung erfolgt, und die Auto
fokus-Operation wird kontinuierlich durchgeführt.
Während der vorstehenden Operation erfaßt die Steuerschaltung 26 auch die
Richtung des am Zielpunkt angeordneten Reflektors als Vertikal- und Horizontal-Winkel
der Richtachse L1 aus den Signalen der Codierer 24 und 29 und zeigt die
Winkel auf den Sichtfeldern der Bedienfelder 6 an. Gibt der Benutzer einen Be
fehl zum Initiieren der Entfernungsmessung an den Bedienfeldern 6 ein, so steu
ert die Steuerschaltung 26 die elektronische Entfernungsmeßeinheit 12 zum
Starten der Entfernungsmessung. Abhängig von dem Phasendifferenzsignal der
elektronischen Entfernungsmeßeinheit 12 berechnet die Steuerschaltung 26 die
Entfernung zu dem auf der Richtachse L angeordneten Reflektor und zeigt die
berechnete Entfernung auf den Bedienungsfeldern 6 an.
Wie vorstehend beschrieben, wird keine Autofokus-Operation ausgeführt, wenn
die Teleskopeinheit 1 grob ausgerichtet wird. Die Autofokus-Operation wird ein
mal ausgeführt, wenn das Zielfernrohr 11 stillgesetzt wird, d. h. zum Anziehen der
Feststellschrauben, wobei es scharf eingestellt wird. Wenn dann die Feinausrich
tung mit den Tangentenschrauben (oder manuell) erfolgt, wird die Auto
fokus-Operation laufend ausgeführt.
Somit führt die Gesamtstation die automatische Scharfeinstellung ohne Betätigen
eines Schalters aus, wenn sie erforderlich ist, d. h. bei der Feinausrichtung. Ferner
wird keine Autofokus-Operation ausgeführt, wenn sie nicht erforderlich ist, d. h. bei
der Grobausrichtung oder bei Stillstand des Zielfernrohrs.
Daher kann die Gesamtstation leicht bedient werden, und die Vermessung wird
insgesamt verbessert. Ferner wird ein fehlerhaftes Betätigen von Schaltern
und/oder ein unbeabsichtigtes Bewegen des Zielfernrohrs vermieden. Außerdem
hat die Gesamtstation einen geringeren Stromverbrauch für die Autofokus-Ope
ration, da diese nur bei Erfordernis durchgeführt wird.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel führt die Gesamtstation
die Autofokus-Operation einmal aus, wenn die Impulszahl P kleiner oder gleich
dem ersten Referenzwert R1 ist. Die Zahl der Autofokus-Operationen ist jedoch
nicht auf 1 beschränkt.
Der Benutzer kann auch den Hauptschalter nach der Grobausrichtung schließen.
Dann wird, wie Fig. 4 zeigt, die Impulszahl P übernommen (S01), und da die Te
leskopeinheit 1 stillsteht (S02:JA), wird die Autofokus-Operation bei S03 einmal
ausgeführt. Bleibt die Teleskopeinheit 1 dann im Stillstand, wird die Schleife von
S04 und S05 wiederholt. Auch wenn der Benutzer den Hauptschalter nach der
Grobausrichtung schließt, ist die Autofokus-Operation abgeschlossen, wenn der
Benutzer die Feinausrichtung mit dem Zielfernrohr 11 vornimmt.
Im folgenden wird das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
Dieses ist ähnlich dem ersten Ausführungsbeispiel, was den Aufbau der Gesamt
station 100 betrifft, jedoch wird mit der Autofokus-Steuereinheit 265 ein anderer
Prozeß ausgeführt. Daher wird nur dieser Prozeß im folgenden erläutert.
Fig. 5 zeigt das Flußdiagramm. Der Prozeß startet bei Schließen des Hauptschal
ters. Zunächst übernimmt die AF-Steuereinheit 265 die Impulszahl P von dem
Zähler 263 (S20) und prüft, ob sie kleiner oder gleich dem ersten Referenzwert
R1 ist. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel entspricht ähnlich wie beim ersten
Ausführungsbeispiel der erste Referenzwert R1 der Winkelgeschwindigkeit von
0'/s. Ist die Impulszahl P größer als der erste Referenzwert R1, d. h. die Tele
skopeinheit 1 wird bewegt, so geht die Steuerung zu S26.
Ergibt sich in S21, daß die Impulszahl P kleiner oder gleich dem ersten Refe
renzwert R1 ist (S21:JA), d. h. die Teleskopeinheit 1 ist im Stillstand, so wird die
Autofokus-Operation einmal ausgeführt (S22), so daß der Defokusbetrag auf den
zulässigen Wert verringert wird.
In S23 erhält die AF-Steuereinheit 265 die Impulszahl P von dem Zähler 263. Ist
diese Impulszahl P kleiner als oder gleich dem ersten Referenzwert R1
(S24:NEIN), d. h. die Teleskopeinheit 1 steht still, so kehrt die Steuerung zu S23
zurück. Somit wird die Schleife mit S23 und S24 wiederholt, bis die Teleskopein
heit 1 bewegt wird, und während der Schleife erfolgt keine Autofokus-Operation.
Wird die Teleskopeinheit 1 bewegt, d. h. die Impulszahl P ist größer als der erste
Referenzwert R1 (S24:JA), so geht die Steuerung zu S25.
In S25 erhält die AF-Steuereinheit 265 die Impulszahl P von dem Zähler 263.
Dann wird in S26 bis S31 die übernommene Impulszahl P entsprechend Refe
renzwerten R1 bis R3 eingeordnet. Der erste Referenzwert R1 entspricht der
Winkelgeschwindigkeit 0'/s, der zweite Referenzwert R2 entspricht einer Schwelle
zwischen Winkelgeschwindigkeiten für Grobausrichtung und Feinausrichtung, und
der dritte Referenzwert R3 entspricht der Winkelgeschwindigkeit 20'/s. Beim
zweiten Ausführungsbeispiel ist eine Feinausrichtung mit zwei unterschiedlichen
Winkelgeschwindigkeiten möglich. Der zweite Referenzwerte R2 entspricht der
Winkelgeschwindigkeit, die eine Schwelle zwischen den beiden
Winkelgeschwindigkeiten für schnellere und für langsamere Ausrichtung ist. Der
zweite Referenzwert R2 entspricht der Winkelgeschwindigkeit 10'/s.
Ist die Impulszahl P größer als der dritte Referenzwert R3 (S26:JA), so geht die
Steuerung zu S25, und die AF-Steuerschaltung 165 übernimmt die nächste Im
pulszahl P.
Ist die Impulszahl P kleiner oder gleich dem dritten Referenzwert R3 und größer
als der zweite Referenzwert R2 (S26:NEIN; S27:JA), so wird eine erste stufen
weise Autofokus-Operation ausgeführt (S28), und die Steuerung geht zu S25.
Ist die Impulszahl P kleiner oder gleich dem zweiten Referenzwert R2 und größer
als der erste Referenzwert R1 (S26:NEIN; S27:NEIN; S29:JA), so wird eine zweite
stufenweise Autofokus-Operation ausgeführt (S30), und die Steuerung geht zu
S25.
Ist die Impulszahl P kleiner oder gleich dem ersten Referenzwert R1 (S26:NEIN,
S27:NEIN, S29:NEIN), so wird in S31 die Autofokus-Operation ausgeführt, und
die Steuerung geht zu S23.
Wird bei dieser Steuerung die Teleskopeinheit 1 grob ausgerichtet, so ist die Im
pulszahl P größer als der dritte Referenzwert R3, und die Schleife aus S25 und
S26 wird wiederholt.
Wird die Feinausrichtung der schnelleren Winkelgeschwindigkeit (R2<P≦R3)
ausgeführt, so wird die erste stufenweise Autofokus-Operation ausgeführt (S28).
Diese entspricht der Autofokus-Operation des ersten Ausführungsbeispiels je
weils für eine vorbestimmte Periode AI (z. B. eine Sekunde), während die Schleife
mit S25, S26, S27 und S28 wiederholt wird.
Wird die Feinausrichtung mit der geringeren Winkelgeschwindigkeit ausgeführt
(R1<P≦R2), so wird die zweite intermittierende Autofokus-Operation durchgeführt
(S30). Diese entspricht der Autofokus-Operation des ersten Ausführungsbeispiels
für jeweils eine vorbestimmte Periode A2 (z. B. zwei Sekunden), während die
Schleife aus S25, S26, S27, S29 und S30 wiederholt wird. Die Zeit A2 ist vor
zugsweise länger als die Zeit A1.
Steht die Teleskopeinheit 1 still, so ist die Impulszahl P kleiner oder gleich dem
ersten Referenzwert R1, und die Autofokus-Operation wird bei S31 einmal aus
geführt, wonach die Schleife mit S23 und S24 wiederholt wird, bis die Tele
skopeinheit 1 bewegt wird.
Wie vorstehend beschrieben, wird beim zweiten Ausführungsbeispiel bei der
Grobausrichtung die Autofokus-Operation nicht ausgeführt, und bei der schnelle
ren Feinausrichtung wird die Autofokus-Operation jeweils für eine vorbestimmte
Periode A1 ausgeführt. Bei langsamerer Feinausrichtung wird die Autofokus-Ope
ration jeweils für die vorbestimmte Periode A2 ausgeführt, und bei Stillstand der
Teleskopeinheit 1 wird die Autofokus-Operation einmal ausgeführt. Danach un
terbleibt sie, wenn die Teleskopeinheit 1 stillsteht.
Nun wird die Arbeitsweise der Gesamtstation für das zweite Ausführungsbeispiel
erläutert.
Zunächst bringt der Benutzer den Reflektor an den Zielpunkt, installiert die Ge
samtstation und schaltet ihren Hauptschalter ein. Dann wird der in Fig. 5 gezeigte
Prozeß gestartet.
Zunächst übernimmt die AF-Steuereinheit 265 die Impulszahl P von dem Zähler
263 (S20). Steht die Teleskopeinheit 1 still (S21:JA), so wird die Autofokus-Ope
ration ausgeführt (S22). Bei diesem Prozeß ist gewährleistet, daß die Auto
fokus-Operation ausgeführt wird, auch wenn der Benutzer den Hauptschalter nicht vor,
sondern nach der Grobausrichtung schließt.
Der Benutzer bewegt das Zielfernrohr 11 manuell, wenn die Feststellschrauben 7
und 9 gelöst sind. Während der Grobausrichtung wird das Zielfernrohr 11 daher
um einen relativ großen Betrag bewegt. Während der Grobausrichtung kann der
Benutzer das Visier 13 benutzen, das ein größeres Sichtfeld als das Zielfernrohr
11 hat.
Bei der Grobausrichtung überschreitet die Impulszahl P den dritten Referenzwert
R3. Somit wird die Autofokus-Operation nicht ausgeführt, wenn diese Impulszahl
P größer als der dritte Referenzwert R3 ist, und die Schleife aus S25 und S26
wird während der Grobausrichtung wiederholt.
Nach der Grobausrichtung zieht der Benutzer die Feststellschrauben 7 und 9 an
um ein Drehen des Zielfernrohrs 11 durch äußere Kraft zu verhindern. Da das
Zielfernrohr 11 stillsteht, ist die Impulszahl P kleiner oder gleich dem ersten Re
ferenzwert R1 (S26:NEIN, S27:NEIN, S29:NEIN). Somit wird die Autofokus-Ope
ration in S31 ausgeführt, und die Steuerung geht dann zu S23, wo die AF-Steu
ereinheit 265 eine weitere Impulszahl P übernimmt.
Dann wird der Benutzer mit dem Zielfernrohr 11 die Feinausrichtung vornehmen.
Da die Autofokus-Operation in S31 einmal ausgeführt wird, kann der Benutzer
durch das Okular 117 ein scharfes Bild betrachten, wenn die Feinausrichtung
startet, ohne einen Schalter betätigen zu müssen.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel werden als Tangentenschrauben 8 und 10
zweistufige Schrauben verwendet, die ein zweistufiges Feinausrichten mit unter
schiedlicher Geschwindigkeit erlauben.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel wird bei der schnelleren Feinausrichtung
(S26:NEIN, S27:JA) die Autofokus-Operation bei jeder Periode AI ausgeführt
(S28), d. h. jede Sekunde, und während der langsameren Feinausrichtung
(S26:NEIN, S27:NEIN, S29:JA) wird die Autofokus-Operation bei jeder Periode
A2, d. h. jeweils nach zwei Sekunden, ausgeführt.
Daher erhält der Benutzer bei schnellerer oder langsamerer Feineinstellung ein
scharfes Bild, ohne einen Schalter betätigen zu müssen.
Nach der Feinausrichtung setzt der Benutzer die Tangentenschrauben 8 und 10
still, und die Teleskopeinheit 1 wird stillgesetzt (S26:NEIN, S27:NEIN, S29:NEIN).
Hierbei wird die Autofokus-Operation einmal ausgeführt (S31), und danach wird
die Schleife mit S23 und S24 wiederholt, bis die Teleskopeinheit 1 bewegt wird.
Schwenkt der Benutzer das Zielfernrohr 11 nach Messung für einen Zielpunkt, so
kann die Impulszahl den dritten Referenzwert R3 überschreiten, und die Autofo
kus-Steuereinheit 265 führt keine Autofokus-Operation aus.
Während dieser Operation erfaßt die Steuerschaltung 26 auch die Richtung des
an dem Zielpunkt befindlichen Reflektors als vertikalen und horizontalen Winkel
der Richtachse L1 aus den Signalen der Codierer 24 und 29 und zeigt die Winkel
auf den Sichtfeldern der Bedienfelder 6 an. Gibt der Benutzer einen Befehl zum
Initiieren der Entfernungsmessung an den Bedienfeldern 6 ein, so startet die
Steuerschaltung 26 die elektronische Entfernungsmeßeinheit 12. Abhängig von
dem Phasendifferenzsignal dieser Einheit berechnet die Steuerschaltung 26 die
Entfernung zu dem auf der Richtachse L1 liegenden Reflektor und zeigt die be
rechnete Entfernung an den Bedienfeldern 6 an.
Wie vorstehend beschrieben, führt die Gesamtstation keine Autofokus-Operation
aus, wenn die Teleskopeinheit 1 grob ausgerichtet wird. Die Autofokus-Operation
erfolgt einmal, wenn das Zielfernrohr 11 stillgesetzt wird, d. h. zum Anziehen der
Feststellschrauben, wodurch das Zielfernrohr 11 scharf eingestellt wird. Dann
wird bei schnellerer oder langsamerer Feinausrichtung mit den Tangenten
schrauben (oder manuell) die Autofokus-Operation nach jeweils der ersten oder
der zweiten Periode ausgeführt.
Somit führt die Gesamtstation die Autofokus-Operation ohne Betätigen eines
Schalters je nach Erfordernis aus, d. h. wenn die Feinausrichtung vorgenommen
wird. Ferner erfolgt keine Autofokus-Operation, wenn sie nicht erforderlich ist, d. h.
wenn die Grobausrichtung vorgenommen wird oder das Zielfernrohr 11 stillsteht.
Daher kann die Gesamtstation bei dem zweiten Ausführungsbeispiel gleichfalls
leicht bedient werden, und ihre Arbeitsweise wird dadurch verbessert. Ein fehler
haftes Betätigen von Schaltern und/oder ein unbeabsichtigtes Drehen des Ziel
fernrohrs wird vermieden. Ferner hat die Gesamtstation bei dem zweiten Ausfüh
rungsbeispiel einen geringeren Strombedarf für die Autofokussierung, da diese
nur bei Erfordernis ausgeführt wird.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel wird die Impulszahl P zwar mit drei Refe
renzwerten verglichen und in vier Bereiche eingeordnet, die Zahl dieser Bereiche
ist aber nicht auf vier begrenzt und kann geändert werden.
Da die Autofokus-Operation nur einmal ausgeführt wird, wenn die Impulszahl P
kleiner oder gleich dem ersten Referenzwert R1 wird, kann sie auch so geändert
werden, daß zwei oder mehr Operationen bei dieser Bedingung ausgeführt wer
den.
Das dritte Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden erläutert. Sein
einziger Unterschied gegenüber dem ersten und/oder dem zweiten Ausführungs
beispiel besteht in der Folge der Prozeßschritte der AF-Steuereinheit 265. Des
halb wird hier nur der in der AF-Steuereinheit 265 ablaufende Prozeß beschrie
ben.
Fig. 6 zeigt das Flußdiagramm dieses Prozesses. Er wird mit Einschalten der
Stromversorgung gestartet. Zunächst empfängt die AF-Steuereinheit 265 die Im
pulszahl P von dem Zähler 263 (S40) und prüft, ob diese Zahl kleiner oder gleich
dem ersten Referenzwert R1 ist, der der Winkelgeschwindigkeit 0'/s entspricht
(S41). Es wird also in S41 geprüft, ob die Teleskopeinheit 1 in Bewegung ist. Ist
die Impulszahl P größer als der erste Referenzwert R1 (S41:NEIN), d. h. die Tele
skopeinheit 1 wird bewegt, so geht die Steuerung zu S45.
Ergibt sich in S41, daß die Impulszahl P kleiner als oder gleich dem ersten Refe
renzwert R1 ist, d. h. die Teleskopeinheit 1 steht still, so wird die Autofokus-Ope
ration ausgeführt (S42).
In S43 empfängt die AF-Steuereinheit 265 die Impulszahl P von dem Zähler 263
nochmals. In S44 wird geprüft, ob die Impulszahl P größer als der erste Refe
renzwert R1 ist. Ist die Impulszahl P kleiner oder gleich dem ersten Referenzwert
R1, d. h. die Teleskopeinheit 1 bleibt stehen, so wird die Schleife mit S43 und S44
wiederholt, so daß die Autofokus-Operation nicht ausgeführt wird. Ist die Im
pulszahl P größer als der erste Referenzwert R1, d. h. die Teleskopeinheit 1 wird
bewegt, so geht die Steuerung zu S45.
In S45 empfängt die AF-Steuereinheit 265 die Impulszahl P der mit dem Zähler
263 erfaßten Impulse. In S46 wird geprüft, ob die Impulszahl P kleiner oder gleich
dem ersten Referenzwert R1 ist, d. h. ob die Teleskopeinheit 1 in Bewegung ist. Ist
die Impulszahl P größer als der erste Referenzwert R1, d. h. die Teleskopeinheit 1
wird bewegt, so wird die Schleife mit S45 und S46 wiederholt, so daß keine Auto
fokus-Operation ausgeführt wird. Ist die Impulszahl P kleiner oder gleich dem
ersten Referenzwert R1, d. h. die Teleskopeinheit wird stillgesetzt, so geht die
Steuerung von S46 zu S47, und die Autofokus-Operation wird ausgeführt, um den
Defokusbetrag auf den zulässigen Wert zu verringern. Nach der Scharfeinstellung
bei S47 geht die Steuerung zurück zu S43. Dann wird die Schleife mit S43 und
S44 wiederholt, solange die Teleskopeinheit 1 stehenbleibt.
Die Arbeitsweise der Gesamtstation 100 mit dem dritten Ausführungsbeispiel wird
im folgenden erläutert.
Zunächst bringt der Benutzer den Reflektor an den Meßpunkt und installiert die
Gesamtstation 100 an der Meßposition.
Schließt der Benutzer den Hauptschalter der Gesamtstation, so wird der in Fig. 6
gezeigte Prozeß gestartet.
Zunächst erhält die AF-Steuereinheit 265 die Impulszahl P von dem Zähler 263
(S40). Ist die Impulszahl P kleiner oder gleich dem ersten Referenzwert R1
(S41:JA), so wird die Autofokus-Operation mit der AF-Steuereinheit 265 ausge
führt (S42).
Nach der Autofokus-Operation richtet der Benutzer das Zielfernrohr 11 auf den
Zielpunkt ein, wozu er das Visier 13 benutzt, das ein relativ großes Sichtfeld hat.
Bei dieser Grobausrichtung zählt die Steuerschaltung 26 (der Zähler 263) die An
zahl der Impulse aus den von dem Vertikalcodierer 24 und dem Horizontalcodie
rer 29 abgegebenen Signalen. In dieser Situation übersteigt die Impulszahl den
ersten Referenzwert R1. Somit führt die Steuereinheit 265 keine Autofokus-Ope
ration durch.
Nach der Grobausrichtung zieht der Benutzer die Feststellschrauben 7 und 9 an,
um ein Drehen des Zielfernrohrs 11 durch äußere Kraft zu verhindern. Beim An
ziehen der Feststellschrauben 7 und 9 wird das Zielfernrohr 11 nicht bewegt, so
daß die Impulszahl P bei S45 kleiner als oder gleich dem ersten Referenzwert R1
ist (S46:JA). Somit führt die AF-Steuereinheit 265 die Autofokus-Operation aus
(S47).
Infolge der Autofokus-Operation in S47 kann der Benutzer durch das Okular 117
ein scharfes Bild betrachten, ohne nach dem Grobausrichten einen Schalter betä
tigen zu müssen. Nach der Autofokus-Operation (S47) geht die Steuerung zu
S43.
Dann nimmt der Benutzer die Feinausrichtung des Zielfernrohrs 11 vor, er ver
sucht das Bild des Reflektors am Zielpunkt in die Mitte des Sichtfeldes des Ziel
fernrohrs 11 zu bringen, indem er die Tangentenschrauben 8, 9 und 10 dreht.
Während der Feinausrichtung übersteigt die Impulszahl den ersten Referenzwert
R1 (S46:NEIN). Daher führt die AF-Steuereinheit 265 keine Autofokus-Operation
aus.
Nach dem Feinausrichten setzt der Benutzer die Tangentenschrauben 8 und 10
still. Dann ist die nachfolgend erfaßte Impulszahl P kleiner oder gleich dem ersten
Referenzwert R1 (S46:JA), und die AF-Steuereinheit 265 führt eine einmalige
Autofokus-Operation in S47 aus. Dann geht die Steuerung zu S43, und die
Schleife mit S43 und S44 wird wiederholt, so daß die Autofokus-Operation nicht
ausgeführt wird.
Ist die Messung eines bestimmten Zielpunktes beendet, so versucht der Benutzer
das Zielfernrohr 11 auf einen anderen Zielpunkt auszurichten, so daß die Im
pulszahl P den ersten Referenzwert R1 übersteigt (S44:JA). Dann wird ein Pro
zeß ähnlich dem beschriebenen abhängig von der Bewegung der Teleskopeinheit
1 ausgeführt.
Während dieser Operationen erfaßt die Steuerschaltung 26 auch die Richtung
des Reflektors am Zielpunkt mit einem Vertikal- und einem Horizontal-Winkel der
Richtachse L1 aus den Signalen der Codierer 24 und 29 und zeigt die Winkel an
den Sichtfeldern der Bedienfelder 6 an. Wenn der Benutzer einen Befehl zum
Einleiten der Entfernungsmessung an den Bedienfeldern 6 eingibt, so steuert die
Steuerschaltung 26 die elektronische Entfernungsmeßeinheit 12 zum Start der
Entfernungsmessung. Abhängig von dem Phasendifferenzsignal der elektroni
schen Entfernungsmeßeinheit 12 berechnet die Steuerschaltung 26 die Entfer
nung zu dem auf der Richtachse L1 liegenden Reflektor und zeigt die berechnete
Entfernung auf den Bedienfeldern 6 an.
Wie vorstehend beschrieben, wird mit der Gesamtstation des dritten Ausfüh
rungsbeispiels die Autofokus-Operation einmal ausgeführt, wenn die Tele
skopeinheit 1 stillgesetzt ist. Somit wird die Autofokus-Operation ausgeführt,
wenn der Hauptschalter geschlossen wird und das Zielfernrohr 11 stillsteht, wenn
die Grobausrichtung beendet ist und wenn die Feinausrichtung beendet ist. Der
vorstehend beschriebene Prozeß kann so abgeändert werden, daß die Auto
fokus-Operation stufenweise mit einem relativ langen Intervall ausgeführt wird. Sie kann
auch so abgeändert werden, daß die Autofokus-Operation bei Stillstand des
Zielfernrohrs 11 intermittierend ausgeführt wird.
Claims (20)
1. Vermessungsinstrument mit einem auf einen Zielpunkt richtbaren Zielfern
rohr, einem Autofokussystem zur automatischen Scharfeinstellung des
Zielfernrohrs, einem das Zielfernrohr beweglich tragenden Träger, einem
Bewegungserfassungssystem zum Erfassen des Bewegungszustandes des
Zielfernrohrs, und einem Steuersystem zum Steuern des Autofokussystems
abhängig von dem Bewegungszustand des Zielfernrohrs.
2. Vermessungsinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Träger eine vertikale Drehung des Zielfernrohrs ermöglicht.
3. Vermessungsinstrument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet
daß der Träger eine horizontale Drehung des Zielfernrohrs ermöglicht.
4. Vermessungsinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß das Bewegungserfassungssystem die Bewe
gungsgeschwindigkeit des Zielfernrohrs erfaßt, die als Bewegungsbetrag
innerhalb einer vorbestimmten Zeit definiert ist.
5. Vermessungsinstrument nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
das Steuersystem die Bewegungsgeschwindigkeiten des Zielfernrohrs meh
reren Bereichen zuordnet und den jeweiligen Bereich erfaßt, und daß das
Steuersystem das Autofokussystem entsprechend dem erfaßten Bereich
steuert.
6. Vermessungsinstrument nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
drei Bereiche vorgesehen sind, daß die Bewegungsgeschwindigkeit im er
sten Bereich geringer als im zweiten Bereich und die Bewegungsgeschwin
digkeit im zweiten Bereich geringer als im dritten Bereich ist, und daß das
Steuersystem das Autofokussystem zur automatischen Scharfeinstellung
veranlaßt, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit in dem zweiten Bereich
liegt.
7. Vermessungsinstrument nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
das Steuersystem das Autofokussystem zu einer vorbestimmten Zahl auto
matischer Scharfeinstellungen veranlaßt, wenn eine zuvor erfaßte Bewe
gungsgeschwindigkeit im zweiten oder dritten Bereich liegt und eine aktuell
erfaßte Bewegungsgeschwindigkeit im ersten Bereich liegt.
8. Vermessungsinstrument nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Autofokus-Operation intermittierend ausgeführt wird.
9. Vermessungsinstrument nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die Frequenz der Autofokus-Operationen mit geringerer Bewegungsge
schwindigkeit größer wird.
10. Vermessungsinstrument nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
der zweite Bereich in einen ersten und einen zweiten Teilbereich unterteilt
ist, und daß eine erste oder eine zweite Frequenz abhängig davon gewählt
wird, ob die Bewegungsgeschwindigkeit in dem ersten oder dem zweiten
Teilbereich liegt.
11. Vermessungsinstrument nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Bewegungsgeschwindigkeit des Teleskops in einen ersten und einen
zweiten Bereich unterteilt ist, daß die Bewegungsgeschwindigkeit im ersten
Bereich geringer als im zweiten Bereich ist, und daß das Steuersystem das
Autofokussystem zur automatischen Scharfeinstellung nur dann veranlaßt
wenn die Bewegungsgeschwindigkeit im ersten Bereich liegt.
12. Vermessungsinstrument mit einem auf einen Zielpunkt richtbaren Zielfern
rohr, einem Autofokussystem zur automatischen Scharfeinstellung des
Zielfernrohrs, einem Träger zum beweglichen Tragen des Zielfernrohrs, ei
nem Bewegungserfassungssystem zum Erfassen des Bewegungszustandes
des Zielfernrohrs, der eine Grobausrichtung, eine Feinausrichtung und ein
Ruhezustand sein kann, und mit einem Steuersystem, welches das Autofo
kussystem zur automatischen Scharfeinstellung abhängig von dem mit dem
Bewegungserfassungssystem erfaßten Bewegungszustand veranlaßt.
13. Vermessungsinstrument nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß
das Steuersystem das Autofokussystem zur automatischen Scharfeinstel
lung veranlaßt, wenn der Bewegungszustand des Zielfernrohrs die Fein
ausrichtung ist, während es das Autofokussystem bei der Grobausrichtung
sperrt.
14. Vermessungsinstrument nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß
das Steuersystem das Autofokussystem zur automatischen Scharfeinstel
lung unmittelbar dann veranlaßt, wenn der Bewegungszustand des Zielfern
rohrs sich zum Ruhezustand geändert hat, und das Autofokussystem danach
sperrt, bis der Bewegungszustand des Zielfernrohrs zur Feinausrichtung
geändert wird.
15. Vermessungsinstrument nach Anspruch 12, 13 oder 14, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Steuersystem das Autofokussystem zu, kontinuierlichen
automatischen Scharfeinstellen veranlaßt, während der Bewegungszustand
des Zielfernrohrs die Feinausrichtung ist.
16. Vermessungsinstrument nach Anspruch 12, 13 oder 14, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Steuersystem das Autofokussystem zur intermittierenden
automatischen Scharfeinstellung veranlaßt, während der Bewegungszustand
des Zielfernrohrs die Feinausrichtung ist.
17. Vermessungsinstrument nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß
die Frequenz der automatischen Scharfeinstellungen bei der Feinausrich
tung mit wachsender Bewegungsgeschwindigkeit des Teleskops steigt.
18. Vermessungsinstrument nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß
die Bewegungsgeschwindigkeit des Zielfernrohrs bei der Feinausrichtung in
mehrere Bereiche unterteilt ist, und daß die Frequenz der automatischen
Scharfeinstellung sich abhängig von dem jeweils relevanten Geschwindig
keitsbereich ändert.
19. Vermessungsinstrument nach einem der Ansprüche 12 bis 18, gekenn
zeichnet durch eine Entfernungsmeßvorrichtung.
20. Vermessungsinstrument nach einem der Ansprüche 12 bis 19, gekenn
zeichnet durch eine Vorrichtung zum Erfassen horizontaler und vertikaler
Winkel zwischen einem Referenzpunkt und einem Zielpunkt, bezogen auf
eine vorbestimmte Station.
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