电子水准仪制造技术

一种电子水准仪，其中对准一个水准标尺２以把对准结果转换成电信号形式的图象信号，然后自动地把刻度数值作为字符识别，由此计算对准位置，当望远镜１与水准标尺２之间的距离较大时，不能用较小的刻度数值识别。如果加大刻度数值，则当距离较小时就不能进行识别。把两种大的和小的刻度数值Ａ、Ｂ表示在水准标尺２上。由图象信号中图案Ｍ１、Ｍ２的间距，得到望远镜１与水准标尺２之间的距离。然后，从刻度数值Ａ、Ｂ中选出要识别的刻度数值。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电子水准仪，该水准仪自动地识别或辨别标记在对准的水准标尺(或塔尺)上的刻度数值，由此得到对准位置。作为上述类型常规电子水准仪，至今已知，在日本公开的未审查专利申请No.272970/1993中有一种如下类型的电子水准仪。即，该电子水准仪包括一个用来对准一个水准标尺的望远镜，其中在水准标尺的竖直方向(或纵向)带有以预定间距布置的刻度(或分度)图案，并且其中还有单一种类尺寸的刻度数值，刻度数值对应于刻度图案布置；及一个二维传感器，用来把望远镜对准的水准标尺的图象转换成图象信号。该图象信号与预先存储的图象数据相比较，由此辨别或识别刻度数值。因而自动地得到水准标尺上的对准位置。在上述的常规电子水准仪中，如果不实现下述过程，就不能进行测量。即，为了在图象信号中测定或定位刻度图案和刻度数值的位置，必须在水准标尺的横向(或侧向)的某一地方设置一个基准位置。然后必须进行对准，从而使该基准位置正确地位于视场的中心。因此，有这样的缺点水准标尺的对准需要很长时间，并且由于震动等之类的干扰或扰动使测量结果变得不稳定。此外，在上述的常规电子水准仪中，表示了仅一种尺寸的刻度数值。因此，如果望远镜与水准标尺之间的距离很大，则图象信号中的刻度数值太小而不能辨别。另一方面，如果使要表示在水准标尺上的刻度数值较大，则在望远镜与水准标尺之间的距离很大的情况下没有问题。但是，在望远镜与水准标尺之间的距离很小的情况下，刻度数值将位于视野之外，结果不能辨别刻度数值。鉴于上述问题，本专利技术的一个目的在于，提供一种能够辨别刻度数值而与望远镜与水准标尺之间距离无关的电子水准仪。为了实现以上和其他目的，本专利技术的电子水准仪包括一个用来对准水准标尺的望远镜，该水准标尺带有在水准标尺竖直方向上以预定间距布置的刻度图案、和对应于刻度图案布置的刻度数值；一个二维的传感器，用来把那些望远镜对准的水准标尺的图象转换成图象信号；其中把图象信号与预先存储的图象数据相互比较，以辨别刻度数值，由此自动地计算在水准标尺上的对准位置。本专利技术的特征在于由图象信号确定刻度图案；及根据刻度图案的位置辨别图象信号中的刻度数值。根据本专利技术，当在布置刻度图案的方向上观察图象信号时，注意下述问题。即，对应于刻度图案的信号以预定频率展现，而对应于其中指示刻度数值的区域的信号、以及对应于其余部分的信号的频率较低。根据这些特征，能把对应于刻度图案的信号同对应于其余部分的信号辨别开，由此确定或识别他们。只要对应于刻度图案的信号能如此确定，根据对应于刻度图案的信号就能辨别对应于刻度数值的信号。作为用来确定对应于刻度图案的信号的具体方法，考虑在布置刻度图案的方向上把图象信号进行傅里叶变换。用傅里叶级数展开能把周期性函数表示为一组基波频率整倍数的正弦波。频谱由此变成不连续谱，并且谱频率的最大值较高。另一方面，非周期性函数的频谱将成为连续谱，并且谱频率的最大值较低。因此，根据频谱中频率的最大值，能把对应于刻度图案的信号同对应于其余部分的信号识别或区分开。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种电子水准仪，它包括一个用来对准水准标尺的望远镜，该水准标尺带有在水准标尺竖直方向上以预定间距布置的刻度图案、和对应于刻度图案布置的刻度数值；一个二维的传感器，用来把那些望远镜对准的水准标尺的图象转换成图象信号；其中把图象信号与预先存储的图象数据相互比较，以识别刻度数值，由此自动地计算在水准标尺上的对准位置。本专利技术的特征在于水准标尺已经在其上表示了尺寸彼此不同的多种刻度数值；由图象信号中刻度图案的间距大小计算望远镜与水准标尺之间的距离；及根据该距离确定识别哪一种尺寸的刻度数值。根据本专利技术，以预定的恒定间距表示刻度图案。因此，当望远镜与水准标尺之间的距离较大时，图象信号中刻度图案的间距较小。另一方面，当望远镜与水准标尺之间的距离较小时，图象信号中刻度图案的间距较大。那么，如果这样进行布置，从而根据望远镜与水准标尺之间的距离识别或辨别不同尺寸刻度数值中最恰当尺寸的刻度数值，则能识别刻度数值，而与望远镜与水准标尺之间的距离是小还是大无关。作为用来得到刻度图案间距的具体方法，最好在布置刻度图案的方向上把图象信号进行傅里叶变换。用傅里叶级数展开能把周期性函数表示为一组基波频率整倍数的正弦波。频谱由此变成不连续谱，并且谱频率的最大值较高。换句话说，当图象信号中刻度图案的间距较小时，谱频率的最大值较高。另一方面，当图象信号中刻度图案的间距较大时，谱频率的最大值较低。因此，由频率的最大值能得到望远镜与水准标尺之间的距离。另一方面，较小刻度数值不会超出视场的范围，不管望远镜与水准标尺之间的距离是小还是大。因此，最好优先识别较小的刻度数值。在由于图象信号中刻度数值太小不能识别较小刻度数值的情况下，作出望远镜与水准标尺之间距离太大的确定。然后依次把识别目标变成较大的刻度数值。当联系附图进行考虑时，通过参照如下详细描述，将使本专利技术的以上和其他目的及伴随的优点易于理解，其中附图说明图1是方块图，表示本专利技术一个实施例的布置；图2表示一种水准标尺上的一个读数例子；图3是曲线图，表示通过傅里叶变换得到的最大频率的一个例子；图4是曲线图，表示最大频率在水准标尺整个侧向宽度的变化；图5是示意图，解释内插一个对准位置的方法；及图6是流程图，表示本专利技术另一个实施例中的处理。参照图1，标号1表示用来对准一个水准标尺2的望远镜，水准标尺2在位于望远镜1前方的一个测量点处竖直地布置。望远镜1把水准标尺2的图象转换成作为电信号的图象信号，并在运算部分或运算模块3中输出它。本专利技术的一种电子水准仪由望远镜1和运算部分3组成。在望远镜1内，以从前端所述的顺序布置有如下元件，即，一个物镜11、一个聚焦透镜12、一个补偿器13、一个聚焦板14、和一个目镜15。即使望远镜1稍微前后倾斜(即，相对于水平线)，补偿器13也能起补偿倾斜的作用，从而能对准水准标尺2。尽管没有表明，聚焦透镜12在其上带有一个十字对准线。此外，望远镜1在其中在补偿器13与聚焦板14之间布置有一个光束分离器16。如此布置光束分离器16，从而能把水准标尺2的图象分离进入用作一个二维传感器的电荷偶合器件(CCD)摄象机17中，该二维传感器相对于望远镜1的光轴布置在一侧。CCD摄象机17把对准的水准标尺2的图象转换成作为电信号的图象信号，并把它输出到运算部分3。来自CCD摄象机17的图象信号由一个模/数(A/D)转换器31数字化，并存储在一个图象存储器32中。在运算部分3中，除上述的图象存储器32外，还经一根总线把一个只读存储器(ROM)33和一个随机存取存储器(RAM)34连接到一个进行运算处理的中央处理单元(CPU)30上。此外，运算系统3中的运算结果和水准标尺2的图象经一个驱动器电路35显示在一个液晶显示器36上。作为二维传感器，还可以用一个金属氧化物硅场效应晶体管(MOSFET)来代替CCD摄象机。如图2中所示，水准标尺2在其表面上带有一个相邻布置的刻度图案M1、M2的标志或标记。以预定间距以彼此相等的距离使刻度图案M1、M2的每一个中的刻度在水准标尺的竖直方向或纵向。在本实施例中，把刻度图案M1的刻度间距设置为刻度图案M2的间距的一半。此外，在刻度图案M1、M2的右侧，标志或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子水准仪，包括：一个用来对准水准标尺（２）的望远镜（１），所述水准标尺带有在水准标尺（２）竖直方向上以预定间距布置的刻度图案（Ｍ１、Ｍ２）、和对应于刻度图案布置的刻度数值；一个二维的传感器（１７），用来把那些望远镜（１）对准的水准标尺（２）的图象转换成图象信号；其中把所述图象信号与预先存储的图象数据相互比较，以辨别刻度数值，由此自动地计算在水准标尺（２）上的对准位置。其特征在于：由图象信号确定所述刻度图案；及根据所述刻度图象的位置辨别所述图象信号中的所述刻度数值。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：木下真之，
申请(专利权)人：株式会社索佳，
类型：发明
国别省市：JP[日本]