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Die
Erfindung betrifft ein Vermessungsinstrument nach dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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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 horizontale
(Azimut-) und vertikale (Elevations-)Winkel zwischen einem Referenzpunkt
und einem Zielpunkt.
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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.
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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.
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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.
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Bei
der Autofokusfunktion wird das Zielteleskop automatisch scharfgestellt.
Dadurch entfallen für den
Benutzer umständliche
Bedienungen, und er kann sich auf das Zentrieren des Zielpunktes
im Sichtfeld des Zielfernrohrs konzentrieren.
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Bei
einem Zielfernrohr muß der
Benutzer jedoch einen Schalter für
die Autofokusfunktion manuell betätigen. Dies ist beim Ausrichten
des Zielfernrohrs umständlich.
Ferner kann der Benutzer fehlerhaft eine falsche Taste betätigen oder
er kann das Zielfernrohr durch zu kräftiges Betätigen des Schalters unbeabsichtigt
schwenken.
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Ein
Vermessungsinstrument nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1
ist in der
DE 197 27
988 A1 beschrieben. Zum Stand der Technik wird ferner auf
die
DE 38 44 874 C2 verwiesen.
Daraus ist eine Vorrichtung entnehmbar, die ein System zur Erfassung
eines Bewegungszustandes einer Kamera aufweist. Diese Vorrichtung
umfasst ein Steuersystem, das in Abhängigkeit vom erfassten Bewegungszustand
ein Autofokussystem steuert. Dabei wird die Bewegung anhand von
zeitlich aufeinander folgenden Teilbildern bestimmt, die von einem
Bildsensor erfasst werden.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, ein Vermessungsinstrument mit Zielfernrohr
und Autofokusfunktion anzugeben, das eine leichtere Bedienung ermöglicht.
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Die
Erfindung löst
diese Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs
1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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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 Zielfernrohrs
verhindert.
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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 Vorrichtung zum direkten Messen der Winkelgeschwindigkeit
oder der Drehgeschwindigkeit vorgesehen sein.
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Bei
der Weiterbildung nach Anspruch 7 wird der Stromverbrauch des Autofokussystems
gegenüber
Dauerbetrieb verringert, da die Autofokus-Operation nur bei Erfordernis
veranlaßt
wird.
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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.
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Die
Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Darin
zeigen:
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1 eine
teilweise geschnittene Vorderansicht eines Vermessungsinstruments
als erstes Ausführungsbeispiel,
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2 eine
teilweise geschnittene Seitenansicht des Vermessungsinstruments
nach 1,
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3 das
Blockdiagramm eines Teils des Steuersystems in dem Vermessungsinstrument,
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4 das
Flußdiagramm
für die
Autofokussteuerung des Vermessungsinstruments,
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5 das
Flußdiagramm
für die
Autofokussteuerung bei einem zweiten Ausführungsbeispiel, und
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6 das
Flußdiagramm
für die
Autofokussteuerung bei einem dritten Ausführungsbeispiel.
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Im
folgenden wird eine Gesamtstation beschrieben, die eine Entfernungsmeßfunktion
und die Funktion eines Theodoliten zum Messen horizontaler und vertikaler
Winkel vereinigt.
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1 zeigt
eine teilweise geschnittene Vorderansicht einer Gesamtstation 100, 2 zeigt
den Schnitt II-II aus 1.
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Die
Gesamtstation 100 hat eine Nivellierplattform 4,
eine Basis 3, einen U-förmigen
Träger 2 und
einen Griff 5.
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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.
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Die
elektronische Entfernungsmeßeinheit 12 mißt die Entfernung
zu dem Reflektor, 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.
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Wie 2 zeigt,
hat das Zielfernrohr 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 14 ist eine zur Richtachse L1 parallele Zahnung 14a angeordnet. Diese
steht in Eingriff mit einem Ritzel 15a, das mit einer Antriebseinheit 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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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 Zielfernrohrs 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 Steuerschaltung 26 (eine Steuerung 121 der
elektronischen Entfernungsmeßeinheit).
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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 26 abgegeben.
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Wie 1 zeigt,
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 in vertikaler Ebene drehbar gelagert.
Ein nicht dargestelltes Lager für
den Lagerzapfen 1b befindet sich an der Innenseite des rechten
Seitenteils des Trägers 2 (1).
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 gelagert
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 Kollimatorlinse 243,
die Hilfsskala 241 und die Lichtaufnahmeschaltung 242 sind
an einem Flanschteil 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 Steuerschaltung 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 Steuerschaltung 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 Achse 27 relativ
zur Drehskala 31.
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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 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 Vermessungssteuerschaltung 26 abgegebene Daten und
Meldungen werden in einem Sichtfeld eines jeden Bedienungsfeldes 6 dargestellt.
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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 ange zogen, 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 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.
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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 horizontal gegenüber der
Basis 3. 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
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 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 L2 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 Steuerschaltung 26 für die Autofokusfunktion erläutert.
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Die
elektronische Entfernungsmeßeinheit 12 in
der Teleskopeinheit 1 ist mit der Steuerschaltung 26 in
dem Träger 2 über eine
Leitung w verbunden, die durch eine Öffnung in der Mitte des zylindrischen Teils 22a der
Hülse 22 geführt ist
(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.
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Die
Steuerschaltung 26 steuert die elektronische Entfernungsmeßeinheit 12 entsprechend
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.
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Ferner
berechnet die Steuerschaltung 26 aus den Signalen des Vertikal-Codierers 24 und
des Horizontal-Codierers 29 den Elevationswinkel und den
horizontalen Winkel der Richtachse L1 gegenüber einer Referenzrichtung,
bei der die Winkel Null sind.
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3 zeigt
das Blockdiagramm eines Teils der Steuerschaltung 26, der
die Autofokusfunktion betrifft.
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Die
Steuerschaltung 26 enthält
einen Impulsgenerator 261, einen Zeitgeber 262,
einen Zähler 263 und
eine Autofokus-Steuereinheit 265.
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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.
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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.
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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 Drehwinkel
oder der Bewegungsgeschwindigkeit in der Zeit t proportional ist.
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Die
mit dem Zähler 263 gezählte Impulszahl entspricht
einer Vertikal-Winkelgeschwindigkeit 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.
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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.
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4 zeigt
das Flußdiagramm
des in der AF-Steuereinheit 265 ablaufenden Prozesses für ein erstes
Ausführungsbeispiel.
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Der
in 4 gezeigte Prozeß startet bei Einschalten der
Stromversorgung. Zunächst
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 separat beschrieben. Übereinstimmende Prozesse werden für beide
Richtungen alternativ oder gleichzeitig ausgeführt. Daher soll die Zahl P
in der folgenden Beschreibung und den Figuren als die Impulszahl
für die vertikale
oder für
die horizontale Drehung verstanden werden. In ein und demselben
Flußdiagramm
wird die Impulszahl P als gleichbleibend verstanden.
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In
Schritt S02 prüft
die AF-Steuereinheit 265, ob die Impulszahl P kleiner oder
gleich einem ersten Referenzwert R1 ist. In diesem Ausführungsbeispiel entspricht
der erste Referenzwert R1 einer ersten Referenz-Winkelgeschwindigkeit
V1 in Winkelminuten/sec. (=O'/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.
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Wird
in S02 festgestellt, daß die
Impulszahl P kleiner oder gleich dem ersten Referenzwert R1 ist (S02:JA),
so führt
die AF-Steuereinheit 265 eine Autofokus-Operation durch
(S03). Die AF-Steuereinheit 265 startet den Fokussierpunktsensor 16,
erhält
die Information über
einen Defokusbetrag, berechnet Betrag und Richtung der Verstellung
der Fokussierlinse 113 zum Kompensieren des Defokusbetrags und
steuert dann die Fokussierlinsen-Antriebseinheit 15 zum
Verstellen der Fokussierlinse 113 um den berechneten Betrag.
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In
S03 wird die Autofokus-Operation nur einmal ausgeführt. Danach
ist der Defokusbetrag auf einen zulässigen Wert verringert. Nach
der Aufotokusoperation in S03 geht die Steuerung zu S04.
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In
S04 erhält
die Aufotokus-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.
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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 überschreitet
(d.h. bis eine Bewegung der Teleskopeinheit 1 festgestellt wird).
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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.
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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).
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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
Impulszahl 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
stillgesetzt werden. In diesem Fall geht die Steuerung von S06 über S07
nach S11.
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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.
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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 beschrieben, entspricht der Referenzwert
R1 der Winkelgeschwindigkeit 0'/s.
Beim ersten Ausführungsbeispiel
entspricht der zweite Referenzwert R2 einer Winkelgeschwindigkeit
von 20'/s. Dies
wird als Schwelle zwischen den Winkelgeschwindigkeiten für Fein-
und Grobausrichtung betrachtet.
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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 Teleskopeinheit 1 wird mit der
Winkelgeschwindigkeit für
Feinausrichtung bewegt, so wird die Autofokus-Operation ausgeführt (S09).
Dann erhält die
Autofokus-Steuereinheit 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.
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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 Grobausrichtung weiter
bewegt, so wird die Schleife der Schritte S06, S07 und S08 wiederholt.
Bei der Grobausrichtung wird also keine Autofokus-Operation ausgeführt.
-
Die
Arbeitsweise der Gesamtstation 100 für das erste Ausführungsbeispiel
wird im folgenden erläutert.
-
Zunächst bringt
der Benutzer den Reflektor an den Zielpunkt, installiert die Gesamtstation
als Meßstation
und schaltet sie ein.
-
Mit
Schließen
des Hauptschalters wird der in 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
ausgeführt
(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 Aufotokusoperation (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 Teleskopeinheit 1 auf den Reflektor benutzt.
Bei der Grobausrichtung kann das Zielfernrohr 11 um einen
relativ großen
Betrag bewegt 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 die
Ausrichtung der Teleskopeinheit 1 manuell einstellen.
-
Bei
dieser Grobausrichtung zählt
die Steuerschaltung 26 (der Zähler 263) die Impulszahl
entsprechend der Bewegung der Teleskopeinheit 1 gegenüber dem
Träger 2 mit
den Signalen des Vertikal-Codierers 24 und des Horizontal-Codierers 29.
Bei diesem Prozeß der
direkten manuellen Bewegung der Teleskopeinheit 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-Operation (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 Teleskopeinheit 1 wird die Autofokus-Operation
einmal ausgeführt.
Bleibt die Teleskopeinheit 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 Autofokus-Operation einmal
ausgeführt.
Bleibt die Teleskopeinheit 1 im Stillstand, so muß die Autofokus-Operation
nicht wiederholt bzw. fortgesetzt werden, und in beschriebener Weise
wiederholt die Steuerung nach einmaliger Autofokus-Operation die
Schleife der Schritte S4 und S5 und es erfolgt keiner weitere Autofokus-Operation, bis die
Teleskopeinheit 1 wieder bewegt wird.
-
Mit
dieser Steuerung hat der Benutzer ein scharfes Bild sowie das Bild
des Fadenkreuzes 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 Feinausrichtung erfolgt durch Bewegen der Teleskopeinheit 1 mit
den Tangentenschrauben 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 Referenzwert
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 Teleskopeinheit 1 erfolgt,
wird die Autofokus-Operation wiederholt ausgeführt, da sie aus der Impulszahl
P bestimmt wird, die der Bewegungsgeschwindigkeit der Teleskopeinheit 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-Operation wiederholt oder kontinuierlich
ausgeführt.
Ist sie beendet und die Teleskopeinheit 1 stillgesetzt,
so wird in S11 die Autofokus-Operation einmal ausgeführt, 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 Grobausrichtung 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 Autofokus-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
Befehl zum Initiieren der Entfernungsmessung an den Bedienfeldern 6 ein,
so steuert 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 einmal ausgeführt,
wenn das Zielfernrohr 11 stillgesetzt wird, d.h. zum Anziehen
der Feststellschrauben, wobei es schart eingestellt wird. Wenn dann
die Feinausrichtung mit den Tangentenschrauben (oder manuell) erfolgt,
wird die Autofokus-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-Operation,
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 4 zeigt, die Impulszahl P übernommen
(S01), und da die Teleskopeinheit 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 Gesamtstation 100 betrifft, jedoch wird
mit der Autofokus-Steuereinheit 265 ein anderer Prozeß ausgeführt. Daher
wird nur dieser Prozeß im
folgenden erläutert.
-
5 zeigt
das Flußdiagramm.
Der Prozeß startet
bei Schließen
des Hauptschalters. 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 Teleskopeinheit 1 wird
bewegt, so geht die Steuerung zu S26.
-
Ergibt
sich in S21, daß die
Impulszahl P kleiner oder gleich dem ersten Referenzwert 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 Teleskopeinheit 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 Referenzwerten 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 Impulszahl
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
stufenweise 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 Impulszahl 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 jeweils für eine vorbestimmte
Periode A1 (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 Aufotokus-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 vorzugsweise 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 ausgeführt,
wonach die Schleife mit S23 und S24 wiederholt wird, bis die Teleskopeinheit 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-Operation jeweils
für die
vorbestimmte Periode A2 ausgeführt,
und bei Stillstand der Teleskopeinheit 1 wird die Autofokus-Operation
einmal ausgeführt.
Danach unterbleibt 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 Gesamtstation
und schaltet ihren Hauptschalter ein. Dann wird der in 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-Operation
ausgeführt
(S22). Bei diesem Prozeß ist
gewährleistet,
daß die
Autofokus-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 Referenzwert R1 (S26:NEIN,
S27:NEIN, S29:NEIN). Somit wird die Autofokus-Operation in S31 ausgeführt, und
die Steuerung geht dann zu S23, wo die AF-Steuereinheit 265 eine
weitere Impulszahl P übernimmt.
-
Dann
wird der Benutzer mit dem Zielfernrohr 11 die Feinausrichtung
vornehmen. Da die Aufotokus-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 unterschiedlicher
Geschwindigkeit erlauben.
-
Bei
dem zweiten Ausführungsbeispiel
wird bei der schnelleren Feinausrichtung (S26:NEIN, S27:JA) die
Autofokus-Operation bei jeder Periode A1 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 Autofokus-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 Entfernungsmaßeinheit 12.
Abhängig
von dem Phasendifferenzsignal dieser Einheit berechnet die Steuerschaltung 26 die Entfernung
zu dem auf der Richtachse L1 liegenden Reflektor und zeigt die berechnete
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 schart eingestellt
wird. Dann wird bei schnellerer oder langsamerer Feinausrichtung
mit den Tangentenschrauben (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.
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Daher
kann die Gesamtstation bei dem zweiten Ausführungsbeispiel gleichfalls
leicht bedient werden, und ihre Arbeitsweise wird dadurch verbessert.
Ein fehlerhaftes Betätigen
von Schaltern und/oder ein unbeabsichtigtes Drehen des Zielfernrohrs
wird vermieden. Ferner hat die Gesamtstation bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
einen geringeren Strombedarf für
die Autofokussierung, da diese nur bei Erfordernis ausgeführt wird.
-
Bei
dem zweiten Ausführungsbeispiel
wird die Impulszahl P zwar mit drei Referenzwerten 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 werden.
-
Das
dritte Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird im folgenden erläutert. Sein einziger Unterschied
gegenüber
dem ersten und/oder dem zweiten Ausführungsbeispiel besteht in der
Folge der Prozeßschritte
der AF-Steuereinheit 265. Deshalb wird hier nur der in
der AF-Steuereinheit 265 ablaufende Prozeß beschrieben.
-
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 Teleskopeinheit 1 wird bewegt, so
geht die Steuerung zu S45.
-
Ergibt
sich in S41, daß die
Impulszahl P kleiner als oder gleich dem ersten Referenzwert R1
ist, d.h. die Teleskopeinheit 1 steht still, so wird die
Autofokus-Operation 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 Referenzwert 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 Impulszahl 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
Autofokus-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 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 ausgeführt (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 Anzahl
der Impulse aus den von dem Vertikalcodierer 24 und dem
Horizontalcodierer 29 abgegebenen Signalen. In dieser Situation übersteigt
die Impulszahl den ersten Referenzwert R1. Somit führt die
Steuereinheit 265 keine Autofokus-Operation 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 Anziehen 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
betätigen
zu müssen.
Nach der Autofokus-Operation (S47) geht die Steuerung zu S43.
-
Dann
nimmt der Benutzer die Feinausrichtung des Zielfernrohrs 11 vor,
er versucht das Bild des Reflektors am Zielpunkt in die Mitte des
Sichtfeldes des Zielfernrohrs 11 zu bringen, indem er die Tangentenschrauben 89 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
Impulszahl P den ersten Referenzwert R1 übersteigt (S44:JA). Dann wird
ein Prozeß 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 elektronischen Entfernungsmeßeinheit 12 berechnet
die Steuerschaltung 26 die Entfernung 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 Ausführungsbeispiels
die Autofokus-Operation einmal ausgeführt, wenn die Teleskopeinheit 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
Autofokus-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.