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1、中心距为单一常数的条码标尺的解码与视线高计算以拓普康标尺为例。拓普康仪器最远视距60米，望远物镜焦距。本方法采用维视CCD，像元，分辨率12801024。最远视距的放大率：处理步骤：1. 标尺条码清晰地成像在CCD上。2. 对条码图像进行处理，按最大灰度值设置阈值，对A、B、R码的图像进行处理，获得黑码像的宽度及黑码像的中心距，并以定义中心距为设置条件从黑码像的中心距中取出需要的中心距。（详细见后）。3. 计算测量放大率。注意：此处对应的应该是标尺处的实际中心距，但是实际中心距并不知道，所以用中心距公称值来计算，这样所得到应该是放大率的近似值，当取若干个来计算时，可使接近实际值。对于粗读数来说
2、，不受影响，对精读数是否有影响需要看标尺的制造精度，从目前德瑞普生产的各型号标尺看，检测的实际基本分划的平均值非常接近公称值，和公称值之差在0.5微米的数量级以下，德瑞普生产的各型号标尺应该对精读数也没有影响。在此假设。4. 将A、B、R码的图像投影到标尺上，投影图像宽度。 。为分析方便，将CCD的一系列像元也投影到标尺上。可以根据标尺测量机床CCD法对条码处理时的瞄准重复性对码宽公称值设置公差。标尺测量机床CCD法在放大率1倍时对条码处理的瞄准重复性不确定度1m，考虑放大率则在标尺上的瞄准重复性不确定度：。像元在标尺上的投影：。在标尺上按最大灰度值设置阈值处理的A、B、R码边缘及黑码中心距，
3、获得各码宽所对应的图像宽度，码宽公称值的公差设置为见表1。表1-码宽度公称值y0与图像宽度y关系表A码宽度y0 (0.557)图像宽度yB码宽度y0(0.557)图像宽度y1.028不能分辨或1.1141.022不能分辨或1.1141.4021.114或2.2291.5361.114或2.2291.9161.114或2.2292.0271.114或2.2292.9182.229或3.3423.3733.342或4.4563.7823.342或4.4564.1683.342或4.4565.0954.456或5.5705.8325.570或6.6846.0355.570或6.6846.6276.6
4、847.2426.684或7.7987.9737.798或8.9127.9607.798或8.9128.4647.798或8.9128.6777.798或8.9128.9788.912或10.0268.9458.912或10.026R码宽度y8图像宽度7.798或8.912表中虽然部分码的图像宽度相同且A、B、R码图像宽度有重叠，但是A码在标尺上的排列位置顺序为：8.677、7.242、5.096、2.918、1.402、1.028、1.916、3.782、6.035、7.960、8.945、继续重复8.677、7.242、5.096、，分析发现图像宽度重叠的两个码可以通过前一个或下一个码加以
5、区别。例如在表1中，图像宽度为5.570的A码可能是5.095或6.035，5.095的下一个码是2.918，对应图像宽度是2.229或3.342，6.035的下一个码是7.960，对应图像宽度是7.798或8.912，两者的下一个图像宽度具有明显的区别，从下一个图像宽度是7.798，可以判断5.570对应的应该是A码6.035。同样图像宽度7.798对应的A码可能是7.960或8.677，从前一个A码是6.035，可以判断此处应该是A码7.960。B码也是类似。并且纵观全尺长，只要有一对A、B码可以相关并且知道这一对A、B码到视准轴的距离，就可以确定视线高的粗读数，所以可以设定条件进行判断或
6、多次相关，即可获取视线高的粗读数。5. 参看CAXA图（图中同一个尺寸在微米级上稍有差别，是由于作图四舍五入造成的，例如黑码中心距在有的位置是10.026，在有的位置是10.029，无关大局）。对黑码在视准轴两侧各65mm取图像处理，结果如表2。表2-物方视场130mm图像宽度处理 图像宽度假设(0.557)假设(0.557)7.798A=7.960（或8.677）B7.798R=8.000A3.342B=3.373（或4.168）R5.570A=6.035（或5.095）B7.798R=8.000A上5.570B=5.832R视准轴下3.342A=3.782B=3.3737.798R=8.0
7、00A7.798B=7.973（或8.464）R1.114A=1.916（或1.028、1.402）B7.798R=8.000A10.026B=8.978R1.114A=1.028（或1.402、1.916）B全尺长黑码图像的中心距可能的值是9.472、10.026、10.586、20.057mm。本例黑码图像的中心距均为10.026。6. 假设视准轴下方的第一个码宽图像3.342是A码,对应码宽3.782，则按编码规则，对应的黑码排列如表第3列。8假设视准轴下方的第一个码宽图像3.342是B码，对应码宽3.373，则按编码规则，对应的黑码如表第4列，视准轴上方第一个码宽图像显然不等于R码，所
8、以假设不正确，假设是正确的。9. 按假设的结果排列出码的序列，将该序列与参考信号（包含码序列和标尺高度的对应关系）比较，可以获得视准轴两侧的标尺高度序列值，并可以补齐表2不能分辨的码。见表3。 表3-码序列图像与参考信号比较结果1.60mA码7.9601.59mR码8.0001.58mB码3.3731.57mA码6.0351.56mR码8.0001.55mB码5.832视准轴1.54mA码3.7821.53mR码8.0001.52mB码7.9731.51mA码1.9161.50mR码8.0001.49mB码8.9781.48mA码1.02810. 计算视线高粗读数 。11. 列表计算精读数表4
9、精读数计算表标尺高度图像间距到视准轴的距离hihi1.60m10.02658.8861541.1141.1141.59m10.02648.8601541.1401.1401.58m10.02638.8341541.1661.1661.57m10.02628.8081541.1921.1921.56m10.02618.7821541.2181.2181.55m8.7568.7561541.2441.244视准轴1.54m1.2701.2701541.2701.2701.53m10.02611.2961541.2961.2961.52m10.02621.3221541.3221.3221.51m1
10、0.02631.3481541.3481.3481.50m10.02641.3741541.3741.3741.49m10.02651.4001541.4001.4001.48m10.02661.4261541.4261.426计算精读数：12.视线高 13.精度分析 视线高读数是由粗读数和精读数组成的，其中粗读数是用标尺高度公称值的平均值计算的，应该用米长改正数加以修正。精读数是测量值，除测量误差外不再含有另外的误差。 表5-每千米水准测量的偶然中误差每千米水准测量的偶然中误差一等水准测量及地震变形测量二等水准测量三等水准测量四等水准测量0.45mm1.0mm3.0mm5.0mmCAXA作图
11、得 ，误差折合到每千米：处理方法可以满足一等水准测量。 14.物方视场的选择 物方视场的选择从两个方面考虑，一是CCD可以成像的范围，二是算术平均值的计算精度。从算术平均值的计算精度考虑，参与计算的数值个数n应大于等于4，小于等于20。本设计维视CCD，像元，分辨率12801024。CCD沿1024方向使用，可成像尺寸：。对拓普康标尺，最远视距60米时，标尺可成像范围：最短视距2米时，标尺可成像范围：所以，当标尺可成像范围大于20个可取值时，可以从算术平均值的计算精度考虑选取物方视场。当标尺可成像范围小于20个取值时，按CCD可成像范围内的全部可取值选取物方视场。此方法可以用于中心距为单一常数
12、的条码标尺的处理。拓普康编码图像中心距的处理在对拓普康标尺进行视线高计算时，需要利用A、B、R码图像的中心距计算放大率，但是在CCD对码的图像进行处理时，会出现在标尺某些位置上码宽最小的A码或码宽最小的B码的图像CCD不可以分辨的情况，也会出现在标尺某些位置上组成R码的黄1码的图像可分辨的情况，这样就使得在利用码宽图像计算出的A、B、R码图像的中心距中会出现一些不符合定义的中心距。例如对最远视距60米进行测量，CCD图像二值化处理后投影到标尺上的某次视场数据如下表：序号12345678 标尺高度（m）公称码宽二值化码宽二值化中心距整理R码新R码新码宽新中心距11.48A/1.0281.1141
13、.11424.9974.4564.45631.49B/8.97810.02610.02610.02610.02641.5111.1141.114522.2287.2412.2287.79810.026611.1141.114*5.5771.521.1142.7851.1147.7981.11410.026811.1141.1145.57922.2282.7852.2287.79810.026105.042*5.572.228111.51A/1.9161.1147.2417.79810.026125.0555.57*4.456131.52B/7.9737.79810.0263.34210.026142.0142.2285.571522.2287.2412.2285.5710.0261611.1141.1143.342171.5321.1142.7851.1147.798
