CN102494669B

CN102494669B - 分级编码条码标尺

Info

Publication number: CN102494669B
Application number: CN 201110432176
Authority: CN
Inventors: 谢佑坤; 谢佑兴; 谢思敏; 谢云峰
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-12-21
Filing date: 2011-12-21
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2031-12-21
Also published as: CN102494669A

Abstract

一种分级编码条码标尺，涉及测量仪器技术领域，所解决的是现有标尺条码识别难度高的技术问题。所述条码标尺的刻度等分成多个码段，每个码段等分成多个码字，每个码字等分成D码元、A码元、B码元，各相邻码元之间的中心间距一致；所述D码元有多根码条，按中心对称分布，构成码段计数器；A码元、B码元中心只有一根码条，A码元和B码元构成码字计数器；D码元的中心线是码字的起始点，也是前一码字的终止点；D码元有多根码条，同一码段中的各码段计数器值一致，便于识别。本发明提供的标尺码元组合状态少，条码密度低，能使用较少的码元组合实现大量程水准测量，给远距离测量条码定位创造了良好的条件，提高了测量的可靠性。

Description

分级编码条码标尺

技术领域

本发明涉及测量仪器技术，特别是涉及一种分级编码条码标尺的技术。

背景技术

光学成像条码定位技术是基于条码识别技术和机器视觉测量的光电自动化测量方法，被广泛应用在数字水准仪中。

数字水准仪是一种采用光学成像条码定位技术测定地面两点间高差的仪器，主要由望远镜、光电传感器、条码标尺等组成。数字水准仪在进行测量时，标尺条码一方面被成像在望远镜分化板上供目视观测，另一方面通过望远镜的分光镜成像在光电传感器上供电子读数。

数字水准仪条码标尺的编码方法是不同品牌数字水准仪相互区别的最为关键技术，也是各仪器生产厂家专利技术的核心。现有条码标尺的条码式刻度都是采用一级条码计数器的编码方式来编制的，具有码字中的码元组合状态多（成百上千种）及条码密度高的缺陷，条码识别难度大。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种码元组合状态少，条码密度低，条码识别难度低的分级编码条码标尺。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种分级编码条码标尺，该条码标尺上标有条码式刻度，其特征在于：所述条码标尺等分成自始端至终端依序排列的多个码段，每个码段自始端至终端等分成依序排列的多个码字，每个码字又自始端至终端等分成D码元、A码元、B码元，所述D码元构成码段计数器，A码元、B码元构成码字计数器，各相邻码元之间的中心间距一致；

所述D码元有多根D码条，按中心对称分布，每根D码条，按宽度分成多种，形成码段计数器的一种进位制；

所述A码元和B码元中心只有一根码条，按宽度分成多种，形成码字计数器的一种进位制；

每两根相邻的D码元的码条之间，或A码元、B码元的码条之间，或D码元的码条与A码元、B码元的码条之间，均留有空隙；

同一码段中的各码段计数器值一致，代表其所在码段的段号，各码段的段号从刻度始端朝向终端方向依序递增，且每次递增的增量值为1；

同一码段中的各码字计数器值，从始端朝向终端方向依序递增，且每次递增的增量值为1。

所述D码元构成的码段计数器是一二进制计数器，每根D码条代表一个二进制位，分别为0号码条或1号码条；所述0号码条对应的二进制位值为0，1号码条对应二进制位值为1。

所述D码元有三根D码条，按中心对称分布，构成三位二进制的码段计数器；所述条码标尺等分成8个码段。

所述A码元、B码元构成的码字计数器是二位四进制计数器，每个A码元、B码元的码条有四种形式，各代表一个四进制位，按宽度从窄到宽依次分为：4号码条对应四进制位值为0，8号码条对应四进制位值为1，12号码条对应四进制位值为2，16号码条对应四进制位值为3；每个码段等分成16个码字。

所述条码式刻度全长7680mm，每两个相邻码元之间的中心间距为20mm，每个码字的字长为60mm，每个码段的段长为960mm。

所述0号码条的宽度为6mm，1号码条的宽度为3mm。

所述4号码条的宽度为4mm，8号码条的宽度为8mm，12号码条的宽度为12mm，16号码条的宽度为16mm。

本发明提供的分级编码条码标尺，将条码标尺等分成多个码段，每个码段等分成多个码字，并引入码段计数器和码字计数器对条码标尺等分刻度计数，通过选择码段计数器的不同参数，能设计出不同的条码标尺来满足不同的使用要求，能使用较少的码元组合实现大量程水准测量，并具有条码密度低的特点，条码识别难度低，给远距离测量条码定位创造了良好条件，提高了测量的可靠性，在位移测量中还可通过增大码段计数器的方式扩大测量范围。

附图说明

图1是本发明实施例的分级编码条码标尺的结构示意图；

图2是本发明实施例的分级编码条码标尺的视准线高度读数原理图。

具体实施方式

以下结合附图说明对本发明的实施例作进一步描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用与本发明相似结构或等同替代，均应列入本发明的保护范围。

如图1所示，本发明实施例所提供的一种分级编码条码标尺，该条码标尺上标有条码式刻度，其特征在于：

所述条码式刻度全长7680mm，等分成从始端至终端依序排列的8个码段，每个码段等分成从始端至终端依序排列的16个码字，每个码字等分成从始端至终端依序排列的3个码元，每两个相邻码元之间的中心间距为20mm，每个码字的字长为20mm×3=60mm，每个码段的段长为60mm×16=960mm；

每个码字中的3个码元从始端至终端（图1中自下向上）依序分别为D码元、A码元、B码元；

所述D码元的三根D码条按中心对称分布，构成一三位二进制的码段计数器，每根D码条代表一个二进制位，所述D码条有两种，分别为0号码条、1号码条；所述0号码条的宽度为6mm，代表对应的二进制位值为0；1号码条的宽度为3mm，代表其对应的二进制位值为1。

所述A码元、B码元各有一根码条，构成的码字计数器为一二位四进制的码字计数器，每根码条按宽度从窄到宽依次分别为4号码条、8号码条、12号码条、16号码条四种，分别代表一个四进制位。4号码条的宽度为4mm，对应四进制位值为0；8号码条的宽度为8mm，对应四进制位值为1；12号码条的宽度为12mm，对应四进制位值为2；16号码条的宽度为16mm，对应四进制位值为3。

每两根相邻的D码元的码条之间，或A码元、B码元的码条之间，以及A码元、B码元的码条与D码条之间，均留有空隙。

同一码段中的各码段计数器值一致，代表其所在码段的段号，各码段的段号从刻度始端朝向终端方向依序递增，且每次递增的增量值为1。

同一码段中的各码字计数器值，从码段始端朝向终端方向依序递增，且每次递增的增量值为1。

各码字计数器的具体参数见表1，各码段计数器的具体参数见表2：

表1码字计数器AB参数表

码元	A4B4	A4B8	A4B12	A4B16	A8B4	A8B8	A8B12	A8B16
									码条宽（mm)	4，4	4，8	4，12	4，16	8，4	8，8	8，12	8，16
十进制值	00	01	02	03	04	05	06	07
									尺长（mm)	0	60	120	180	240	300	360	420
码元	A12B4	A12B8	A12B12	A12B16	A16B4	A16B8	A16B12	A16B16
									码条宽（mm)	12，4	12，8	12，12	12，16	16，4	16，8	16，12	16，16
十进制值	08	09	10	11	12	13	14	15
									尺长（mm)	480	540	600	660	720	780	840	900

表1中，A4、A8、A12、A16依次分别是值为0、1、2、3的A码元，B4、B8、B12、B16依次分别是值为0、1、2、3的B码元，A4码元、B4码元均标有一条4号码条，A8码元、B8码元均标有一条8号码条，A12码元、B12码元均标有一条12号码条，A16码元、B16码元均标有一条16号码条，A4B4是由A4码元、B4码元的码条组成的码字计数器，A4B8是由A4码元、B8码元组成的码字计数器，以此类推。

表2码段计数器D参数表

码元	D000	D001	D010	D011	D100	D101	D110	D111
									码条宽（mm)	6，6，6	6，6，3	6，3，6	6，3，3	3，6，6	3，6，3	3，3，6	3，3，3
十进制值	0	1	2	3	4	5	6	7
									尺长（mm）	0	960	1920	2880	3840	4800	5760	6720

表2中，D000至D111依次分别是值为0至7的D码元，D000码元标有三条0号码条，D001码元标有两条0号码条及一条1号码条，D111码元标有三条1号码条，以此类推。

表1中的尺长是指码字计数器在码段中的起始位置，表2中的尺长是指码段计数器在全尺的起始位置。

如图1所示，本发明实施例中，全尺的第一个码字由D000、A4、B4三个码元组成，D000码元是值为000的D码元（标有三条0号码条），A4码元是值为0的A码元（标有一条4号码条），B4码元是值为0的B码元（标有一条4号码条），全尺的第二个码字（图中未示）由D000、A4、B8三个码元组成，B8码元是值为1的B码元（标有一条8号码条）。

全尺第一个码字中，D000码元中位于中间的D码元条的中心线位置为刻度值0的位置，A4码元中的码条的中心线位置为刻度值20的位置，刻度值0与刻度值20之间的中心线位置为刻度值10的位置，B4码元中的码条的中心线位置为刻度值40的位置，刻度值20与刻度值40之间的中心线位置为刻度值30的位置。

全尺第二个码字中，D000码元中位于中间的D码条的中心线位置为刻度值60的位置，刻度值40与刻度值60之间的中心线位置为刻度值50的位置。

刻度值60之后的刻度值位置定义方式与刻度值0至刻度值60的定义方式类似。

如图2所示，本发明实施例适合用作数字水准仪的测高标尺，数字水准仪利用本发明实施例的分级编码条码标尺测高时，视准线与标尺上目标码字相交点成像在CCD中心像元上，目标码字成像在它的上侧。

数据处理时，首先根据几何光学原理求物像比Z和视距S，其计算公式如下：

Z=S/f=P/L=P/N b

S=Pf/L=Pf/N b

式中：P为标尺中相邻码元的中心距，L为相邻码元中心距在CCD上的成像长度，N为相邻码元中心距在线阵CCD上成像所占的像元个数，b为CCD像元宽，f为物镜到CCD的焦距，S为标尺到物镜的水平距离（视距）。

再根据条码识别算法，对CCD中心像元处目标码字的D码元、A码元、B码元进行解码，从而获得目标码字的D码元、A码元、B码元的宽度，然后根据表1、表2的参数，识别出目标码字中的码元（本实施例中为D011、A12、B8）。

测量时视准线与标尺上目标码字相交点的高度H由三部分組成：

H=d1+d2+d3

其中：d1是目标码字的码段计数器（本实施例中为D011）在全尺的起始位置，通过查表2得出D011记录的尺长是2880mm，d2是目标码字的码字计数器（本实施例中为A12B8）在码段中的起始位置，通过查表1得出A12B8记录的尺长是540mm，进而得出目标码字的D码元（本实施例中为D011码元）的中心线的高度为(d1+d2)=2880mm+540mm=3420mm，d3是目标码字内视准线与标尺相交点到其D码元（本实施例中为D011码元）的中心线的距离。

有d3=Z×d=Z×n×b

式中：Z是物像比，d是测量时线阵CCD中心像元到目标码字D码元（本实施例中为D011码元）中心线像元的成像长度，n为线阵CCD中心像元到目标码字D码元（本实施例中为D011码元）中心线像元的像元个数，b为CCD像元宽，是CCD器件常数，物像比Z、像元个数n在测量中得到，算出d3和高度H。

本发明实施例的分级编码条码标尺的读数过程与米尺读数过程相似，其区别之处在于米尺的米计数器所计的米长度和厘米计数器所计的厘米长度都是法定长度，而条码标尺中采用分级编码无此限制，可通过调整码段计数器和码字计数器的参数来满足不同的使用要求。

例如，本发明实施例实际应用时，所述D码元也可以从始端至终端均分成两个D码元位，构成一两位二进制的码段计数器，此时码段数量也相应调整为4个，所述D码元也可以从始至终均分成三个以上的D码元位，构成一二进制位在三位以上的多位二进制的码段计数器，此时码段数量也相应调整为8个以上。

又如，本发明实施例实际应用时，所述A码元、B码元也可以各有两根码条，使每个码字中的A码元和B码元构成一四位四进制的码字计数器，此时每个码段中的码字数量也相应调整至16个以上。

本发明实施例实际应用时，应注意D码元与A码元、B码元的区分，本发明所采用的三位二进制码段计数器及二位四进制码字计数器是适合数子水准仪的最优实施例。

本发明实施例不仅仅适合用作数字水准仪的测高，还可以在其它位移量测量、变送中获得广泛应用。

Claims

1.一种分级编码条码标尺，该条码标尺上标有条码式刻度，其特征在于：

所述条码标尺等分成自始端至终端依序排列的多个码段，每个码段自始端至终端等分成依序排列的多个码字，每个码字又自始端至终端等分成D码元、A码元、B码元，所述D码元构成码段计数器，A码元、B码元构成码字计数器，各相邻码元之间的中心间距一致；

所述A码元、B码元中心只有一根码条，按宽度分成多种，形成码字计数器的一种进位制；每两根相邻的D码元的码条之间，或A码元、B码元的码条之间，或D码元的码条与A码元、B码元的码条之间，均留有空隙；

2.根据权利要求1所述的分级编码条码标尺，其特征在于：所述D码元构成的码段计数器是一二进制计数器，每根D码条代表一个二进制位，分别为0号码条或1号码条；所述0号码条对应的二进制位值为0，1号码条对应二进制位值为1。

3.根据权利要求1所述的分级编码条码标尺，其特征在于：所述D码元有三根D码条，按中心对称分布，构成三位二进制的码段计数器；所述条码标尺等分成8个码段。

4.根据权利要求1所述的分级编码条码标尺，其特征在于：所述A码元、B码元构成的码字计数器是二位四进制计数器，每个A码元、B码元的码条有四种形式，各代表一个四进制位，按宽度从窄到宽依次分为：4号码条对应四进制位值为0，8号码条对应四进制位值为1，12号码条对应四进制位值为2，16号码条对应四进制位值为3；每个码段等分成16个码字。

5.根据权利要求1所述的分级编码条码标尺，其特征在于：所述条码式刻度全长7680mm，每两个相邻码元之间的中心间距为20mm，每个码字的字长为60mm，每个码段的段长为960mm。

6.根据权利要求2所述的分级编码条码标尺，其特征在于：所述0号码条的宽度为6mm，1号码条的宽度为3mm。

7.根据权利要求4所述的分级编码条码标尺，其特征在于：所述4号码条的宽度为4mm，8号码条的宽度为8mm，12号码条的宽度为12mm，16号码条的宽度为16mm。