專利名稱：一種自動(dòng)測量的數(shù)字水準(zhǔn)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種自動(dòng)測量的數(shù)字水準(zhǔn)儀，具體涉及一種能自動(dòng)跟蹤水準(zhǔn)尺并
自動(dòng)完成測量的數(shù)字水準(zhǔn)儀。
背景技術(shù)：
水準(zhǔn)測量的基本原理是用水準(zhǔn)儀的水平視線照準(zhǔn)垂直豎立在兩點(diǎn)上的水準(zhǔn)尺讀 數(shù)來測定兩點(diǎn)間的高差。 水準(zhǔn)測量有光學(xué)水準(zhǔn)測量和數(shù)字水準(zhǔn)測量兩種方法。 光學(xué)水準(zhǔn)測量是目前使用的最多、可滿足各種等級(jí)的水準(zhǔn)測量方法，測量時(shí)使用 光學(xué)水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺。光學(xué)水準(zhǔn)儀主要由望遠(yuǎn)鏡、分劃板、氣泡式水準(zhǔn)器、外殼和基座組成， 望遠(yuǎn)鏡由物鏡、調(diào)焦透鏡、目鏡構(gòu)成，自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀還帶有自動(dòng)安平裝置。分劃板上在垂 直方向平行等間隔刻有三根水平絲，分別稱為上絲、中絲和下絲。光學(xué)水準(zhǔn)測量用的水準(zhǔn)尺 是在尺身上制有等間隔刻劃和對(duì)刻劃的高度的數(shù)字標(biāo)注，為了便于識(shí)別等間隔刻劃又有幾 種不同的圖案.用光學(xué)水準(zhǔn)儀進(jìn)行測量時(shí)，首先將水準(zhǔn)儀安裝在三腳架上，并根據(jù)氣泡式 水準(zhǔn)器調(diào)平水準(zhǔn)儀，在照準(zhǔn)水準(zhǔn)尺并調(diào)焦清楚后，根據(jù)水準(zhǔn)儀分劃板上的中絲在水準(zhǔn)尺上 的位置，按數(shù)字標(biāo)注讀取高度的大的讀數(shù)部分(米和分米)，再根據(jù)中絲與水準(zhǔn)尺刻劃的距 離讀取小的讀數(shù)部分(厘米和毫米，以及小于毫米的部分).根據(jù)水準(zhǔn)儀分劃板上的上絲和 下絲讀取的讀數(shù)，按相似三角形的原理即可計(jì)算水準(zhǔn)儀與水準(zhǔn)尺的距離。根據(jù)不同位置的 水準(zhǔn)尺的中絲的讀數(shù)就可獲得不同位置高度的差值.光學(xué)水準(zhǔn)測量主要由人工完成讀數(shù)， 因此測量的結(jié)果會(huì)帶有觀測者造成的誤差，而且速度較慢。由于測量結(jié)果記錄在紙介質(zhì)上， 這樣一方面需要由人工將數(shù)據(jù)錄入計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算，這樣費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，而且容易出現(xiàn)記錄 差錯(cuò)。 數(shù)字水準(zhǔn)測量可滿足各種等級(jí)的水準(zhǔn)測量，測量時(shí)使用數(shù)字水準(zhǔn)儀和條碼水準(zhǔn) 尺。數(shù)字水準(zhǔn)儀主要由望遠(yuǎn)鏡、分劃板、氣泡式水準(zhǔn)器、自動(dòng)安平裝置、圖像采集裝置、計(jì)算 機(jī)、電源、外殼和基座組成。條碼水準(zhǔn)尺在尺身上制有按某種方案編碼的非等間隔的條碼刻 劃，而且沒有數(shù)字標(biāo)注。用數(shù)字水準(zhǔn)儀進(jìn)行測量時(shí)，首先將水準(zhǔn)儀安裝在三腳架上，并根據(jù) 氣泡式水準(zhǔn)器調(diào)平水準(zhǔn)儀，在照準(zhǔn)水準(zhǔn)尺并調(diào)焦清楚后，用計(jì)算機(jī)控制圖像采集裝置獲得 視場中的水準(zhǔn)尺的圖像，根據(jù)獲得的圖像、水準(zhǔn)尺的編碼方案以及相應(yīng)的處理方法求得高 度和距離。由于其測量是由機(jī)器自動(dòng)完成的，因此結(jié)果穩(wěn)定，速度較快。 上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處在于現(xiàn)有的水準(zhǔn)儀需要至少兩個(gè)人才能完成測量，其 中一個(gè)人負(fù)責(zé)水準(zhǔn)儀的轉(zhuǎn)向、瞄準(zhǔn)和調(diào)焦等工作，另一人負(fù)責(zé)將水準(zhǔn)尺從一點(diǎn)移動(dòng)至另一 點(diǎn)上。在人工成本日益高漲的今天，研究一種可以實(shí)現(xiàn)單人操作自動(dòng)測量的數(shù)字水準(zhǔn)儀有 其重要的價(jià)值。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種水準(zhǔn)儀，用于自動(dòng)跟蹤水準(zhǔn)尺并自動(dòng)
3完成測量的數(shù)字水準(zhǔn)儀。 為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種自動(dòng)測量的數(shù)字水準(zhǔn)儀，包括廣角 攝像處理系統(tǒng)，用于在水平旋轉(zhuǎn)基座的驅(qū)動(dòng)下四周尋找標(biāo)尺，然后計(jì)算出標(biāo)尺所在的方位 和距離；望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦系統(tǒng)，用于根據(jù)所述標(biāo)尺的方位和距離通過水平旋轉(zhuǎn)基座調(diào)整朝向， 對(duì)準(zhǔn)標(biāo)尺后自動(dòng)調(diào)焦；CCD裝置，用于在調(diào)焦后通過望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦系統(tǒng)獲取標(biāo)尺的精確圖像； CPU單元，用于根據(jù)所述標(biāo)尺所在的方位和距離控制水平旋轉(zhuǎn)基座旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度以使望 遠(yuǎn)鏡調(diào)焦系統(tǒng)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)尺，然后驅(qū)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦系統(tǒng)到相應(yīng)的焦距上，并獲取在CCD裝置中 形成標(biāo)尺的圖像，最后計(jì)算出該標(biāo)尺的高程及距離，并存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器中。 進(jìn)一步，所述廣角攝像處理系統(tǒng)包括廣角透鏡系統(tǒng)、通過廣角透鏡系統(tǒng)獲取圖像
的圖像傳感器和與圖像傳感器相連的中央處理器；廣角攝像處理系統(tǒng)尋找標(biāo)尺并計(jì)算出標(biāo)
尺所在的方位和距離的方法如下所述中央處理器通過圖像傳感器連續(xù)獲取四周圖像，直
至所述中央處理器得到一張外界含有標(biāo)尺的圖像時(shí)止；所述中央處理器通過圖像匹配算法
找到標(biāo)尺并得到其在照片中的位置坐標(biāo) XI = nl*P， Yl = n2*P， 其中，P為圖像傳感器的一個(gè)像素寬度，則可以計(jì)算出標(biāo)尺在水平方向上的方位角 即所述方位P = ((Xl-O. 5*N*P)/0. 5*N*P)*a ，其中，N是圖像傳感器的水平像素?cái)?shù)，a為 廣角透鏡系統(tǒng)中鏡頭的廣角角度；根據(jù)標(biāo)尺的圖像在照片中的長寬所占的像素n3，n4可以 計(jì)算出標(biāo)尺所在的距離L = (H/n3承P)禮'，其中H為標(biāo)尺實(shí)際高度，L'為攝像機(jī)光學(xué)系統(tǒng) 的放大系數(shù)。 進(jìn)一步，使用的標(biāo)尺上的圖案是黑白相間的條碼；為確保自動(dòng)測量的進(jìn)度，CPU單 元控制準(zhǔn)標(biāo)尺調(diào)焦時(shí)，CPU單元多次驅(qū)動(dòng)水平旋轉(zhuǎn)基座及望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦系統(tǒng)，并在CCD裝置中 得到相對(duì)應(yīng)的圖像，CPU單元通過比較不同調(diào)焦位置上的圖像中的所述黑白相間的條碼的 對(duì)比度，以判斷出最佳的調(diào)焦位置，從而將望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦系統(tǒng)調(diào)焦到最佳位置。 作為另一種自動(dòng)測量的數(shù)字水準(zhǔn)儀，使用的標(biāo)尺上設(shè)有用于檢測標(biāo)尺所在位置的 GPS接收機(jī)和用于將檢測標(biāo)尺的位置信息以無線信號(hào)發(fā)出的無線信號(hào)發(fā)射裝置；水準(zhǔn)儀包 括用于接收所述無線信號(hào)并得出所述標(biāo)尺的位置信息的無線信號(hào)接收器、用于檢測水準(zhǔn) 儀所在位置的GPS接收機(jī)、CPU單元、水平旋轉(zhuǎn)基座、望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦系統(tǒng)和CCD裝置；CPU單元 根據(jù)水準(zhǔn)儀所在位置的信息、所述標(biāo)尺的位置信息，計(jì)算出標(biāo)尺相對(duì)水準(zhǔn)儀所在的方位和 距離，然后根據(jù)該方位和距離通過水平旋轉(zhuǎn)基座調(diào)整望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦系統(tǒng)的朝向，然后控制望 遠(yuǎn)鏡調(diào)焦系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)焦，并獲取在CCD裝置中形成標(biāo)尺的圖像，最后計(jì)算出該標(biāo)尺的高程 及距離，并存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器中。其中，使用的標(biāo)尺上的圖案是黑白相間的條碼；CPU單元控制 準(zhǔn)標(biāo)尺調(diào)焦時(shí)，CPU單元多次驅(qū)動(dòng)水平旋轉(zhuǎn)基座及望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦系統(tǒng)，并在CCD裝置中得到相 對(duì)應(yīng)的圖像，CPU單元通過比較不同調(diào)焦位置上的圖像的對(duì)比度，以判斷出最佳的調(diào)焦位 置，從而將望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦系統(tǒng)調(diào)焦到最佳位置。 作為第三種自動(dòng)測量的數(shù)字水準(zhǔn)儀，使用的標(biāo)尺上設(shè)有激光反射膜或激光反射涂 層；水準(zhǔn)儀包括設(shè)于水平旋轉(zhuǎn)基座上的激光發(fā)射和接收系統(tǒng)，用于在水平旋轉(zhuǎn)基座旋轉(zhuǎn) 時(shí)發(fā)射激光并接收反射光線，以確定標(biāo)尺所在的方位和距離；水準(zhǔn)儀還包括CPU單元、望 遠(yuǎn)鏡調(diào)焦系統(tǒng)和CCD裝置；CPU單元根據(jù)所述標(biāo)尺的方位和距離控制水平旋轉(zhuǎn)基座轉(zhuǎn)動(dòng)至該方位，并控制望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)焦，并獲取在CCD裝置中形成標(biāo)尺的圖像，最后計(jì)算 出該標(biāo)尺的高程及距離，并存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器中。其中，使用的標(biāo)尺上的圖案是黑白相間的條 碼；CPU單元控制準(zhǔn)標(biāo)尺調(diào)焦時(shí)，CPU單元多次驅(qū)動(dòng)水平旋轉(zhuǎn)基座及望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦系統(tǒng)，并在 CCD裝置中得到相對(duì)應(yīng)的圖像，CPU單元通過比較不同調(diào)焦位置上的圖像的對(duì)比度，以判斷 出最佳的調(diào)焦位置，從而將望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦系統(tǒng)調(diào)焦到最佳位置。 本實(shí)用新型具有積極的效果(l)本實(shí)用新型的第一種方案中的水準(zhǔn)儀在使用 時(shí)，廣角攝像處理系統(tǒng)在水平旋轉(zhuǎn)基座的驅(qū)動(dòng)下四周尋找標(biāo)尺，當(dāng)在A位置找到標(biāo)尺后，計(jì) 算出標(biāo)尺所在的不精確的位置信息(包括具體方位角和距離參數(shù))。然后通過水平旋轉(zhuǎn)基 座調(diào)控制遠(yuǎn)鏡調(diào)焦系統(tǒng)朝向A位置，對(duì)準(zhǔn)標(biāo)尺后自動(dòng)調(diào)焦；CPU單元通過獲取在CCD裝置中 形成標(biāo)尺的圖像，計(jì)算出該標(biāo)尺的精確的位置信息(包括高程及距離信息)，并存儲(chǔ)到存儲(chǔ) 器中；在將標(biāo)尺移到B位置后，采用同樣的方式獲取標(biāo)尺在B位置的位置信息，最后通過比 較A、B兩點(diǎn)上的相關(guān)數(shù)據(jù)即可得出兩點(diǎn)間的高差。(2)為得到最佳的調(diào)焦位置，CPU單元多 次驅(qū)動(dòng)水平旋轉(zhuǎn)基座，以連續(xù)微調(diào)望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦系統(tǒng)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)尺的角度，并通過比較不同調(diào)焦 位置上的圖像中的所述黑白相間的條碼的對(duì)比度，以判斷出最佳的調(diào)焦位置，如圖4，此時(shí) 準(zhǔn)標(biāo)尺的圖像在CCD的中央處成像，從而將測量誤差降至最低。(3)第二種方案中的水準(zhǔn)儀 在使用時(shí)，通過GPS定位系統(tǒng)確定水準(zhǔn)儀與標(biāo)尺的相對(duì)位置，然后控制遠(yuǎn)鏡調(diào)焦系統(tǒng)對(duì)準(zhǔn) 標(biāo)尺進(jìn)行調(diào)焦，最后CPU單元通過獲取在CCD裝置中形成標(biāo)尺的圖像，計(jì)算出該標(biāo)尺的精確 的位置信息；該方法適于較大距離的測量。(4)第二種方案中的水準(zhǔn)儀，利用激光直線傳播 的原理，使用的標(biāo)尺上設(shè)有激光反射膜或激光反射涂層；水準(zhǔn)儀使用時(shí)適于同時(shí)發(fā)射和接 收激光，從而找出標(biāo)尺所在的大致位置，，然后控制遠(yuǎn)鏡調(diào)焦系統(tǒng)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)尺進(jìn)行調(diào)焦，最后 CPU單元通過獲取在CCD裝置中形成標(biāo)尺的圖像，計(jì)算出該標(biāo)尺的精確的位置信息。

為了使本實(shí)用新型的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)的具體實(shí)施例并結(jié)合附 圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中 圖1為實(shí)施例中的數(shù)字水準(zhǔn)儀和將A位置的標(biāo)尺移到B位置，并自動(dòng)重新照準(zhǔn)、測 量、記錄的示意圖； 圖2為實(shí)施例中的數(shù)字水準(zhǔn)儀的結(jié)構(gòu)框圖； 圖3為實(shí)施例中的廣角攝像處理系統(tǒng)的成像示意圖； 圖4為實(shí)施例中望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦系統(tǒng)調(diào)焦到最佳位置時(shí)在CCD裝置中形成的圖像； 圖5為實(shí)施例中的自動(dòng)測量的數(shù)字水準(zhǔn)儀的高程、距離的計(jì)算流程圖； 圖6為實(shí)施例中的視距L的計(jì)算的參考圖。
具體實(shí)施方式
(實(shí)施例1) 見圖l-6，本實(shí)用新型的一種自動(dòng)測量的數(shù)字水準(zhǔn)儀，包括廣角攝像處理系統(tǒng)1， 用于在水平旋轉(zhuǎn)基座3的驅(qū)動(dòng)下四周尋找標(biāo)尺a，然后計(jì)算出標(biāo)尺a所在的方位和距離；望 遠(yuǎn)鏡調(diào)焦系統(tǒng)4，用于根據(jù)所述標(biāo)尺a的方位和距離通過水平旋轉(zhuǎn)基座3調(diào)整朝向，對(duì)準(zhǔn)標(biāo) 尺a后自動(dòng)調(diào)焦；與CPU單元2相連的CCD裝置5，用于在調(diào)焦后通過望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦系統(tǒng)4獲取標(biāo)尺a的精確圖像；CPU單元2，用于根據(jù)所述標(biāo)尺a所在的方位和距離控制水平旋轉(zhuǎn)基 座3旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度以使望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦系統(tǒng)4對(duì)準(zhǔn)標(biāo)尺a，然后驅(qū)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦系統(tǒng)4到相應(yīng) 的焦距上，并獲取在CCD裝置5中形成標(biāo)尺a的圖像，最后計(jì)算出該標(biāo)尺a的高程及距離， 并存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器中。具體地CPU單元2與水平旋轉(zhuǎn)基座3的控制電機(jī)相連，CPU單元2還 與望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦系統(tǒng)4的調(diào)焦電機(jī)相連，廣角攝像處理系統(tǒng)1和望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦系統(tǒng)4設(shè)于水平 旋轉(zhuǎn)基座3上。 所述廣角攝像處理系統(tǒng)1包括廣角透鏡系統(tǒng)、通過廣角透鏡系統(tǒng)獲取圖像的圖 像傳感器和與圖像傳感器相連的中央處理器；廣角攝像處理系統(tǒng)1尋找標(biāo)尺a并計(jì)算出標(biāo) 尺a所在的方位和距離的方法如下所述中央處理器通過圖像傳感器連續(xù)獲取四周圖像， 直至所述中央處理器得到一張外界含有標(biāo)尺a的圖像時(shí)止；所述中央處理器通過圖像匹配 算法找到標(biāo)尺a并得到其在照片中的位置坐標(biāo) XI = nl*P， Yl = n2*P， 其中，P為圖像傳感器的一個(gè)像素寬度，則可以計(jì)算出標(biāo)尺a在水平方向上的方位 角即所述方位P = ((Xl-O. 5*N*P)/0. 5*N*P)*a ，其中，N是圖像傳感器的水平像素?cái)?shù)，a 為廣角透鏡系統(tǒng)中鏡頭的廣角角度；根據(jù)標(biāo)尺a的圖像在照片中的長寬所占的像素n3， n4 可以計(jì)算出標(biāo)尺a所在的距離L = (H/n3承P)禮'，其中H為標(biāo)尺實(shí)際高度，L'為攝像機(jī)光 學(xué)系統(tǒng)的放大系數(shù)。 使用的標(biāo)尺a上的圖案是黑白相間的條碼；CPU單元2控制準(zhǔn)標(biāo)尺a調(diào)焦時(shí)，CPU 單元2多次驅(qū)動(dòng)水平旋轉(zhuǎn)基座3及望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦系統(tǒng)4，并在CCD裝置5中得到相對(duì)應(yīng)的圖 像，CPU單元2通過比較不同調(diào)焦位置上的圖像中的所述黑白相間的條碼的對(duì)比度，以判斷 出最佳的調(diào)焦位置，從而將望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦系統(tǒng)4調(diào)焦到最佳位置。 見圖2，使用時(shí)廣角攝像處理系統(tǒng)1可在0. 5 500m的范圍識(shí)別出水準(zhǔn)儀的標(biāo)尺， 并計(jì)算出其所在的位置(包括距離、方位角)，并將位置數(shù)據(jù)傳輸給CPU單元2， CPU單元2 輸出信號(hào)，驅(qū)動(dòng)水平旋轉(zhuǎn)基座3旋轉(zhuǎn)并對(duì)準(zhǔn)水準(zhǔn)儀標(biāo)尺，同時(shí)驅(qū)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦系統(tǒng)4到給定 的距離上，此時(shí)在CCD裝置5中就會(huì)形成標(biāo)尺a的圖像，通過放大器6、模數(shù)轉(zhuǎn)換器7將信 號(hào)傳輸?shù)紺PU單元2， CPU單元2可以通過計(jì)算多次驅(qū)動(dòng)水平旋轉(zhuǎn)基座3及望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦系統(tǒng) (4)以得到最佳的圖像，然后再計(jì)算處標(biāo)尺處的高程及距離存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器中。通過比較A、 B兩點(diǎn)上的相關(guān)數(shù)據(jù)即可得出兩點(diǎn)間的高差，并通過顯示器顯示。 見圖3，廣角攝像機(jī)中的圖像，可以根據(jù)此圖像計(jì)算出標(biāo)尺a的方位角a及距離 L ;見圖4，可以CCD裝置5中的圖像，計(jì)算對(duì)焦的精度、距離L及高程H。其中，視距計(jì)算公
式L = ，H/X+C，式中，L :儀器至標(biāo)尺的距離；f :水準(zhǔn)儀望遠(yuǎn)鏡的焦距；H :條碼的寬度；X : 條碼在CCD上的成像寬度；C :修正常數(shù)。(實(shí)施例2) 在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例的自動(dòng)測量的數(shù)字水準(zhǔn)儀具有如下變形 使用的標(biāo)尺a上設(shè)有激光反射膜或激光反射涂層；水準(zhǔn)儀b包括設(shè)于水平旋轉(zhuǎn) 基座3上的激光發(fā)射和接收系統(tǒng)，用于在水平旋轉(zhuǎn)基座3旋轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)射激光并接收反射光線， 以確定標(biāo)尺a所在的方位和距離；水準(zhǔn)儀b還包括CPU單元2、望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦系統(tǒng)4和CCD裝 置5 ;CPU單元2根據(jù)所述標(biāo)尺a的方位和距離控制水平旋轉(zhuǎn)基座3轉(zhuǎn)動(dòng)至該方位，并控制望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦系統(tǒng)4自動(dòng)調(diào)焦，并獲取在CCD裝置5中形成標(biāo)尺a的圖像，最后計(jì)算出該標(biāo)尺 a的高程及距離，并存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器中。 其中，使用的標(biāo)尺a上的圖案是黑白相間的條碼；CPU單元2控制準(zhǔn)標(biāo)尺a調(diào)焦時(shí)， CPU單元2多次驅(qū)動(dòng)水平旋轉(zhuǎn)基座3及望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦系統(tǒng)4，并在CCD裝置5中得到相對(duì)應(yīng)的 圖像，CPU單元2通過比較不同調(diào)焦位置上的圖像中的所述黑白相間的條碼的對(duì)比度，以判 斷出最佳的調(diào)焦位置，從而將望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦系統(tǒng)4調(diào)焦到最佳位置。(實(shí)施例3) 在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例的自動(dòng)測量的數(shù)字水準(zhǔn)儀具有如下變形 使用的標(biāo)尺a上設(shè)有用于檢測標(biāo)尺a所在位置的GPS接收機(jī)和用于將檢測標(biāo)尺a
的位置信息以無線信號(hào)發(fā)出的無線信號(hào)發(fā)射裝置。 水準(zhǔn)儀b包括用于接收所述無線信號(hào)并得出所述標(biāo)尺a的位置信息的無線信號(hào) 接收器、用于檢測水準(zhǔn)儀b所在位置的GPS接收機(jī)、CPU單元2、水平旋轉(zhuǎn)基座3、望遠(yuǎn)鏡調(diào) 焦系統(tǒng)4和CCD裝置5 ;CPU單元2根據(jù)水準(zhǔn)儀b所在位置的信息、所述標(biāo)尺a的位置信息， 計(jì)算出標(biāo)尺a相對(duì)水準(zhǔn)儀b所在的方位和距離，然后根據(jù)該方位和距離通過水平旋轉(zhuǎn)基座 3調(diào)整望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦系統(tǒng)4的朝向，然后控制望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦系統(tǒng)4自動(dòng)調(diào)焦，并獲取在CCD裝置 5中形成標(biāo)尺a的圖像，最后計(jì)算出該標(biāo)尺a的高程及距離，并存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器中。 其中，使用的標(biāo)尺a上的圖案是黑白相間的條碼；CPU單元2控制準(zhǔn)標(biāo)尺a調(diào)焦時(shí)， CPU單元2多次驅(qū)動(dòng)水平旋轉(zhuǎn)基座3及望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦系統(tǒng)4，并在CCD裝置5中得到相對(duì)應(yīng)的 圖像，CPU單元2通過比較不同調(diào)焦位置上的圖像中的所述黑白相間的條碼的對(duì)比度，以判 斷出最佳的調(diào)焦位置，從而將望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦系統(tǒng)4調(diào)焦到最佳位置。 所述GPS接收機(jī)的主要功能是能夠捕獲到按一定衛(wèi)星截止角所選擇的待測衛(wèi)星， 并跟蹤這些衛(wèi)星的運(yùn)行。當(dāng)接收機(jī)捕獲到跟蹤的衛(wèi)星信號(hào)后，就可測量出接收天線至衛(wèi)星 的偽距離和距離的變化率，解調(diào)出衛(wèi)星軌道參數(shù)等數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，接收機(jī)中的微處 理計(jì)算機(jī)就可按定位解算方法進(jìn)行定位計(jì)算，計(jì)算出用戶所在地理位置的經(jīng)緯度、高度、速 度、時(shí)間等信息。(實(shí)施例4) 在實(shí)施例2的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例的自動(dòng)測量的數(shù)字水準(zhǔn)儀具有如下變形 作為另一種實(shí)施方式，水準(zhǔn)儀b中的CPU單元2可以直接根據(jù)在A位置的標(biāo)尺a發(fā) 送來的的GPS信號(hào)和在B位置的標(biāo)尺a發(fā)送來的GPS信號(hào)，直接計(jì)算出所在位置的GPS信 號(hào)計(jì)算出A、 B兩點(diǎn)的高差，并通過顯示器顯示。 顯然，本實(shí)用新型的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本實(shí)用新型所作的舉例，而 并非是對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明 的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以 窮舉。而這些屬于本實(shí)用新型的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本實(shí)用新型 的保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求一種自動(dòng)測量的數(shù)字水準(zhǔn)儀，其特征在于包括用于在水平旋轉(zhuǎn)基座(3)的驅(qū)動(dòng)下四周尋找標(biāo)尺(a)以計(jì)算出標(biāo)尺(a)所在的方位和距離的廣角攝像處理系統(tǒng)(1)；用于根據(jù)所述標(biāo)尺(a)的方位和距離通過水平旋轉(zhuǎn)基座(3)調(diào)整朝向，并在對(duì)準(zhǔn)標(biāo)尺(a)后自動(dòng)調(diào)焦的望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦系統(tǒng)(4)；用于在調(diào)焦后通過望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦系統(tǒng)(4)獲取標(biāo)尺(a)的精確圖像的CCD裝置(5)；用于根據(jù)所述標(biāo)尺(a)所在的方位和距離控制水平旋轉(zhuǎn)基座(3)旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度以使望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦系統(tǒng)(4)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)尺(a)并驅(qū)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦系統(tǒng)(4)到相應(yīng)的焦距上，以獲取在CCD裝置(5)中形成標(biāo)尺(a)的圖像并計(jì)算出該標(biāo)尺(a)的高程及距離的CPU單元(2)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動(dòng)測量的數(shù)字水準(zhǔn)儀，其特征在于所述廣角攝像處 理系統(tǒng)(1)包括廣角透鏡系統(tǒng)、通過廣角透鏡系統(tǒng)獲取圖像的圖像傳感器和與圖像傳感 器相連的中央處理器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種自動(dòng)測量的數(shù)字水準(zhǔn)儀，其特征在于使用的標(biāo)尺 (a)上的圖案是黑白相間的條碼。
4. 一種自動(dòng)測量的數(shù)字水準(zhǔn)儀，其特征在于使用的標(biāo)尺(a)上設(shè)有用于檢測標(biāo)尺(a)所在位置的GPS接收機(jī)和用于將檢測標(biāo)尺 (a)的位置信息以無線信號(hào)發(fā)出的無線信號(hào)發(fā)射裝置；水準(zhǔn)儀(b)包括用于接收所述無線信號(hào)并得出所述標(biāo)尺(a)的位置信息的無線信號(hào) 接收器，用于檢測水準(zhǔn)儀(b)所在位置的GPS接收機(jī)，水平旋轉(zhuǎn)基座(3)，望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦系統(tǒng)(4) ， CCD裝置(5)，以及用于根據(jù)水準(zhǔn)儀(b)所在位置的信息、所述標(biāo)尺(a)的位置信息計(jì) 算出標(biāo)尺(a)相對(duì)水準(zhǔn)儀(b)所在的方位和距離，并根據(jù)該方位和距離通過水平旋轉(zhuǎn)基座 (3)調(diào)整望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦系統(tǒng)(4)的朝向控制望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦系統(tǒng)(4)自動(dòng)調(diào)焦并獲取在CCD裝置(5) 中形成標(biāo)尺(a)的圖像，最后計(jì)算出該標(biāo)尺(a)的高程及距離并存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器中的CPU 單元(2)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種自動(dòng)測量的數(shù)字水準(zhǔn)儀，其特征在于使用的標(biāo)尺(a) 上的圖案是黑白相間的條碼。
6. —種自動(dòng)測量的數(shù)字水準(zhǔn)儀，其特征在于 使用的標(biāo)尺(a)上設(shè)有激光反射膜或激光反射涂層；水準(zhǔn)儀(b)包括設(shè)于水平旋轉(zhuǎn)基座(3)上的激光發(fā)射和接收系統(tǒng)，用于在水平旋轉(zhuǎn)基 座(3)旋轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)射激光并接收反射光線，以確定標(biāo)尺(a)所在的方位和距離；水準(zhǔn)儀(b)還包括望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦系統(tǒng)(4)，CCD裝置(5)，以及根據(jù)所述標(biāo)尺(a)的方位 和距離控制水平旋轉(zhuǎn)基座(3)轉(zhuǎn)動(dòng)至該方位并控制望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦系統(tǒng)(4)自動(dòng)調(diào)焦，并獲取 在CCD裝置(5)中形成標(biāo)尺(a)的圖像，最后計(jì)算出該標(biāo)尺(a)的高程及距離并存儲(chǔ)到存 儲(chǔ)器中的CPU單元(2)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種自動(dòng)測量的數(shù)字水準(zhǔn)儀，其特征在于使用的標(biāo)尺(a) 上的圖案是黑白相間的條碼。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種能自動(dòng)跟蹤水準(zhǔn)尺并自動(dòng)完成測量的數(shù)字水準(zhǔn)儀，其包括廣角攝像處理系統(tǒng)，用于在水平旋轉(zhuǎn)基座的驅(qū)動(dòng)下四周尋找標(biāo)尺，然后計(jì)算出標(biāo)尺所在的方位和距離；望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦系統(tǒng)，用于根據(jù)所述標(biāo)尺的方位和距離通過水平旋轉(zhuǎn)基座調(diào)整朝向，對(duì)準(zhǔn)標(biāo)尺后自動(dòng)調(diào)焦；CCD裝置，用于在調(diào)焦后通過望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦系統(tǒng)獲取標(biāo)尺的精確圖像；CPU單元，用于根據(jù)所述標(biāo)尺所在的方位和距離控制水平旋轉(zhuǎn)基座旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度以使望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦系統(tǒng)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)尺，然后驅(qū)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦系統(tǒng)到相應(yīng)的焦距上，并獲取在CCD裝置中形成標(biāo)尺的圖像，最后計(jì)算出該標(biāo)尺的高程及距離，并存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器中。
文檔編號(hào)G01C5/02GK201503267SQ20092031158
公開日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2009年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月27日
發(fā)明者丁家巍, 陳圣紅 申請(qǐng)人:常州市新瑞得儀器有限公司