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1、数字水准仪自动读数方法研究2005年第22卷第10期微电子学与计算机159数字水准仪自动读数方法研究范会敏李晋惠(西安l丁业学院,陕西西安710032)摘要:数字水准仪具有精度高,速度快,操作方便等优点,在测量,大型X-程施X-建设,X-业设备安装,地壳形变监测,科学研究等需要高精度高程信息的领域得到了广泛地应用.文章针对如何实现自动读数问题,设计了基于自动安平水准仪的数字水准仪的方案.建立了测量试验系统.完成了编码水准尺图像的识别,测量读数方法的设计与实现.关键词:数字水准仪,编码水准尺,图像识别,读数.中图法分类号:TP391.41文献标识
2、码:A文章编号:1000—7180(2005)10-159—03TheStudyonMethodsofReadingDatawithDigitalLevelsFANHui—min,LIJin—hui(SchoolofComputerScienceandEngineering,Xi'anInstituteofTechnology,Xi'an710032China)Abstract:Digitallevelshasbeenadmittedbyagreatdealvirtuesbecauseofitsspeedymeasure,highprecisi
3、onandeasyoperation.Ithasbeenfrequentlyusedbymanyhighprecisiondomainsanddepartmentssuchasgeodeticsurvey,large-scaleengineeringconstruction,industrialinstallation,crustaldiastrophicmonitorandscienceresearch.Digitalwa'terlevelisstillintestingandresearchingstageinourcountry.Inth
4、ispaper,thedesignplanofhowtoreaddataauto'matieallywithdigitallevelsisgivenandthesystemofmeasureisachieved.Thedesignoftheimageofcodedlevelrulerdetectionandmeansofreaddataareaccomplished.Itisprovedreliableandreasonablebyexperimentation.Keywords:Digitallevel,Codedlevelruler,Ima
5、gerecingnition,Readingdata1引言水准仪是土木工程,路桥铺设,地质勘探,石油钻井,智能平台,机械加工,设备安装等领域不可缺少的重要工具传统光学水准仪结构简单,造价便宜,操作方便.但精度较低,只能人工观察读数.数字水准仪可实现水准测量的数据采集,记录和处理的自动化.具有精度高,速度快,操作简单等优点.数字水准仪的组成如图1所示.在传统的光学厂—]I望远镜lI................编码水准尺串口圉圆国图1数字水准仪原理图收稿日期:2005—07—29基金项目:陕西省教育厅自然科学基金(03JK171)自动安平水准仪
6、的基础上,在望远系统上加装分光镜水准尺上的编码图像经望远系统,调焦镜和分光镜后分成两路.一路成像在分划板上,通过目镜人工对水准尺进行照准和调焦,另一路在线阵CCD上进行光电转换.信号的采集和处理由采集板和单片机完成.数据采集程序,处理程序和测量方法程序等均在PC机上执行CCD选择日本东芝公司的TCD1206UD,器件自带驱动电路,有2160像元,像元尺寸14m×14m,采用两相脉冲驱动水准尺的编码由R,A,B三种不同的编码组成(见图2),其中R为参考码,其结构为三条2mm宽的黑色码条和每两个黑色码间lmm宽的白色码条组成.R码的周期为30mm.
7、在每组参考码R的右边是一条黑色的A码,左边是一条黑色的B码,A,B码称为信息码.包含了水准测量的高度信息,A码条和B码条的宽度都是在1到9mm之间变化,其中A码条的周期为330mm,B码条的周期为300mm,它们的最小公倍数为3300mm.R,A,B三种不同的码条沿着一维方向等间距且交替配置.n¨¨¨¨¨¨¨¨¨U160微电子学与计算机2005年第22卷第l0期图2水准尺编码结构图2编码水准尺的图像识别算法2.1编码水准尺标准库CCD输出的水准尺图像信号经A/D转换,图像预处理,边缘提取,编码识别后,在编码标准库里查找高度信息标准库是由行和列组
8、成的二维表.行数等于水准尺的长度除以尺码的周期30ram.水准尺的长度为码的周期330ram与码的周期300ram的最小公倍数3300ram.即行数为
