SE530198C2 - Automatic collimation device for measuring device - Google Patents

Description

25 30 35 53Û 158 2 enhet (horsiontal-omkodare) och en vertikal vinkelmätenhet (vertikal-omkoda- re). 25 30 35 53Û 158 2 unit (horizontal number encoder) and a vertical angle measuring unit (vertical encoder).

Under det att mätning av avstånd och vinklar görs måste målet vara kollimerat på så vis att det är noggrant positionerat på kollimationsaxeln O.While measuring distances and angles, the target must be collimated in such a way that it is accurately positioned on the collimation axis O.

Kollimationen utförs automatiskt, på följande vis: Först riktas teleskopet mot ett mål 11 och rörande av en bild inklude- rande målet 11 såsom visas ifig 12(A), erhålls, med hjälp av bildupptag- ningsenheten 4 av halvledartyp, en upplyst bild när den ljusutsändande enhe- ten 6 sänder ut ljus och en oupplyst bild när den ljusutsändande enheten 6 har stängts av. Därefter fastställs en differens mellan de båda bilderna av den ej visade beräkningsenheten. Utifrån differensen mellan de båda bilderna, se fig 12(B), erhålls en bild på enbart målet 11. Detta möjliggör fastställande av en horisontell awikelse H och en vertikalavvikelse V för målet 11 relativt centrum av en skärm som indikerar en riktning för en kollimationsaxel O. Där- efter, genom att teleskopet vrids med hjälp av en ej visad horisontaldrivenhet (horisontell servomotor) och en vertikaldrivenhet (vertikal servomotor) till dess att den horisontella awikelsen H och den vertikala awikelsen V blir noll, kan målet 11 automatiskt kollimeras. Även om ovanstående kollimation utförs når teleskopet står still, kan automatisk kollimation utföras även när teleskopet vrids. Teleskopets vrid- ningssvinkel fastställs genom att antalet pulser som utmatats från den ej vi- sade horisontella vinkelmätningsenheten och från den vertikala vinkelmät- ningsenheten räknas. Om exempelvis en vinkeldifferens hos teleskopet mel- lan, under det att uppmätningsapparaten vrids horisontellt, när den ljusutsän- dande enheten 6 sänder ut ljus för erhållande av en upplyst bild och när den ljusutsändande enheten 6 stängs av för erhållande av en oupplyst bild fast- ställs, kan en förskjutningsmängd X (vinkeldifferens) mellan den upplysta bil- den och den oupplysta bilden enkelt beräknas, såsom visas i fig 12(C). När förskjutningsmängden X mellan bilderna har fastställts genom fastställande av en differens mellan båda bilderna genom förskjutning av antingen den upplysta bilden eller av den oupplysta bilden med förskjutningsmängden X, kan den horisontella awikelsen H och den vertikala awikelsen V med lätthet fastställas, varvid målet 11 kan kollimeras automatiskt.The collimation is performed automatically, as follows: First, the telescope is aimed at a target 11 and moving an image including the target 11 as shown in Fig. 12 (A), by means of the semiconductor image pickup unit 4, an illuminated image is obtained when it the light emitting unit 6 emits light and an unlit light when the light emitting unit 6 has been switched off. Then a difference is determined between the two images of the calculation unit not shown. Based on the difference between the two images, see Fig. 12 (B), an image of only the target 11 is obtained. This makes it possible to determine a horizontal deviation H and a vertical deviation V of the target 11 relative to the center of a screen indicating a direction of a collimation axis Then, by rotating the telescope by means of a horizontal drive unit (horizontal servomotor) not shown and a vertical drive unit (vertical servomotor) until the horizontal deviation H and the vertical deviation V become zero, the target 11 can be automatically collimated. Even if the above collimation is performed when the telescope is stationary, automatic collimation can be performed even when the telescope is rotated. The angle of rotation of the telescope is determined by counting the number of pulses output from the horizontal angle measuring unit (not shown) and from the vertical angle measuring unit. For example, if an angular difference of the telescope between, while the measuring device is rotated horizontally, when the light emitting unit 6 emits light to obtain an illuminated image and when the light emitting unit 6 is turned off to obtain an unlit image is determined , an offset amount X (angular difference) between the illuminated image and the unlit image can be easily calculated, as shown in fi g 12 (C). Once the displacement amount X between the images has been determined by determining a difference between the two images by displacing either the illuminated image or the unlit image with the displacement amount X, the horizontal deviation H and the vertical deviation V can be easily determined, whereby the target 11 can be collimated. automatically.

Eftersom uppmätningsapparaten som visas i det följande patentdoku- mentet 1 möjliggör utförande av automatisk kollimation oavsett om teleskopet vrids eller står still, kan automatisk kollimation enkelt utföras när som helst.Since the measuring apparatus shown in the following patent document 1 enables automatic collimation to be performed regardless of whether the telescope is rotated or stationary, automatic collimation can easily be performed at any time.

Patentdokument 1: Japanskt patent No. 3621123 _ 10 15 20 25 30 35 5313 198 Sammanfattning av föreliggande uppfinning Anordningen enligt det tidigare beskrivna patentdokumentet 1 faststäl- ler förskjutningsmängden X mellan den upplysta bilden när den ljusutsändan- de enheten 6 sänder ut ljus och den oupplysta bilden när den ljusutsändande enheten 6 är avstängd, genom användning av vinkeldetektorer såsom en ho- risontal-omkodare och en vertikal-omkodare, liksom, för nivellering (nivelle- ringsinstrument), inkluderar vissa uppmätningsapparater dock inte vinkelde- tektorer, såsom omkodare. Uppmätningsapparaten enligt ovan beskrivna pa- tentdokument 1 har ett problem på så vis att utan vinkeldetektorer kan auto- matisk kollimation inte utföras när teleskopet vrids.Patent document 1: Japanese patent no. Summary of the present invention The device according to the previously described patent document 1 determines the displacement amount X between the illuminated image when the light emitting unit 6 emits light and the unlit image when the light emitting unit 6 is off, by using angle detectors such as a horizontal encoder and a vertical encoder, as well as, for leveling (leveling instruments), some measuring devices do not include angle detectors, such as encoders. The measuring device according to the above-described patent document 1 has a problem in such a way that without angle detectors automatic collimation cannot be performed when the telescope is rotated.

För att lösa ovannämnda problem är det således ett syfte med förelig- gande uppfinning att möjliggöra automatisk kollimation, utan användning av vinkeldetektorer, hos en uppmätningsapparat som kan utföra automatisk kol- limation utgående från en bild erhållen från en avbildningsanordning, även då ett teleskop vrids.In order to solve the above-mentioned problems, it is thus an object of the present invention to enable automatic collimation, without the use of angle detectors, of a measuring apparatus which can perform automatic collimation based on an image obtained from an imaging device, even when a telescope is rotated.

För att uppnå ovannämnda syfte, kännetecknas uppfinningen i enlighet med krav 1 av en automatisk kollimationsanordning för en uppmätningsappa- rat innefattande: en avbildningsanordning för avbildning av ett mål fångat av ett teleskop och omgivningar till målet; en drivenhet för rotation av teleskopet, en ljusut- sändande enhet för utsändande av ljus mot målet och en beräkningsenhet som fastställer en position för målet, utgående från en skillnad mellan en upp- lyst bild som erhålls vid avbildning med avbildningsanordningen när den ljus- utsändande enheten har satts på och en oupplyst bild som erhålls vid avbild- ning med avbildningsanordningen när den ljusutsändande enheten är av- stängd, och styr drivenheten att automatiskt kollimera målet, varvid beräk- ningsenheten utför en korrelationsoperation mellan den upplysta bilden och den oupplysta bilden för att därigenom fastställa ett läge, i vilket båda bilderna är mest överensstämmande, och fastställer målets position utgående från en skillnad mellan båda bilderna vid nämnda läge.To achieve the above object, the invention according to claim 1, characterized by an automatic collimation device for a measuring apparatus comprising: an imaging device for imaging a target captured by a telescope and surroundings of the target; a drive unit for rotating the telescope, a light emitting unit for emitting light towards the target and a calculation unit which determines a position for the target, based on a difference between an illuminated image obtained when imaging with the imaging device when the light emitting unit has been turned on and an unlit image obtained when imaging with the imaging device when the light emitting unit is turned off, and controls the drive to automatically collide with the target, the calculation unit performing a correlation operation between the illuminated image and the unlit image to thereby determining a position in which both images are most consistent, and determining the position of the target based on a difference between the two images at said position.

Uppfinningen enligt krav 2 kännetecknas av att, för uppfinningen enligt krav 1, läget där båda bilderna är mest överensstämmande bedöms föreligga när, under en korrelationsoperation mellan den upplysta bilden och den oupp- lysta bilden för fastställande av en korrelation gällande ljusstyrkan hos över- lappande pixlar hos båda bilderna, korrelationen är maximal. 10 15 20 25 30 35 SBC! 198 4 Uppfinningen enligt krav 3 kännetecknas av att, för uppfinningen enligt krav 1, läget där båda bilderna är mest överensstämmande bedöms föreligga när, under en korrelationsoperation mellan den upplysta bilden och den oupp- lysta bilden i en tvärgående riktning för fastställande av, i överlappande delar hos båda bilderna, en korrelation gällande en totalsumma av ljusstyrka av överlappande pixlar på en rak linje i en längsgående riktning hos båda bilder- na, korrelationen år maximal. _ Uppfinningen enligt krav 4 kännetecknas av att, för uppfinningen enligt krav 1, läget där båda bilderna är mest överensståmmande bedöms föreligga när, under en korrelationsoperation mellan den upplysta bilden och den oupp- lysta bilden i en längsgående riktning för fastställande av, i överlappande de- lar hos båda bilderna, en korrelation gällande en totalsumma av ljusstyrka av överlappande pixlar på en rak linje i en tvärgående riktning hos de båda bil- derna, korrelationen är maximal.The invention according to claim 2 is characterized in that, for the invention according to claim 1, the position where both images are most consistent is judged to exist when, during a correlation operation between the illuminated image and the unlit image to determine a correlation regarding the brightness of overlapping pixels in both images, the correlation is maximum. 10 15 20 25 30 35 SBC! The invention according to claim 3 is characterized in that, for the invention according to claim 1, the position where both images are most consistent is judged to exist when, during a correlation operation between the illuminated image and the unlit image in a transverse direction for determining, in overlapping parts of both images, a correlation regarding a total sum of brightness of overlapping pixels in a straight line in a longitudinal direction of both images, the correlation is maximum. The invention according to claim 4 is characterized in that, for the invention according to claim 1, the position where both images are most consistent is judged to exist when, during a correlation operation between the illuminated image and the unlit image in a longitudinal direction for determining, in overlapping the - in both images, a correlation regarding a total sum of brightness of overlapping pixels in a straight line in a transverse direction of the two images, the correlation is maximum.

Uppfinningen enligt krav 5 kännetecknas av att, för föreliggande upp- finning enligt krav 1, 2, 3 eller 4, korrelationsoperationen utförs under för- skjutning av antingen den upplysta bilden eller den oupplysta bilden, varvid förskjutningsområdet vid detta tillfälle är begränsat till en förskjutningsområde uppskattat av en styrsignal, överförd från beråkningsenheten till drivenheten.The invention according to claim 5 is characterized in that, for the present invention according to claim 1, 2, 3 or 4, the correlation operation is performed while displacing either the illuminated image or the unenlightened image, the displacement area at this time being limited to an displacement area estimated. of a control signal, transmitted from the computing unit to the drive unit.

Som framgår av ovanstående beskrivning utförs, i föreliggande uppfin- ning enligt krav 1, en korrelationsoperation mellan den upplysta bilden när den ljusutsändande enheten har satts på och en oupplyst bild när den ljusut- sändande enheten är avstängd för fastställande av ett läge i vilket båda bil- derna är mest överensstämmande, varvid målets position fastställs utgående från en differens mellan båda bilderna vid nämnda läge. Därför kan automat- isk kollimation utföras utan användning av vinkeldetektorer, även när telesko- pet vrids. Följaktligen är det fördelaktigt även för en uppmätningsapparat utan vinkeldetektorer, såsom vid elektronisk nivellering etc, eftersom automatisk kollimation kan utföras under vridning av teleskopet.As can be seen from the above description, in the present invention according to claim 1, a correlation operation is performed between the illuminated image when the light emitting unit is turned on and an unlit image when the light emitting unit is turned off to determine a position in which both cars - are most consistent, the position of the target being determined on the basis of a difference between the two images at said position. Therefore, automatic collimation can be performed without the use of angle detectors, even when the telescope is rotated. Consequently, it is advantageous even for a measuring apparatus without angle detectors, such as in electronic leveling, etc., since automatic collimation can be performed while rotating the telescope.

I uppfinningen enligt krav 2 bedöms vidare läget där båda bilderna är mest överensstämmande föreligga när, under en korrelationsoperation mellan den upplysta bilden och den oupplysta bilden för fastställande av en korrela- tion gällande ljusstyrkan hos överlappande pixlar hos båda bilderna, korrela- tionen är maximal. Därför kan läget där båda bilderna är mest överensstäm- mande fastställas lätt och tillförlitligt, varigenom samma effekter som för upp- finningen enligt krav 1 tillhandahålls lättare och mer tillförlitligt. 10 15 20 25 30 35 530 198 5 I uppfinningen enligt krav 3 bedöms läget där båda bilderna är mest överensstämmande föreligga när, under en korrelationsoperation mellan den upplysta bilden och den oupplysta bilden i en tvärgående riktning för faststäl- lande av, i överlappande delar hos båda bilderna, en korrelation m.a.p en to- talsumma av intensitet hos överlappandepixlar på en rak linje i en längs- gående riktning hos båda bilderna, korrelationen är maximal. Därför kan den tvärgående läget där båda bilderna är mest överensstämmande fastställas med mindre beräkningskomplexitet än i uppfinningen enligt krav 2, varigenom automatisk kollimation kan utföras snabbare. l uppfinningen enligt krav 4 bedöms läget där båda bilderna är mest överensstämmande föreligga när, under en korrelationsoperation mellan den upplysta bilden och den oupplysta bilden i en längsgående riktning för fast- ställande av, iöverlappande delar hos båda bilderna, en korrelation gällande en totalsumma av ljusstyrka av överlappande pixlar på en rak linje i en tvär- gående riktning hos de båda bilderna, korrelationen är maximal. Därför kan den längsgående positionen där båda bilderna är mest överensstämmande fastställas med mindre beräkningskomplexitet än i uppfinningen enligt krav 2, varigenom automatisk kollimation kan utföras snabbare. l uppfinningen enligt krav 5 utförs vidare korrelationsoperationen under förskjutning av antingen den upplysta bilden eller den oupplysta bilden, varvid förskjutningsområdet vid detta tillfälle är begränsad till ett förskjutningsområde uppskattat av en styrsignal, överförd från beräkningsenheten till drivenheten.In the invention according to claim 2, the position where both images are most consistent is further judged to exist when, during a correlation operation between the illuminated image and the unlit image to determine a correlation regarding the brightness of overlapping pixels of both images, the correlation is maximum. Therefore, the position where both images are most consistent can be determined easily and reliably, whereby the same effects as for the invention according to claim 1 are provided more easily and more reliably. In the invention according to claim 3, the position where both images are most corresponding is judged to exist when, during a correlation operation between the illuminated image and the unlit image in a transverse direction for determining, in overlapping parts of, both images, a correlation map a total sum of intensity of overlapping pixels in a straight line in a longitudinal direction of both images, the correlation is maximum. Therefore, the transverse position where both images are most consistent can be determined with less computational complexity than in the invention according to claim 2, whereby automatic collimation can be performed faster. In the invention according to claim 4, the position where both images are most corresponding is judged to exist when, during a correlation operation between the illuminated image and the unlit image in a longitudinal direction for determining, overlapping parts of both images, a correlation concerning a total sum of brightness of overlapping pixels in a straight line in a transverse direction of the two images, the correlation is maximum. Therefore, the longitudinal position where both images are most consistent can be determined with less computational complexity than in the invention according to claim 2, whereby automatic collimation can be performed faster. In the invention according to claim 5, the correlation operation is further performed while displacing either the illuminated image or the unenlightened image, the displacement area at this time being limited to an displacement area estimated by a control signal transmitted from the calculation unit to the drive unit.

Därför reduceras den nödvändiga tiden för fastställande av en korrelation mellan båda bilderna, och positionen där båda bilderna är mest överens- stämmande kan fastställas för utförande av automatisk kollimation snabbare.Therefore, the time required to determine a correlation between the two images is reduced, and the position where both images are most consistent can be determined to perform automatic collimation more quickly.

Beskrivning av ritninciarna Fig 1 är ett blockschema för en automatisk kollimationsanordning för en uppmätningsapparat, vilken är en första utföringsform av föreliggande upp- finning.Description of the Drawings Fig. 1 is a block diagram of an automatic collimation device for a measuring apparatus, which is a first embodiment of the present invention.

Fig 2 är en bild beskrivande ett optiskt system hos den automatiska kollimationsanordingen.Fig. 2 is a view describing an optical system of the automatic collimating device.

Fig 3 är en planvy av en ytsensor som används för den automatiska kollimationsanordningen.Fig. 3 is a plan view of a surface sensor used for the automatic collimation device.

Fig 4 är en vy av ett optiskt system för vilket den automatiska kollima- tionsanordningen har införlivats i en hel station. 10 15 20 25 30 530 'P38 6 Fig 5 är vyer beskrivande principer för den automatiska kollimatlonsa- nordningen.Fig. 4 is a view of an optical system for which the automatic collimation device has been incorporated in an entire station. 10 15 20 25 30 530 'P38 6 Fig. 5 are views describing principles for the automatic collimation device.

F ig 6 är ett diagram för beskrivande av en korrelation.Fig. 6 is a diagram for describing a correlation.

Fig 7 är vyer för beskrivande av en metod för fastställande av ett om- råde medelst vilket en upplyst bild och en oupplyst bild förskjuts under ut- förande av en korrelationsoperation för båda bilderna.Fig. 7 are views for describing a method for determining an area by means of which an illuminated image and an unenlightened image are shifted while performing a correlation operation for both images.

Fig 8 är vyer beskrivande principerna för en automatisk kollimatlonsa- nordning för en uppmätningsapparat, vilken är en andra utföringsform av före- liggande uppfinning.Fig. 8 are views describing the principles of an automatic collimatron device for a measuring apparatus, which is a second embodiment of the present invention.

Fig 9 är en vy som visar ett optiskt system för vilket en automatisk kol- limationsanordning enligt en tredje utföringsform av föreliggande uppfinning har blivit inkorporerad i en automatisk nivelleringsanordning.Fig. 9 is a view showing an optical system for which an automatic collimation device according to a third embodiment of the present invention has been incorporated in an automatic leveling device.

Fig 10 är en vy av ett optiskt system för vilket en automatisk kollima- tlonsanordning enligt en tredje utföringsform av föreliggande uppfinning har blivit inkorporerad i en elektronisk nivelleringsanordning.Fig. 10 is a view of an optical system for which an automatic collimation device according to a third embodiment of the present invention has been incorporated in an electronic leveling device.

Fig 11 är en bild beskrivande ett optiskt system för en konventionell uppmätningsapparat med en avbildningsanordning.Fig. 11 is a view describing an optical system for a conventional measuring apparatus with an imaging device.

Fig 12 är vyer beskrivande principerna för en automatisk kollimation- sanordning för en konventionell uppmätningsanordning med en avbildnings- anordning.Fig. 12 are views describing the principles of an automatic collimation device for a conventional measuring device with an imaging device.

Beskrivning av hänvisningsbeteckningar 1 1 Mål 20 Ytsensor (avbildningsanordning) 25 Ljusutsändande enhet 28 Horisontell drivenhet (drivenhet) 30 Vertikal drivenhet (drivenhet) 32 Mikrodator (beräkningsenhet) 40, 40A Automatisk kollimatlonsanordning 50 Pixel a Upplyst bild b Oupplyst bild 10 15 20 25 30 35 53Ü 198 7 Beskrivning av föredragna utföringsforrner l det följande beskrivs en föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning i detalj, under hänvisning till bifogade ritningar. Först, utgående från fig 1-7, ges en beskrivning av en automatisk kollimationsanordning för en uppmätningsapparat enligt en första utföringsforrn av föreliggande uppfinning.Description of reference numerals 1 1 Objective 20 Surface sensor (imaging device) 25 Light emitting unit 28 Horizontal drive unit (drive unit) 30 Vertical drive unit (drive unit) 32 Microcomputer (calculation unit) 40, 40A Automatic collimator device 50 Pixel a Illuminated image b Unlit image 10 15 20 25 30 35 Description of Preferred Embodiments In the following, a preferred embodiment of the present invention is described in detail, with reference to the accompanying drawings. First, starting from Figs. 1-7, a description is given of an automatic collimation device for a measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention.

Fig 1 visar ett blockschema för den automatiska kollimationsanordningen. Fig 2 visar en bild som beskriver ett optiskt system hos den automatiska kollima- tionsanordingen. Fig 3 visar en planvy av en ytsensor som används för den automatiska kollimationsanordningen. Fig 4 visar ett optiskt system för vilket den automatiska kollimationsanordningen har införlivats i en hel station (som kombinerar elektronisk överföring och elektronisk avstàndsmätning). I fig 5 är vyer beskrivande principer för den automatiska kollimationsanordningen. l fig 6 visas ett diagram som beskriver korreleringen. l fig 7 beskrivs en metod för fastställande av ett förskjutningsområde med vilket en upplyst bild och en oupplyst bild förskjuts under utförandet av en korrelationsoperation på båda bilderna.Fig. 1 shows a block diagram of the automatic collimation device. Fig. 2 shows an image describing an optical system of the automatic collimating device. Fig. 3 shows a plan view of a surface sensor used for the automatic collimation device. Fig. 4 shows an optical system for which the automatic collimation device has been incorporated in an entire station (which combines electronic transmission and electronic distance measurement). In Fig. 5, views are descriptive principles of the automatic collimation device. Fig. 6 shows a diagram describing the correlation. Fig. 7 describes a method for determining an offset area with which an illuminated image and an unenlightened image are displaced during the execution of a correlation operation on both images.

Som visas ifig 1, innefattar en automatisk kollimationsanordning 40 enligt föreliggande uppfinnlng en ljusutsändande enhet 24 som utsänder kol- limerat ljus, en ytsensor 20 såsom en CCD utgörande en avbildningsanord- ning som mottager det kollimerade ljuset som reflekteras från målet, en bild- processor 21 som bearbetar en bild erhållen från ytsensorn 20, och en hori- sontell drivenhet 28 och en vertikal drivenhet 30 som vrider ett teleskop, varvid dessa är förbundna med en mikrodator (beräkningsenhet) 32. Mikroda- torn 32 styr den horisontella drivenheten 28 och den vertikala drivenheten 30 utgående från en mâlbild som bearbetas av bildprocessorn 21, för att på ett korrekt sätt få målet att sammanfalla med origo för ytsensorn 20. Mikrodatorn 32 är också förbunden med en bildskärmsenhet 22, varvid ett uppmätt värde, en bild erhållen från ytsensorn 20, och liknande visas på bildskärmsenheten 22.As shown in Fig. 1, an automatic collimation device 40 according to the present invention comprises a light emitting unit 24 which emits collimated light, a surface sensor 20 such as a CCD constituting an imaging device which receives the collimated light reflected from the target, an image processor 21 which processes an image obtained from the surface sensor 20, and a horizontal drive unit 28 and a vertical drive unit 30 which rotate a telescope, these being connected to a microcomputer (calculation unit) 32. The microcomputer 32 controls the horizontal drive unit 28 and the vertical the drive unit 30 based on a target image processed by the image processor 21, in order to correctly cause the target to coincide with the origin of the surface sensor 20. The microcomputer 32 is also connected to a display unit 22, a measured value, an image obtained from the surface sensor 20, and the like are displayed on the display unit 22.

Såsom visas i fig 2, innefattar ett teleskop (kollimerande optiskt sy- stem) hos uppmätningsapparaten en objektlvlins 41, en samlingslins 43, ett bildvändande prisma 44 (eng erecting prism), et retikelglas 47 (eng reticule glass), och en okularlins 48 placerad på en kollimationsaxel (optisk axel) O.As shown in Fig. 2, a telescope (collimating optical system) of the measuring apparatus includes an objective lens 41, a collection lens 43, an erecting prism 44, a reticle glass 47, and an eyepiece lens 48 located. on a collimation axis (optical axis) O.

Ett optiskt system hos den automatiska kollimationsanordningen 40 är sam- mansatt av den ljusutsändande enheten 24 som utsänder kollimerat ljus, en kollimatorlins 26 som kollimerar det kollimerade ljuset till parallella ljusstrålar, en reflekterande spegel 45 och ett reflekterande prisma 46 som reflekterar 10 15 20 25 30 35 530* 'lElB 8 det kollimerade ljuset i vinkelräta riktningar, objektivlinsen 41, ett dikroiskt prisma 42, och ytsensorn 20. _ Eftersom naturligt ljus som kondenseras av objektivlinsen 41 passerar genom det dikroiska prismat 42, kan en målbild fokuseras på retikelglaset 47.An optical system of the automatic collimator 40 is composed of the light emitting unit 24 which emits collimated light, a collimator lens 26 which collimates the collimated light into parallel light beams, a reflecting mirror 45 and a reflecting prism 46 which reflects 530 * '1ElB 8 the collimated light in perpendicular directions, the objective lens 41, a dichroic prism 42, and the surface sensor 20. Since natural light condensed by the objective lens 41 passes through the dichroic prism 42, a target image can be focused on the reticle glass 47.

En användare kan se målbilden genom okulärlinsen 48 och kan även utföra en kollimering för hand. Å andra sidan, passerar kollimerat ljus som utsänts av den ljusutsändande enheten 24 igenom kollimatorlinsen 26, avböjs vidare i sin vinkelrätt mot sin strålgång av den reflekterande spegeln 45 och det re- flekterande prismat 46, och skickas längs en kollimationsaxel O. Det utsända kollimerade ljuset returneras längs kollimationsaxeln O som ett resultat av att det reflekteras på målet, kondenseras av objektivlinsen 41, reflekteras vin- kelrätt av det dikroiska prismat 42, och fås att infalla på ytsensorn 20.A user can see the target image through the ocular lens 48 and can also perform a collimation by hand. On the other hand, collimated light emitted by the light emitting unit 24 passes through the collimator lens 26, is further deflected in its perpendicular to its beam path by the reflecting mirror 45 and the reflecting prism 46, and is sent along a collimation axis O. The emitted collimated light is returned along the collimation axis 0 as a result of it being reflected on the target, condensed by the objective lens 41, reflected perpendicularly by the dichroic prism 42, and caused to fall on the surface sensor 20.

Ytsensorn 20 är konstruerad, såsom visas ifig 3, genom arrangerande av pixlar 50 i ett rutmönster, och genom att designera en linje i på en rak linje I längs den tvärgående riktningen och en rad j på en rak linje J längs den lon- gitudinella riktningen i ordning, kan ljusmängden, dvs ljusstyrka, mottagen av vardera av alla pixlar 50 och utmatas till mikrodatorn 32. En bild innefattande ett mål och en bakgrund erhållen från ytsensorn 20 kan visas på displayenhe- ten 22 via mikrodatorn 32.The surface sensor 20 is constructed, as shown in fi g 3, by arranging pixels 50 in a grid pattern, and by designating a line i on a straight line I along the transverse direction and a row j on a straight line J along the longitudinal direction in order, the amount of light, i.e. brightness, can be received by each of all pixels 50 and output to the microcomputer 32. An image comprising a target and a background obtained from the surface sensor 20 can be displayed on the display unit 22 via the microcomputer 32.

Fig 4 är ett exempel på ett optiskt system för vilket den automatiska kollimationsanordningen 40 har införlivats i en hel station. l fallet med en hel station, förutom det optiska systemet hos kollimationsanordningen 40 och det optiska systemet av teleskopet beskrivet ovan, tillhandahålls ett optiskt sy- stem för en elektrisk avståndsmätare. Det optiska systemet för den elektriska avståndsmätaren innefattar en ljusutsändande enhet 60 för avståndsmätning, en stråldelare 62, ett dikroiskt prisma 64, objektivlinsen 41, ett ljusmottagande element 66, och en referensstrålgång 68 som direkt guidar ljuset för mätning av avstånd från den ljusutsändande enheten 60 för mätning av avstånd till det ljusmottagande elementet 66. Fastän kollimationsaxlarna O hos dessa optis- ka system alla är konstruerade som en identisk axel, kan den elektroniska avståndsmätaren separeras från den automatiska kollimationsanordningen och det kollimerande optiska systemet, varvid och kollimationsaxlarna hos dessa kan vara anordnade över och under, parallellt. Eftersom den elektriska avståndsmätaren är av konventionell typ, utelämnas beskrivning av densam- ma. l den automatiska kollimationsanordningen 40, när teleskopet står still, är principen att mikrodatorn 32 detekterar en målposition och genomför en 10 15 20 25 30 35 53Ü 198 9 automatisk kollimation densamma som den som visas i det ovan beskrivna patentdokumentet 1. I fallet när teleskopet i den automatiska kollimationsa- nordningen 40 vrids, kommer principerna för när mikrodatorn 32 detekterar en målposition och genomför en automatisk kollimation beskrivas hänvisande till fig 5.Fig. 4 is an example of an optical system for which the automatic collimation device 40 has been incorporated in an entire station. In the case of an entire station, in addition to the optical system of the collimator 40 and the optical system of the telescope described above, an optical system for an electric rangefinder is provided. The optical system of the electric rangefinder comprises a light emitting unit 60 for measuring the distance, a beam splitter 62, a dichroic prism 64, the objective lens 41, a light receiving element 66, and a reference beam path 68 which directly guides the light for measuring distance from the light emitting unit 60 for measuring distance to the light receiving element 66. Although the collimation axes 0 of these optical systems are all constructed as an identical axis, the electronic distance meter can be separated from the automatic collimation device and the collimating optical system, and the collimation axes thereof may be arranged over and below, in parallel. Since the electric distance meter is of a conventional type, a description of the same is omitted. In the automatic collimation device 40, when the telescope is stationary, the principle that the microcomputer 32 detects a target position and performs an automatic collimation is the same as that shown in the above-described patent document 1. In the case where the telescope in the automatic collimation device 40 is rotated, the principles for when the microcomputer 32 detects a target position and performs an automatic collimation will be described with reference to Fig. 5.

Först erhålls en upplyst bild a (se fig 5(A)) när den ljusutsändande en- heten 24 är konfigurerad för att utsända ljus och en oupplyst bild b (se fig 5(B)) när den ljusutsändande enheten 24 är avstängd från avbildningsanord- ningen 20. Eftersom uppmätningsapparaten vrids/roterar föreligger en för- skjutning de båda bilderna a och b. Genom att förskjutning en av båda bilder- na a och b bit för bit som visas i fig 5(C), med hänsyn till ljusstyrkorna An resp Bn (n är en siffra som förlänas pixlarna) hos de överlappande pixlarna 50 hos båda bilderna a och b, fastställs en korrelation av en korrelationsoperation.First, an illuminated image a (see fi g 5 (A)) is obtained when the light emitting unit 24 is configured to emit light, and an unlit image b (see fi g 5 (B)) when the light emitting unit 24 is turned off from the imaging device. Since the measuring device is rotated, the displacement of the two images a and b is present. By displacing one of the two images a and b bit by bit as shown in Fig. 5 (C), Bn (n is a number imparted to the pixels) of the overlapping pixels 50 of both images a and b, a correlation of a correlation operation is determined.

När ljusstyrkan An och Bn plottas på den tvärgående axeln respektive den längsgående axeln, erhålls ett korrelationsdiagram, som visas i fig 6. l korre- lationsdiagrammet koncentreras punkterna som indikerar ljusheten An och Bn i närheten av den uppåtlutande raka linjen 52 till höger, ju större korrelatio- nen. När båda bilderna a och b är sammanfallande såsom visas ifig 5(D), är korrelationen maximal.When the brightness An and Bn are plotted on the transverse axis and the longitudinal axis, respectively, a correlation diagram is obtained, as shown in Fig. 6. In the correlation diagram, the points indicating the brightness An and Bn in the vicinity of the upwardly sloping straight line 52 correlations. When both images a and b coincide as shown in Fig. 5 (D), the correlation is maximum.

I syfte att automatiskt bestämma korrelationen, används en korrela- tionskoefficient. l båda bilderna a och b, där medelljusstyrkan hos de överlap- pande pixlarna 50 hos båda bilderna a och b tillhandahålls som Am resp Brn. är standardawikelsen av de överlappande pixlarna 50 hos båda bilderna a och b tillhandahållna som As resp Bs, och det totala antalet överlappande pixlar 50 mellan båda bilderna a och b tillhandahålls som VN, fastställs en kor- relationskoefficient r av följande uttryck. _ r=Z{(An-Am)(Bn-Bm)}/N+(As-Bs) l fig 5(C), förskjuts en av båda bilderna a och b endast i en (tvärgående riktning) av de längsgående och tvärgående riktningarna, under faktiska för- hâllanden, efter man hittar en position där korrelationskoefficienten mellan båda bilderna a och b är maximal under förskjutning en av båda bilderna a och b i en av de längsgående och tvärgående riktningarna, upptäcks en punkt där korrelationskoefficienten mellan båda bilderna a och b är maximal under förskjutning av en av båda bilderna a och b också i en annan riktning av den längsgående och tvärgående riktningen.In order to automatically determine the correlation, a correlation coefficient is used. In both images a and b, where the average brightness of the overlapping pixels 50 of both images a and b is provided as Am and Brn, respectively. is the standard deviation of the overlapping pixels 50 of both images a and b provided as As and Bs, respectively, and the total number of overlapping pixels 50 between both images a and b provided as VN, a correlation coefficient r of the following expression is determined. _ r = Z {(An-Am) (Bn-Bm)} / N + (As-Bs) l fi g 5 (C), one of the two images a and b is shifted only in one (transverse direction) of the longitudinal and transverse directions directions, under actual conditions, after finding a position where the correlation coefficient between both images a and b is maximum while displacing one of the two images a and b in one of the longitudinal and transverse directions, a point where the correlation coefficient between both images a and b is maximum during displacement of one of the two images a and b also in another direction of the longitudinal and transverse direction.

När korrelationskoefficienten mellan båda bilderna a och b är maxime- rad, genom bestämning av en skillnad mellan båda bilderna a och b vid den- 10 15 20 25 30 35 530 198 10 na positionen, kan därför endast målet 11 extraheras som visas i fig 5(E).Therefore, when the correlation coefficient between both images a and b is maximized, by determining a difference between both images a and b at this position, only the target 11 can be extracted as shown in Fig. 5. (E).

Därefter, fastställs på samma sätt såsom visas i ovan beskrivna patentdoku- ment 1 en horisontell deviation H och en vertikal deviation V från centrum av bildskärmsenheten 22 som indikerar riktningen för en kollimationsaxel O , varvid målet 11 kan kollimeras automatiskt.Then, in the same manner as shown in the above-described patent document 1, a horizontal deviation H and a vertical deviation V are determined from the center of the display unit 22 indicating the direction of a collimation axis 0, whereby the target 11 can be collimated automatically.

För fastställande av positionen där korrelationskoefficienten är maximal är det dock ej nödvändigt att fastställa korrelationskoefficienten över ett om- råde från en punkt där båda bilderna a och b är helt överlappande till dess att båda bilderna inte längre överlappar varandra alls. Detta för att vridningshas- tigheter (indikerade av pixelantalet hos ytsensorn 20) hos respektive servo- motor för den horisontella drivenheten 28 och den vertikala drivenheten 30 anpassas efter en styrsignal från mikrodatorn 32, varvid förskjutningsmäng- den mellan båda bilderna a och b kan uppskattas från en tidsdifferens T när bilden a, när den ljusemitterande enheten 24 har har sänt ut ljus, erhållits och när bilden b, när den ljusutsändande enheten 24 har stängts av, erhållits och inställda rotationshastighetsvärde för servomotorerna. Följaktligen är det till- räckligt att fastställa korrelationskoefficienten mellan båda bilderna a och b under förskjutning av en inom ett begränsat område där förskjutningsvärdet för båda bilderna a och b från varandra uppskattas.However, to determine the position where the correlation coefficient is maximum, it is not necessary to determine the correlation coefficient over an area from a point where both images a and b are completely overlapping until the two images no longer overlap at all. This is because the rotational speeds (indicated by the pixel number of the surface sensor 20) of the respective servomotor of the horizontal drive unit 28 and the vertical drive unit 30 are adapted to a control signal from the microcomputer 32, whereby the displacement between the two images a and b can be estimated from a time difference T when the image a, when the light emitting unit 24 has emitted light, has been obtained and when the image b, when the light emitting unit 24 has been switched off, obtained and set rotational speed value for the servomotors. Consequently, it is sufficient to determine the correlation coefficient between both images a and b while displacing one within a limited area where the displacement value of both images a and b from each other is estimated.

Om de förinställda rotationshastighetsvärdenaför servomotorn ökar från 0 (stopp) till en maximal rotationshastighet +Vf på den positiva sidan, maximeras förskjutningsvärdet X mellan båda när korrelationskoefficienten mellan båda bilderna a och b är mellan 0 och +Vf-T. Följaktligen, såsom visas i fig 7(A), är det tillräckligt att fastställa korrelationskoefficienten inom ett be- gränsat område där förskjutningsvärdet X från varandra är 0 till +Vf-T under förskjutning, både i längsgående och tvärgående riktning, av en av båda bil- derna a och b.If the preset rotational speed values for the servomotor increase from 0 (stop) to a maximum rotational speed + Vf on the positive side, the offset value X between both is maximized when the correlation coefficient between both images a and b is between 0 and + Vf-T. Consequently, as shown in Fig. 7 (A), it is sufficient to determine the correlation coefficient within a limited range where the displacement value X from each other is 0 to + Vf-T during displacement, both in longitudinal and transverse direction, of one of both cars - derna a och b.

Om servomotorernas förinställda rotationshastighetsvärden sträcker sig från en medelhastighet -Vm på en negativ sida till 0 (stopp) hamnar för- skjutningsvärdet X mellan båda när korrelationskoefficienten mellan båda bil- derna a och b är maximerad mellan -Vf-T och 0. Följaktligen, såsom visas i fig 7(B) är det tillräckligt att fastställa korrelationskoefficienten inom ett begränsat område där förskjutningsmängden X från varandra är -Vm-T till 0 under för- skjutning, både i längsgående och tvärgående riktning, av en av båda bilder- na a och b.If the preset rotational speed values of the servomotors range from an average speed -Vm on a negative side to 0 (stop), the offset value X ends up between both when the correlation coefficient between the two images a and b is maximized between -Vf-T and 0. Consequently, as shown in Fig. 7 (B), it is sufficient to determine the correlation coefficient within a limited range where the displacement amount X from each other is -Vm-T to 0 during displacement, both in longitudinal and transverse direction, of one of the two images a and b.

Om servomotorns inställningsvärden för rotationshastighet sträcker sig från den maximala rotationshastigheten +Vf på den positiva sidan till medel- 10 15 20 25 30 35 530 198 11 hastighet -Vm på den negativa sidan, hamnar förskjutningsmängden X mel- lan båda när korrelationskoefficienten mellan båda bildema a och b är maxi- mal i intervallet -Vm-T till +Vf-T. Följaktligen, såsom visas ifig 7(C), är det till- räckligt att fastställa korrelationskoefficienten inom ett begränsat område där förskjutningsmängden X från varandra är mellan -Vm-T och +Vf-T under för- skjutning, både iden längsgående och den tvärgående riktningen, av en av båda bilderna a och b. , Om servomotorernas förinställda rotationshastighetsvärden förändras på ett komplicerat sätt inom en viss tid och den maximala rotationshastighe- ten och den minimala rotationshastigheten under tiden är +Vf resp Vs, är förskjutningsmängden mellan båda när korrelationskoefficienten mellan båda bilderna a och b är maximal mellan +Vs-T och +Vf-T. Följaktligen, som visas i fig 7(D), är det tillräckligt att fastställa korrelationskoefficienten inom ett be- gränsat området där förskjutningsmängden X från varandra är mellan +Vs-T och +Vf-T under skiftning, både i längsgående och tvärgående riktning, av en av båda bilderna a och b.If the rotational speed setting values of the servomotor range from the maximum rotational speed + Vf on the positive side to the average speed -Vm on the negative side, the displacement amount X ends up between both when the correlation coefficient between the two images a and b is the maximum in the range -Vm-T to + Vf-T. Accordingly, as shown in Fig. 7 (C), it is sufficient to determine the correlation coefficient within a limited range where the displacement amount X from each other is between -Vm-T and + Vf-T during displacement, both in the longitudinal and the transverse direction. , of one of the two images a and b., If the preset rotational speed values of the servomotors change in a complicated way within a certain time and the maximum rotational speed and the minimum rotational speed during the time is + Vf and Vs, respectively, the displacement between both is the correlation coefficient pictures a and b are maximum between + Vs-T and + Vf-T. Accordingly, as shown in Fig. 7 (D), it is sufficient to determine the correlation coefficient within a limited range where the amount of displacement X from each other is between + Vs-T and + Vf-T during shifting, both in the longitudinal and transverse directions, of one of both pictures a and b.

Som ovan, enligt den automatiska kollimationsanordningen 40 enligt föreliggande uppfinning, blir det möjligt, att genom att inkludera den automa- tiska kollimationsanordningen 40 utföra automatisk kollimation även under det att teleskopet vrids, eftersom det inte är nödvändigt att fastställa teleskopets rotationsvinkellvridningsvinkel när båda bilderna a och b har erhållits, även för valfri typ av uppmätningsapparat, såsom en uppmätningsapparat utan vinkel- detektorer som kodomvandlare,. Vidare, kan ett läge där korrelationskoeffi- centen är maximal fastställas på kort tid, eftersom korrelationskoefficienten bestäms inom ett begränsat omrâde då skiftvärdet X mellan båda bilderna a och b uppskattas, varvid snabb automatisk kollimation också är möjlig.As above, according to the automatic collimation device 40 according to the present invention, it becomes possible to include automatic collimation by including the automatic collimation device 40 even while the telescope is rotated, since it is not necessary to determine the angle of rotation of the telescope when both images a and b has been obtained, also for any type of measuring device, such as a measuring device without angle detectors such as code converters ,. Furthermore, a position where the correlation coefficient is maximum can be determined in a short time, since the correlation coefficient is determined within a limited range when the shift value X between both images a and b is estimated, whereby rapid automatic collimation is also possible.

Härnäst följer en beskrivning på en andra utförlngsform av föreliggande uppfinning ges, hänvisande till fig 8. Fig 8 är vyer frö beskrivning av principer för en automatisk kollimationsanordning enligt föreliggande utförlngsform.Next, a description of a second embodiment of the present invention is given, referring to Fig. 8. Fig. 8 are views of a description of principles of an automatic collimation device according to the present embodiment.

Den automatiska kollimationsanordningen har också samma konfiguration som uppmätningsapparaten enligt den första utföringsformen, och driften fram till en upplyst bild a (se fig 8(A)) när den ljusutsändande enheten 24 sänder ut ijus och en oupplyst bild b (se lig 8(B)) när den ljusutsändande en- heten har stängts av är erhållen från avbildningsanordningen 20 är densam- ma som för den första utföringsformen. Såsom beskrivs i det följande skiljer sig dock föreliggande uppfinning från den första utförlngsform i metoden för 10 15 20 25 30 35 5313 'lÉtB 12 en korrelationsoperation för fastställande av en position där de båda bilderna a och b är mest överensstämmande.The automatic collimation device also has the same configuration as the measuring apparatus according to the first embodiment, and the operation up to an illuminated image a (see Fig. 8 (A)) when the light emitting unit 24 emits light and an unlit light b (see Fig. 8 (B)). ) when the light emitting unit has been turned off is obtained from the imaging device 20 is the same as for the first embodiment. However, as described below, the present invention differs from the first embodiment in the method of a correlation operation for determining a position where the two images a and b are most consistent.

Efter båda bilderna a och b har erhållits såsom visas i fig 8(A) och 8(B) fastställs, i överlappande delar hos båda bilderna a resp b, totalsumman Ax och Bx av ljusstyrka hos alla pixlar med avseende på varje rad j på en rak linje J längs en längsgående riktning, och totalsumman Ay och By av ljus- styrka hos alla pixlar bestäms med hänsyn till varje linje i på en rak linje l längs den tvärgående riktningen.After both images a and b have been obtained as shown in fi g 8 (A) and 8 (B), in total parts of both images a and b, respectively, the total sum Ax and Bx of brightness of all pixels with respect to each row j on a straight line J along a longitudinal direction, and the total sum Ay and By of brightness of all pixels is determined with respect to each line i on a straight line l along the transverse direction.

Därefter, vilket visas i fig 8(C), under förskjutning av båda bilderna a och b bit för bit i den tvärgående riktningen, fastställs en korrelationskoeffici- ent med avseende på totalsumman Ax och Bx av ljusstyrka hos varje över- lappande rad j hos båda bilderna a och b. När korrelationskoefficienten med avseende på totalsumman Ax och Bx av ljusstyrka har maximerats, kan det bedömas vara när båda bilderna a och b är mest överensstämmande i termer av den tvärgående riktningen.Then, as shown in fi g 8 (C), while displacing both images a and b bit by bit in the transverse direction, a correlation coefficient is determined with respect to the total sum Ax and Bx of brightness of each overlapping row j of both images a and b. When the correlation coefficient with respect to the total sum Ax and Bx of brightness has been maximized, it can be judged to be when both images a and b are most consistent in terms of the transverse direction.

Därefter, vilket visas i fig 8(D), under förskjutning av en av båda bilder- na a och b bit för bit i längsgående riktning, fastställs en korrelationskoeffici- ent med hänsyn till totalsumman Ay och By av ljusstyrka hos varje överlap- pande linje i hos båda bilderna a och b. När korrelationskoefflcienten med avseende på totalsumman Ay och By i ljusstyrka har maximerats, kan det bedömas vara när båda bilderna a och b är mest överensstämmande i termer av den längsgående riktningen. Därefter, kan målet 11 automatiskt kollimeras på samma sätt som i den första utföringsformen.Then, as shown in fi g 8 (D), while displacing one of the two images a and b bit by bit in the longitudinal direction, a correlation coefficient is determined with respect to the total sum Ay and By of brightness of each overlapping line. i in both images a and b. When the correlation coefficient with respect to the total sum Ay and By in brightness has been maximized, it can be judged to be when both images a and b are most consistent in terms of the longitudinal direction. Thereafter, the target 11 can be automatically collimated in the same way as in the first embodiment.

Enligt föreliggande uppfinning, kan en punkt där båda bilderna a och b är mest överensstämmande fastställas med mindre datorkomplexitet än iden första utföringsformen ivilken korrelationskoefficienten med hänsyn till ljus- styrka hos alla pixlar 50 fastställdes, eftersom korrelationskoefficienterna med hänsyn till totalsumman av ljusstyrka av pixlarna 50 av varje linje i och varje radj har fastställts, varigenom automatisk kollimation kan utföras snabbare.According to the present invention, a point where both images a and b are most consistent can be determined with less computer complexity than in the first embodiment in which the correlation coefficient with respect to brightness of all pixels 50 was determined, since the correlation coefficients with respect to the total sum of brightness of pixels 50 of each line in and each radius has been determined, whereby automatic collimation can be performed faster.

Härnäst beskrivs en automatisk kollimationsanordning hos en uppmät- ningsapparat enligt en tredje utföringsform av föreliggande uppfinning. Fig 9 visar en bild beskrivande ett optiskt system för vilket den automatiska kollima- tionsanordningen har införlivats i en automatisk nivellering (automatiskt nivel- leringsinstrument). Fig 10 är en bild beskrivande ett optiskt system för vilket den automatiska kollimationsanordningen har införlivats i en elektronisk nivel- lering. 10 15 20 25 30 35 530 198 13 När den automatiska kollimationsanordningen 40A är införlivad iden automatiska nivelleringen, såsom visas ifig 9, adderas en automatisk hori- sontell kompensationsmekanism 49 som kompenserar nivelleringen av kolli- mationsaxeln O, däremot utelämnas den vertikala drivenheten 30 eftersom det inte är nödvändigt att vrida teleskopet i uppåt-nedåtriktningen. Andra komponenter är desamma som beskrivs i den automatiska kollimationsan- ordningen 40 som visas i fig 2. Detta gör det möjligt att automatiskt kollimera en stav (nivelleringsstång) medan man kompenserar för nivelleringen av kol- limationsaxeln O, till och med när teleskopet vrids, utan behov av både hori- sontella och vertikala kodomvandlare.Next, an automatic collimation device of a measuring apparatus according to a third embodiment of the present invention is described. Fig. 9 shows an image describing an optical system for which the automatic collimation device has been incorporated in an automatic leveling (automatic leveling instrument). Fig. 10 is a view describing an optical system for which the automatic collimation device has been incorporated in an electronic leveling. When the automatic collimation device 40A is incorporated in the automatic leveling, as shown in Fig. 9, an automatic horizontal compensation mechanism 49 is added which compensates the leveling of the collimation axis 0, however, the vertical drive unit 30 is omitted because it it is not necessary to turn the telescope in the upward-downward direction. Other components are the same as described in the automatic collimating device 40 shown in Fig. 2. This makes it possible to automatically collide a rod (leveling bar) while compensating for the leveling of the collimation axis 0, even when the telescope is rotated, without need for both horizontal and vertical code converters.

När den automatiska kollimationsanordningen 40A är införlivad iden automatiska nivelleringen, såsom visas i fig 10, ijämförelse med komponen- terna som visas i fig 9, är en linjesensor 70 (eng line sensor) sammankopplad till mikrodatorn 32 och ett dikroiskt prisma 72 som reflekterar ljus längs den kollimerade axeln O mot linjesensorn 70 är tillagda. Andra komponenter är samma som de som visas i fig 9. Detta gör det möjligt att automatiskt kollime- ra en stav (nivelleringsstång) under kompensation för nivelleringen av kolli- mationsaxeln O och vidare möjliggör det fokusering av en bild på staven, pla- cerad vid en uppmätningspunkt på linjesensorn 70 och med mikrodatorn 32 möjliggöra läsning av en skala på staven.When the automatic collimator 40A is incorporated in the automatic leveling, as shown in Fig. 10, in comparison with the components shown in Fig. 9, a line sensor 70 is connected to the microcomputer 32 and a dichroic prism 72 which reflects light along the collimated axis 0 towards the line sensor 70 is added. Other components are the same as those shown in Fig. 9. This makes it possible to automatically collide a rod (leveling bar) while compensating for the leveling of the collimation axis 0 and further enables focusing of an image on the rod, placed at a measurement point on the line sensor 70 and with the microcomputer 32 enabling reading of a scale on the rod.

Som beskrivs ovan, innefattar denautomatiska kollimationsanord- ningen 40A i föreliggande utföringsform inte vinkeldetektorer, såsom kodom- vandlare, utan den innefattar den automatiska horisontella kompensations- mekanismen 49 och används endast fören automatisk nivellering eller en elektronisk nivellering för vilken det inte är nödvändigt att vrida teleskopet i uppåt-nedåt-riktningen. I likhet med de ovan beskrivna utföringsformerna kan den automatiska kollimationsanordningen 40A enligt föreliggande utförings- form också utföra automatisk kollimation även när teleskopet roterar/vrids.As described above, the automatic collimation device 40A in the present embodiment does not include angle detectors, such as transducers, but it includes the automatic horizontal compensation mechanism 49 and is used only for automatic leveling or an electronic leveling for which it is not necessary to turn the telescope. in the upward-downward direction. Similar to the embodiments described above, the automatic collimation device 40A according to the present embodiment can also perform automatic collimation even when the telescope rotates / rotates.

Emellertid begränsas inte föreliggande uppfinning till ovan beskrivna utföringsformer utan kan modifieras i varierande grad. I ovan beskrivna re- spektive utföringsformer har exempelvis för korrelationsoperationen för fastställande av en punkt där båda bilderna a och b är mest överens- stämmande denna punkt fastställts av korrelationskoefficienten mellan båda bilderna a och b, den kan dock fastställas med hjälp av någon annan lämplig metod.However, the present invention is not limited to the embodiments described above but can be modified to varying degrees. In the above-described respective embodiments, for example, for the correlation operation for determining a point where both images a and b are most consistent, this point has been determined by the correlation coefficient between both images a and b, however, it can be determined by any other suitable method. .

Exempelvis kan positionen där båda bilderna a och b är mest överens- stämmande fastställas utgående från en position där förhållandet rörande de 10 15 20 25 30 5st: 'rea 14 punkter som indikerar motsvarande ljusstyrka An och Bn ide överlappande pixiarna 50 är belägna inom ett förutbestämt område C är maximerat i korre- lationsdiagrammet som visas i fig 6. Vidare kan en residualkorrelationsmetod användas för fastställande av densammautgående från en position där summan av kvadraterna av en skillnad mellan ljusstyrkorna An och Bn erhål- ler ett minimivärde. Vidare, kan en faskorrelationsmetod (Fourier-faskorrela- tionsmetod) användas för bestämning av densamma baserat på en position där graden av likhet vid en fasdel är maximerad som ett resultat av en fre- kvensanalys av ljusstyrkan An och Bn.For example, the position where both images a and b are most consistent can be determined from a position where the ratio of the 14 points indicating the corresponding brightness An and Bn in the overlapping pixels 50 are located within a predetermined area C is maximized in the correlation diagram shown in Fig. 6. Furthermore, a residual correlation method can be used to determine the same starting from a position where the sum of the squares of a difference between the brightnesses An and Bn obtains a minimum value. Furthermore, a phase correlation method (Fourier phase correlation method) can be used to determine the same based on a position where the degree of similarity to a phase part is maximized as a result of a frequency analysis of the brightness An and Bn.

Claims (5)

10 15 20 25 30 35 SBC! 198 15 PATENTKRAV10 15 20 25 30 35 SBC! 198 15 PATENT REQUIREMENTS 1. Automatisk kollimationsanordning för en uppmätningsapparat inne- fattande: en avbildningsanordning för avbildning av ett mål fångat av ett tele- skop och omgivningar till målet, en drivenhet för rotation av teleskopet, en ljusutsändande enhet för utsändande av ljus mot målet och en beräkningsen- het som fastställer en position för målet utgående från en skillnad mellan en upplyst bild som erhålls vid avbildning med avbildningsanordningen när den ljusutsändande enheten har satts på och en oupplyst bild som erhålls vid av- bildning med avbildningsanordningen när den ljusutsändande enheten är av- stängd, och styr drivenheten att automatiskt kollimera målet, varvid beräkningsenheten utför en korrelationsoperation mellan den upplysta bilden och den oupplysta bilden för att därigenom fastställa ett läge, i vilket båda bilderna är mest överensstämmande, och fastställer målets position ut- gående från en skillnad mellan båda bilderna vid nämnda läge.An automatic collimating device for a measuring apparatus comprising: an imaging device for imaging a target captured by a telescope and surroundings to the target, a drive unit for rotating the telescope, a light emitting unit for emitting light towards the target and a computing unit which determines a position of the target based on a difference between an illuminated image obtained during imaging with the imaging device when the light emitting unit is turned on and an unlit image obtained during imaging with the imaging device when the light emitting unit is turned off, and controls the unit for automatically collimating the target, the calculation unit performing a correlation operation between the illuminated image and the unlit light to thereby determine a position in which both images are most consistent, and determining the position of the target based on a difference between the two images at said position . 2. Automatisk kollimationsanordning för en uppmätningsapparat enligt krav 1, varvid läget där båda bilderna är mest överensstämmande bedöms föreligga när, under en korrelationsoperation mellan den upplysta bilden och den oupp- lysta bilden för fastställande av en korrelation gällande ljusstyrkan hos över- lappande pixlar hos båda bilderna, korrelationen är maximal.An automatic collimating device for a measuring apparatus according to claim 1, wherein the position where both images are most consistent is judged to exist when, during a correlation operation between the illuminated image and the unlit image to determine a correlation regarding the brightness of overlapping pixels of both the images, the correlation is maximum. 3. Automatisk kollimationsanordning för en uppmätningsapparat enligt krav 1, varvid läget där båda bilderna är mest överensstämmande bedöms föreligga när, under en korrelationsoperation mellan den upplysta bilden och den oupp- lysta bilden i en tvärgående riktning för fastställande av, i överlappande delar mellan båda bilderna, en korrelation gällande en totalsumma av ljusstyrka av överlappande pixlar på en rak linje i en längsgående riktning hos båda bilder- na, korrelationen är maximal.An automatic collimating device for a measuring apparatus according to claim 1, wherein the position where both images are most consistent is judged to exist when, during a correlation operation between the illuminated image and the unlit image in a transverse direction for determining, in overlapping parts between the two images , a correlation regarding a total sum of brightness of overlapping pixels on a straight line in a longitudinal direction of both images, the correlation is maximum. 4. Automatisk kollimationsanordning för en uppmätningsapparat enligt krav 1, varvid läget där båda bilderna är mest överensstämmande bedöms föreligga när, under en korrelationsoperation mellan den upplysta bilden och den oupp- lysta bilden i en längsgående riktning förlatt bestämma en korrelation gällan- de en totalsumma av ljusstyrka hos överlappande pixlar på en rak linje i en tvärgående riktning hos de båda bilderna, korrelationen är maximal. 530 498- 16An automatic collimation device for a measuring device according to claim 1, wherein the position where both images are most consistent is judged to exist when, during a correlation operation between the illuminated image and the unlit image in a longitudinal direction left to determine a correlation concerning a total of brightness of overlapping pixels in a straight line in a transverse direction of the two images, the correlation is maximum. 530 498- 16 5. Automatisk kollimationsanordning för en uppmätningsapparat enligt krav 1, 2, 3 eller 4, varvid korrelationsoperationen utförs under förskjutning av antingen den upp- lysta bilden eller den oupplysta bilden, och förskjutningsområdet vid detta till- fälle är begränsat till ett förskjutningsområde uppskattat utgående från en styrsignal överförd från beräkningsenheten till drivenheten.An automatic collimating device for a measuring apparatus according to claim 1, 2, 3 or 4, wherein the correlation operation is performed while displacing either the illuminated image or the unlit light, and the displacement area at this time is limited to an displacement area estimated from a control signal transmitted from the calculation unit to the drive unit.