Physik Instrumente Technischer Fortschritt mit Piezo-Ultraschallmotoren

Autor / Redakteur: Steffen Arnold, Ellen-Christine Reiff / Reinhard Kluger

Wenn die Anforderungen an Antriebe steigen, können Piezo-Ultraschallmotoren als praxisgerechte Alternative zur klassischen Gleichstrom-Schrittmotorkombination verwendet werden. So ermöglichen Piezo-Ultraschallantriebe bei den neuesten in der Geodäsie eingesetzten Totalstationen eine bislang unerreichte Geschwindigkeit und Beschleunigung bei hoher Auflösung und niedrigem Stromverbrauch.

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Die neue Totalstation Leica TS30 setzt hinsichtlich Genauigkeit und Zuverlässigkeit in der Winkel- und Distanzmessung neue Maßstäbe. Dazu trägt auch die Antriebslösung bei Bild: Leica Geosystems AG, Schweiz
Die neue Totalstation Leica TS30 setzt hinsichtlich Genauigkeit und Zuverlässigkeit in der Winkel- und Distanzmessung neue Maßstäbe. Dazu trägt auch die Antriebslösung bei Bild: Leica Geosystems AG, Schweiz
( Archiv: Vogel Business Media )

Totalstationen sind die in der Geodäsie am häufigsten eingesetzten Vermessungsinstrumente zur Winkel- und Distanzmessung. Einer der weltweit führenden Hersteller solcher Präzisionsinstrumente ist die Leica Geosystems AG mit Stammsitz in Heerbrugg in der Ostschweiz und deutschen Vertriebsniederlassungen in München, Berlin, Karlsruhe und Düsseldorf. Das Unternehmen hat fast 200 Jahre Erfahrung auf dem Gebiet geodätischer Messinstrumente und beeindruckt immer wieder mit seinen Innovationen. Auch heute - etliche Gerätegenerationen nach der Einführung des ersten hochgenauen Präzisionstheodoliten WILD T3 vor mehr als 75 Jahren - sind Genauigkeit und Zuverlässigkeit die wichtigsten Eigenschaften der Produkte des Unternehmens. Das beweisen die Schweizer Spezialisten auch mit der jüngsten Entwicklung, der Totalstation Leica TS30, die hinsichtlich Genauigkeit und Zuverlässigkeit in der Winkel- und Distanzmessung neue Maßstäbe setzt.

Geodätische Totalstation einer neuen Generation

Die Winkelmessgenauigkeit der neuen Totalstation Leica TS30 beträgt 0,5“ (nach ISO 17123-3) und die Distanzmessgenauigkeit 0.6 mm + 1 ppm (nach ISO 17123-4) für Messungen auf Leica Rundprismen (GPH1P) und 2 mm + 2 ppm bei Messungen auf beliebige, natürliche Oberflächen.. Neben den Messgenauigkeiten ist die Performance der Totalstation hinsichtlich kurzer Positionier- und Messzeiten ein für den Anwender entscheidendes Kriterium. Hier überzeugt die neue Leica TS30 hinsichtlich ihrer Motorisierung durch große Beschleunigungen, hohe Geschwindigkeiten und präzises Anfahrverhalten von Instrument und Teleskop. Damit kombiniert sie genaueste Winkel- und Distanzmessungen mit einer optimierten Automatisierung der Messprozesse. Vermessungsingenieure auf der ganzen Welt wissen das zu schätzen. Mit herkömmlicher Antriebstechnik ließ sich ein solcher technischer Fortschritt jedoch nicht realisieren.

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Der zur Verfügung stehende Einbauplatz ist knapp bemessen, dennoch müssen Geschwindigkeiten von mindestens 180 Grad pro Sekunde, dem Vierfachen des bisher Üblichen, bei hoher Beschleunigung und kurzen Positionierzeiten erreicht werden. Dies erforderte zusammen mit der gewünschten Positioniergenauigkeit und den Anforderungen an die Zuverlässigkeit beim Außeneinsatz unter meteorologisch anspruchsvollen Umweltbedingungen zukunftsweisende, alternative Antriebslösungen.

So können in der beschriebenen Anwendung die notwendigen Untersetzungsgetriebe bei typischen Gleichstrom- bzw. Schrittmotoren zur Schwachstelle werden, weil mechanische Komponenten naturgemäß immer dem Verschleiß unterliegen. Außerdem kann die zwangsläufige Geräuschentwicklung in manchen Anwendungsbereichen unerwünscht sein, z.B. wenn die Instrumente im 24-h-Einsatz für Überwachungsmessungen in Wohnvierteln oder Innenstadtlagen arbeiten. Parallel zu klassischen Schrittmotorlösungen ist auf dem Vermessungsinstrumentenmarkt auch eine magnetische Direktantriebslösung erhältlich. Da aber der Magnetantriebstechnologie das bei Präzisionmessungen erforderliche, natürliche, mechanische Haltemoment fehlt, muss diese Friktion elektrisch erzeugt werden, was im mobilen Einsatz zu hohem Energieverbrauch und unerwünschten Wärmeeffekten führt.

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