經(jīng)緯儀是一種常規(guī)的測量儀器,廣泛應(yīng)用于軍事、建設(shè)等諸多行業(yè)。電子經(jīng)緯儀是集光、機(jī)、電、計算為一體的自動化、高精度的光學(xué)儀器,是在光學(xué)經(jīng)緯儀的電子化智能化基礎(chǔ)上,采用了電子細(xì)分、控制處理技術(shù)和濾波技術(shù),實現(xiàn)測量讀數(shù)的智能化。 電子經(jīng)緯儀既可單獨作為測角儀器完成導(dǎo)線測量等測量工作,又可與激光測距儀、電子手簿等組合成全站儀,與陀螺儀、衛(wèi)星定位儀、激光測距機(jī)等組成炮兵測地系統(tǒng),實現(xiàn)邊角連測、定位、定向籌各種測量。在采用點陣式雙面雙排液晶顯示和標(biāo)準(zhǔn)的(RS232、RS485、USB2.0 和最近發(fā)展起來的籃牙技術(shù)等)通訊接口后,既可直接讀數(shù),同時又可實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。電子經(jīng)緯儀能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的液晶顯示,誤差補(bǔ)償,尤其是對儀器本身工藝上所產(chǎn)生誤差進(jìn)行補(bǔ)償和校正,使電子經(jīng)緯儀測量時,能夠以較少的測量前期工作達(dá)到較高的精度,大大減輕了測量作業(yè)量。電子經(jīng)緯儀對誤差的修正和測量是通過按鍵設(shè)定和操作來實現(xiàn)的。

微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展,給傳統(tǒng)的測繪技術(shù)和測繪儀器帶來了很大的沖擊,使測繪儀器的發(fā)展產(chǎn)生了革命性的變化,電子經(jīng)緯儀也是其中之一。 在國外電子經(jīng)緯儀的研究和試制大約要追溯到六十年代末和七十年代初,美國K&E公司試制了第一臺數(shù)字經(jīng)緯儀,其后又有一些經(jīng)緯儀生產(chǎn)廠家也試制出電子經(jīng)緯儀樣機(jī)。但是,由于當(dāng)時技術(shù)條件等原因的限制,電子經(jīng)緯儀的性能與傳統(tǒng)的光學(xué)經(jīng)緯儀相比并沒有太多的改進(jìn),如無計算能力等。而且體積又比較龐大,耗電多,成本高,價格十分昂貴,超出光學(xué)經(jīng)緯儀幾倍甚至幾十倍的價格。 但是,電子經(jīng)緯儀的出現(xiàn)和推廣正如其它電子產(chǎn)品一樣,具有強(qiáng)大的生命力。

進(jìn)入八九十年代以后,隨著微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的日趨完善,以及元器件集成度的大大提高,情況發(fā)生了很大的變化。從整機(jī)來看,電子經(jīng)緯儀的體積和重量與光學(xué)經(jīng)緯儀相差不多,用電量減少,成本大幅度下降,價格降低。目前在日本一臺電子經(jīng)緯儀的價格還略低于光學(xué)經(jīng)緯儀。但電子經(jīng)緯儀的性能及功能卻大大增強(qiáng)。由于電子經(jīng)緯儀采用了電子細(xì)分或光電細(xì)分技術(shù)以及碼盤技術(shù),縮小了電子度盤的尺寸,簡化了生產(chǎn)工藝,提高了測量精度。電子經(jīng)緯儀只需通過簡單的按鍵操作,就可自動地進(jìn)行所需的測量和計算,并將數(shù)據(jù)清晰地顯示出來。通過機(jī)內(nèi)的傳感器系統(tǒng)可自動地修正和補(bǔ)償各軸系誤差,提高測量精度。同時還配有測距聯(lián)用接口和聯(lián)用功能,以及數(shù)據(jù)輸出接口,可與紅外測距機(jī)聯(lián)用,構(gòu)成組合式電子速測儀,一次觀測就可獲得所要的距離角度以及歸算結(jié)果等測定值。而且測量值可通過數(shù)據(jù)輸出接口自動地記錄到電子手薄上,既簡化了作業(yè)又減少了讀數(shù)誤差和記錄誤差,從而實現(xiàn)了野外測量到室內(nèi)數(shù)據(jù)處理過程的自動化,減輕了體力勞動,縮短了測量時間,深受使用者歡迎。 在我國,總體情況來看,電子經(jīng)緯儀在我國的發(fā)展還處于初期,許多單位和科研機(jī)構(gòu)已經(jīng)研制和生產(chǎn)經(jīng)緯儀,采用了當(dāng)前電子經(jīng)緯儀中使用的先進(jìn)技術(shù),研制的各類電子經(jīng)緯儀精度也大有發(fā)展,但是由于種種原因,總體上還是比西方國家,特別是日本、瑞士等經(jīng)緯儀強(qiáng)國還有很大差距。主要在于精度和自動化程度上仍有待于加強(qiáng)。

光學(xué)經(jīng)緯儀和電子經(jīng)緯儀測量的原理和結(jié)構(gòu)上有所不同。如圖所示,光學(xué)經(jīng)緯儀有以下部件組成:

1、望遠(yuǎn)鏡,2、照準(zhǔn)部,3、度盤,4、測微器系統(tǒng),5、軸系,6、水準(zhǔn)器,7、基座及腳螺旋,8、光學(xué)對點器

幾大部分組成; 電子經(jīng)緯儀有以下部件組成:

1、望遠(yuǎn)鏡,2、照準(zhǔn)部,3、光柵盤或光學(xué)碼盤,4、測微器系統(tǒng),5、軸系,6、水準(zhǔn)器,7、基座及腳螺旋,8、光學(xué)對點器,9、讀數(shù)面板幾大部分組成。

電子經(jīng)緯儀型號眾多,有相同的特點如下:

1、儀器橫軸和豎軸采用相同的合金鋼制造的密珠式軸系,軸與軸套之間是螺旋形排列的滾珠,采用輕壓過盈配合。其間隙為零,它的誤差僅僅是加工形狀誤差,因此這樣軸系具有精度高,溫度影響小,低溫轉(zhuǎn)動靈活,抗震性能好,不易卡死,壽命長等特點,從而保證儀器的可靠性和穩(wěn)定性。

2、光柵條數(shù)少(水平盤的光柵條數(shù)僅 6480 條),因此降低結(jié)構(gòu)的技術(shù)要求,從而增大儀器的穩(wěn)定性,提高儀器抗振能力。

3、具有自動修正功能,能修正儀器指標(biāo)差、視準(zhǔn)軸誤差值和橫軸誤差,從而提高儀器精度。

4、電路板小,采用信號自動平衡數(shù)字電路,實現(xiàn)電調(diào)自動化,增強(qiáng)儀器可靠性。

5、耗電小,工作電流低。

6、采用激光對中,對中醒目、清晰,使用方便。

7、有全站儀操作功能。

8、角度有三種表示形式:60 進(jìn)制,400 進(jìn)制,6000 制密位。特別是密位制可供部隊使用。

1、將指標(biāo)水準(zhǔn)器改為豎盤指標(biāo)自動補(bǔ)償器,提高了豎直角的觀測速度與準(zhǔn)確性;

2、軸系也有很大的改進(jìn),使軸系變得輕便靈活,同時穩(wěn)定可靠;

3、望遠(yuǎn)鏡也由倒像望遠(yuǎn)鏡改成了正像望遠(yuǎn)鏡;

4、使用光柵盤或光學(xué)碼盤,用光電轉(zhuǎn)換元件接收信號,經(jīng)數(shù)據(jù)處理后實現(xiàn)水平角和豎直角讀數(shù)自動顯示和記錄。

決定電子經(jīng)緯儀精度的因素

由于加工工藝等方面的原因,電子經(jīng)緯儀精度主要由下面的因素決定:

1、成像誤差:望遠(yuǎn)鏡成像質(zhì)量包括望遠(yuǎn)鏡鑒別率和像差,望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦時視軸變動誤差;

2、軸系誤差:其中包括軸的制造準(zhǔn)確度、軸與軸之間的間隙、豎軸與橫軸的垂直度、視準(zhǔn)軸與橫軸的垂直度、豎軸不鉛垂、照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)正確性等;

3、偏心差:偏心差包括照準(zhǔn)部偏心差、水平度盤偏心差、豎直度偏心差;

4、豎盤指標(biāo)自動補(bǔ)償器的補(bǔ)償準(zhǔn)確度;

5、碼盤或光柵盤的準(zhǔn)確度和測微光柵的分劃誤差;

6、儀器基座的穩(wěn)定性;

7、電器元件的可靠性;

8、相位的正交性。