CMOS图像传感器改型设计+文献综述(2)
为了突破国外少数厂商的技术封锁，我的导师王志兴教授所领导的课题组顶着巨大压力，克服重重困难，研制出了广受用户好评的数字水准仪产品，极大地推动我国数字水准仪的开发进程。
随着科技的飞速发展以及工艺水平的不断提高，之前所使用的线性CMOS图像传感器逐步被淘汰，厂方已停止生产，使得原有数字水准仪产品无法继续生产，选用新型的图像传感器去取代原有的图像传感器迫在眉睫。因此CMOS图像传感器改型设计的问题就产生了，这正是研究此课题的原因。
本课题是采用型号为ELIS-1024A-LG的新型CMOS图像传感器替换型号为LIS-1024D-LG的CMOS图像传感器的应用研究。主要研究2种型号的CMOS图像传感器的特性，根据原有仪器的性能要求，进行替换研究，并由此进一步提高原有产品性能，达到原有产品改型的目的。
1．2 数字水准仪的发展及应用
水准仪是在17～18世纪发明了望远镜和水准器后出现的。它是建立水平视线测定地面两点间高差的仪器，主要部件有望远镜、管水准器（或补偿器）、垂直轴、基座、脚螺旋。20世纪初，在内调焦望远镜和符合水准器的基础上生产出了微倾水准仪。50年代初出现了自动安平水准仪，60年代中期研制出了激光水准仪。
传统光学水准仪采用等间距刻线加数字形式的传统标尺，人眼通过望远镜进行照准和调焦，并以望远镜分划板上叉丝为基准读取望远镜准直线与标尺交点位置的刻度值。缺点是测量速度慢、读数易受人为影响、作业劳动强度大、精度低、测量数据联机处理不便、难以实现内外业一体化。因而近几十年来，人们一直致力于如何提高水准测量的作业效率[2]。
为实现水准仪读数的数字化，经过了近30年尝试。终于在1990年，瑞士徕卡首先研制出数字水准仪NA2000。可以说，从1990年起，大地测量仪器己经完成了从精密光机仪器向光机电测一体化的高技术产品的过渡，攻克了大地测量仪器中水准仪读数数字化这一难题。紧接着，德国蔡司、日本拓普康、索佳等公司相继推出自己的数字水准仪产品，使得数字水准仪慢慢普及起来，并且出现了激烈的市场竞争。
现代科学技术的飞速发展，极大地推动了设计、制造及工艺水平的提高。在高精度测量、检测领域中的测量设备、测量手段及测量方法也得到迅速发展。新的更高精度的精密工程测量硬件设备和软件相继面世，并很快应用于精密工程测量的各个领域，使现代精密工程测量的手段和方法发生了突破性的变化。
数字水准仪是将水准测量数字化，即在瞄准标尺和调焦后，自动输出标尺位置信息。只需配合专门的条码水准尺，通过仪器中内置的数字成像系统，就能自动获取水准尺的条码读数，不再需要人工读数[3]。
数字水准仪的出现，是几何水准测量仪器的重大创新。投放市场后很快受到了广大测量工作者的重视，并且越来越多地应用在高精度水准测量（包括大地测量）、变形（如建筑物沉降、大坝垂直变形、地壳形变等）观测、工业设备安装（机器、地基轴颈、转台精密测量等）、线路（公路，铁路，河道，隧道等，纵、横断面等）测量、大型工程施工建设（放样、整平等）、科学研究等各种需要高精度高程信息的领域和部门，其应用前景十分广阔[4][5]。
1．3 本论文的主要工作及内容
本课题主要对原有的数字水准仪进行系统性的分析和研究，并对图像采集、图像处理部分用Protel99进行硬件电路的改型设计，用ARM Developer Suite 1.2进行水准仪软件部分的修改，最后将改型后的样机进行精度检定实验，以测试改型后样机是否达到设计方案中所要求的精度与性能。通过分析实验得到的测量数据，找出缺陷，不断调试程序使改型后的水准仪不断完善，直至提升原有产品的性能并为原有数字水准仪可继续生产打下良好基础。
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