[实用新型]数字式水准仪

说明书

技术领域

本实用新型属于测量仪器技术领域，具体涉及一种水准仪。

背景技术

水准仪的测量原理是：用水平视线照准垂直竖立在两点上的水准尺读数来测定两点间的高差；水准测量有光学水准测量和数字水准测量两种方法。

光学水准测量是目前使用最多的水准测量方法，测量时使用光学水准仪和水准尺；光学水准仪主要由望远镜、分划板、气泡式水准器、外壳和基座组成，望远镜由物镜、调焦透镜、目镜构成，自动安平水准仪还带有自动安平装置，分划板上在垂直方向平行等间隔刻有三根水平丝，分别称为上丝、中丝和下丝，光学水准测量用的水准尺是在尺身上制有等间隔刻划的数字标注，为了便于识别等间隔刻划又有几种不同的图案；用光学水准仪进行测量时，首先将水准仪安装在三脚架上，并根据气泡式水准器调平水准仪，在照准水准尺并调焦清楚后，根据水准仪分划板上的中丝在水准尺上的位置，按数字标注读取高度的大的读数部分(米和分米)，再根据中丝与水准尺刻划的距离读取小的读数部分(厘米和毫米，以及小于毫米的都分)；根据水准仪分划板上的上丝和下丝读取的读数，按相似三角形的原理即可计算水准仪与水准尺的距离，根据不同位置的水准尺的中丝的读数就可获得不同位置高度的差值；光学水准测量主要由人工完成读数，因此测量的结果会带有观测者造成的误差，而且速度较慢。

数字水准测量可满足各种等级的水准测量，测量时使用数字水准仪和条码水准尺，数字水准仪主要由望远镜、分划板、气泡式水准器、自动安平装置、图像采集装置、计算机、电源、外壳和基座组成，条码水准尺在尺身上制有按某种方案编码的非等间隔的条码刻划，而且没有数字标注；用数字水准仪进行测量时，首先将水准仪安装在三脚架上，并根据气泡式水准器调平水准仪，在照准水准尺并调焦清楚后，用计算机控制图像采集装置获得视场中的水准尺的图像，根据获得的图像、水准尺的编码方案以及相应的处理方法求得高度和距离；由于其测量是由机器自动完成的，因此结果稳定，速度较快。

现有技术的不足之处在于：现有的水准仪需要至少两个人才能完成测量，其中一个人负责水准仪的转问、瞄准和调焦等工作，另一人负责将水准尺从一点移动至另一点上，在人工成本日益高涨的今天，研究一种可以实现单人操作自动测量的数字水准仪有其重要的价值。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种单人独立操作的数字式水准仪。

本实用新型的技术方案是：

数字式水准仪，包括：水平旋转基座、广角摄像处理系统、望远镜调焦系统、激光发射和接收系统、CCD装置、CPU单元、标尺，其中，所述广角摄像处理系统在所述水平旋转基座的驱动下旋转寻找所述标尺，然后计算出所述标尺所在的方位和距离；所述望远镜调焦系统，用于根据所述标尺的方位和距离通过所述水平旋转基座调整朝向，对准所述标尺后自动调焦；所述标尺上的图案是黑白相间的条码，所述标尺上设有激光反射膜或激光反射涂层，所述激光发射和接收系统，用于在所述水平旋转基座旋转时发射激光并接收反射光线，以确定所述标尺所在的方位和距离；所述CCD装置，用于在调焦后通过所述望远镜调焦系统获取所述标尺的精确图像；所述CPU单元，用于根据所述标尺所在的方位和距离控制所述水平旋转基座旋转相应的角度以使所述望远镜调焦系统对准标尺，然后驱动所述望远镜调焦系统调整到相应的焦距上，并获取在所述CCD装置中标尺形成的图像，最后计算出该所述标尺的高程及距离，并存储到存储器中。

具体工作时，为确保自动测量的进度，所述CPU单元控制准标尺调焦时，所述CPU单元多次驱动所述水平旋转基座及所述望远镜调焦系统，并在所述CCD装置中得到相对应的图像，所述CPU单元通过比较不同调焦位置上的图像中的所述黑白相间的条码的对比度，以判断出最佳的调焦位置，从而将所述望远镜调焦系统调焦到最佳位置。