专利名称：水准尺的制作方法
技术领域：
本实用新型属于测量领域，特别是涉及一种水准尺。
背景技术：
水准测量的基本原理是用水准仪的水平视线照准垂直竖立在两点上的标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的最多、可满足各种等级的水准测量方法，测量时使用光学水准仪和等间隔刻划水准尺。光学水准测量用的水准尺是在尺身上制有等间隔刻划和对刻划的高度的数字标注，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相对距离读取小的读数部分(厘米和毫米，以及小于毫米的部分)。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。由于测量结果记录在纸介质上，这样一方面需要由人工将数据录入计算机进行计算，这样费时又费力，而且容易出现记录差错，而且这种水准尺不便于直接用于数字水准测量。
数字水准测量是新出现的水准测量方法，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。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。目前的数字水准测量方法有徕卡公司的相关法数字水准测量的条码水准尺、蔡司公司的几何法数字水准测量的条码水准尺、拓普康公司的相位法数字水准测量的条码水准尺、索佳公司的RAB数字水准测量的条码水准尺。数字水准测量由于测量是由机器自动完成的，因此结果稳定，速度较快，而且测量结果是存在水准仪的计算机中的数字结果，可以直接传输到其它计算机以供处理、保存，不会出现差错，并且可在测量现场进行某些计算处理。条码水准尺不能进行人工测量，而且制作工艺复杂，成本很高。由于我国现有的测量规范、仪器检测规范都需要进行修改，才能适应这些数字水准仪和条码水准尺，这是需要投入大量的人力和物力的去研究它们的特点。而且，我国的水准尺和配套设备的相关生产厂商，在长期的生产中已投入了大量的资源(人力、物力和财力)，在这个行业中已积累了丰富的相关技术。如果完全采用目前市场上的数字水准仪和条码水准尺，首先就必须再投入大量的资金进行研发，而且已积累起来的技术和生产设备中的一部分就会丧失其价值。
发明内容
针对上述不足，本实用新型的目的在于提供一种即能实现水准测量的数字化，又能充分利用已有的资源，即可用于数字水准测量，又可用于光学水准测量用的水准尺。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是水准尺，尺身上装有气泡式水准器7，在长条型的尺面上制有等间隔刻划2，等间隔刻划2一旁边制有数字标注3，等间隔刻划2的另一旁边划制有含有对应数字标注内容的标注条码4，标注条码4为非等间隔的条码，沿尺身长轴方向排列。所述的等间隔刻划2含有两个矩形条和一个E字5。
本实用新型的水准尺采用尺身上装有气泡式水准器7，尺面制有等间隔刻划2和对刻划高度的数字标注3，数字标注3位于等间隔刻划2一旁边，等间隔刻划2含有两个矩形条和一个E字5的结构，可用于光学水准测量。本实用新型的水准尺同时还采用等间隔刻划2的另一旁边上划制有含对应数字标注内容的标注条码4，可用于数字水准测量。本实用新型即能实现水准测量的数字化，又能充分利用已有的资源，即可用于数字水准测量，又可用于光学水准测量。
不同的水准尺的比较如下，常规水准尺用于光学水准测量，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。这种水准尺就是为人工观测设计的，故不便用于自动水准测量的数字水准测量。由于测量结果记录在纸介质上，这样一方面需要由人工将数据录入计算机进行计算，这样费时又费力，而且容易出现记录差错。采用现有数字水准测量方法进行测量是由机器自动完成的，因此结果稳定，速度较快，而且测量结果是存在水准仪的计算机中的数字结果，可以直接传输到其它计算机以供处理、保存，而又不会出现差错。缺点是数字水准仪和条码水准尺的价格昂贵，而且我国现有的测量规范、仪器检测规范都需要进行修改，以适应这些数字水准仪和条码水准尺，这是需要投入大量的人力和物力的。采用本实用新型的水准尺进行水准测量即能实现水准测量的数字化，同样达到测量精度，又能充分利用已有的资源，保护已有的投资，而且具有价格优势，价格的比较见下表。
图1为水准尺结构示意图；图中1.水准尺，2.等间隔刻划，3.数字标注，4.标注条码，5.E字，6.水准尺边沿，7.气泡式水准器。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型的水准尺1，水准尺1尺身的材料采用目前水准尺采用的材料，尺身上装有气泡式水准器7，在长条型的尺面上制有等间隔刻划2，等间隔刻划2含有两个矩形条和一个E字5，等间隔刻划2一旁边制有数字标注3，等间隔刻划2的另一旁边制有含有对应数字标注内容的标注条码4，标注条码以二进制码表示，沿尺身长轴方向排列，即与等间隔刻划2的长边方向一致，标注条码按二进制码进行编码，被刻划在E字的竖划处，并保留E字的竖划的一部分。
水准尺1尺身采用长条形、不易变形的材料制成，如铟钢、玻璃钢、低精度的尺可以采用优质木材或铝合金等材料。在尺身上制有等间隔刻划2，在等间隔刻划2一旁有数字标注3，数字标注3表明等间隔刻划2的某一根刻划的某一边缘的高度，即XX分米或XXX厘米，数字标注3采用阿拉伯数字。等间隔刻划2另一旁在数字标注3的附近用含有数字标注3内容的标注条码4进行表示，以供自动识别。等间隔刻划2以厘米为单位，每分米部分包括两个矩形条和一个E字5。标注条码4按二进制码进行编码，被印制在E字5的竖划处。
进行数字水准测量时，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1并调焦清楚后，根据水准尺1尺身上装有气泡式水准器7使得水准尺1的轴线与垂线平行。计算机在接收到测量命令后，控制图像采集装置从面阵图像传感器获得目镜视场中的包含水准尺1的图像。首先根据水准尺边沿6为两条平行的长直线的特点，用图像处理技术将水准尺1的图像从整个图像中分离出来，即去除背景图像。在获得的图像中确定水准尺1中的E字5的位置，并根据E字5的位置，以及E字5的竖划的位置，确定标注条码4的位置。从图像中E字5的竖划的位置取出标注条码4的图像，根据标注条码4的图像经译码后，获得标注的内容，即获得视线高度的大读数。根据标注条码4与等间隔刻划2的关系，获得等间隔刻划2的图像，根据等间隔刻划2与水平视线的距离，可以计算出水平视线处的视线高度的小读数。合并大读数和小读数，即获得了水平视线处的精确的视线高度数据。由于水准尺1的等间隔刻划2的实际的尺寸是已知的，根据已知的尺寸与图像中相应的部分的像方数据，按相似三角形的原理可以计算出水准仪与水准尺1的距离。本水准尺同样可以用于光学水准测量。将标注条码4印制在E字5的竖划处，可获得更多的空间用于印制标注条码4，这样可以使得标注条码4的尺寸可大一些，以增强标注条码4读出的可靠性。
本水准尺同样可以用于光学水准测量。
本实用新型标注条码4还可制作在E字5的竖划旁。
本实用新型标注条码4还可刻划在等间隔刻划2的两个矩形条旁。
本实用新型标注条码4还可刻划在等间隔刻划2的另一旁(与数字标注3相对应的一边)的中部(两个矩形条和一个E字5的中部)。
权利要求1.一种水准尺，尺身上装有气泡式水准器(7)，在长条型的尺面上制有等间隔刻划(2)，等间隔刻划(2)一旁边制有数字标注(3)，其特征是等间隔刻划(2)的另一旁边划制有含有与数字标注内容对应的标注条码(4)，标注条码(4)为非等间隔的条码，沿尺身长轴方向排列。
专利摘要本实用新型属于测量领域，特别是涉及一种水准尺。水准尺，尺身上装有气泡式水准器(7)，在长条型的尺面上制有等间隔刻划(2)，等间隔刻划(2)一旁边制有数字标注(3)，其特征是等间隔刻划(2)的另一旁边划制有含有对应数字标注内容的标注条码(4)，标注条码(4)为非等间隔的条码，沿尺身长轴方向排列。本实用新型即能实现水准测量的数字化，又能充分利用已有的资源，即可用于数字水准测量，又可用于光学水准测量用的水准尺。
文档编号G01C9/18GK2663926SQ20032012544
公开日2004年12月15日 申请日期2003年12月18日 优先权日2003年12月18日
发明者赵珞成 申请人:武汉大学