CH675300A5 - - Google Patents

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CH675300A5
CH675300A5 CH490787A CH490787A CH675300A5 CH 675300 A5 CH675300 A5 CH 675300A5 CH 490787 A CH490787 A CH 490787A CH 490787 A CH490787 A CH 490787A CH 675300 A5 CH675300 A5 CH 675300A5
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CH
Switzerland
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scale
light
length
dark
absolute
Prior art date
Application number
CH490787A
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German (de)
Inventor
Gerhard Schlosser
Egon Maase
Helfried Potthoff
Ralf-Peter Schmidt
Original Assignee
Zeiss Jena Veb Carl
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    • G01MEASURING; TESTING
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    • G01C15/002Active optical surveying means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/024Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness by means of diode-array scanning

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  • Optical Transform (AREA)

Description

1 1

CH 675 300 A5 CH 675 300 A5

2 2nd

Beschreibung description

Die Erfindung betrifft ein Längenmessverfahren gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, bei dem ein Absolutmassstab abschnittsweise auf einem Zeilensensor abgebildet, die Sensorsignale digitalisiert und in einem Mikrorechner ausgewertet werden. Das Verfahren ist insbesondere zur Durchfuhrung des automatischen Nivellements, des Präzisionsnivellements und zur Entfernungsmessung, mit ungleichen Zielweiten von etwa 5 bis 50 m, anwendbar sowie zur Positionierung von Teilen oder in der Koordinatenmesstechnik einsetzbar. The invention relates to a length measuring method according to the preamble of claim 1, in which an absolute scale is mapped in sections on a line sensor, the sensor signals are digitized and evaluated in a microcomputer. The method can be used in particular to carry out automatic leveling, precision leveling and distance measurement, with unequal target ranges of approximately 5 to 50 m, and can be used for positioning parts or in coordinate measuring technology.

Es ist bekannt, dass beim geometrischen Nivellement der Durchstosspunkt der horizontalen Ziellinie durch eine vertikal stehende Nivellierlatte visuell beobachtet wird und der Messwert aus der Ablesung der m, dm und cm und einer Schätzung der mm an der Nivellierlatte besteht. It is known that in the case of geometric leveling, the point of penetration of the horizontal target line is visually observed through a vertical leveling staff and the measured value consists of reading the m, dm and cm and an estimate of the mm on the leveling staff.

Beim Präzisionsnivellement wird visuell auf einen Teilstrich der Nivellierlatte koinzidiert. Der Mess-wert besteht aus der Ablesung der m, dm und cm an der Nivellierlatte sowie aus der Ablesung der mm und Bruchteile davon am Mikrometer. Precision leveling involves visually coinciding on a graduation mark of the leveling staff. The measured value consists of reading the m, dm and cm on the leveling staff as well as reading the mm and fractions thereof on the micrometer.

Beim Einstellen, Koinzidieren, Ablesen und Notieren können zufällige und systematische persönliche Fehler auftreten, insbesondere dann, wenn durch entsprechend lange Tätigkeit und die dabei auftretende erhebliche Belastung des Beobachters Ermüdungserscheinungen entstehen. Umfangreiche Kontröllrechnungen wirken dem entgegen, wobei aber auch hier aus denselben Gründen weitere Fehler auftreten können. Die ursprünglichen Messungsdaten werden zur weiteren Verarbeitung durch elektronische Datenverarbeitungsanlagen vorverdichtet in eine maschinenlesbare Form übertragen. Spätere Verbesserungen, z.B. Teilstrichverbesserungen der ursprünglichen Messungsdaten sind daher nicht mehr möglich. Messfehler durch kurzzeitige Refraktionsänderungen sind kaum zu vermeiden. Accidental and systematic personal errors can occur when setting, coinciding, reading and noting, especially if fatigue occurs due to the correspondingly long activity and the considerable strain on the observer. Comprehensive control calculations counteract this, although other errors can also occur here for the same reasons. The original measurement data are precompressed and transferred into a machine-readable form for further processing by electronic data processing systems. Later improvements, e.g. Graduation mark improvements to the original measurement data are therefore no longer possible. Measurement errors due to brief refraction changes can hardly be avoided.

Es sind bereits technische Mittel entwickelt worden, um den Beobachter durch eine teilweise Automatisierung zu entlasten und die Fehler zu verringern. So ist es bekannt, den im Nivellier abgebildeten Ausschnitt der Messlatte zusammen mit einer die Horizontale anzeigenden Ziellinie im Nivellier mit einer Film-Kamera aufzunehmen und das Bild später automatisch auszuwerten. Dazu werden auf der Messplatte Skalenstriche aufgetragen, die gut zu den übrigen Flächen der Skala kontrastieren. Ihr Abstand zueinander ist bekannt. Ihr Abstand zu einem Ende der Messlatte ist durch eine an dem Skalenstrich angebrachte Kodierung gekennzeichnet (DE-AS 1 267 855). Der Film wird senkrecht zur Richtung der Skalenstrichbilder abgetastet. Mit der Abtasteinrichtung ist ein Impulsgeber gekoppelt. Der Abtastweg zwischen zwei Skalenstrichbildern bzw. zur Ziellinie wird durch Auszählen der Impulse gemessen. Mit derselben Fotozelle oder einer weiteren wird auch die den Strichen beigefügte kodierte Markierung entschlüsselt. Technical means have already been developed to relieve the observer through partial automation and to reduce errors. It is known, for example, to record the section of the measuring stick shown in the level together with a target line indicating the horizontal in the level with a film camera and to later automatically evaluate the image. For this purpose, scale lines are applied to the measuring plate, which contrast well with the other areas of the scale. Their distance from one another is known. Their distance from one end of the measuring stick is identified by a code attached to the scale line (DE-AS 1 267 855). The film is scanned perpendicular to the direction of the scale line images. A pulse generator is coupled to the scanning device. The scanning path between two scale line images or to the finish line is measured by counting the pulses. The coded marking attached to the lines is decoded with the same photocell or another one.

Dadurch, dass vor jeder Auswertung erst die Aufnahme entwickelt werden müssen, ist das Verfahren unpraktisch und aufwendig. Ausserdem ist das Verfahren in seiner Genauigkeit beschränkt. Der Impulszähler registriert die Zahl der Schritte bis zur nächsten grösseren Helligkeitsänderung der auszuwertenden Hell-Dunkel-Signale des Skalenabschnitts. Der Übergangsbereich wird dabei je nach der Entfernung der Messlatte und den Bedingungen zum Zeitpunkt der Filmaufnahme sehr unterschiedlich ausgewertet, zumal die Breite des Skalenstriches an die grösste Entfernung, bei der gemessen werden soll, angepasst werden muss. The fact that the recording has to be developed before each evaluation makes the method impractical and time-consuming. In addition, the accuracy of the method is limited. The pulse counter registers the number of steps until the next major change in brightness of the light-dark signals of the scale section to be evaluated. The transition range is evaluated very differently depending on the distance of the measuring stick and the conditions at the time of filming, especially since the width of the scale line must be adjusted to the greatest distance at which measurements are to be taken.

In der DE-OS 3 213 860 wird eine Messlatte beschrieben, auf der in Längsrichtung der Latte in vorbestimmten Abständen LED's angeordnet sind, die kodierte Lichtstrahlen aussenden. Die Kodierung entspricht dabei ihrer Höhe auf der Messlatte. Das Nivellier besitzt eine lichtempfindliche Messanordnung, vorzugsweise einen Fototransistor, und eine elektrische Schaltungsanordnung zum Bestimmen jener LED, von der das auf den fotoelektrischen Sensor einfallende Licht ausgeht. DE-OS 3 213 860 describes a measuring staff on which LEDs are arranged in the longitudinal direction of the staff at predetermined intervals, which emit coded light beams. The coding corresponds to its height on the staff. The level has a light-sensitive measuring arrangement, preferably a photo transistor, and an electrical circuit arrangement for determining the LED from which the light incident on the photoelectric sensor originates.

Im Vergleich zur vorhergehend genannten technischen Lösung ist die Auflösung und damit die Messgenauigkeit noch geringer. Ausserdem ist der Aufwand für die Messlatte sehr hoch. Compared to the technical solution mentioned above, the resolution and thus the measurement accuracy is even lower. In addition, the effort for the yardstick is very high.

Andere technische Lösungen, auf die hier nicht näher eingegangen wird, arbeiten mit einem Nivellier, das Strahlen, insbesondere Laserstrahlen, aussendet und mit ihnen die Messlatte abtastet. Der technische Aufwand für diese Automatisierungslösungen ist sehr gross. Other technical solutions, which are not dealt with in more detail here, work with a level that emits beams, in particular laser beams, and scans the measuring stick with them. The technical effort for these automation solutions is very large.

Aus der DE-OS 3 427 067 ist ein optoelektronisches Längenmessverfahren mit kodiertem Absolutmassstab zur absoluten Wegmessung und Positionierung, z.B. im allgemeinen Maschinen- und Gerätebau, bekannt. Auf dem Absolutmassstab ist zwischen den Massstabstrichen eine Strichkodierung, die die Positionsinformation des zugehörigen Massstabstrichs enthält, aufgebracht. Der Absolutmassstab wird in Messrichtung abgetastet. Dabei wird ein Skalenausschnitt auf einem optoelektronischen Zeilensensor (CCD-Zeile) abgebildet. Der Ausschnitt enthält immer wenigstens einen Massstabstrich und eine vollständige Strichkodierung. Der Zeilensensor ist mit einer logischen Schaltung (Mikrorechner) verbunden. Mit ihr wird aus der Zuordnung des Massstabstrichs zum Zeilensensor die Feinposition und aus der Strichkodierung die absolute Position des zugehörigen Massstabstrichs ermittelt. DE-OS 3 427 067 describes an optoelectronic length measuring method with a coded absolute scale for absolute displacement measurement and positioning, e.g. in general machine and device construction, known. A bar code, which contains the position information of the associated scale bar, is applied to the absolute scale between the scale bars. The absolute scale is scanned in the measuring direction. A scale section is imaged on an optoelectronic line sensor (CCD line). The section always contains at least one scale bar and a complete bar coding. The line sensor is connected to a logic circuit (microcomputer). It is used to determine the fine position from the assignment of the scale bar to the line sensor and the absolute position of the associated scale bar from the bar coding.

Dieses Längenmessverfahren kann mit Einschränkungen auf das automatische Nivellement angewendet werden, indem eine Messlatte wie der Absolutmassstab kodiert und im Strahlengang des Nivelliers einen Zeilensensor angeordnet wird. Die für ein Präzisionsnivellement über einen grossen Messbereich erforderliche Auflösung und Messgenauigkeit kann allerdings nicht erreicht werden. Bei der Vielzahl der zu kennzeichnenden Positionen ist ein langes Kodewort zwischen den Teilstrichen erforderlich. Bei Messungen über 50 m müssen der Massstabstrich und die Striche der Kodierungen relativ dick und mit dem entsprechenden Zwischenraum ausgeführt werden, um die notwendige Auflösung zu garantieren. This length measuring method can be applied to the automatic leveling with restrictions, by coding a measuring stick like the absolute scale and placing a line sensor in the beam path of the leveling. However, the resolution and measurement accuracy required for precision leveling over a large measuring range cannot be achieved. With the large number of positions to be marked, a long code word between the tick marks is required. For measurements over 50 m, the scale bar and the lines of the coding must be made relatively thick and with the appropriate space in between to guarantee the necessary resolution.

Zweck der Erfindung ist es, das Nivellement weit5 The purpose of the invention is to level 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

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2 2nd

3 3rd

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4 4th

gehend automatisch durchzuführen und dabei eine hohe Genauigkeit zu erreichen. to be carried out automatically while achieving a high level of accuracy.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen in Abtastrichtung kodierten Absolutmassstab so zu kodieren und mit einem Zeilensensor abzutasten, dass die Lage einer von vielen Positionen des Absolutmassstabs gegenüber dem Zeilensensor unabhängig von der Entfernung zwischen beiden präzise ermittelt wird. The object of the invention is to encode an absolute scale coded in the scanning direction and to scan it with a line sensor in such a way that the position of one of many positions of the absolute scale relative to the line sensor is determined precisely regardless of the distance between the two.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass eine als Hell-Dunkel-Folge kodierte Skala verwendet wird, deren auf dem Zeilensensor abgebildeter Ausschnitt immer wenigstens zwei Felder, eines mit der Länge 1 • £ und eines mit der Länge K • £, jeweils in Messrichtung gemessen, enthält, die Länge 1 ■ £ die grösste oder kleinste Länge der Hell-Dunkel-Felder der Skala ist, und aus der Zuordnung der Hell-Dunkel-Übergänge zum Zeilensensor sowohl die absolute als auch die Feinposition des Absolutmassstabs ermittelt wird. According to the invention, this object is achieved in that a scale coded as a light-dark sequence is used, the section of which is shown on the line sensor, always at least two fields, one with the length 1 • £ and one with the length K • £, each in the measuring direction measured, contains, the length 1 ■ £ is the greatest or smallest length of the light-dark fields of the scale, and from the assignment of the light-dark transitions to the line sensor, both the absolute and the fine position of the absolute scale are determined.

Die im festen Abstand zueinander angeordneten Pixel des Zeilensensors bilden einen Massstab, mit dem die Feldlängen ausgemessen und das Feld mit der Länge 1 • £ festgestellt werden kann. Damit ist es möglich, den Abbildungsmassstab, und hieraus die Zielweite zu bestimmen sowie durch Auswertung der Hell-Dunkel-Folge des Bildausschnitts die Grobposition des Absolutmassstabs in Bezug auf die Lage des Zeilensensors festzustellen. The pixels of the line sensor arranged at a fixed distance from each other form a scale with which the field lengths can be measured and the field with the length 1 • £ can be determined. It is thus possible to determine the imaging scale, and from this the target range, and to determine the rough position of the absolute scale in relation to the position of the line sensor by evaluating the light-dark sequence of the image section.

Zur Erhöhung der Präzision ist es vorteilhaft, die Lage der Hell-Dunkel-Übergänge in Bezug auf den Zeilensensor zu ermitteln, die sich daraus ergebenden Längen mit den im Mikrorechner gespeicherten Längen der Hell-Dunkel-Felder des Absolutmassstabs zu vergleichen und daraus die Feinposition zu ermitteln, wobei die Sensorsignale vorzugsweise in 16 Stufen digitalisiert werden. To increase the precision, it is advantageous to determine the position of the light-dark transitions in relation to the line sensor, to compare the resulting lengths with the lengths of the light-dark fields of the absolute scale stored in the microcomputer, and to use this to determine the fine position determine, the sensor signals are preferably digitized in 16 stages.

Vorzugsweise kann ein Absolutmassstab mit wenigen Teilstrichlängen zwischen 0,5 ■ £ und 2,0 • £, beispielsweise 0,5 • £ und 1,0 • £ oder 1 • £, 1,5 • £ und 2,0 • £ verwendet werden. It is preferable to use an absolute scale with a few graduation lengths between £ 0.5 and £ 2.0, for example £ 0.5 and £ 1.0 or £ 1, £ 1.5 and £ 2.0 .

Diese Längenmessverfahren ermöglicht die Durchführung des Präzisionsnivellement mit automatischer Messwerterfassung. Dazu sind die Höhenpositionen auf der Nivellierlatte zu kodieren und im Nivellier ist eine CCD-Zeile anzuordnen. Die notwendige Genauigkeit wird vorzugsweise zum einen dadurch erreicht, dass die vielen Positionen der Teilstriche auf der Nivellierlatte mit wenigen, eine hohe Auflösung zulassenden, unterschiedlichen Längen der Teilstriche einer ununterbrochenen Hell-Dunkel-Folge eindeutig kodiert wird. Zum anderen wird, wie in den Ansprüchen angegeben und im Ausführungsbeispiel näher erläutert, die Lage aller im abgebildeten Ausschnitt liegenden Hell-Dunkel-Übergänge bei mehrstufiger Digitalisierung in Bezug auf den Zeilensensor ermittelt und durch den Vergleich mit den im Mikrorechner gespeicherten Werten der Nivellierlatte präzisiert und hieraus die Feinposition bestimmt. This length measuring method enables precision leveling to be carried out with automatic measured value acquisition. The height positions on the leveling staff must be coded and a CCD line must be arranged in the level. The necessary accuracy is preferably achieved on the one hand by clearly coding the many positions of the graduation marks on the leveling staff with a few different lengths of the graduation marks of an uninterrupted sequence of light and dark that permit high resolution. On the other hand, as indicated in the claims and explained in more detail in the exemplary embodiment, the position of all the light-dark transitions in the illustrated cutout in the case of multi-stage digitization with respect to the line sensor is determined and made more precise by comparison with the values of the leveling staff stored in the microcomputer and the fine position is determined from this.

Die Ziellinie kann durch Justierung eines empfindlichen Sensorelementes auf die Abbildungshöhe der horizontalen Ziellinie oder durch Ausmessen und Speichern dieser Höhe mit der fest montierten CCD-Zeile erhalten werden. The finish line can be obtained by adjusting a sensitive sensor element to the image height of the horizontal finish line or by measuring and storing this height with the permanently mounted CCD line.

Das Verfahren ist auch für andere Mess- oder Positionieraufgaben im Maschinenbau oder anderen Gebieten einsetzbar. The method can also be used for other measuring or positioning tasks in mechanical engineering or other areas.

Die Erfindung wird in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen näher dargestellt. The invention is illustrated in more detail in the following exemplary embodiments.

In den Zeichnung zeigen Show in the drawing

Fig. 1 eine Nivellier mit einer CCD-Zeile, 1 is a level with a CCD line,

Fig. 2 eine erste erfindungsgemäss ausgeführte Nivellierlatte und Fig. 2 shows a first leveling staff designed according to the invention and

Fig. 3 eine zweite erfindungsgemäss ausgeführte Nivellierlatte. Fig. 3 shows a second leveling staff designed according to the invention.

Fig. 1 zeigt den bekannten Strahlengang eines Nivelliere 1. Anstelle eines Prismas ist ein Strahlenteiler 2 eingebaut. Durch ihn fällt ein Teil des Lichts auf ein zusätzliches Abbildungssystem 3. Der dort hindurchtretende Lichtanteil wird von dem Abbildungssystem auf eine CCD-Zeile 4 fokussiert. Dieser Sensor 4 ist so justiert, dass der Teil des Bildfeldes abgebildet wird, der die Abbildung der Nivellierlatte enthält, und hierin die Ziellinie auf ein vorher festgelegtes empfindliches Element, vorzugsweise ein mittleres Element, projiziert wird. 1 shows the known beam path of a level 1. A beam splitter 2 is installed instead of a prism. Part of the light falls through it onto an additional imaging system 3. The portion of light that passes through it is focused by the imaging system onto a CCD line 4. This sensor 4 is adjusted in such a way that the part of the image field that contains the image of the leveling staff is imaged and the target line is projected onto a predefined sensitive element, preferably a central element.

Die CCD ist auf einer Leiterplatte 5 montiert. Auf dieser sind weitere elektronische Bauelemente angeordnet, die für den Betrieb der Zeile in ihrer unmittelbaren Nähe erforderlich sind. Über ein Kabel 6 ist die Leiterplatte 5 mit einer Steuer- und Recheneinheit 7, einer alphanumerischen Anzeigeeinheit 8 und einem Datenspeicher verbunden. The CCD is mounted on a printed circuit board 5. On this, further electronic components are arranged, which are necessary for the operation of the line in its immediate vicinity. The circuit board 5 is connected via a cable 6 to a control and computing unit 7, an alphanumeric display unit 8 and a data memory.

Die Kodierung der NivellierJatte ist in zwei Varianten ausgeführt. Bei beiden Varianten sind die Teilstrichpositionen in linearer Maximalfolge (s. Literaturangabe Nr. 1 am Schluss der Beschreibung) mit der Periodenlänge The leveling mat is coded in two versions. In both variants, the graduation positions are in a linear maximum sequence (see literature reference No. 1 at the end of the description) with the period length

N = 2k' -1 N = 2k '-1

kodiert. Mit k-Bit-Stellen können jeweils N Positionen auf der Nivellierlatte kodiert werden, d.h. auf der CCD-Zeile sind zur eindeutigen Identifizierung immer mindestens k Bit abzubilden. Bei beiden Varianten ist eine Teilstrichfolge von Hell- bzw. Dunkelfeldern mit der Länge 1 ■ £ der Ausgangspunkt der Kodierung. encoded. With k-bit digits, N positions can be coded on the leveling staff, i.e. At least k bits must always be shown on the CCD line for unambiguous identification. In both variants, a graduation of light or dark fields with a length of 1 ■ £ is the starting point for the coding.

In der ersten Ausführung (Fig. 2) wird die Teil-strichgrösse mit dem Bi-Phase-Kode, und zwar in der Variante Bi-Phase-Space, verschlüsselt. Jeder Helligkeitswechsel charakterisiert einen Bit-An-fang. Die Hell- bzw. Dunkelfelder mit der Länge 1 • £ haben den Kodewert 1. Der zusätzliche Helligkeitswechsel in der Mitte eines Feldes von der Länge 1 ■£ kennzeichnet den Kodewert 0. Die Nivellierlatte ist mit 1 • £- und 0,5 • ^-langen Feldern eindeutig kodiert. Die 0,5 ■ ^-langen Felder treten immer paarweise auf. Nähere Angaben zur Bi-Phase-Kodie-rung können der Literaturangabe Nr. 2 am Schluss der Beschreibung entnommen werden. In the first embodiment (FIG. 2), the partial stroke size is encoded with the bi-phase code, specifically in the bi-phase space variant. Every change in brightness characterizes a bit start. The light or dark fields with the length 1 • £ have the code value 1. The additional brightness change in the middle of a field with the length 1 ■ £ indicates the code value 0. The leveling staff is with 1 • £ - and 0.5 • ^ -long fields clearly coded. The 0.5 ■ ^ long fields always appear in pairs. Further information on the bi-phase coding can be found in literature reference No. 2 at the end of the description.

Im zweiten Ausführungsbeispiel (Fig. 3) ist der linearen Maximalfolge eine Delay-Modulation überlagert. In den Hell- oder Dunkelfeldern der Länge 1 • £ erfolgt beim Kodewert 1 in der Mitte ein Helligkeitswechsel. Beim Kodewert 0 wechselt die Helligkeit nicht, wenn der Kodewert 1 folgt, sonst am Ende. In the second exemplary embodiment (FIG. 3), a delay modulation is superimposed on the linear maximum sequence. In the light or dark fields of length 1 • £ there is a change in brightness at code value 1 in the middle. With code value 0, the brightness does not change if code value 1 follows, otherwise at the end.

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

5 5

CH 675 300 A5 CH 675 300 A5

6 6

Die Feldiängen betragen 1 ■ £; 1,5- £ oder 2,0 • £. Im auf dem Zeilensensor abgebildeten Ausschnitt müssen wenigstens k + 1 Bit enthalten sein. Nähere Angaben zur Delay-Modulation können der Literaturangabe Nr. 2 am Schluss der Beschreibung entnommen werden. The field lengths are 1 ■ £; £ 1.5 or £ 2.0. The cutout shown on the line sensor must contain at least k + 1 bits. Further information on delay modulation can be found in literature reference No. 2 at the end of the description.

In beiden Beispielen wurden zur Veranschaulichung jeweils 15 Positionen kodiert. Auf einer tatsächlichen Nivellierlatte sind erheblich mehr Positionen darzustellen. Beispielsweise wurden auf einer Nivellierlatte mit der Teilstrichgrösse 1 • £ - 1 cm 255 Positionen kodiert. Unter Verwendung eines Zeilensensors mit 1024 Pixel wurde im Zielbereich von 5 bis 50 m die für das Präzisionsnivellement erforderliche Genauigkeit erreicht. Messung und Auswertung erfolgten dabei wie folgt. In both examples, 15 positions were coded for illustration. Significantly more positions are to be displayed on an actual leveling staff. For example, 255 positions were coded on a leveling staff with the graduation mark size 1 • £ - 1 cm. Using a line sensor with 1024 pixels, the accuracy required for precision leveling was achieved in the target area of 5 to 50 m. Measurement and evaluation were carried out as follows.

Der auf der CCD-Zeile abgebildete Lattenausschnitt wird abgetastet und mittels AD-Wandler in eine digitale Signalfolge gewandelt. Aus der Signalfolge werden die Positionen der Hell-Dunkel-Über-gänge auf der CCD-Zeile mit hoher Genauigkeit bestimmt. Die Hell-Dunkel-Folge wird dekodiert und hieraus die Grobposition ermittelt, d.h. festgestellt, welcher Teilstrich in Höhe der Ziellinienposition der CCD-Zeile liegt. Die gemessenen Hell-Dunkel-Posi-tionen werden mit den (gespeicherten) Werten der Hell-Dunkel-Übergänge der verwendeten Messlatte verglichen und im Ergebnis des Vergleichs relativ, d.h. unabhängig vom Abbildungsmassstab, korrigiert. Aus den korrigierten Positionen der abgebildeten Hell-Dunkel-Übergänge werden der Abbildungsmassstab und zusammen mit der Brennweite des optischen Systems die Zielweite bestimmt. Zur Bestimmung des Höhenwerts werden die Abstände der Hell-Dunkel-Übergänge zur Zielposition auf der CCD-Zeile ermittelt, mit dem Abbildungsmassstab umgerechnet, zur Höhe der Grobposition über dem Fusspunkt der Nivellierlatte addiert und die Summen gemittelt. Zur weiteren Erhöhung der Genauigkeit und zur Reduzierung des Einflusses der Luftunruhe, insbesondere der vertikalen Rich-tungsszintillation, sollte ein Nivellementwert aus mehreren Bildabtastungen bestimmt werden. The staff section shown on the CCD line is scanned and converted into a digital signal sequence by means of an AD converter. The positions of the light-dark transitions on the CCD line are determined with high accuracy from the signal sequence. The light-dark sequence is decoded and the rough position is determined from it, i.e. determined which tick mark is at the height of the target line position of the CCD line. The measured light-dark positions are compared with the (stored) values of the light-dark transitions of the measuring stick used and in the result of the comparison relative, i.e. corrected regardless of the imaging scale. From the corrected positions of the light-dark transitions shown, the imaging scale and, together with the focal length of the optical system, the target range are determined. To determine the height value, the distances between the light-dark transitions to the target position on the CCD line are determined, converted using the imaging scale, added to the height of the rough position above the base of the leveling staff, and the sums averaged. In order to further increase the accuracy and to reduce the influence of the air turbulence, especially the vertical directional scintillation, a leveling value should be determined from several image scans.

Bezüglich Literatur zum Stand der Technik wird auf With regard to literature on the state of the art is on

1. Peterson, w.w.: Prüfbare und korrigierbare Codes. München, Wien, Oldenburg, 1967 und 1. Peterson, f.w.: Checkable and correctable codes. Munich, Vienna, Oldenburg, 1967 and

2. Schmelowsky, K.-H. u.a.: Entzerrungsfreies Demodulationsverfahren für Magnetspeicher, Teil 1, in: radio fernsehen elektronik, Berlin 28 (1979) 10, S. 633 ff, verwiesen. 2. Schmelowsky, K.-H. u.a .: Equalization-free demodulation method for magnetic storage, part 1, in: radio fernsehen elektronik, Berlin 28 (1979) 10, p. 633 ff.

Claims (5)

Patentansprüche 1. Längenmessverfahren mit einem in Abtastrichtung kodiertem Absolutmassstab und einem optoelektronischen Zeilensensor insbesondere zur Durchführung des automatischen Nivellements, mit ausschnittsweiser Abbildung der Skala auf dem Zeilensensor, Digitalisierung der Sensorsignale und Auswertung in einem Mikrorechner, gekennzeichnet dadurch, dass der abgebildete Ausschnitt eines in Hell-Dunkel-Folge kodierten Absolutmassstabs immer wenigstens zwei Felder, eines mit der Länge1. Length measuring method with an absolute scale coded in the scanning direction and an optoelectronic line sensor, in particular for carrying out the automatic leveling, with partial representation of the scale on the line sensor, digitization of the sensor signals and evaluation in a microcomputer, characterized in that the illustrated section of a Dark sequence always coded absolute scales at least two fields, one with the length 1 ■ £ und eines mit der Länge K • £, jeweils in Messrichtung gemessen, enthält, die Länge 1 • £ die grösste oder die kleinste Länge der Hell-Dunkel-Felder der Skala ist, und aus der Zuordnung der Hell-Dunkel-Übergänge zum Zeilensensor sowohl die absolute als auch die Feinposition des Absolutmassstabs ermittelt wird.1 ■ £ and one with the length K • £, each measured in the direction of measurement, contains the length 1 • £ the greatest or the smallest length of the light-dark fields of the scale, and from the assignment of the light-dark transitions the absolute as well as the fine position of the absolute scale is determined for the line sensor. 2. Längenmessverfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die Sensorsignale in mehrere Stufen, vorzugsweise in 16 Stufen, digitalisiert werden.2. Length measuring method according to claim 1, characterized in that the sensor signals are digitized in several stages, preferably in 16 stages. 3. Längenmessverfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die Lage der Hell-Dunkel-Übergänge in bezug auf den Zeilensensor ermittelt, die sich ergebenden Längen mit den im Mikrorechner gespeicherten Längen der Hell-Dunkel-Felder des Absolutmassstabes verglichen und daraus die Feinposition ermittelt wird.3. Length measuring method according to claim 1, characterized in that the position of the light-dark transitions with respect to the line sensor is determined, the resulting lengths are compared with the lengths of the light-dark fields of the absolute scale stored in the microcomputer, and the fine position is determined therefrom becomes. 4. Längenmessverfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass ein Absolutmassstab mit den Teilstrichlängen 1 • £ und 0,5 • £ verwendet wird, mit K=1, oder 0,5.4. Length measuring method according to claim 1, characterized in that an absolute scale with the graduation lengths 1 • £ and 0.5 • £ is used, with K = 1, or 0.5. 5. Längenmessverfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass ein Absolutmassstab mit den Teilstrichlängen 1 ■ £, 1,5 ■ £ und 2,0 • £ verwendet wird, mit K=1,1,5 und 2,0.5. Length measuring method according to claim 1, characterized in that an absolute scale with the graduation lengths 1 ■ £, 1.5 ■ £ and 2.0 • £ is used, with K = 1.1.5 and 2.0. 55 1010th 1515 2020th 2525th 3030th 3535 4040 4545 5050 5555 6060 6565 44th
CH490787A 1987-01-02 1987-12-16 CH675300A5 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DD29902987A DD257113A1 (en) 1987-01-02 1987-01-02 length measurement

Publications (1)

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