О НАС НОВОСТИ ОТРАСЛИ ПРОДУКТЫ СТАТЬИ КОНТАКТЫ ФОРУМ КУПИТЬ

Геодезия Картография Строительство Геопространство Гидрография Инфраструктура OEM

Trimble MagDrive
О Нас > Статьи > Trimble MagDrive

Trimble MagDrive: сервоприводные поворотные механизмы на угломерных кругах

MagDrive Servo - это сервопривод, совмещенный с датчиками угла, в котором используется система с прямым электромегнитным приводом без трения, аналогичная используемой в поездах на магнитной подвеске. Система с прямым приводом позволяет установить серводвигатели прямо на горизонтальную и вертикальную оси, исключив необходимость в дополнительных механических передачах.

Возможность быстрой передачи точных значений углов процессору сервомотора без использования дополнительного декодера или тахеометра обеспечивает MagDrive высокую скорость.

СЕРВОПРИВОД

Сервопривод состоит из держателя, содержащего области магнитов и мягкого металла, размещенных в двух концентрических цилиндрах, разделенных воздушным зазором. Воздушный зазор обеспечивает достаточное пространство для цилиндрической обмотки моторов, разделенной на три фазы, для обеспечения тонкого контроля над скоростью и направлением вращения (Рис.1)

Рис. 1. Совмещенная угловая и серво системы

Прибор приводится в движение током, проходящим через обмотку мотора. Движущая сила мотора обеспечивает бесконтактное вращение инструмента, в соответствии с общеизвестной теорией электромегнитного поля. Электромагнитная сила заставляет вращаться магнитный держатель.

Такая конструкция позволяет передать прибору силу привода практически без трения. Система обеспечивает бесконечное вращение в горизонтальной и вертикальной плоскостях, а также бесконечную тонкую наводку без дополнительных механических закрепительных винтов.

В сервотехнологии используются три следующих рабочих режима:

  • Режим движения. Вращение управляется сервовинтами или самой системой.
  • Режим торможения. Привод позволяет вращать прибор вручную.
  • Режим удержания. Привод работает как закрепительный винт для удержания инструмента в неподвижном положении, препятствуя смещениям, например при нажатии кнопки.

Режим движения управляется с помощью вращения сервовинтов. Сервовинты устроены так, что при их непрерывном вращении происходит увеличение скорости вращения прибора. Имеется 5 уровней скорости вращения, которые переключаются при непрерывном вращении винта со скоростью свыше 1 оборота в секунду. Уровень скорости определяется величиной поворота винта, а переключение скоростей от самой медленной до самой быстрой производится в следующем порядке:

  • менее ¾ оборота (самая медленная)
  • более ¾ оборота
  • более 1½ оборота
  • более 2½ оборотов
  • более 2¾ оборотов (самая быстрая)

После прекращения вращения сервовинта прибор продолжает вращаться с текщей скоростью в течение еще полсекунды, позволяя пользователю переключаться на самую малую скорость.

Снизить скорость вращения также можно с помощью обратного вращения сервовинтов.

Рабочие режимы и конструкция системы прямого привода обеспечивают исключительныепреимущества перед традиционными технологиями. Так, средняя скорость вращения горизонтального и вертикального кругов тахеометра Trimble серии S составляет 115°/с, а время, необходимое для смены круга - всего 2.6 с, что является беспрецедентным для инструментов такого класса.

ДАТЧИК УГЛА

В тахеометрах Trimble серии S используется усовершенствованный оптический датчик угла, совмещенный с сервоприводом (см. рис. 2). Узел углового датчика состоит из стеклянных кругов, на которых нанесены грубый и точный кодовые растры.

Рис. 2. Разрез датчика угла.

Кодовый растр нанесен на стеклянном диске в виде двух дорожек: одна дорожка с абсолютным кодом, а другая - с инкрементальным. Использование двух раздельных дорожек обеспечивает единую точность и разрешение по всему кругу. Обе дорожки подсвечиваются одним лазерным излучателем и проецируются на два матричных полупроводниковых (CMOS) приемника.

Рис. 3. Абсолютный (Coarse) и инкрементальный (Fine) коды.

Для обеспечения надежности данных абсолютного декодера и уменьшения влияния эксцентриситета датчики расположены на противоположных сторонах диска. Изображение, считанное с дорожки с инкрементальным кодом, анализируется численным методом Фурье с целью определения фазы и получения высокоточных значений углов по точному коду. Окончательное значение угла вычисляется как среднее из отсчетов двух CMOS приемников.

Механически датчик угломерной системы встроен в корпус сервомотора. Центральный блок состоит из оптического диска, лазерного излучателя, приемников изображения и обмотки сервомотора.

Угловой датчик предназначен не только для вывода и сохранения угловых данных, но также и для снабжения сервосистемы данными для угловых вычислений.

 

Помимо быстрого получения точных углов, система угловых измерений компенсирует следующие ошибки:

  • Автоматическая коррекция наклона вертикальной оси.
  • Автоматическая коррекция коллимационных ошибок.
  • Автоматическая коррекция наклона горизонтальной оси вращения.
  • Автоматическое усреднение результатов с целью уменьшения ошибок наведения.

Отклонение от отвесной линии может произойти в том случае, когда одна (или более) ножка штатива сдвинулась в результате проседания почвы или изменения вязкости, например, при нагреве гудронированного покрытия шоссе. Коррекция таких подвижек очень важна для обеспечения точности полученных результатов.

 

Большинство современных тахеометров оснащаются двухосевым компенсатором, который автоматически исправляет горизонтальные и вертикальные углы в результате любых отклонений от отвесной линии, вызванных нарушением горизонтирования. Принцип двухосевого компенсатора Trimble S6 состоит в использовании светового пучка, который отражается от свободной поверхности жидкости сквозь оптические линзы. Для определения отклонений светового пучка в направлении линии измерения и взаимно перпендикулярному этой линии используется CMOS приемник.

Сенсор компенсатора установлен в центре прибора с целью уменьшить чувствительность к вибрациям и вращению инструмента. Конструкция крепежных узлов обеспечивает наивысшую стабильность, которую может обеспечить компенсатор с абсолютным значением наклона. Это означает, что компенсатор активизируется и работает, сохраняя точность сразу после включения прибора. Кроме того, оператор может запустить автоматическую процедуру калибровки компенсатора. Процесс калибровки заключается в установке горизонтальной опорной плоскости относительно оси вращения вертикальной оси прибора при повороте его на 360°. Ориентировка опорной плоскости может незначительно изменяться при существенных изменениях температуры или при других источниках изменения механической напряженности внутри прибора.

В отличие от большинства тахеометров, MagDrive позволяет тахеометру исправлять не только горизонтальные и вертикальные углы при наклоне прибора, но также и вызванные этим ошибки наведения. Поправка за наклон передается сервомоторам для корректировки наведения инструмента. Например, коррекция наведения при проведении вертикали гарантирует получение действительно вертикальной линии. В результате горизонтальные и вертикальные углы исправлены с учетом ошибки наклона, в то время, как прибор точно наведен на нужное положение. Эта технология исключает ошибки наклона и гарантирует точные угловые измерения.

АВТОМАТИЧЕСКАЯ КОРРЕКЦИЯ КОЛЛИМАЦИОННЫХ ОШИБОК

На точность измерения горизонтальных и вертикальных углов влияют коллимационные ошибки. Традиционно коллимационные ошибки исключаются наблюдением углов при двух положениях круга. В Trimble S6 коллимационные ошибки могут быть заранее определены с помощью предварительной поверки. Для вычисления коллимационных ошибок выполняются угловые измерения при двух положениях круга и сохраняются в памяти инструмента в виде соответствующих поправок. Эти значения поправок за коллимацию затем применяются ко всем последующим угловым измерениям. Измеренные при одном круге углы автоматически исправляются поправками за коллимацию, исключая необходимость измерений при двух кругах.

Электронные тахеометры Trimble серии S с технологией Autolock могут автоматически захватывать и отслеживать цель. Поскольку визирование на цель выполняется самим инструментом, влияние коллимации по горизонтальному и вертикальному кругам сходно с влиянием при наведении вручную. Для исправления коллимационных ошибок следящей системы может быть выполнена поверка коллимации Autolock.

Поверка коллимации Autolock автоматически выполняет угловые измерения на цель при двух положениях круга. Затем вычисляются ошибки коллимации Autolock и соответствующие значения поправок сохраняются в памяти инструмента. Значения поправок автоколлимации Autolock затем применяются ко всем последующим угловым измерениям в режиме Autolock. Измеренные при одном круге углы автоматически исправляются поправками за коллимацию, исключая необходимость измерений при двух кругах.

АВТОМАТИЧЕСКАЯ КОРРЕКЦИЯ НАКЛОНА ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ОСИ ВРАЩЕНИЯ ТРУБЫ

Ошибка наклона горизонтальной оси - это плоский угол между осью вращения зрительной трубы и перпендикуляром к отвесной линии. В тахеометрах Trimble серии S ошибка наклона горизонтальной оси может быть определена с помощью предварительной поверки. Для вычисления ошибки наклона горизонтальной оси угловые измерения выполняются при двух положениях круга и сохраняются в памяти прибора в виде соответствующих поправок. Затем эти значения поправок за наклон оси вращения трубы применяются ко всем последующим измерениям горизонтальных углов.

АВТОМАТИЧЕСКОЕ ОСРЕДНЕНИЕ УМЕНЬШАЕТ ОШИБКИ ИЗМЕРЕНИЙ

Тахеометры Trimble серии S автоматически уменьшают ошибки, вызванные неточным наведением на цель или смещениями прибора в ходе измерений. Ошибки измерений могут быть уменьшены с помощью:

  • Технологии Autolock. При включенном Autolock прибор захватывает и отслеживает цель автоматически. Ошибки ручного наведения исключаются.
  • Технологии SurePoint. При ручном наведении зрительной трубы на цель сервомоторы тонко настроены на удержание угла. SurePoint гарантирует исключение ошибок визирования, вызванных непреднамеренными малыми смещениями инструмента.
  • Автоматического усреднения углов при измерении расстояний. На измерение расстояний в стандартном режиме STD инструмент затрачивает около 1.2 секунды. Полностью синхронизированные измерения углов и расстояний осредняются на всем интервале измерений для получения более надежных значений.
  • Использования методов усреднения измерений в полевых программах Trimble. При настройке программ имеются способы, позволяющие задавать число измерений для записи надежных окончательных результатов. Кроме этого, для дальнейшего уменьшения ошибок измерений могут быть использованы измерения с несколькими приемами.

ПРЕИМУЩЕСТВА ТЕХНОЛОГИИ MAGDRIVE

Помимо высокоскоростных измерений углов и сервоуправления, тахеометры Trimble серии S с технологией MagDrive Servo имеют и другие неоспоримые преимущества перед традиционными тахеометрами. В их число входят:

Технология наведения SurePoint

Технология гарантии точности SurePoint позволяет тахеометру серии S оставаться всегда наведенным на цель. После того, как пользователь навел прибор на цель вручную, сервомоторы переходят в режим удержания. Если инструмент непреднамеренно сдвинут, например, при нажатии с чрезмерным усилием на клавишу измерений, то прибор выполнит точную наводку для возвращения назад в исходное положение. Технология SurePoint гарантирует, что традиционные ошибки наведения, вызванные непреднамеренными небольшими подвижками прибора, будут исключены.

Коррекция наведения при наклоне инструмента

Традиционные тахеометры используют двухосевые компенсаторы для исправления значений горизонтальных и вертикальных углов при наклоне прибора. Однако поправки в углы не компенсируют ошибку наведения, вызванную наклоном. SurePoint, совместно с технологией MagDrive, позволяет исправлять не только значения горизонтальных и вертикальных углов, но и ошибку наведения, вызванную наклоном инструмента. Сервомотор, используя поправку за наклон, автоматически наводит инструмент на верное положение. В результате и горизонтальные и вертикальные углы исправление поправками за наклон, а инструмент остается точно наведенным на цель.

Коррекция наведения при наклоне инструмента выполняется передовой технологией исключения ошибок, обеспечивающей дополнительную возможность получения высокоточных измерений.

Продление вертикали

Ограничение традиционных тахеометров состоит в невозможности продления вертикальной линии вниз или вверх при наклоне трубы наводящим винтом вертикального круга, не изменяя при этом значения горизонтального угла. Такая возможность доступна только инструменту, который идеально отъюстирован и отнивелирован по всем осям. На практике, когда вы поворачиваете инструмент в вертикальной плоскости, вы можете отметить небоьшие изменения в значении горизонтального угла. Для получения истинной вертикали горизонтальный угол должен корректироваться. Технология SurePoint использует информацию об ошибках для автоматической корректировки наведения и значения горизонтального угла при вращении наводящего винта вертикального круга. Поэтому при простом вращении наводящего винта вертикального круга создается идеальная вертикаль.

Продление горизонтали

Подобно способу, используемому при продлении вертикали, традиционный способ продления створа в противоположном направлении состоит в повороте зрительной трубы на 180° простым вращением наводящего винта вертикального круга. При использовании этого способа для получения точного результата традиционные инструменты должны быть идеально отъюстированы с целью исключения коллимационных ошибок. Сервоприводный тахеометр серии S устраняет это требование, используя данные компенсатора и информацию о коллимационных ошибках для автоматической корректировки горизонтального угла. Горизонтальный угол корректируется, обеспечивая точное направление визирной линии.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Тахеометры Trimble серии S с сервотехнологией MagDrive предоставляют беспрецедентную скорость и точность измерений для решения любых геодезических задач. MagDrive обеспечивает неоспоримые преимущества перед традиционными тахеометрами, позволяя пользователям увеличить точность и производительность работы.

Trimble MagDrive

TRIMBLE UAPOS ООО "ECOM" ООО "КМС" , © Copyright