[發明專利]用于測量儀器的電動機驅動裝置和控制方法

有效

• 申請號: 201010003327.6
• 申請日: 2010-01-21
• 公開（公告）號: CN101793511A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發明（設計）人: S·拉布斯;B·多納特;A·普魯福斯特;M·諾瓦克;M·菲舍爾
• 申請（專利權）人: 特里伯耶拿有限公司
• 主分類號: G01C1/02
• 分類號: G01C1/02;G01C3/02;H02K7/10
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 楊曉光;郭曉華

技術領域

本發明涉及一種用于測量儀器的電動機驅動裝置(motor?drive apparatus)以及一種用于控制測量儀器的控制方法，并且具體地涉及一種 電動機驅動裝置和一種轉動測量儀器的儀器軸的控制方法。

背景技術

在測量中，各種測量儀器，比如準距計、經緯儀或全站儀(total?station)， 通常被用于測量物體的距離和/或角度。照慣例，這些測量儀器包括用以將 測量儀器穩定地定位在地面上的具有支座的底座以及可相對于底座移動的 頭部。該頭部通常包括光學設備，比如測距設備或用于瞄準物體或在在物 體上聚焦的瞄準設備，比如透鏡、望遠鏡、照相機或類似設備。具體地， 為了使頭部可定位以便瞄準物體，該頭部在空間中應是可轉動的，優選地 應在垂直和水平方向可轉動。

該可移動或可轉動的頭部可以包括測距設備或用于對準遠程物體以確 定遠程物體的位置的瞄準設備。已知不同種類的傳動裝置用于使頭部相對 于底座在水平平面內轉動，其中，例如，該頭部的測距設備可以被設置在 裝有萬向接頭的軛狀物(gimballed?yoke)上以便也可在垂直方向運動。

在測量儀器比如大地測量學的測量儀器(geodesic-measuring instrument)中，該頭部的轉動可以通過使用電動機比如直流齒輪電動機 (DC?gear?motor)來實現，使得頭部可以相對于底座調整。

雖然在短時間內轉動該頭部是優選的，但是更重要的是在調整具體角 度時提供高精確度，其中角分辨率的精確度優選地小于1″，即需要角度的 快速且高度精確的調整。

現有的解決方案提供用于支持兩種操作之間的切換的摩擦離合器，兩 種操作也就是第一操作和第二操作，其中在第一操作中，頭部可以手動地 且快速地被移動，在第二操作中，當離合器被嚙合時，通過手動地轉動旋 鈕，頭部可以被精細地移動。

發明內容

存在有對用于測量儀器的電動機驅動裝置和用于控制測量儀器使得儀 器軸能夠以高角分辨率快速轉動的控制方法的需要。

依據一實施方式，一種用于測量儀器的電動機驅動裝置包括：第一電 動機，其用于轉動儀器軸，該第一電動機包括定子和轉子，該轉子具有轉 動軸以及相對于該定子的多個步級位置(step?position)；安裝單元，其用 于安裝第一電動機以使其可圍繞轉動軸樞軸轉動；以及調節單元，其用于 使第一電動機的定子圍繞轉動軸轉動。因此，提供了一種用于自動且快速 轉動測量儀器的儀器軸的機動裝置(motorized?apparatus)，該機動裝置 能夠實現高角分辨率。

在本發明的另一個實施方式中，該調節單元包括控制桿，該控制桿耦 合到定子，使得控制桿的運動轉換成定子的轉動。因此，該調節單元可以 使該第一電動機整個地精細地轉動。

在本發明的另一個實施方式中，該調節單元包括用于對定子施加扭矩 的致動器。因此，該致動器可以精細地轉動第一電動機，以使耦合到第一 電動機的測量儀器的儀器軸可以轉動一小角度。

在本發明的另一個實施方式中，該調節單元包括心軸驅動裝置和蝸桿 傳動裝置中的一個，以便將致動器與控制桿耦合來移動控制桿。因此，可 以使用不同的機構手動地或自動地調節儀器軸的轉動角度。

在本發明的另一個實施方式中，該致動器包括第二電動機。因此，調 節單元可以是機動的，以自動地實現儀器軸的一小角度的轉動。

在本發明的另一個實施方式中，第二電動機包括第二定子和第二轉子， 并且第二轉子具有相對于第二定子的多個步級位置。因此，第二電動機的 轉子可以相對于第二電動機的定子遞增地從一個步級位置移動到另一個步 級位置，并且小增量可以在第一電動機轉換成更小的增量。

在發明的另一個實施方式中，調節單元包括螺紋心軸和蝸桿中的一個， 此螺紋心軸和蝸桿在與第二電動機的轉動軸一致的軸向方向延伸。因此， 通過第二電動機的轉子的轉動，螺紋心軸或蝸桿的轉動可以轉換成控制桿 在軸向方向的運動。

在本發明的另一個實施方式中，第一電動機和第二電動機中的至少一 個由提供轉子和定子之間的保持扭矩的步進電動機組成。因此，可以提供 便宜而且簡單的步進電動機代替帶有連接的齒輪的昂貴的直流伺服電動 機，并且由于該保持扭矩，定子的運動可以被轉換成同一電動機的轉子的 轉動。此外，步進電動機可以減少電動機驅動裝置的電力消耗。