[其他]光栅数字式长度与面积量测装置

说明书

本实用新型涉及一种光栅数字式长度与面积量测装置，特别适用于地图量测。

在土地资源详查、规划、水文、地质以及测绘中，要广泛地在地图上量测长度与面积，为此，已有各种类型的量测仪器被研制出来。例如，手扶跟踪图数转换仪就是其中的一种，中国科学院地理所和日本生产这类仪器，该仪器一般由数字化台面，手扶跟踪器，数字字母键盘，伺服系统，面积量测装置，长度量测装置等组成。其工作原理为手扶跟踪器在数字化台面上沿待测图形移动时，跟踪头发送谐波信号，随动数字化台面下的接受线圈产生感应电压，经放大和滤波后得到低噪声信号，再经功率放大带动电机，X、Y两轴电机分别带动光学编码盘，编码读出的数码即为瞬时接受线圈所在的位置，输入计算机计算，即可量出所量的长度或面积数值。显然，从功能上看，这种仪器即能量测长度，又能量测面积，是比较理想的。但该仪器结构复杂松散，量测长度与面积分别各用一套装置，在用于量测时，仪器本身处理的过程很长，经过的步骤很多，并且每一步骤需要较复杂的结构和昂贵的器件来完成，因而仪器的精度低，成本高。日本的此类仪器面积量测精度在1～2％，价格约十万美元。长沙市东风电气厂所生产的电子分色面积量测仪器，其结构较简单，面积量测精度可达1％，但该仪器不能量测长度，对线性地物的面积量测无能为力。另外，该仪器一次仅能量测三块面积，量测过程中还必须进行涂色或者剪栽图。因而使用麻烦，工作效率太低。

本实用新型的目的是研制一种结构简单，使用方便，量测精度高，成本低廉的长度与面积量测装置。

本实用新型的目的是按下述方式实现的：

首先通过采用光栅技术的双向位移量测系统，得到反映X向位移和Y向位移的二路光电信号，然后由二路光电信号处理器进行处理，最后由电子计算机计算、显示或打印出结果。

双向位移量测系统具有固定在工作台面上的两根Y道轨和一根能在Y道轨上滑动的X道轨，在X道轨的一端固定有Y猾架，Y滑架上安装有量测Y向位移的双光栅光学系统，在X道轨上安装有一个可滑动的X滑架，X滑架上安装有量测X向位移的双光栅光学系统和手扶跟踪器。双光栅光学系统可采用直接接收式光学系统。这种光学系统由光源、准直透镜、标尺光栅、指标光栅和光电接收元件组成。其中的标尺光栅固定不动，指标光栅对标尺光栅作相对运动，产生莫尔条文，光电元件接收其信号。X滑架在X道轨上以及X道轨在Y道轨上都是通过滑轮来滑动的。Y滑架上安装有在Y道轨上方和两侧都有滑轮的滑轮组，以保证Y滑架严格沿Y道轨作直线运动，在X道轨的另一端只安装有在Y道轨上方滑动的滑轮，以保证X道轨因温度变化时能自由伸缩，X滑架上的手扶跟踪器有一个具有测标点的测标板。测标点和图形的像通过放大镜放大，再通过固定反光镜和一个倾斜角度可调的反光镜射入人眼，测标板上的测标点与待测图形的边界点重合，因而消除了视差。手扶跟踪器靠手推圆球体滚动来驱使它本身前后左右运动，从而同时量测出X向位移和Y向位移。

上述量测X向位移和Y向位移的光栅光学系统的光电接收元件各输出一路光电信号，这二路光电信号同时被输入到光电信号处理器进行处理从而获得标准的TTL计数脉冲。二路光电信号处理器由放大电路、微分整形电路和倍频辨向电路组成。放大电路采用一片LM324集成电路，X、Y二路信号合用一片；微分整形电路采用二片74LS14集成电路，X、Y二路信号各用一片；倍频辨向电路采用二片74LS51集成电路，X、Y二路信号各用一片。

通过上述二路光电信号处理器获得的TTL计数脉冲，被输入到计算机进行处理，然后显示或打印出结果。这里的计算机可是通用计算机，如PC－1500，也可以是专用微处理器，专用微处理器与量测系统连在一起。为了使整个量测装置结构简单紧凑，这里使用专用微处理器，它被封闭在量测装置里面。输入输出设备包括键盘、数码管、模式选择开关、状态指示灯以及蜂鸣器都装在一个面板上，面板置于量测系统的前面以便于人手操作，专用微处理器具有与总线连接的中央处理器、只读存贮器、随机存贮器以及对光电信号进行计数的计数器；输入输出设备具有与总线连接的状态锁存器、段码锁存器、数位扫描锁存器、输入锁存器以及行式打印机。