光柵數字式長度與面積量測裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術公開了一種特別適用于地圖量測的光柵數字式長度與面積量測裝置，它主要由采用光柵技術的雙向位移量測系統，二路光電信號處理器和電子計算機組成。手推圓球體滾動驅使手扶跟蹤器沿待測圖形邊界移動，Ｘ道軌和Ｙ道軌上的Ｘ滑架和Ｙ滑架分別使各自的雙光柵光學系統產生莫爾條紋并輸出四相信號，經二路光電信號處理器進行處理，再經電子計算機計算，然后顯示或打印出結果。（*該技術在1996年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
本技術涉及一種光柵數字式長度與面積量測裝置，特別適用于地圖量測。在土地資源詳查、規劃、水文、地質以及測繪中，要廣泛地在地圖上量測長度與面積，為此，已有各種類型的量測儀器被研制出來。例如，手扶跟蹤圖數轉換儀就是其中的一種，中國科學院地理所和日本生產這類儀器，該儀器一般由數字化臺面，手扶跟蹤器，數字字母鍵盤，伺服系統，面積量測裝置，長度量測裝置等組成。其工作原理為手扶跟蹤器在數字化臺面上沿待測圖形移動時，跟蹤頭發送諧波信號，隨動數字化臺面下的接受線圈產生感應電壓，經放大和濾波后得到低噪聲信號，再經功率放大帶動電機，X、Y兩軸電機分別帶動光學編碼盤，編碼讀出的數碼即為瞬時接受線圈所在的位置，輸入計算機計算，即可量出所量的長度或面積數值。顯然，從功能上看，這種儀器即能量測長度，又能量測面積，是比較理想的。但該儀器結構復雜松散，量測長度與面積分別各用一套裝置，在用于量測時，儀器本身處理的過程很長，經過的步驟很多，并且每一步驟需要較復雜的結構和昂貴的器件來完成，因而儀器的精度低，成本高。日本的此類儀器面積量測精度在1～2％，價格約十萬美元。長沙市東風電氣廠所生產的電子分色面積量測儀器，其結構較簡單，面積量測精度可達1％，但該儀器不能量測長度，對線性地物的面積量測無能為力。另外，該儀器一次僅能量測三塊面積，量測過程中還必須進行涂色或者剪栽圖。因而使用麻煩，工作效率太低。本技術的目的是研制一種結構簡單，使用方便，量測精度高，成本低廉的長度與面積量測裝置。本技術的目的是按下述方式實現的首先通過采用光柵技術的雙向位移量測系統，得到反映X向位移和Y向位移的二路光電信號，然后由二路光電信號處理器進行處理，最后由電子計算機計算、顯示或打印出結果。雙向位移量測系統具有固定在工作臺面上的兩根Y道軌和一根能在Y道軌上滑動的X道軌，在X道軌的一端固定有Y猾架，Y滑架上安裝有量測Y向位移的雙光柵光學系統，在X道軌上安裝有一個可滑動的X滑架，X滑架上安裝有量測X向位移的雙光柵光學系統和手扶跟蹤器。雙光柵光學系統可采用直接接收式光學系統。這種光學系統由光源、準直透鏡、標尺光柵、指標光柵和光電接收元件組成。其中的標尺光柵固定不動，指標光柵對標尺光柵作相對運動，產生莫爾條文，光電元件接收其信號。X滑架在X道軌上以及X道軌在Y道軌上都是通過滑輪來滑動的。Y滑架上安裝有在Y道軌上方和兩側都有滑輪的滑輪組，以保證Y滑架嚴格沿Y道軌作直線運動，在X道軌的另一端只安裝有在Y道軌上方滑動的滑輪，以保證X道軌因溫度變化時能自由伸縮，X滑架上的手扶跟蹤器有一個具有測標點的測標板。測標點和圖形的像通過放大鏡放大，再通過固定反光鏡和一個傾斜角度可調的反光鏡射入人眼，測標板上的測標點與待測圖形的邊界點重合，因而消除了視差。手扶跟蹤器靠手推圓球體滾動來驅使它本身前后左右運動，從而同時量測出X向位移和Y向位移。上述量測X向位移和Y向位移的光柵光學系統的光電接收元件各輸出一路光電信號，這二路光電信號同時被輸入到光電信號處理器進行處理從而獲得標準的TTL計數脈沖。二路光電信號處理器由放大電路、微分整形電路和倍頻辨向電路組成。放大電路采用一片LM324集成電路，X、Y二路信號合用一片；微分整形電路采用二片74LS14集成電路，X、Y二路信號各用一片；倍頻辨向電路采用二片74LS51集成電路，X、Y二路信號各用一片。通過上述二路光電信號處理器獲得的TTL計數脈沖，被輸入到計算機進行處理，然后顯示或打印出結果。這里的計算機可是通用計算機，如PC－1500，也可以是專用微處理器，專用微處理器與量測系統連在一起。為了使整個量測裝置結構簡單緊湊，這里使用專用微處理器，它被封閉在量測裝置里面。輸入輸出設備包括鍵盤、數碼管、模式選擇開關、狀態指示燈以及蜂鳴器都裝在一個面板上，面板置于量測系統的前面以便于人手操作，專用微處理器具有與總線連接的中央處理器、只讀存貯器、隨機存貯器以及對光電信號進行計數的計數器；輸入輸出設備具有與總線連接的狀態鎖存器、段碼鎖存器、數位掃描鎖存器、輸入鎖存器以及行式打印機。上述光柵數字式長度與面積量測裝置具有如下優點不論是量測長度還是量測面積，都用同一套裝置，只是通過一個模式選擇開關進行轉換，這樣就使得結構簡單，使用也方便；Y滑架上的滑輪組能保證Y滑架沿Y道軌作直線運動，從而保證光柵之間的間隙不變；該量測系統還能消除因溫度變化引起的熱脹冷縮所造成的不利影響；手扶跟蹤器的測標點在測標板的底側與待測圖形邊界點重合，便于消除視差，傾斜角度可調的反光鏡能使不同身高的人操作時都感到舒服。量測系統采用光柵技術，使得人手推跟蹤器運動時便直接產生光電信號，通過光電信號處理器進行處理，即可由計算機計算，然后顯示或打印其結果，因而儀器本身的中間處理過程大大減少，這樣有利于提高精度，也簡化了儀器的結構，降低了成本。儀器的整個硬件結構只有21片芯片，結構十分緊湊，儀器精度最高可達0.06％，最低也可達0.6％，儀器分辨率為0.01毫米，成本只有兩千元左右。下面將結合附圖所表示的實施例對本技術進行詳細的描述。圖1為裝置的整體結構圖。圖2為裝置的正視圖。圖3為手扶跟蹤器的原理圖。圖4為X向光柵光學系統的正視圖。圖5為X滑架。圖6為沿圖5上A向的剖面圖。圖7為二路光電信號處理器結構原理圖。圖8為專用微處理器的結構原理圖。圖9為只讀存貯器中的程序框圖。本技術所涉及的裝置分為三大部分即雙向位移量測系統(如圖1)、二路光電信號處理器(如圖7)和專用微處理器(如圖8)。一、雙向位移量測系統1.整體設計采用光柵技術的雙向位移量測系統如圖1所示，它具有工作臺面1，固定在工作臺面1上的兩根Y道軌2，能在Y道軌上滑動的X道軌3，固定在X道軌左端的Y滑架4，能在X道軌上滑動的X滑架5，Y滑架通過滑輪6在Y道軌上滑動，X滑架通過滑輪7在X道軌上滑動。X滑架上安裝有量測X向位移的雙光柵光學系統8和手扶跟蹤器(9、28、29、30)，Y滑架上安裝有量測Y向位移的雙光柵光學系統10。上述結構由外圍蓋板11圍成一體，12為操作面板。2.雙光柵光學系統用于量測X向位移的雙光柵光學系統的結構如圖6所示，它由光源12、準直透鏡13、標尺光柵14(參看圖4)、指標光柵15、光電接收元件16組成。當X滑架沿X道軌滑動時，指標光柵15對標尺光柵14作相對運動，產生莫爾條文，光電接收元件16接收其信號，17為光電接收元件的印刷電路板圖(如圖4所示)，經過處理，輸出四向信號18、19、20、21，這四相信號被輸入到如后所述的二路光電信號處理器(如圖7所示)，為了得到四相信號，光電接收元件可選用四級硅光電池。用于量測Y向位移的雙光柵光學系統的結構與此相同，當X道軌在Y道軌上滑動時，光柵光學系統也輸出四相信號22、23、24、25(如圖7所示)。3.X滑架如圖6所示，光柵光學系統的指標光柵15與四級硅光電池16通過支架27固定在支持塊26上，光源12及準直透鏡13也固定在支持塊26上，而支持塊26又被固定在X滑架上。X滑架靠如圖5所示的四個滑輪7支持著，為了使指標光柵與標尺光柵之間的間隙始終不變，必須使X滑架5在X道軌上滑動時，嚴格在一條直線上，為此X道軌3做成如圖6所示的形狀，并在X道軌的兩側斜面上也安裝本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種量測長度與面積的裝置，其特征在于由采用光柵技術的雙向位移量測系統、二路光電信號處理器和電子計算機組成。

【技術特征摘要】
1.一種量測長度與面積的裝置，其特征在于由采用光柵技術的雙向位移量測系統、二路光電信號處理器和電子計算機組成。2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于所述的雙向位移量測系統具有固定在工作臺面上的兩根Y道軌和一根能在Y道軌上滑動的X道軌，在X道軌的一端固定有Y滑架，Y滑架上安裝有量測Y向位移的雙光柵光學系統，在X道軌上安裝有一個可滑動的X滑架，X滑架上安裝有量測X向位移的雙光柵光學系統和手扶跟蹤器。3.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于X道軌一端的Y滑架上安裝有在Y道軌上方和兩側都有滑輪的滑輪組，以保證Y滑架嚴格沿Y道軌作直線運動，在X道軌的另一端只安裝有在Y道軌上方滑動的滑輪，以保證X道軌能自由伸縮。4.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于手扶跟蹤器具有一個與工作臺面上圖紙的待測圖斑的邊界點相重合的測標點，一...

【專利技術屬性】
技術研發人員：吳業明，陳紀椿，馬重珍，
申請(專利權)人：武漢測繪科技大學，
類型：實用新型
國別省市：42[中國|湖北]