精確快速且節(jié)能的壓電超聲電動機在全站儀中的應用
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在地球地理測繪中，全站儀是最經常使用的角度和經緯度檢測儀器設備。Leica Geosystems公司是一家總部設在Ostschweiz市的高精度檢測儀器生產廠商，在德國的慕尼黑、柏林、Karlsruhe和Düsseldorf等地都設有自己的銷售代理商。這是一家擁有200多年地理測繪儀器生產經驗的企業(yè)，時至今日還通過不斷地推出創(chuàng)新性的新產品而名揚四海。例如，自高精度的WILD T3型精密經緯儀投放市場75年之后，其精度和可靠性仍然非常令人信服。這家瑞士公司以其最新的全站儀Leica TS30（圖1）向世人證明：他們的產品在地理測繪的精確性和可靠性方面又提升到了一個新的水平。
圖1 新型的地理測繪全站儀Leica TS30：代表更精確、高可靠性角度和距離檢測的最新水平。
在確立這一最新水平的過程中，其使用的驅動技術發(fā)揮了關鍵性的作用
新型Leica TS30型全站儀使用Leica精密棱鏡（GPH1P）時的角度檢測精度為0.5"（按ISO 17123-3標準），距離檢測精度為0.6mm＋1ppm（按ISO 17123-4標準），對任意自然地形地貌的檢測精度為2mm＋2ppm。除了檢測精度之外，新型全站儀精確的定位精度和極短的檢測時間也是用戶選擇這種地理測繪儀的一個重要指標。新型Leica TS30以其很高的回轉運動加速度和速度，以及儀器和鏡頭精確的運動方式而征服了用戶；而且也實現(xiàn)了準確的角度和距離檢測與最佳的自動化相結合。全世界的地理測繪工程師們都對此贊嘆不已，而傳統(tǒng)的驅動技術裝備是無法實現(xiàn)這一技術進步的。
全站儀中能夠安裝驅動電動機的空間非常有限（圖2），但是全站儀的回轉速度至少要達到180/s，這一回轉速度是傳統(tǒng)全站儀回轉速度的4倍。只有采用新的驅動技術，才能保障很高的回轉加速度和極短的定位時間。這里需要的是能夠滿足定位精度和可靠性要求、滿足野外環(huán)境氣候高要求，以及代表未來技術水平的替代解決方案。
圖2 從全站儀的剖視圖中可以清楚地看到：全站儀旋轉機構的安裝空間非常有限
壓電超聲電動機產生的旋轉運動
全站儀光學儀器的水平旋轉和垂直旋轉運動，采用的都是壓電超聲驅動原理的驅動技術。這一技術使得人們實現(xiàn)了前所未有的高旋轉速度（超過了180/s）和高加速度（可達360/s2）。這種驅動是具有制動能力的驅動，也就是說，在沒有電流的情況下會產生很大的制動力。另外，在旋轉時它幾乎是沒有聲音的，其工作環(huán)境的溫度在-20～50℃，并且免維護。在全站儀中使用的這種壓電超聲電動機（牌號為Kastentext）是由Karlsruhe市的Physik Instrumente公司研發(fā)并生產的。這家企業(yè)在微米級和納米級定位技術領域中已經有30多年的從業(yè)經驗了，也是當今世界上技術領先的企業(yè)之一。圖3為使用壓電超聲電極的生物分選裝置和微電子顯微鏡，由于其非常小的安裝空間，使它們能夠方便地集成到現(xiàn)有的儀器設備之中。 紅外熱像儀相關文章:紅外熱像儀原理 經緯儀相關文章:經緯儀原理 熱像儀相關文章:熱像儀原理
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