CN1743802A

CN1743802A - 一种测量用条码及其测量仪器

Info

Publication number: CN1743802A
Application number: CN 200510019465
Authority: CN
Inventors: 叶晓明
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-09-21
Filing date: 2005-09-21
Publication date: 2006-03-08

Abstract

一种测量用条码及其测量仪器，每一个码元都由一对明暗条纹构成，码元的宽度等于定值，其特征在于码元中明暗条纹的分界线位置固定，以一种明暗顺序的码元代表二进制的0编码，以该码元的反相码代表二进制的1编码，0和1二种码元按约定的规律排列构成测量用条码。具有编码方法简单，便于解码和解码快捷，成本低廉等优点。

Description

一种测量用条码及其测量仪器

技术领域

本技术属于测绘仪器制造技术领域。

背景技术

目前数字式电子水准仪的解码原理主要有相关法、几何法和相位法。相关法解码原理的典型代表是瑞士的leica仪器，外特征是标尺直接以二进制进行明暗编码；几何法解码原理的典型代表是Trimble仪器，外特征是标尺采用双相位二进制编码；相位法解码原理的典型代表是日本TOPCON的专利：93121271.5、01137724.0和日本SOKKIA的专利98104318.6，外特征是标尺条码由若干组码宽受不同周期的正弦调制的码序组成；还有一些其他方法的专利如日本SOKKIA的RAB原理，专利号98125342.3，外特征是标尺编码为等距码码宽数字调制。

为了实现数字式电子水准仪的国产化进程，在国内，也有诸多学者开展了这方面的研究。如杨俊志先生的等距码码宽正弦调制编码法，专利号03153286.1；赵珞成先生的图像匹配解码原理，专利号200310111409.2。遗憾的是，迄今未见有成熟的仪器。

本人于2004年发明了一种改变比例码比例关系实现编码解码的比例调制载码相位法原理200410061193.8，该方法虽然实现了仪器设计过程大大简化和测量快捷等优良性能，但因为存在多种比例关系的码元，条纹普遍偏窄，远距离时望远镜难以分辨宽度过窄的窄条纹，不利于测量的最大视距比指标的提高，经实践证实正常测量的适应视距范围为2.5米至85米之间；同时码尺上的明暗条纹的宽度种类还是相对过多，不利于码尺的设计制造。

发明内容

本发明的目的是提供一种测量用条码及其测量仪器，具有编码方法简单，便于解码和解码快捷，成本低廉等优点。

本发明的技术方案是：一种测量用条码，每一个码元都由一对明暗条纹构成，码元的宽度等于定值，其特征在于码元中明暗条纹的分界线位置固定，以一种明暗顺序的码元代表二进制的0编码，以该码元的反相码代表二进制的1编码，0和1二种码元按约定的规律排列构成测量用条码。

如上所述的测量用条码，其特征在于明暗条纹的宽度只有三种：a、b和c，且a+b＝c。

如上所述的测量用条码，其特征在于明暗条纹宽度只有二种：a和c，且2a＝c。

如上所述的测量用条码，其特征在于每个人工读数的示值均对应于明暗条纹的分界。

一种数字式电子水准仪，其特征在于使用了符合上述条码特征的水准标尺。

一种电子经纬仪或全站仪，其特征在于使用了符合上述条码特征的编码度盘。

本发明的原理方法为相位调制载码相位法。在本原理中，每一个码元仍然由一对明暗条纹构成，但明暗条纹的宽度可以接近甚至相等，不会出现过窄的条纹，条纹宽度的种类也降到仅有二三种。

本发明的有益效果：具有编码方法简单，便于解码和解码快捷，仪器成本低廉等优点。

附图说明

图1，为编码规则。其中，码元1，码元2，分界线3，码元宽度4，人工读数的刻画线5。

图2，为编解码原理示意。其中，载码6，测量码序列7，条码序列8，边沿信号9，边沿信号10，相位信号11，电子中丝的相位分布12，电子中丝13。

图3，视距测量原理。

具体的实施方式

如图1为编码规则，每一个码元都由一对明暗条纹构成，码元中的明暗条纹的宽度相等或者不相等，但明暗条纹的宽度接近或相等时对远距离测量比较有利，明暗条纹的分界线3在码元中的位置是固定的，且明暗条纹的宽度和等于固定值，就是说码元的宽度4等于定值，以明暗是否反相实现二进制0和1的编码。从图1可以看出，1和2二种码元的明暗条纹是恰恰反相的，一个代表二进制的0，另一个就代表二进制的1。

可以看出，这样设计的数字式电子水准仪的条码尺中，明暗条纹的宽度最多只有三种：a、b和c，且a+b＝c；但如果选择a＝b，则条码中的明暗条纹宽度只有二种：a和c，且2a＝c。此种状况下，对远距离测量比较有利。

同时，由于使用了码元中明暗分界线位置固定这一规律，这样设计的数字式电子水准仪标尺仍然可以实现光学水准仪的人工读数，且读数示值刻画线5均对应于明暗条纹的边界线。

而用于对载码进行相位调制的测量码则可以是伪随机码，也可以是区位码。

如图2为编解码原理示意。6为载码，每个码元由明条纹和暗条纹组成，载码中所有明条纹宽度等于定值，所有暗条纹宽度也等于定值，明暗条纹的宽度和等于固定值。7为伪随机测量码序列，这里约定图1中的码元1为二进制的1码，图1中的码元2为二进制的0码。8即为载码受测量码相位调制后生成的条码。

将印刷在水准标尺上的条码8经CCD摄入数字电子水准仪的计算机内存后，对信号进行微分处理即可以获得边沿信号9，将边沿信号9取绝对值获得边沿信号10，将边沿信号10进行滤波分离出载码的相位信号11。

根据载码相位信号11的周期值和条码码元的实际宽度直接计算出物像比，进而根据物像比求解视距值的原理和200410061193.8专利相同。由于码元宽度已知，码元在水准仪的成像宽度也已经测出，而水准仪望远镜的像距也已知，根据相似三角形的比例关系即可求出视距。见图3。当然，物镜和仪器竖轴之间的固定距离也需要加入视距之中，以保证视距具有较好的精度。

由于载码相位信号11的周期值已经获得，即可以根据电子中丝13确立电子中丝的相位分布12，通过计算信号11和信号12的平均相位差再加上电子中丝与起始码元的整周期数长度后换算成标尺的长度单位即获得精测值。这一精测的原理和200410061193.8专利相同。

根据载码相位信号11的周期值和相位值，可以利用事先约定的测量码对内存中CCD信号直接进行一维相关解算或直接抽样比较等算法都可以实现CCD所截获的条码片段在测量码序中的定位，从而实现粗测。

将精测值和粗测值的进行衔接即可获得精确的测量结果。

综上所述，本编码解码的原理的核心是测量码对明暗载码进行相位调制，解码过程利用简单的数字信号处理技术首先分离出载码的周期性的边沿信号，进而获取载码的周期值和相位值，同样使用周期值和相位值，实现精测、粗测和视距的快速解算，完全回避了相关法的二维相关、相位法的傅立叶变换等复杂算法，仪器的设计大大简化，成本大幅降低。当然，由于本编码方法中条码中明暗条纹宽度种类相对大大减少，很容易判读出码元的宽度的近似值(这个近似值比早期的相关法的调焦传感器要精确得多)，采用二维相关算法也可以很容易实现快速解码。同时，由于使用了码元中明暗分界线位置固定这一规律，这样设计的数字式电子水准仪标尺仍然可以实现光学水准仪的人工读数，且读数示值刻画线5均对应于明暗条纹的边界线。

本条码用于电子经纬仪或全站仪时，由于电子经纬仪或全站仪中码盘和CCD之间不存在水准测量的视距多变性，应用当然就更加简单。

Claims

1、一种测量用条码，每一个码元都由一对明暗条纹构成，码元的宽度等于定值，其特征在于码元中明暗条纹的分界线位置固定，以一种明暗顺序的码元代表二进制的0编码，以该码元的反相码代表二进制的1编码，0和1二种码元按约定的规律排列构成测量用条码。

2、如权利要求1所述的测量用条码，其特征在于明暗条纹的宽度只有三种：a、b和c，且a+b＝c。

3、如权利要求1所述的测量用条码，其特征在于明暗条纹宽度只有二种：a和c，且2a＝c。

4、如权利要求1所述的测量用条码，其特征在于每个人工读数的示值均对应于明暗条纹的分界线。

5、一种数字式电子水准仪，其特征在于使用了符合权利要求1或2或3或4的条码特征的水准标尺。

6、一种电子经纬仪或全站仪，其特征在于使用了符合权利要求1或2或3的条码特征的编码度盘。