电子水准仪自动消除视差装置的制作方法

本实用新型属于测绘技术领域，具体涉及电子水准仪自动消除视差装置。

背景技术：

电子水准仪又称数字水准仪，是以自动安平水准仪为基础，在望远镜光路中增加分光镜和读数器(CCD Line)，并采用条码标尺和图像处理系统构成的光机电测一体化的高科技产品。

电子水准仪通常包括基座、条码标尺和水准仪本体，条码标尺安放于待测地区，水准仪本体安装在基座上；水准仪本体包括置于同一视准轴上的物镜组、分光棱镜、目镜组、电子照相机和读数器，目镜组中设置有十字丝，目镜组包括目镜和用于调整目镜焦距的目镜调焦螺旋，当目镜焦距改变时，十字丝的模糊程度也会发生改变；物镜组包括物镜和用于调整物镜焦距的物镜调焦螺旋，物镜焦距改变时，透过物镜所观察到的条码标尺清晰度也会发生改变。

在使用上述电子水准仪时，工作人员需要人工调整目镜的焦距使得电子照相机所拍出的图像中十字丝的清晰度能够满足读数器的清晰度要求，调整物镜的焦距使得电子照相机所拍出的图像中条码标尺的清晰度能够满足读数器的清晰度要求。

在人工调焦完成后，工作人员按下水准仪本体机身上的当按下measure测量键，电子照相机就会将所探测到的图像拍摄下来，从而得到清晰的十字丝和条码标尺图像，接着将条码标尺的图像与预存的水准尺子条码图片进行比较和计算，从而得到尺子的读数，并将这个读数保存在内存中。

由于人工调焦会有一定的误差，物镜和目镜的焦距并不一定符合标准，因此水准尺的成像和十字丝的成像都会产生不同程度的模糊。而这种模糊会使得十字丝和水准尺的成像不在同一位置，使得测量数据上下波动，形成视差。

因此，为避免视差，工作人员急需一种能够同时保证目镜和物镜焦距合理，使得水准尺和十字丝的成像均清晰的电子水准仪。

技术实现要素：

本实用新型的电子水准仪自动消除视差装置，解决了现有技术中电子水准仪在实际使用时容易出现视差的问题。

本实用新型的基础方案为：电子水准仪自动消除视差装置，包括图像处理模块、第一电机、第二电机、用于调节目镜焦距的目镜调焦螺旋、用于调节物镜焦距的物镜调焦螺旋和用于透过目镜和物镜观看水准尺的观测口；第一电机的输出轴与目镜调焦螺旋轴向连接，第二电机的输出轴与物镜调焦螺旋轴向连接；

图像处理模块包括用于采集观测口所能看到图像的采集单元、用于根据采集单元所采集的图像进行模糊度判断的模糊度判断单元、用于根据模糊度判断单元所反馈的信息控制第一电机和第二电机启闭的控制单元。

基础方案的原理及有益效果为：采集单元所采集到观测口所检测的图像与人眼从观测口所看到的图像一致；目镜调焦螺旋所调整的目镜焦距直接对十字丝的清晰程度产生影响；物镜调焦螺旋所调整的物镜焦距直接对水准尺的清晰程度产生影响。

本方案中，控制单元控制第一电机带动目镜焦距螺旋旋转，调整目镜焦距，改变十字丝的清晰程度；控制单元同时也控制第二电机带动物镜焦距螺旋，调整物镜焦距，改变水准尺的清晰程度，因此本方案中的目镜焦距和物镜焦距均是可以通过图像处理模块自动调整的，相比人工调整焦距更为精细。

本方案中，控制单元控制第一电机和第二电机进行焦距调整的依据，是模糊判断单元对采集单元所采集图像做出的反馈。因此本方案中能够根据观测口的采集单元模拟出人眼观看中的图像，自动调整对应的焦距。

本方案中，控制单元是同时控制第一电机的启闭和第二电机的启闭的，第一电机与第二电机之间没有任何关联，因此，本方案能够同时调整目镜焦距和物镜焦距，相比现有技术中人工调整时，先调整物镜再调整目镜而言，本方案的工作耗时更短，工作效率也高；同时，同时调整目镜焦距和物镜焦距，避免了物镜焦距合理时目镜焦距不合理，或者目镜焦距合理时物镜焦距不合理的情况，避免了视差的产生。

进一步，还包括输入机构，图像处理模块还包括转换单元；所述输入机构用于将用户自身的视力数据发送给转换单元；所述转换单元用于将视力数据转换为模糊度标准值范围，并将模糊度标准值范围发送给模糊度判断单元。

本方案中，考虑到不同用户的视力不同，通过将用户的视力数据转换为模糊度标准值范围，从而便于模糊度判断模块调整自己进行模糊度判断的标准，保证电子水准仪进行自动调焦后的操作是能够满足用户的视力要求的，其中将视力属于转换为模糊度标准值范围所用的算法为现有技术。

进一步，模糊度判断单元根据采集模块采集到图像与预存的标准水准尺图像进行对比，得出水准尺模糊度数据，当水准尺模糊度数据属于模糊度标准值范围时，模糊度判断单元通过控制单元控制第二电机关闭，当水准尺模糊度数据不属于模糊度标准范围时，模糊度判断单元通过控制单元控制第二电机启动；

模糊度判断单元根据采集单元所采集到的图像与预存的标准十字丝图像进行对比，得出十字丝模糊度数据，当十字丝模糊度数据属于模糊度标准范围时，模糊度判断单元通过控制单元控制第一电机关闭，当十字丝模糊度数据不属于模糊度标准范围时，模糊度判断单元控制第一电机启动。

本方案中，模糊度判断单元根据采集单元所采集到的图像、预存的标准水准尺图像、预存的标准十字丝图像得到水准尺模糊数据和十字丝模糊数据，再与模糊度标准范围进行对比，从而控制单元控制第一电机和第二电机对目镜和物镜的焦距进行调整。因此，本方案具体实现模糊度判断单元通过控制单元控制第一电机和第二电机同时调整物镜和目镜焦距的过程。

进一步，所述图像处理模块还包括反转单元；所述模糊度判断单元还将水准尺模糊度数据和十字丝模糊度数据发送给反转单元，所述反转单元对比先后接收到的水准尺模糊度数据，当发现水准尺模糊度数据增大时，反转模块通过控制单元控制第二电机反向旋转，所述反转单元对比先后接收到的十字丝模糊度数据，当发现十字丝模糊度数据增大时，反转单元通过控制单元控制第一电机反向旋转。

本方案中，通过反转单元判断该第一电机和第二电机带动目镜调焦螺旋和物镜调焦螺旋的旋转方向是否正确，当前旋转方向使得目镜焦距变大或物镜焦距变大，则通过控制单元控制第一电机或第二电机反向旋转；采用本方案的设计便于目镜和物镜焦距的调整，提高调焦的效率，使得视差消除的效率提高。

进一步，还包括告警机构，当水准尺模糊度数据和十字丝模糊度数据均属于模糊度标准范围时，模糊度判断单元通过控制单元控制告警机构启动。

本方案中，在水准尺模糊度数据和十字丝模糊度数据均属于模糊度标准范围，即物镜焦距和目镜焦距均合适时，通过控制单元控制告警机构启动，进行告警，通知工作人员，焦距已经调整完成，可以进行人工测距读出读数。

附图说明

图1为本实用新型电子水准仪自动消除视差装置实施例的模块示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

实施例基本如附图1所示：

电子水准仪自动消除视差装置，包括输入机构、告警机构、图像处理模块、第一电机、第二电机、用于调节目镜焦距的目镜调焦螺旋、用于调节物镜焦距的物镜调焦螺旋和用于透过目镜和物镜观看水准尺的观测口。

输入机构包括键盘，用户可以通过键盘输入自己的视力数据，输入机构输入的视力数据发送给图像处理模块进行处理。

告警机构采用MT9018贴片式蜂鸣器，当告警机构启动时，蜂鸣器会发出声响，通知工作人员。

第一电机和第二电机均采用可双向旋转的电机，也可以采用数控器和直流电机的集合(参见《电工技术》2015年第二期《直流电机双向转动数控器的设计》，辽宁科技学院机械工程系候长来)。第一电机的输出轴与目镜调焦螺旋轴向连接，第二电机的输出轴与物镜调焦螺旋轴向连接。

图像处理模块包括反转单元、用于将输入机构输入的视力数据转化为模糊度标准值范围的转换单元、用于采集观测口所能看到图像的采集单元、用于根据采集单元所采集的图像进行模糊度判断的模糊度判断单元、用于根据模糊度判断单元所反馈的信息控制第一电机和第二电机启闭的控制单元。

图像处理模块的工作过程如下：

S1，采集单元采集到观测口看到的图像，并将该图像发送给模糊度判断模块；

S2，转换单元接收到输入机构发送的视力数据，并将视力数据转化为模糊度标准值范围，将模糊度标准值范围发送给模糊度判断模块；

S3，模糊度判断单元将采集模块发送的图像进行分割得到当前水准尺图像信息和当前十字丝图像信息；

将当前水准尺图像信息与预存的标准水准尺图像进行对比，根据现有技术中的画面模糊度算法，得出水准尺模糊度数据，将水准尺模糊数据与模糊度标准值范围进行对比，当水准尺模糊度数据属于模糊度标准值范围时，模糊度判断单元向控制单元发送水准尺符合信息；

将当前十字丝图像信息与预存的标准十字丝图像进行对比，根据现有技术中的画面模糊度算法，得出十字丝模糊度数据，将十字丝模糊度数据与模糊度标准值范围对比，当十字丝模糊度数据属于模糊度标准值范围是，模糊度判断单元向控制单元发送十字丝符合信息；

模糊度判断单元还将水准尺模糊数据和十字丝模糊数据发送给反转单元；

S4，反转单元接收到水准尺模糊数据和十字丝模糊数据后，对比先后接收到的水准尺模糊度数据，当发现水准尺模糊度数据增大时，反转模块向控制模块发送第二电机反转信息；反转单元对比先后接收到的十字丝模糊数据，当发现十字丝模糊数据增大时，反转模块向控制模块发送第一电机反转信息；

S5，控制单元用于接收反转单元发送的第一电机反转信息和第二电机反转信息，控制单元还用于接收模糊度判断单元发送的水准尺符合信息和十字丝符合信息；

S5-1，当控制单元同时接收到水准尺符合信息和十字丝符合信息时，控制单元控制告警机构启动；否则，告警机构关闭；

S5-2，当控制单元没有接收到水准尺符合信息和第二电机反转信息时，控制单元控制第二电机顺时针旋转；

S5-3，当控制单元接收到第二电机反转信息，并且控制单元没有接收到水准尺符合信息时，控制单元控制第二电机逆时针旋转；

S5-4，当控制单元没有接收到十字丝符合信息和第一电机反转信息时，控制单元控制第一电机顺时针旋转；

S5-5，当控制单元接收到第一电机反转信息，并且控制单元没有接收到十字丝符合信息时，控制单元控制第二电机逆时针旋转；

S5-6，当控制单元接收到十字丝符合信息时，控制单元控制第一电机所在电路断开；

S5-7，当控制单元接收到水准尺符合信息时，控制单元控制第二电机所在电路断开。

此外，本方案，采集单元安装在观测口，采集观测口所看到的图像，与人眼(视力无异常)从观测口所看到的图像一致。反转单元是一块集成电路板，包括比较器和寄存器，寄存器保存水准尺模糊度信息和十字丝模糊度信息，比较器可以采用LM2903M型号，寄存器可以采用SN74HC595N型号。采集单元可以迷你摄像头。模糊度判断单元可以采用含存储功能的微处理器。

因此，本方案具有以下特点：

(1)考虑到不同用户的视力不同，本方案采用输入机构将用户的视力数据发送到图像处理模块，参与调焦的过程，因此该自动调焦是根据用户自身视力来进行调焦的，保证调焦后的电子水准仪的焦距契合用户的视力，避免用户观测时产生视差；

(2)考虑到手动调焦比较复杂，本方案采用了第一电机和第二电机代替人工调焦，根据用户视力产生的模糊度标准范围，自动地调整出合理的物镜焦距和目镜焦距，减少了人工，且更为精细；

(3)考虑到手工调焦时，目镜调焦和物镜调焦之间只能对单一的进行调焦，需要先跳物镜焦距再调物镜焦距，或者先调物镜焦距再调目镜焦距，这样就会浪费较长的时间，工作效率差而言；本方案的电子水准仪自动消除视差装置，在使用时同时调整物镜焦距和目镜焦距，保证工作效率；

(4)考虑到进行调焦时，目镜调焦螺旋和物镜调焦螺旋可能转动方向不对，本方案利用反转单元对十字丝模糊度数据和水准尺模糊度数据，在短时间内的变化，判断当前的旋转方向是否有问题，如果有则通过控制单元控制第一电机和第二电机根据需要进行反向，避免出现调焦不精确的情况。

以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前实用新型所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。