南方全站儀的發展至今已經歷了十六年的光景，從第一臺全站儀的研制成功，到現在大批量的生產，經歷了許許多多的坎坷。在這十多年的時間里，我們攻克了許多技術難關，解決了一個又一個的質量問題，對全站儀的認知和理解全面地提升，才得以達到令人稍微滿意的結果。

回顧南方全站儀的發展過程，從技術角度上來看，我們可以分為三個階段：

• 第一階段：以NTS-202為代表的第一代紅外全站儀產品；
• 第二階段：以NTS-322、NTS-352為代表的第二代紅外全站儀產品；
• 第三階段：以NTS-362R、NTS-372R、NTS-962R為代表的第三代激光全站儀產品。

第一代產品NTS-202，是我們的處女作，也是國內第一臺自主研發生產的全站儀。它填補了國家空白，從此打破了長期由進口儀器一統天下的局面。這款儀器也是我們認識全站儀所邁出的第一步，盡管NTS-202型儀器存在著許多問題，但是它在中國測繪儀器生產發展史上有著重要的意義。這款儀器確實存在很多的問題，好多的技術都不完美，有許多設計缺陷，再加上機械加工水平不高，工藝不完善，使得儀器不穩定。經常出現測角、測距不穩定，出亂數以及其它故障等。各種各樣的問題幾乎都出現過，維修幾次也無法解決，一度成為國產儀器質量太差的代名詞。但正是由于NTS-202型儀器的生產，使我們對全站儀的認識進一步提高，盡而在此基礎上重新設計，解決設計中存在的問題，由此而產生了以NTS-322、NTS-352型號為代表的第二代產品。

第二代產品重點解決了測距的技術，同時也豐富了實用軟件。

測距技術上解決了最關鍵的距離數據離散度大、出大數差、周期誤差大、相位不均勻等技術問題，同時提高了測程和精度，單棱鏡由原來1000米提高到1600米，測距精度由原來5+3ppm提高到3+2ppm。

具體解決辦法如下：

一、光學系統重新設計

在全站儀的光學系統中分光鏡猶為重要，NTS-202的分光棱鏡為上下分光。

經過多次的探索和試驗，在NTS-322、352中由上下分光改為左右分光，同時將分膜的角度由原45°改為60°。

此光路的改進大大減小了光干擾，提高了光信號的信噪比，從而提高了測程和測距精度。

二、機械結構的改進

因光學系統的改變，機械結構也隨之變化。整個布局都發生了變化，發射、接收都得到改進，最大的區別在于由單馬達改為雙馬達，發射由發光管直接發射改為通過光纖后再發射。

1、在NTS-202型中，減光與內外切換功能由同一個馬達來完成，這樣測量時間長，測距速度慢，而且影響精度。

在NTS-322、NTS-352型中，采用雙馬達，各自完成各自的功能，提高了速度及精度。但由于光學零件的影響，在此結構中，減光馬達有齒輪傳動，而且是傘齒輪，工藝性差，加工效率低。

2、NTS-322、NTS-352型中發射管前增加了光纖，光纖的作用主要是將發光管發出的光進行混相，提高相位均勻性從而達到提高測量精度的目的，同時結構更好安排，減小體積。

三、電子電路的改進

1、采用了更高級的CPU芯片，大量采用CPLD芯片，體積更小，運算更快，集成度更高。優化了放大電路、中頻電路、鎖相電路的設計，減少了可調元件，使整個系統電路更加合理，從而提高了電路的可靠性。

2、軟件方面的全面提升，率先采用中文介面，增加了內存功能，增加了數字鍵，應用測量軟件更加完善豐富。

經過上述的技術提高，使儀器技術指標和各項功能全部提高到與進口儀器相差無幾，可靠性也大幅度提高，返修率由原來的200%下降到20%以內。這20%的故障率是多方面的問題。有機械加工、組裝調試、電子元器件、補償器、導電滑環、模擬轉換器件等等各種問題積累和交織在一起，要全方位的解決，才能提高。但在當時，NTS-352已經是風靡全國，成為最好的國產全站儀，以至影響至今。

在20%的儀器故障中，橫豎軸系占10%，電路部分占30%，補償器占20%，測角模擬轉換部分占15%，按健顯示部分占10%，制微動部分占5%，導電滑環占5%，其它占5%。只有徹底解決每個部分和環節，才能達到5%以內。

隨著技術的不斷發展，進口全站儀中又有新技術應用。測角部分由原來的光柵技術上升為編碼技術，測距由紅外上升為激光免棱鏡技術，補償由單軸向雙軸發展，操作系統由Dos向Windows系統轉換，同時也向更高精度，全自動型全站儀發展。

南方公司作為國內企業的領頭羊，率先向國際先進水平邁進。先后解決了絕對編碼的測角技術、激光免棱鏡測距技術、雙軸補償技術。這些技術經過幾年的磨合改進，已經全部成熟，完全達到了國際技術水平。這些成熟的技術已全部應用到現在的第三代激光免棱鏡全站儀NTS-362R、NTS-372R、NTS-662R、NTS-962R儀器中，其中NTS-372R/962R還是windows操作系統。這些儀器代表當今國產儀器最高水平。第三代激光產品（帶L或R標識）經過全部重新設計和制造，將光、機、電所存在的問題一一克服掉。大到整個結構，小到每個細節、每個部件，凡是以往出現過的問題都進行了修改，同時考慮防水防塵等級，設計出更可靠又便于生產和維修的新一代全站儀。

現以NTS-362R為例，介紹一下：

第一方面：新技術的應用而減少的故障

1、絕對編碼測角技術的應用：

絕對編碼測角技術是應用了一維條形碼技術，在光學度盤上編好所需要的角度信息，通過CCD接收由計算機解碼而得到的角度值。（如圖）

絕對編碼測角與光柵測角相比的優點如下：

①開機不用初始化，即可顯示垂直角和水平角及其它信息，儀器就進入使用狀態。

②儀器突然斷電，信息會自動保存。儀器不動再開機，顯示的就是斷電前的數據信息。

③測角部分由自制硅光電池轉換部件改為進口CCD元件，不易損壞，提高了可靠性。

④由原來的雙光柵度盤改為單個碼盤，結構簡單，易于生產和維修。

⑤省電，延長電池壽命。

⑥故障率降低，可靠性提高了。

缺點：怕臟。

絕對編碼測角技術的應用，解決了原測角方式存在的各種隱患，其結構簡單，又便于生產，降低了裝配要求，提高了生產效率。這項技術應用后使得儀器在測角方面的故障率幾乎為零。

2、激光測距技術的應用

激光測距技術是用激光發光二極管代替紅外發光二極管。我們知道，同等條件下激光能量比較強，相干性比較好，經過準直后發散角比較小，能量集中，易于反射，傳播較遠。激光發光二極管的應用解決了近距離（300米之內）不用棱鏡只要有反射物體就可以測得儀器到物體表面之間的距離（實際測程與反射物體的反光系數有關），用反射片可測800米，用單棱鏡可達到5000米以上。

激光測距與紅外測距相比優點如下：

①近距離300米內可實現免棱鏡測距。

②用反射片也可測距，且可達到800米。

③測程更長，使用方便。

④有激光指向功能。

缺點：人眼不能直視激光。

這項技術的應用主要解決了測距多樣選擇，方便用戶使用，提高測量作業效率。

3、雙軸補償技術的應用

補償技術主要是提高垂直角度的測量精度。雙軸補償技術，不但可以補償垂直角精度，同時可以補償水平角精度。在全站儀中，垂直角的精度很關鍵，垂直角不準確會帶來測距中的高差及平距不準確（因在實際測量中測的是斜距，要用三角函數換算成高差或平距）。我們采用雙軸補償技術是用四象限的硅光電池測圓氣泡的偏移位置，從而達到補償的目的。
雙軸補償技術與單軸補償技術相比的優點如下：

①單軸補償器原理是電容式，隨溫度變化而變化，有溫度系數；而一體式雙軸補償器是用硅光電池測氣泡的位置，受溫度變化的影響不大，沒有溫度系數。

②雙軸補償器穩定時間是5秒鐘，單軸是10秒至15秒，雙軸補償器穩定時間短，安平更快。

③補償精度更高，達到±3″。因單軸水泡和雙軸水泡的光學加工方式不同，加工精度不同，長水泡是手工操作一致性差，圓水泡是機器加工一致性好。

④補償范圍更大，可達到±5′，限制在±4′，使用在±3′。

⑤雙軸補償可以完成X、Y兩個方向的補償。

缺點：零件多，組裝效率低，成本高。

雙軸補償技術的應用，提高了垂直角的測量精度，保證了高差、平距的準確性，使儀器指標性能又上了一個臺階。

第二方面：光學系統又重新設計

因第三代產品應用激光測距技術，光學系統與原紅外光學系統有所不同，新系統采用中心發射，全口徑接收方式。新系統比原系統有兩方面的優點：

1、采用中心發射，全口徑接收方式，大大提高了接收口徑面積，增加了回光信號的能量，從而提高了測程（或同等距離提高了穩定性）；

2、系統中關鍵部分的分光鏡由原來的四塊棱鏡膠合為一塊組合棱鏡改為一塊平板，多層膜系由斜面反射改為平面反射，降低了鍍膜工藝要求，提高了質量，合格率也大大提高。

第三方面：機械結構全新設計

因第三代產品中應用了全新的技術，有絕對編碼測角、激光免棱鏡測距、雙軸補償等，又考慮防水防塵等級，對所有的相關零件都進行了重新設計和改進，具體有如下方面：

1、豎軸系與主體連接由三個螺絲釘改為四個，接融面積也增大，保證穩定性和可靠性更好。豎軸系的密封由原來的迷宮式改為磨擦式。迷宮式實際上是里外相通即不防潮也不防水，防塵效果也有限；而磨擦式是無間隙，通過橡膠加油脂來實現。這樣防水、防潮、防塵得到徹底解決。

2、橫軸系設計改成能調整高低差，同時將運動部位的密封由原來的迷宮式改為磨擦式。解決防水、防潮、防塵的問題。

3、望遠鏡調焦部位也是增加橡膠密封圈由迷宮式改為磨擦式。

4、導電滑環在我們早期儀器中的故障率中能占5%左右，分析原因有如下三個方面：一是生產工藝時好時壞不穩定；二是后期氧化而導致接觸不良；三是跳絲而產生短路。為解決這一問題我們設計制造整體密封導電滑環，變成一個整體部件，有效地解決了上述問題，從而使導電滑環的故障降至為零。

5、垂直、水平制微動的改進。

①制動結構中萬向節的進一步改進，更加合理好用。

②絲桿螺距由原來0.35mm改為0.25mm，使儀器瞄準更準確。

③頂桿由原來固定改為活動的，以緩解不同方向的受力。

④主體裝的位置增加了橡膠密封圈，保證儀器密封。

6、電池盒的改進比原來的更可靠也更美觀，提升了儀器整體形象。

7、左右蓋板的密封條全部重新設計和制造，保證密封可靠。

8、光學對中器與主體的連接螺釘方式也將外漏改為內藏式。

9、光學元件增加防水膠及防水橡膠圈，保證光學零件的密封。

10、顯示操作面板結構重新設計，重新開具模，按鍵及密封都有顯著的提高。

11、生產工藝方面的全面提高，新增先進設備，盡可能自已加工，減少外協加工，提高零件質量。

12、完善裝配工藝，增加檢驗手段，合理控制流程，減少裝配故障。

通過上述更新設計，加強工藝管理，選擇好的配套企業，發現有問題的模具全部重新做，經過這些改進使儀器得以全方面的提升，達到了一個新的高度。

第四方面：電子電路的改進升級

在激光免棱鏡電路設計過程中，應用了最新的設計理念，一切電路均按免調設計。沒有調試元件，電路板變得相對簡單，對調試電路的人員要求降低，便于儀器的生產和維修。

1、測距電路由原來兩塊電路板而改為一塊電路板，可靠性提高了，減少了接插件，又沒有可調器件，易于維修。

2、主振效率由15MH提高到60MH。測尺變小，精度提高。

3、采用超高速CPLD和新一代ARM內核芯片，提高數據處理能力，集成度更高，同時減小電路板面積。

4、引用新的數學模型解算，優化軟件，使計算結果精度更高，速度更快。

5、因為應用了最新的電路技術，從而使電路板上器件越來越少，但器件管腳更多更密，人工焊接變為很困難，這樣確適合機器焊接。因此現全部是由專業廠家專業設備來焊接，提高焊水平，減少因焊接而產生的故障率。

6、多CPU電路應用。有專用處理角度的、專用于補償器的、專用于測距的、專及于液晶顯示的、專用于軟件的。數據處理不需要等待，運算能力提高，儀器效率提高。

7、所有的接插件均選用著名品牌公司生產的優質接插件，不用質量低劣，價格便宜沒有保證的接插件。

8、進一步完善應用軟件，使儀器各種應用軟件，都無差錯。

9、液晶由原來的COG封裝形式改為COB封裝形式，徹底改變因接觸不良而產生的顯示不全故障。

10、增加了DS卡及USB接口功能，方便用戶使用。

通過電路的更新設計又一次提高了電路水平，實現了再次飛越，通過各個方方面面的改進完善，保證電路部分簡單可靠，從而降低了儀器故障，提高了儀器質量。

第五方面：投入新設備完善工藝

技術先進了，生產也需要先進的設備來保障零部件的加工質量，只有零件質量提高了，儀器性能才能得以保證。同時還需要科學的生產管理。整個系統工程有了保障，才有可能生產制造出好的產品。

經過十多年的不懈努力，不論在技術上還是在生產上，都進行了全面的改進和提高，一步一步走到今天。現在的產品還需要不斷提升，我們沒有滿足于現狀，還在繼續努力，力爭達國際先進水平，這是我們的理想，也是我們的目標。