Osvrti 111

POLA STOLJEĆA RAZVOJA INTEGRISANIH ELEKTRONSKIH TAHIMETARA

INTEGRATED ELECTRONIC TACHYMETERS - A HALF CENTURY

OF DEVELOPMENT Napretkom elektronike, naročito tokom šezdesetih godina proteklog stoljeća, stvorene su pretpostavke razvoja instrumenata za 3D mjerenje koordinata tačaka, koji omogućuju kontinuiran automatski tok operacija – od mjerenja na terenu, automatske registracije podataka, sređivanja podataka i računanja s određenom programskom podrškom sve do konačnog cilja – digitalnih rezultata ili grafičkih prikaza. U tom razdoblju dolazi do znatnog smanjena dimenzija elektronskih daljinomjera, čime oni postaju sve prikladniji i praktičniji za rad na terenu, uz visok stepen automatizacije mjernog procesa. S druge strane, tada se javlja i prvi eksperimentalni elektronski teodolit s direktnom registracijom, odnosno elektronskim očitanjem uglova uz primjenu posebne građe limba i fotoelektričnih sistema. Tako je stvorena osnova da se, integracijom spomenute dvije mjerne jedinice u jednu cjelinu, dobije instrument kod kojeg se eliminiše čovjekova uloga u očitanju uglova i dužina.

Slika 1. Prvi integrisani elektronski tahimetri: Zeiss Reg Elta 14 sa sistemom za registraciju podataka - lijevo; AGA Geodimeter 710 sa upravljačkom konzolom i registratorom podataka Geodat 700 (objavljeno uz dozvolu Goos Brakera, AGA Museum, http://www.aga-museum.nl/) - desno.

1

PrORediosditv

Sl(G

Zekreltamdadogererasvmjnikokomjresa

112

rototip prvog intberkochen (danegElta14 i osimirektnu automatstvaren neprekinirektno prenosilavornice AGA (da

(a

lika 2. Različite izvGeotronics, 1985);

eissovim i AGAraja 1970-ih razektronske tahim

ahimetri nemaju mali broj geodeta

a će satelitsko povesti do napueodetske opremeezultiralo sve mačunarske tehnikvoje mjesto u

mjernog procesa, isu zamijenili tahoja su govorila ombinovanja sa

mjeriti dužine beeflektor, imaju fasvim nova polja

tegrisanog elektrnas Trimble) javm automatizovantsku registracijunuti tok podatakaa do kompjuteraanas Trimble).

a)

vedbe elektronskih(b) Zeiss Jena RE

A-nim putem ubrzvijeno nekolik

metrije nije izgledsvijetlu budućn

a se odlučivao zapozicioniranje u uštanja klasičnihe nisu odustali oanjim, sofisticir

ke i programske svakom geodetpodručje primje

himetre, već su so integraciji koGNSS prijemniz upotrebe refle

funkciju skenirana primjene. Savr

ronskog registrujvnosti predstavionog elektronskogu podataka na pa od snimanja naa. Ubrzo se pojav

(

h tahimetara iz ranECOTA; (c) Zeiss

rzo su krenuli i ko novih modeldala obećavajućenost. Uslijed visa njihovu nabavbudućnosti biti h terestričkih m

od tahimetara i nranijim i jeftinijpodrške naposljskom uredu. Z

ene ovih instrumse ostvarila predonvencionalnih icima, današnji ektora na cilju, nja, a zahvaljujuremeni elektrons

jućeg tahimetarao 1968. godineg mjerenja dužipapirne perforira terenu do izradvio sličan instrum

(b)

nih 1980-ih: (a) Ges Oberkochen Elta

drugi proizvođala elektronskih e, pa se početkomsoke cijene i nemvku. Brojne prog

dominantna mjemetoda mjerenjnastavili su ih koim instrumentimjetku omogućilo

Zahvaljujući visomenata se znatno dviđanja pojedini

mjernih tehnikatahimetri su spomogu samostalnući ugrađenim vski tahimetar je

a je njemački pro. Instrument je ina i uglova omrane trake. Timde plana, jer se sment Geodimete

(c)

eotronics Geodime4 (Zeiss, 1981).

ači geodetske optahimetara. Prv

m 1980-ih činilomogućnosti brze

gnoze tog vremeerna tehnologijaja. Ipak, vodećontinuirano poboma, što je uz pao da elektronski okom stepenu proširilo. Sateli

ih vizionara s poa i GPS-a. Osimosobni veoma bno pronaći, pratvideokamerama višenamjenski i

Osvrti

oizvođač Zeiss dobio oznaku

mogućavao je i me je prvi put snimljena traka er 700 švedske

eter 140

preme, te je do va dekada ere da elektronski e amortizacije, ena govorile su , što je trebalo ći proizvođači oljšavati. To je aralelan razvoj tahimetri nađu automatizacije

itski prijemnici očetka 1980-ih, m mogućnosti

brzo i precizno titi i navizirati otvorila su se

instrument koji

O

zate

Slmj

SlEl

Uta

Osvrti

ahvaljujući svojrestričkih mjeren

lika 3. Standardni ejerenja dužina bez

(a

lika 4. (a) autofokulta S10 (Tuno i dr.

nastavku su pahimetara.

jim sofisticirannja.

elektronski tahimez reflektora na cilju

a)

usni tahimetar Top., 2012).

prikazani neki

nim senzorima

etar Leica Geosystu (Leica Geosyste

(

pcon GTS-600AF

od značajnih m

može pokriti

tems TCR702 iz 1ems, 1999).

(b)

(Topcon, 2002); (

momenata u hi

većinu zadatak

999. godine s mo

(b) univerzalni tah

storijatu razvoja

113

ka geodetskih

ogućnosti

himetar Zeiss

a elektronskih

114 Osvrti

• 1970 – Tvornica Zeiss Oberkochen započela serijsku proizvodnju integrisanog tahimetra Reg Elta 14.

• 1975 – Zeiss Oberkochen proizveo vanjski elektronski računar Eltac na koji se mogao priključiti tahimetar Reg Elta 14, radi obrade izmjerenih podataka na terenu.

• 1977 – Primjena mikroračunara s mikroprocesorom u građi tahimetara HP 3820A i Wild (danas Leica Geosystems) Tachymat TC1. Mikroračunar je upravljao mjerenjem uglova i dužina, omogućavao zauzimanje proizvoljnog čitanja horizontalnog pravca, računao horizontalnu dužinu, visinsku razliku, koordinate snimljenih tačaka, konvertovao uglove i dužine (gradi – stepeni, metri – stope) i sl. Također, omogućeno je uvođenje automatskih korekcija za zakrivljenost Zemlje, refrakciju, multiplikacionu i adicionu konstantu daljinomjera itd.

• 1977 – Sistemi memorisanja sa digitalnim zapisom podataka: magnetna traka (Wild TC1), vanjski elektronski zapisnik s magnetnim medijem (HP 3820A).

• 1977 – Primjena dvoosnog kompenzatora u konstrukciji tahimetra HP 3820A. Zahvaljujući ugrađenom kompenzacionom elementu, automatski su korigovani zenitni ugao i horizontalni pravac, čime je eliminisan uticaj nagiba vertikalne ose instrumenta. Odstupanje od vertikale u dva karakteristična smjera moglo se očitati na ekranu, što je davalo mogućnost digitalnog horizontisanja instrumenta.

• 1978 – Koncept tahimetra Zeiss Elta 2 s daljinomjernom i uglomjernom jedinicom, memorijskim medijem, programskim dodatkom i izvorom napajanja u jednom modulu, koji kasnije prihvata većina drugih proizvođača geodetskih instrumenata. Modul s programom sadržaovao je rješenja različitih računskih zadataka kao što su slobodno stacioniranje, iskolčenje, računanje poligonskog vlaka itd.

• 1981 – Sistem za jednostrani prijenos zvuka preko infracrvenog zračenja kao prijenosnog vala na tahimetrima Geotronics (danas Trimble) Geodimeter 140. Prijemnik na reflektoru omogućavao je prijem govornih uputstava, što je bilo praktično pri iskolčavanju tačaka.

• 1983 – Visokoprecizni dinamički apsolutni sistem očitanja limba (Wild TC2000), zasnovan na primjeni inkrementalnog limba uz dobivanje apsolutne vrijednosti ugla (standardno odstupanje mjerenog pravca je 0.5“). Postupak određivanja uglova temelji se na mjerenju vremena okretanja alhidade odnosno durbina (isti princip koristi se pri digitalnom načinu određivanja fazne razlike kod faznih daljinomjera).

• 1984 – Geotronics Geodimeter 142 s optičkim usmjerivačem, koji predstavlja pokazatelj smjera durbina pomoću upravljajuće svjetlosti, a pomaže pri iskolčenju da bi pomoćnik s reflektorom došao u pravac koji se iskolčava.

• 1985 – Tahimetar Wild TC1600 sa apsolutnim statičkim sistemom očitanja limbova, gdje su primijenjeni krugovi s jednom kodiranom koncentričnom prugom s prorezima na jednakom razmaku, različitih debljina.

• 1986 – Tahimetri Geodimeter System 400 za razliku od dotadašnjih tahimetara koji su imali jedan ili više LCD ekrana za prikaz samo jednog izmjerenog ili izračunatog podatka, dobili su veliki LCD grafički ekran. Na tahimetrima te serije primijenjena je čvrsto ugrađena memorija, elektronska libela, alfa-numeričko vođenje na principu menu-tehnike i sl.

• 1986 – Geotronics Geodimeter 140S s ugrađenim step-motorima za okretanje oko osi.

Osvrti 115

• 1987 – Geotronics Geodimeter 140T A sa servo-motorima i sistemom za automatsko

praćenje pokretnog reflektora.

• 1990 – Novi modeli serije Geotronics Geodimeter 400: Geodimeter 424 sa alfa-numeričkom tastaturom, Geodimeter 444 sa dometom od 3300 m na reflektor s jednom prizmom, Geodimeter 460 u koji korisnik može unijeti programe koje je sam izradio.

• 1990 – Precizni daljinomjer (standardno odstupanje 1 mm; 1 ppm) na tahimetru Wild TC2002.

• 1990 – Geodimeter System 4000 tvornice Geotronics sa mogućnosti daljinskog upravljanja sa tačke na koju se mjeri. Operator sa ciljne tačke, radiovezom preko daljinske upravljačke jedinice, daje komande instrumentu za automatsko traženje i viziranje reflektora, pokretanje ili zaustavljanje mjerenja, uključivanje ili isključivanje upravljajuće svjetlosti, pohranjivanje mjerenja, pokretanje programa i sl. Sve izmjerene i izračunate vrijednosti koje se vide na ekranu tahimetra vide se i na ekranu kontrolne jedinice.

• 1992 – Geotronics Geodimeter serija 500 podrazumijeva da je osnova svih instrumenata unutar serije ista, dok se pojedini modeli razlikuju po preciznosti i funkcionalnosti.

• 1993 – Zeiss Rec Elta RL, prvi integrisani elektronski tahimetar s mogućnosti mjerenja dužina bez upotrebe reflektora na cilju. Instrument je omogućavao simultano mjerenje dužine i uglova na istu viziranu tačku. Ovim su izbjegnuta nekontrolisana odstupanja koja su se javljala kod dotadašnjih rješenja, gdje su teodolit i daljinomjer bili izvedeni kao posebni moduli.

• 1994 – Geotronics Geodimeter serija 600 s mogućnosti modularne nadogradnje instrumenata.

• 1995 – Podrška za PCMCIA SRAM kartice za registraciju podataka, koje su ranije postale standardni prijenosni memorijski mediji u informatici (Leica Geosystems serija TPS1000, Zeiss Rec Elta 13C).

• 1996 – Visokoprecizni statički sistem očitanja limbova, gdje su primijenjene četiri kodirane koncentrične pruge i mjerenje kratkih dužina s preciznošću 0.2 mm (Leica Geosystems serija TPS5000).

• 1997 – Tahimetri Topcon GMT 100L i Zeiss Elta S10 sa sistemom za brzo pronalaženje reflektora. Postupak se zasnivao na odašiljanju laserskog snopa u vertikalnoj ravnini, pri čemu se tahimetar okreće oko vertikalne ose velikom brzinom. Kada prijemnik na reflektoru registruje prolaz laserske ravnine to se radiovezom javlja tahimetru. Instrument se tada zaustavlja, čime je durbin približno usmjeren ka reflektoru u horizontalnom smjeru. Dalje se durbin pomjera u vertikalnoj ravnini dok prijemnik na reflektoru ne primi signal, čime je završeno grubo viziranje.

• 1997 – Puna QWERTY tastatura na instrumentu Zeiss Elta S10.

• 1998 – Tahimetri Spectra Precision serije Geodimeter 600 s ekranom osjetljivim na dodir visoke rezolucije i operativnim sistemom Windows. Ista kontrolna jedinica korištena je za mjerenja tahimetrom i GPS mjerenja, a podaci mjerenja oba instrumenta pohranjivani su u istu datoteku.

• 2000 – Tahimetar Topcon GTS-600AF na kojem je primijenjena autofokus funkcija, tj. automatsko izoštravanje slike. Opažač treba preko grubog nišana približno usmjeriti

116 Osvrti

durbin ka cilju, a pritiskom na dugme postiže se automatsko izoštravanje slike u vidnom polju durbina.

• 2001 – Tahimetri Leica Geosystems serije TPS1100 XR s daljinomjerom povećanog dometa (12 000 m).

• 2005 – Leica Geosystems započinje proizvodnju instrumenta SmartStation, mjernog sistema u kojem su prvi put tahimetar i GNSS prijemnik fizički objedinjeni u jednu cjelinu.

• 2005 – Trimble je u konstrukciji tahimetra S6 primijenio direktni pogon baziran na elektromagnetnim motorima. Za razliku od standardnog pogona baziranog na step-motorima, direktni pogon odlikuju mnogo veće brzine (115°/s) te mnogobrojne druge prednosti. S6 podržava RS232, USB i Bluetooth komunikaciju.

• 2005 – Trimble IS Rover, za integraciju mjerenja univerzalnim tahimetrom S6 i GNSS prijemnikom R8.

• 2005 – Tahimetar Topcon GPT-3000LW s mogućnosti mjerenje dužina impulsnim daljinomjerom bez upotrebe reflektora na cilju do 1200 m.

• 2005 – Ručno upravljani tahimetar Tocon GPT-7000i, sa integrisanim slikovnim senzorima. Instrument je opremljen s dvije videokamere sa CMOS senzorima: širokougaonom preglednom kamerom postavljenom uz durbin, te s durbinom koaksijalnom kamerom promjenjivog fokusa, koja je davala sliku koja se vidjela kroz durbin tahimetra. Slika uhvaćena kamerama direktno se prenosi na ekran u boji.

• 2006 – Topcon je u tahimetre serije GPT9000A ugradio impulsni daljinomjer, čiji maksimalni domet bez reflektora na cilju iznosi 2000 m.

• 2007 – Prvi skenirajući tahimetri Trimble VX i Topcon GPT-9000Ai, s brzinom skeniranja 15, odnosno 20 tačaka u sekundi. Kod ovih instrumenata se može daljinski upravljati video funkcijom.

• 2009 – Tahimetar Leica Geosystems TS30 s pogonom zasnovanom na principu obrnutog piezoelektričnog efekta i direktno pretvaraju električni napon u mehanički pokret (brzina 180°/s, ubrzanje 360°/s2). Instrument je opremljen preciznim daljinomjerom čije je standardno odstupanje 0.6 mm; 1 ppm. Tako visoka preciznost ostvarena je primjenom različitih frekvencija, izborom mjerne frekvenciju ovisno o uslovima okoline, uzimanjem u obzir više mjerenja i sl.

• 2009 – Sistem za automatsko viziranje reflektora na daljinama do 3000 m ugrađen na tahimetar Leica Geosystems TM30.

• 2010 – Trimble je u tahimetar S8 DR PLUS ugradio impulsni daljinomjer, čiji maksimalni domet bez reflektora na cilju iznosi 2200 m.

• 2013 – Tahimetar Leica Geosystems NOVA MS50 karakteriše znatno unaprijeđena funkcija skeniranja, čija brzina iznosi i do 1000 tačaka u sekundi.

• 2016 – Tahimetri Sokkia serije iX sa integrisanim utorom za SIM karticu.

• 2016 – Tahimetar Trimble SX10, bez klasičnog durbina, umjesto kojeg je ugrađena mjerna glava sa tri videokamere. Zahvaljujući primijenjenom rotirajućem poligonskom ogledalu koje reflektuje laserske zrake u vertikalnoj ravni, maksimalna brzina skeniranja iznosi 26 600 tačaka u sekundi.

O

SlGe

Sl©

Osvrti

(a)

lika 5. Moderni uneoWild d.o.o.); (b)

lika 6. Integracija mTrimble Geospati

niverzalni tahimetr) GNSS tahimetar

mjerenja tahimetroial Inc).

(b)

ri: (a) precizni tahir Leica Viva Smart

om Trimble SX10

imetar Sokkia NETtStation (objavljen

0 i GNSS prijemnik

T 05 AX (objavljeno uz dozvolu Geo

kom R10 (objavlje

117

eno uz dozvolu oKOM d.o.o.).

eno uz dozvolu

118 Osvrti

LITERATURA Geotronics (1985). Hydropac. [Brošura]. Danderyd: Geotronics AB.

Leica Geosystems (1999). TPS700 Performance Series. [Brošura]. Heerbrugg: Leica Geosystems AG

Leica Geosystems (n. d.). Total stations. Dostupno na: https://leica-geosystems.com/products/total-stations

Rüeger, J. M. (2006). 75 Years of Change in Survey Technology. Survey Review, 38(300), 459-473. DOI: 10.1179/sre.2006.38.300.459

Smith, J. R. (1999). The History of Geodimeter. Danderyd: Spectra Precision AB.

The Carl Zeiss Archives. (n. d.). Dostupno na: http://www.zeiss.com/corporate/int/history/archives.html#virtual-museum

Topcon (2002). GTS-600/GTS-600C series. [Brošura]. Capelle a/d IJssel: Topcon Europe B.V.

Topcon (n. d.). Sokkia Total Station. Dostupno na: https://www.topcon.co.jp/en/positioning/sokkia/products/product/ts/

Topcon (n. d.). Total Station Solutions. Dostupno na: https://www.topconpositioning.com/total-station-solutions

Topcon (n.d.). Topcon Museum. Dostupno na: https://www.topcon.co.jp/en/positioning/museum/

Trimble Geospatial (n. d.). Total Stations. Dostupno na: https://geospatial.trimble.com/products-and-solutions/total-stations

Tuno, N., Mulahusić, A., Kogoj, D. (2012). Od Reg Elta do Spatial Station: Štiri desetletja elektronskih tahimetrov Zeiss (Trimble). Geodetski vestnik, 56(3), 415-426. DOI: http://dx.doi.org/10.15292/geodetski-vestnik.2012.03.415-426

Tuno, N., Mulahusić, A., Marjetič, A., Kogoj, D. (2010). Pregled razvoja elektronskih tahimetrov Leica Geosystems. Geodetski vestnik, 54(4), 643-660. DOI: http://dx.doi.org/10.1529210.15292/geodetski-vestnik.2010.04.643-66

Virtual Archive of Wild Heerbrugg (2015). Dostupno na: http://www.wild-heerbrugg.com/

Zeiss (1975). Zeiss Vermessungs-Instrumente. [Brošura]. Oberkochen: Carl Zeiss.

Zeiss (1981). Zeiss ELta 4 Elektronisches Tachymeter. [Brošura]. Oberkochen: Carl Zeiss.

Nedim Tuno Dušan Kogoj