常用全站仪的比较

2022-09-11

1 全站仪的发展历史

全站仪是从光学经纬仪发展而来的。20世纪80年代电子技术飞速发展, 电子技术的应用推动了测绘仪器的快速发展。全站仪的产生过程如图1所示。

全站仪的发展又经历了四个阶段:

(1) 普通型的全站仪:这是初期的全站仪, 主要是实现测角、测距模块的整体化, 仪器除了具有基本的测角和测距功能外, 仅有一些简单的功能:如温度、气压改正, 斜距平距互换等, 软件的配置十分简单。代表仪器有宾得PTS-Ⅲ05全站仪。

(2) 功能型的全站仪:这类全站仪在功能上有极大的改进和增加, 但仪器自身没有内存, 测量时要用纸本或电子手簿记录数据, 如宾得PTS-V2全站仪就是典型。

(3) 磁卡型的全站仪:该类仪器的突出之处是能用磁卡记录野外观测数据。记录在卡上测量数据, 通过装有卡驱的计算机读取, 但数据读取缓慢。代表仪器有索佳SET-2C全站仪。

(4) 内存式的全站仪:本类仪器有自带的内存, 实现了测量数据记录的自动化。数据传输简单快捷, 通过传输软件很快读入电脑。同时软件功能强大, 具有特殊的测量功能:如放样、坐标测量等。如索佳SET2110全站仪。

2 全站仪的基本原理

全站仪的测角和测距原理与电子经纬仪和测距仪的原理基本相同, 只是结构不同, 全站仪是将它们两者结合到一起。全站仪由光学结构和电子电路组成。

2.1 全站仪的光学原理

全站仪光路系统原理见图2。全站仪的望远镜由物镜、分光棱镜、聚光棱镜、目镜等组成, 是角度测量和距离测量的光学部分。可见光通过望远镜进入视场, 完成角度测量的瞄准工作。物镜和分光棱镜组成测距仪光路, 光路包括内光路和外光路, 光纤连接发光二极管和接收管形成内光路, 红外发光二极管 (LED) 发出的红外光通过闸门的转换经过内光路和外光路到达接收二极管, 完成距离测量。

2.2 电气部分原理

全站仪电气部分由两部分组成, 一部分是由光栅度盘或编码度盘、光电测角仪器、放大、计数、显示、逻辑电路等组成的测角部分;另一部分是由发光二极管、接收管、电子电路组成的距离测量部分, 二者之间用串行通讯连接成一个整体, 从而完成电子经纬仪及测距仪的全部功能。

3 全站仪的比较

3.1 各厂家历史及技术特点

徕卡:徕卡 (Leica) 集团公司的前身是瑞士WILD厂, 创建于1921年, 1987年获得ISO-9001质量认证。1990年, WILD厂、瑞士克恩 (Kern) 、西德的Leitz及英国的Cambridge合并组建徕卡集团公司。数十年来, 徕卡集团公司一直致力于测绘仪器设计与制造, 追求精湛工艺和优良质量, 今天它的产品已拓展到卫星测量、数字影像处理、信息科学等领域。

蔡司:蔡司公司是德国一家历史悠久的光学仪器制造厂。1846年机械师卡尔·蔡司在德国东部小城揶那开办了一家制造显微镜的工厂, 它就是蔡司公司的雏形。经过一百多年的发展, 蔡司公司成长为规模宏大、实力雄厚的公司, Zeiss也成为世界著名商标。蔡司的主要产品是光学显微镜、电子显微镜、医用眼科及外科手术显微仪器、大地测量仪器、航空摄影测量仪器等。

捷创力:瑞典捷创力是世界上第一家生产光电测距仪的厂家, 曾是AGA集团的成员, 并用AGA作为产品的商标。后来成为实力雄厚的S-P集团 (即诺贝尔集团) 的成员, 其商标改为Geodimeter。现已被光谱精密仪器有限公司收购。

拓普康:是世界著名的光学工业公司之一。1932年诞生, 经过70余年的发展, 形成了以光学、电子技术为核心, 以光、机、电一体化设备为特色的光学先驱产业公司。1960年拓普康与东芝公司联合, 用自己固有的光学机械设计制造的优势, 配以东芝公司强大的电子技术, 生产一系列先进的测量、医疗及工业用仪器, 1994年获得ISO9001质量标准认证。几十年来, 拓普康的产品不断更新换代, 在测量方面已形成了完整的GTS全站仪系列。

索佳:日本索佳株式会社是当今世界闻名的现代化测量仪器公司, 其前身为“测机舍”, 创建于1920年4月, 是日本国内历史上最长、规模最大、专业化程度最高的测量仪器公司, 1992年更名为“索佳”。索佳公司自创建以来, 紧跟时代步伐, 专心致志于测量仪器的研制与开发。1970年, 索佳公司积极将现代电子技术全面引入测量仪器的制造中, 生产出电子化、智能化的测绘仪器。现在, 索佳公司已发展成一个综合性测绘仪器生产厂家, 并全面通过了ISO9001国际质量认证。索佳精湛的技术、精密的工艺、精巧的造型及良好的售后服务深得用户的信赖。

宾得:宾得全称是旭精密株式会社, 是日本东京Asahi光学公司的下属公司, 成立于1933年, 当时称为富士制作所, 1949年易名为富士测量机制株式会社, 1979年更名为旭精密株式会社, 1994年12月获得国际标准化ISO-9001及日本标准化JISZ-9 9 0 1的质量认证。宾得公司主要生产PENTAX牌测量仪器。宾得测量仪器性能优越, 精致耐用。

尼康:日本尼康公司是世界著名的相机公司, 创建于1917年7月25日, 由三菱财团 (Nitsubishi) 投资, 合并三个光学仪器厂组成。当时, 主要为日本国防部生产军用光学仪器。N i k o n的名称由日文“日本” (Nippon) 和“光学” (kogakn) 组合而成, 所以又有人称之为日光公司。创建初期, 曾聘请几名德国光学技师, 并于1932年开始生产尼柯尔 (nikkor) 镜头。他们早期产品主要为显微镜、望远镜系列的视觉产品, 测量设备和光学测量仪器为辅助产品。但它的测量仪器也非常出色, 仪器镜头世界顶尖, 其全站仪具有独特的光学系统, 简便易用, 抗恶劣环境强。

南方:南方公司是目前国内最大的测绘仪器专业公司。与全国数个分支机构形成集团公司, 集科、工、贸于一体。南方测绘仪器公司创立于1989年, 经过近20年的发展, 如今已有5个分厂, 15个分公司, 一个软件开发部, 一个GPS部, 年销售额超过亿元。南方测绘仪器公司大力推广测绘仪器国产化, 为我国测绘仪器制造业作出了贡献。

苏州一光:原名第一光学仪器厂, 成立于1958年, 是国内专业生产测绘仪器的厂家, 江苏省高新技术企业。产品“J2-2光学经纬仪”、“DSZ2自动安平水准仪”是客户公认的最优产品。2000年以来, 公司进军全站仪市场, 在国内推出“全中文全站仪”、“OTS免棱镜测距全站仪”等产品, 填补了国产全站仪的空白, 市场占有率逐年提升。

3.2 同精度产品技术指标比较

各厂家部分同类产品 (两秒级) 的参数指标的比较见表1。

从表1中可以看出:不同的产品在技术指标上并没有太大的区别。实际上, 各厂家互相学习和借鉴, 一种品牌具有的先进功能会在另一品牌新型号上具备。国内先期仪器, 测距精度、工作温度、重量等指标比国外的差一点, 但其新的产品已达到国外产品水准。

3.3 软件方面的比较

徕卡的软件, 以前的是全英文版, 现在都汉化了, 软件稳定性好, 功能齐全, 软件的设计思路符合欧洲人习惯;尼康的软件是捷创力提供的, 仪器硬件与软件的配置不是十分完善。拓普康的软件比较好用, 它各种系列全站仪的软件界面都差不多, 菜单显示非常直观, 操作简单方便, 符合中国测量人员的使用习惯, 但内存文件的操作不是太理想;宾得的软件很好, 设计很合理, 但有些型号仪器输入不太方便;索佳软件初期的不是很理想, 但其新的测量仪器如SET2110等, 软件操作很方便, 考虑也是很周到。

南方全站仪软件操作很简单方便, 稳定性好, 功能在不断增加。苏一光的软件和索佳模式十分相似, 简单直观, 功能齐全, 但稳定性不是很好, 与硬件的匹配不是十分完善, 反应稍慢, 目前在不断升级当中。