Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,徕卡母板,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,Geosystems,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,二级,三级,四级,五级,2020/3/26,#,数字水准仪工作原理,院测量工程与装备系,欢迎各位朋友,11/15/2024,1,数字水准仪工作原理 欢迎各位朋友9/29/20231,一、数字水准仪产品,NA2000（世界第一）,1990,Sokkia SDL30,2002,Leica DNA03/10,1994,Topcon DL-101/102,Trimble DiNi12/DiNi22,Topcon,DL-103,11/15/2024,2,一、数字水准仪产品NA2000（世界第一）1990Sokki,二、,竞争对手 Trimble DiNi12/DiNi22,主要特点:,0.3mm/0.7mm/km,PCMCIA 数据存贮(DiNi12),或在线数据存贮(DiNi22),静态的 30cm电子视场,补偿器置平精度 0.2,/0.5,放大倍率 32x/26x,主要卖点:,字母与数字键盘,线路平差,精度 0.3 mm,视场=30cm,缺点:,笨大,较小的显示窗(4x21字符),稍有点重,较,老式,无圆水准器的照明,无标准电池的概念,用Trimble仪器的PCMCIA卡才能测量,11/15/2024,3,二、竞争对手 Trimble DiNi12/DiNi22,竞争对手-Sokkia SDL30,主要特点:,0.8mm/1.0mm/km,内部数据存贮,(2000个点),120的电子视场,补偿器置平精度 0.3,放大倍率 32x,主要卖点:,放大倍率,测量时间短,1.0 mm精度,120的视场,价格低,缺点:,按键少,无字母数字键盘,显示少（4x21个字符),比较大,无圆水准器照明,无标准电池概念,只有内存/RS232,11/15/2024,4,竞争对手-Sokkia SDL30主要特点:0,竞争 对手-Topcon DL 101/102,主要特点:,0.4mm/1.0mm/km,PCMCIA 卡数据存贮和内部数据存贮,120的电子视场,补偿器置平精度 0.3,/0.5,放大倍率 32x/30 x,主要卖点:,字母数字输入,5m 标尺,内存和 PCMCIA卡,120的视场角,缺点:,显示窗小(2x8字符),卡槽位于电池仓后,无圆水准器照明,无标准电池概念,内存小(51KB)、PCMCIA(,256KB),卡存贮能力小,11/15/2024,5,竞争 对手-Topcon DL 101/102主要特点,竞争对手-Topcon DL 103,主要特点:,1.8mm/km,RS232C 接口数据输出,130的电子视场,补偿器置平精度 5”,放大倍率 26x,主要卖点:,较强的防雨功能,耗电少,重量轻,测量时间短(2秒),缺点:,样子笨,显示窗小(128x32象素),应用特色少,无圆水准器照明,测量距离近(2-60m),11/15/2024,6,竞争对手-Topcon DL 103主要特点:,竞争对手 Internet查询,更多的信息:,11/15/2024,7,竞争对手 Internet查询更多的信息:9/29/20,三、,Leica DNA03/10 的特性和优点1,重量轻.,直观好用的字母数字键盘(TPS700 概念)。,大存贮容量.,闪存.,PCMCIA 卡槽.,RS232 接口.,易提，易搬。,缩短了学习时间.,快速、容易、方便的数据存贮，无电缆，可处理大的任务。,长期保存数据不用电。,易进行野外与办公室的数据传输。,可增加外部数据采集器。,特性,优点,11/15/2024,8,三、Leica DNA03/10 的特性和优点1重量轻.易提,Leica DNA03/10 的特性和优点2,8行24字符的大屏幕显示,机载程序,功能 用户键。,程序键。,显示屏液晶加热,易读数。,减少了外部计算。,快速进入用户自定义的操作，在线程序和编码功能。,可在寒冷条件下继续工作。,特性,优点,11/15/2024,9,Leica DNA03/10 的特性和优点28行24字符的大,Leica DNA03/10 的特性和优点3,双侧无限位,微动螺旋,钻石般的圆水准器,(有照明),带有概略瞄准器,的固定提把,低耗能电池,字母数字,键盘,RS232,接口,PCMCIA 卡,优秀的光学系统,可定制的显示屏,11/15/2024,10,Leica DNA03/10 的特性和优点3双侧无限位钻石般,Leica DNA03/10 的特性和优点4,中轴位置,的测量按钮,分离的 DATA 和 ESC 键,分离的开关键,独立的,的定位键,内存:6000 测量点或1650个测站的前后视,杰出的,设计和外型,宽大的LC显示屏,可变的数据,输出格式,11/15/2024,11,Leica DNA03/10 的特性和优点4中轴位置分离的,你所要用的-应用程序和功能机内即时调用,应用简单，操作容易,在线作业管理,按当地需求改制显示内容,用户可定义数据输出格式,DNA 系列软件 概要,11/15/2024,12,DNA 系列软件 概要9/29/202312,DNA 系列的外部特性,显示内容可按层、名称和流程定制,固件是可升级,仪器软件接口上载,通过 PCMCIA 卡输出数据,11/15/2024,13,DNA 系列的外部特性9/29/202313,四、数字水准仪工作原理,1、相关法（威特NA2000，,Leica NA03/10）,2、几何法（蔡司DINI10/20）,3、相位法(拓普康DL101C/102C),11/15/2024,14,四、数字水准仪工作原理1、相关法（威特NA2000，9/29,1、相关法-,仪器光路示意图,Leica DNA系列数字水准仪采用相关法,11/15/2024,15,1、相关法-仪器光路示意图Leica DNA系列数字水准,相关法标尺及相关原理（1）,徕卡数字水准仪配套的水准标尺为伪随机条码，该条码图象已被存储在数字水准仪中作为参考信号。在条码标尺上，最窄的条码宽为2.025mm（黑的、黄的或白的），称为基本码宽。在标尺上共有2000个基本码(指4.05m的标尺)，不同数量的同颜色的基本码相连在一起，就构成了宽窄不同的码条。,11/15/2024,16,相关法标尺及相关原理（1）徕卡数字水准仪配套的水准标尺为伪,相关法标尺及相关原理（2）,测量信号与参考信号进行比较，,这就是相关过程,称为相关。例如先与标尺底部对齐，发现不相同，然后往上移动一个步距（基本码宽），再比较，直到两码相同为止，或说两信号相同为止，也就是最佳相关位置时，,读数就可以确定。如图中的,.116,。移动一个基本码宽来进行比较的精度是不够的，但是可以作为粗相关过程，得到粗读数。再在粗读数上下选取一定范围，减少步距，进行精相关，就可以得到精度足够的读数。,11/15/2024,17,相关法标尺及相关原理（2）测量信号与参考信号进行比较，这,相关法标尺及相关原理（3）,由于标尺到仪器的距离不同，条码在探测器上成像的“宽窄”也将不同，测量信号片段条码的“宽窄”会变化，引起相关困难。徕卡数字水准仪采用二维相关法，以一定步距改变仪器内部参考信号的“宽窄”与CCD采集到的测量信号相比较，如果没有相同的两信号，则再改变，再进行一维相关，直到信号相同为止。参考信号的“宽窄”与视距是对应的。“宽窄”相同的两信号相比较是求视线高的过程，在此二维相关中，一维是视距，另一维是视线高，二维相关之后视距就可以精确算出。,11/15/2024,18,相关法标尺及相关原理（3）由于标尺到仪器的距离不同，条码在,相关法标尺及相关原理（4）,由于标尺到仪器的距离不同，条码在探测器上成像的“宽窄”也将不同，测量信号片段条码的“宽窄”会变化，引起相关困难。徕卡数字水准仪采用二维相关法，以一定步距改变仪器内部参考信号的“宽窄”与CCD采集到的测量信号相比较，如果没有相同的两信号，则再改变，再进行一维相关，直到信号相同为止。参考信号的“宽窄”与视距是对应的。“宽窄”相同的两信号相比较是求视线高的过程，在此二维相关中，一维是视距，另一维是视线高，二维相关之后视距就可以精确算出。,11/15/2024,19,相关法标尺及相关原理（4）由于标尺到仪器的距离不同，条码在,相关法标尺及相关原理（5）,移动一个基本码宽来进行比较的精度是不够的，但是可以作为粗相关过程，得到粗读数。再在粗读数上下选取一定范围，减少步距，进行精相关，就可以得到精度足够的读数。,11/15/2024,20,相关法标尺及相关原理（5）移动一个基本码宽来进行比较的精度,相关法调焦移动传感器,可以想象从原始参考信号一步一步缩放比较的相关的计算量会很大，使读数时间过长。为了缩短读数时间，徕卡数字水准仪内部设计有调焦移动量传感器采集调焦镜的移动量，由此可以反算出概略视距，初步可以确定物像比例。对仪器内部的参考信号的“宽窄”进行缩放，使其接近探测器采集到的测量信号的“宽窄”，然后再进行二维相关。这样可以减少的相关计算量使读数时间缩短到秒以内。,11/15/2024,21,相关法调焦移动传感器可以想象从原始参考信号一步一步缩放比较,相关法电子原理,调焦,编码器,补偿器监视,CCD,读出电,子部件,A D,ACCU,500mAh,模块,信号处,理芯片,8Bit CPU,Gate array,门阵列,键,盘,显示屏,GSI接口,机外电源,机外接口,键盘和,测量按钮,调焦透镜位置,条码影像,视频信号,CCD,（,Charge Coupled Device,）,是由按照一定规律排列的（金属一氧化物一半导体）电容器阵列组成的移位寄存器，线阵长约6.5 mm，由中心距为 m的 个光敏二极管组成其光敏窗口宽度为。一个光敏窗口也称一个象素（或象元）。,11/15/2024,22,相关法电子原理调焦补偿器监视CCD读出电A DACCU,相关法伪随机码简介,伪随机码属于二进制码，它的结构可以预先确定，并且可以重复产生和复制，另一方面它还具有随机特性，即统计特性。GPS中的载波就是用这种伪随机码调制的。该码由线性移位寄存器产生。这种码用在数字水准仪中具有可以在,1.8100m距离内使用相关法的特点。,标尺上的白码条或黄码条在CCD器件上产生光电流，在电路上为高电平，我们用二进制的“1”表示，相反黑码条用“0”表示。从条码标尺上测量得到的徕卡仪器的参考码序列为：P=1101000110111110111110001110111010000001001001101,11/15/2024,23,相关法伪随机码简介 伪随机码属于二进制码，它的结构可以预先,相关法相关函数,假定望远镜从条码标尺上截取的条码片段经电子部件处理后得到的测量码序列为：Q=100011011111011111000,则相关函数表示为：,式中：N为测量码序列中码元的个数；i=1,2,N为测量码序列中码元的序号;表示模二和运算。,t=0,1,.2,M-N-1，,是移位相关的次数，而步距为一个码元,M,为参考码元的个数；,表示两序列中相同元素的个数和减去不同元素的个数和。,相关系数表示为：,+,11/15/2024,24,相关法相关函数假定望远镜从条码标尺上截取的条码片段经电子部,相关法相关示例,模二和的运算规则如下：00=1 01=0 10=0 11=1,设t=0,P=110100011011111011111Q=100011011111011111000,相关函数序列,R=101000111011011011000由此得相关函数 R,0,=11101 相关系数,0,=1/21=0.05,P=11010001101111101111100