CN110966983B - 电子水准仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电子水准仪，能够根据温度来校正由灵敏度不均匀性引起的噪声。电子水准仪(100)具备：图像传感器(20)，对标尺图案进行摄像，并将摄像数据作为电信号输出；温度传感器(30)，对温度进行计测；存储装置(71)，存储根据温度设定的校正数据；以及处理部(4)，根据温度选择所述校正数据，并基于校正数据来校正摄像数据。

Description

电子水准仪

技术领域

本发明涉及一种电子水准仪(电子式水准仪)，更详细地说涉及电子水准仪中的摄像数据的校正。

背景技术

电子水准仪读取印刷在准直后的标尺上的图案，利用图像传感器进行数字数据化，计算准直点的高度、到标尺的距离(专利文献1)。

作为图像传感器，一般存在CCD图像传感器、CMOS图像传感器等。在图像传感器中，在每个像素存在灵敏度的偏差，将该特性称为灵敏度不均匀性。灵敏度不均匀性依赖于温度而变动。特别是CMOS图像传感器的灵敏度不均匀性较高。

电子水准仪在从低温到高温、且从低灵敏度到高灵敏度的较大的环境范围中使用，因此电子水准仪一般使用CCD图像传感器(专利文献1)。但是，要求将廉价的CMOS图像传感器用于电子水准仪。

专利文献1：日本特开2007-010410号公报

但是，当使用CMOS图像传感器时，存在如下的问题：灵敏度不均匀性随着温度变化而变动，不能正确地进行标尺图案的读取。

发明内容

本发明是鉴于所述情况而完成的，其目的在于提供一种电子水准仪，能够根据温度来校正由灵敏度不均匀性引起的噪声。

为了实现所述目的，本发明一个方式的电子水准仪具备：图像传感器，对标尺图案进行摄像并将摄像数据作为电信号进行输出；温度传感器，计测温度；存储装置，存储根据温度设定的校正数据；以及处理部，根据所述温度来选择所述校正数据，并基于所述校正数据校正所述摄像数据。

在所述方式中还优选为，根据灵敏度设定来设定所述校正数据，所述处理部基于在每次测定时设定的灵敏度设定来选择所述校正数据。

并且，在所述方式中还优选为，所述校正数据是不使用快门机构而取得的遮光数据。

此外，在所述方式中还优选为，根据规定范围的温度和灵敏度设定，按照图像传感器的每个像素来设定所述校正数据，并作为表存储在所述存储装置中。

根据所述方式的电子水准仪，由于具备温度传感器，并基于由温度传感器取得的温度和与该温度对应的校正数据来进行校正，因此能够提供能够根据温度变化来校正由灵敏度不均匀性引起的噪声的电子水准仪。

附图说明

图1是本发明的实施方式的电子水准仪的构成框图。

图2是表示该方式的电子水准仪进行的测定的概略的流程图。

图3是说明该方式的电子水准仪进行的测定中的充电时间设定的流程图。

图4是说明该方式的电子水准仪进行的测定中的校正处理的图。

符号的说明

20 图像传感器

30 温度传感器

40 处理部

71 第1存储装置(存储装置)

73 校正数据表

100 电子水准仪

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。实施方式是一例，本发明并不限定于此。

(实施方式)

1.电子水准仪的构成

图1是本发明的实施方式的电子水准仪100的构成框图。

电子水准仪100大致由望远镜10、图像传感器20、温度传感器30、处理部40、显示部50、操作部60以及存储部70构成。

望远镜10具备：物镜部11，用于形成标尺2的图案的像；补偿器12，是使电子水准仪的视线自动地水平的自动补偿机构；分束器13；以及目镜部14，用于供操作者目视标尺2。

物镜部11具备物镜111和聚焦透镜112，通过使聚焦透镜112移动，能够对标尺2的图案的像进行对焦。分束器13将从物镜部11取入的光分割为朝向目镜部14的方向和图像传感器20的方向。

图像传感器20是将由物镜部11形成、在图像传感器20上成像的标尺2的图案像转换为电信号的固体摄像元件。在本实施例中，使用CMOS图像传感器。图像传感器20只要是至少一维地配置了光电二极管的线性图像传感器即可，例如也可以使用CCD图像传感器。

温度传感器30是测定图像传感器20本身或其环境的温度的温度计，例如能够使用热敏电阻、电阻测温体或热电偶等电温度计。电子水准仪100中的温度传感器30的配置，只要不脱离测定图像传感器20本身或其环境的温度这样的目的，则没有特别限定，但是当与图像传感器20接触或配置在图像传感器20的附近时，能够进行正确的校正，因此较为有利。

处理部40例如为CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)。处理部40驱动图像传感器驱动电路23，而驱动图像传感器20。另外，来自图像传感器20的图像信号，在由放大器21放大、并由信号转换电路22数字化之后，被输入到处理部40。

处理器40具备：灵敏度设定部41，进行图像传感器20的用于摄像的灵敏度(充电时间)的设定；主测定部42，根据所设定的灵敏度来测定标尺2；灵敏度不均匀性校正部43，利用与温度以及灵敏度设定对应的校正数据，对通过测定而得到的摄像数据进行校正；以及高度计算部44，根据校正后的标尺图案数据来计算高度(标尺的读取值)。

显示部50例如是液晶显示器，显示从处理部40输出的测定结果。

操作部60例如是测定按钮等，通过作业者按下该按钮而电子水准仪100执行测定。

存储部70具备第1存储装置71和第2存储装置72。

第1存储装置71是非易失性存储器，例如是ROM(Read Only Memory：只读存储器)、闪存器等。第1存储装置71存储用于校正数据的校正数据表，并且存储有灵敏度设定程序、主测定程序、灵敏度不均匀性校正程序、以及高度计算程序等、为了发挥电子水准仪100的功能而执行的程序。此外，第1存储装置71存储测定数据。

第2存储装置72是易失性存储器，例如是RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)等。

电子水准仪100的测定所使用的标尺2为，在铝制、碳纤维制的笔直的基体上通过印刷等显示条形码图案等作为标尺图案3。

例如，如日本特开平7-4959号公报所示那样，作为条形码图案的例子，列举了如下例子：刻印有两种以相同间距形成的条形码图案，各个图案的条的粗细以不同于第1周期的第2周期变更，但除此以外，能够使用公知的电子水准仪用的标尺所使用的任意的条形码图案。

2.测定整体的动作

图2是利用本实施方式的电子水准仪100读取标尺2并测定高度的整体动作的流程图。

当操作者通过将电子水准仪100的测定按钮(操作部)按下等以开始电子水准仪100的测定时，在步骤S101中，电子水准仪100进行用于测定的灵敏度设定处理。

一般，在图像传感器中，按照每个像素通过分时复用来读出信号，并且为了通过时间积分来提高信号/噪声比(以下称为“S/N比”)，而收集通过光电转换得到的信号电荷，并且进行累积直到输出。将该累积时间称为充电时间。电子水准仪100根据天气、时间段而用于各种环境下的测定，但是例如在周围较暗的情况下，需要以高灵敏度执行测定，在较明亮的情况下，需要降低灵敏度而进行测定，以使信号的最大值成为适合于测定的值。

即，在需要高灵敏度的测定环境中，需要延长充电时间而增大S/N比，在低灵敏度的测定环境中，需要缩短充电时间而使S/N比成为适当的值。因此，在步骤S101的灵敏度设定处理中，灵敏度设定与摄像时的充电时间设置同义。该处理的详细情况将后述。

接着，在步骤S102中，主测定部42根据在步骤S101中设定的充电时间进行主测定。即，驱动图像传感器驱动电路23来进行图像传感器20对标尺图案的摄像，并且进行温度传感器30对温度数据的取得。所取得的标尺图案3的摄像数据以及温度数据被临时保存在第2存储装置72中。

接着，在步骤S103中，灵敏度不均匀性校正部43校正在步骤S102中存储到第2存储装置72中的标尺图案3的摄像数据，并输出校正后的标尺图案数据。关于校正方法将后述。

接着，在步骤S104中，高度计算部44基于根据在S103中取得的校正后的标尺图案数据求出的图案、以及预先存储在第1存储装置71中的条形码图案与高度之间的相关，计算标尺2的读取值。

最后，在步骤S105中，在显示部50显示所计算出的标尺2的读取值，而结束动作。或者，也可以进行向显示部50的显示和向第1存储装置71的保存的双方。

3.灵敏度设定处理

参照图3对步骤S101的灵敏度设定处理的详细情况进行说明。在此，用于进行适当的测定的数据的信号的最大值被预先设定为目标值。

当电子水准仪100开始灵敏度设定处理时，首先，在步骤S201中，灵敏度设定部41以规定的充电时间对标尺2进行摄像，并取得摄像数据。

接着，在步骤S202中，灵敏度设定部41检测所得到的摄像数据中的信号的最大值。在图示的例子中，“201”为最大值。

接着，在步骤S203中，灵敏度设定部41判断摄像数据的最大值是否与预先设定的目标值一致。

在一致的情况下(是)，在步骤S204中，灵敏度设定部41将该测定中的充电时间设定为灵敏度设定，处理转移到步骤S102。

在不一致的情况下(否)，在步骤S205中，灵敏度设定部41判断最大信号是否大于目标值。

在大于目标值的情况下(是)，在步骤S206中，使充电时间缩短规定时间，返回步骤S201而再次进行标尺图案3的摄像。

另一方面，在小于目标值的情况下(否)，在步骤S207中，使充电时间延长规定时间，返回步骤S201而再次进行标尺图案3的摄像。

如此，一边调整充电时间一边反复进行步骤S201～S203，将充电时间设定为使信号的最大值成为目标值。

返回图2，当在步骤S101中充电时间的设定结束时，转移到步骤S102。

4.校正处理

接着，参照图4说明步骤S103的校正处理。图4表示校正处理中的电子水准仪100内的数据流动。

在图示的例子中，作为标尺图案3而读取了“黑白黑白白黑”的图案部分。在灵敏度不均匀性校正部43中，以由灵敏度设定部41设定的充电时间(750(ms))进行主测定，并被输入由图像传感器20输出的摄像数据{30，201，30，21，201，30}以及由温度传感器30输出的温度数据(45℃)。

灵敏度不均匀性校正部43从第1存储装置71读出校正数据表73。校正数据表73是如下的校正数据：根据温度条件以及灵敏度设定，按照图像传感器的每个像素，将所设定的校正数据按照每个条件以表形式表示。校正数据例如是在出厂时，按照每个环境条件，使用电子水准仪100在暗处进行测定而得到的遮光数据。

然后，灵敏度不均匀性校正部43基于所设定的充电时间和温度数据，从校正数据表中选择最佳的校正数据。在图示的例子中，由于充电时间为750(ms)、温度为45(℃)，所以No.6被选择为最佳的校正数据。

然后，灵敏度不均匀性校正部43将所选择的校正数据应用于摄像数据而进行摄像数据的校正。在图示的例子中，例如，从摄像数据减去校正数据，得到校正后的摄像数据{10，1，10，1，1，10}。

如此，所得到的校正后的摄像数据作为标尺图案数据被用于高度计算部44进行的高度计算。

根据本实施方式的电子水准仪100，具备温度传感器并且具备预先存储与温度相对应的校正数据的存储装置，基于温度数据选择要使用的校正数据，将其应用于摄像数据而进行基于灵敏度不均匀性的噪声校正，因此即使在温度较高的场所、温度较低的场所，都能够进行灵敏度不均匀性的影响被降低的测定。

此外，根据本实施方式的电子水准仪100，除了温度之外，还根据灵敏度设定来制作校正数据，并根据在每次测定中自动地设置的灵敏度来自动设定校正数据，因此能够进行更符合环境条件的校正。

此外，在数码相机等中，具备进行曝光/遮光的切换的快门机构。根据本实施方式，在出厂时，取得遮光数据，将遮光数据作为校正数据存储在第1存储装置中，因此不需要具备进行曝光/遮光的切换的快门机构。

另外，校正数据为，也可以根据各温度、各灵敏度设定条件来设定校正数据，但在图示的例子中，根据规定的温度范围、规定的灵敏度设定范围来设定校正数据。于是，能够减小存储在第1存储装置71中的校正数据的容量，并且能够加快灵敏度不均匀性校正部43的读出速度，能够迅速地进行校正处理。

Claims (2)

1.一种电子水准仪，其特征在于，具备：

图像传感器，对标尺图案进行摄像，并将摄像数据作为电信号输出；

温度传感器，计测温度；

存储装置，存储根据所述温度以及充电时间设定而设定的校正数据；以及

处理部，基于所述校正数据来校正所述摄像数据，并计算出所述标尺图案所示的高度，

所述充电时间设定被设定为，使得在主测定之前对所述标尺图案进行了摄像的所述摄像数据的信号的最大值与预先设定的目标值一致，

所述校正数据是根据所述温度的范围以及所述充电时间设定的范围来设定的、按照所述图像传感器的每个像素的校正值的表，

所述处理部按照所述温度以及所述充电时间设定选择所述校正数据，并将所述摄像数据校正。

2.如权利要求1所述的电子水准仪，其特征在于，

所述校正数据是不使用快门机构而取得的遮光数据。

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