激光标线仪校准装置测试方法研究

张超 张改革

摘 要：激光标线仪是一种能提供自动安平的全空间三维激光线的装置。其精度直接影响测量质量。因此，保证激光标线仪的精度尤为重要。但目前，国内还没有成熟的校准装置。由此，本文研制了一款激光标线仪校准装置，并分析了其水平线示值误差和垂直线示值误差校准准确度的测试方法。

关键词：激光标线仪;校准装置;测试方法

中图分类号：TH703 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）14-0072-02

Study on the Test Method of Calibration Device of Laser Calibration Device

ZHANG Chao1 ZHANG Gaige2

（1.Luoyang Quality Technology Supervision and Testing Center，Luoyang Henan 471000;2.Xuchang Quality Technology Supervision and Testing Center，Xuchang Henan 461000）

Abstract： Laser marker is a device that can provide automatic level of all-space three-dimensional laser lines. Its accuracy directly affects the quality of measurement. Therefore， it is particularly important to ensure the accuracy of laser marking instrument. But at present， there is no mature calibration device in China. In this paper， a calibration device for laser marker was developed， and the test methods for the calibration accuracy of horizontal and vertical line indication errors were analyzed.

Keywords： laser marker;calibration device;test method

激光标线仪又被称为激光投线仪或激光水准仪，其可以在工作距离内投射出水平和铅锤激光线，为其他工作提供参考基准，现已广泛用于建筑装饰、机械加工、夹具制作等领域。作为基准类仪器，激光标线仪的精度在整个测量中占有至关重要的地位。因此，在出厂前和使用过程中需要对每台激光标线仪进行校准，但国内目前还没有相应的激光标线仪国家标准和检定规程，也没有成熟的校准装置。因此，本文研制了一款激光标线仪校准装置，其能大大提高激光标线仪的校准速度和校准精度。

1 激光标线仪校准装置的结构

激光标线仪校准装置由水平线误差校准部分和垂直线误差校准部分组成，采用图像处理技术和圆分度测量技术实现各项误差校准，其结构如图1所示。

水平线误差校准部分由立式多齿分度臺、卧式多齿分度合、自准直光管、工业相机和仪器支撑座等部分组成。校准时，将激光标线仪固定在立式多齿分度台上，通过立式多齿分度台的转动，与平行光管一起构成任意角度水平方向无穷远目标;同样，通过卧式多齿分度台的转动，也能构成任意角度竖直方向无穷远目标[1-3]。在光管测微目镜处安装工业相机及相应光学镜头接口装置，通过工业相机接收激光标线仪发射的激光瞄准线，并与计算机相连，可实现自动化控制并采集数据，实现激光标线仪水平线误差、正交线误差的校准。

在水平线误差校准部分旁边4～6m位置的竖直方向设置一圆杆，并在圆杆上安装标准铅垂线（线宽0.3mm）、上中下三个工业相机及接收屏，组成垂直线误差校准部分。校准时，将激光标线仪安装在立式多齿分度台上，三个工业相机分别采集激光标线仪发出的竖直激光线和标准铅垂线的图像。图像采集器连接数据采集器，并与计算机连接，通过计算机软件可捕捉激光线和标准铅垂线的偏差变化量，实现激光标线仪垂直线误差的校准。

2 装置水平线示值误差校准准确度的测试方法

选取一台经校准后[i]角误差小于3″的水准仪作为参比标准，按照图2所示摆放。两水准标尺间距10m。水准仪先后读取瞄准水准标尺1与水准标尺2的标尺读数[a1]和[a2]，得到标准水平线角度值[A标]为：

[A标=a2-a1/L×2000 00″]                     （1）

<C：＼Users＼hnkj＼Desktop＼河南科技（创新驱动）2019年第14期_103928＼Image＼image1_2.png>

图1 激光标线仪校准装置结构组成

注：1.圆杆;2.标准铅垂线;3—5.工业相机及接收屏;6.装置底座;7.升降手柄;8.升降丝杆;9.立式多齿分度台;10.卧式多齿分度台;11.准直仪光管;12.工业相机;13.激光标线仪。

<C：＼Users＼hnkj＼Desktop＼河南科技（创新驱动）2019年第14期_103928＼Image＼image7_2.png>[水准仪][水准仪尺1][水准仪尺2]

图2 装置水平线示值误差校准准确度测试示意图

再将一台激光标线仪放置在原水准仪位置处，打开激光线，分别在水准标尺1与水准标尺2上读取激光线在标尺上位置得[a3]与[a4]，则该标线仪水平线示值误差[A测1]为：

[A测1=a4-a3/L×2000 00″]                    （2）

则以水准仪为标准测得的该激光标线仪水平线示值误差[B1]为：

[B1=A测1-A标]                           （3）

然后利用激光标线仪校准装置测得标线仪水平线示值误差为B2。

则该激光标线仪校准装置的水平线示值误差校准准确度[C1]为：

[C1=B2-B1]                             （4）

3 装置垂直线示值误差校准准确度的测试方法

選用一台2″电子经纬仪，按照图3所示放置，其中的墙面高3m以上。

<C：＼Users＼hnkj＼Desktop＼河南科技（创新驱动）2019年第14期_103928＼Image＼image16.png>[白色墙面][经纬仪][标准仪]

图3 装置垂直线示值误差校准准确度测试示意图

开启激光标线仪垂直线激光，利用电子经纬仪瞄准激光线上下间距3m处测得激光线偏差为[B3]，再利用激光标线仪校准装置测得激光标线仪垂线示值误差为[B4]，则该激光标线仪校准装置的垂直线示值误差校准准确度[C2]为：

[C2=B4-B3]                                  （5）

4 结语

激光标线仪校准装置采用图像处理技术和圆分度测量技术实现激光标线仪各项误差的校准，激光标线仪水平线、正交线校准精确到为±12″，垂直线校准平均精度达到±0.3mm/5m，大大提高了激光标线仪的校准速度和校准准确性。

参考文献：

[1]霍晓飞，王建敏，梁雅军.激光标线仪校准方法研究[J].宇航计测技术，2013（6）：13-16.

[2]姚兴宇，曹笑宇.激光标线仪原理与检测方法[J].中国计量，2012（7）：35-38.

[3]周昌鹤，曹正东.激光标线仪原理探讨[J].物理与工程，2007（5）：29-30.