激光掃平儀特點

工程中常常需要確定一個平面，如港口中的道路、堆場、廣場、碼頭面層、機場等，激光掃平儀(圖11.6-1)可在瞬間建立起大范圍的平面、直立面、傾斜的基準面，為施工、建筑、裝璜提供基準面或線。掃平儀也可應用在推土機場地整平上和結構撓度測量上。

掃平儀就是旋轉發(fā)射式的激光水準儀，在土木、建筑、內部裝飾工程中掃出水平面，其工作效率很高。該儀器采用紅外激光器，每分鐘轉300次，掃出360°、半徑小于150m的水平基準面。它與紅外接收器配合使用，一人即能快速操作，如果用光學式水準儀和標尺作業(yè)，至少要兩人操作。

目前市場的儀器多采用以下補償機構：

吊絲補償安平方式

用金屬吊絲將準直物鏡 ( 含激光器 ) 懸吊在儀器座上。利用重力實現(xiàn)出射光束的自動安平作用。

軸承擺補償安平方式

激光器及準直系統(tǒng)安裝在重力擺上，重力擺繞兩個精密軸承確定的軸線擺動。重力安平，磁阻尼穩(wěn)定，實現(xiàn)自動安平。

電子補償安平方式"para" label-module="para">

采用傾斜傳感器，測量儀器基座的傾斜大小和傾斜方向，利用伺服電機對激光器準直系統(tǒng)的輸出方向進行實時修正。

液體補償安平方式

使準直激光束通過一個穩(wěn)定的液槽，當儀器安平時， 液槽內的液體形成一個平行平板；當儀器微傾時，液槽內的液體形成一個液體光楔，將對出射光束的方向進行一定補償。為了對光束出射方向能夠完全補償，讓光連續(xù)通過二層折射率不同的液體，當兩種液體折射率滿足一定條件時，即能對光束出射方向實現(xiàn)完全補償。

目前國內常用激光掃平儀依據(jù)工作原理以及是否增加補償機構和采用補償機構不同，大致可將掃平儀分成三類：水泡式激光掃平儀、自動安平激光掃平儀和電子自動安平掃平儀。

水泡式激光掃平儀

北京光學儀器廠與1996年試制的SJ2型和SJ3型激光掃平儀，即屬于結構簡單，成本較

低的水泡式激光掃平儀，是適宜于建筑施工、室內裝飾等施工工作的普及型儀器。激光二極管發(fā)出的激光，經(jīng)物鏡后得到一激光束，該激光束在經(jīng)過五角棱鏡后，分成兩束光線，一束直接通過，另一束改變90度方向，儀器的旋轉頭由電機通過皮帶帶動旋轉，使形成一個掃描的激光平面，儀器上設置有長水準儀器，用于安平儀器。（和水泡水準儀一樣，掃平儀以水準器為基準，也就是說激光平面水平誤差取決于水準器的精度，如果將儀器臥放，根據(jù)垂直水準器可得激光掃描出的鉛垂面。）此儀器的精度，很大程度上受到人為的因素的影響。

由于工程施工操作的快速方便要求及某些特殊場合的高精度要求，水泡安平難以滿足要求，于是，各種自動激光儀器應運而生，并產(chǎn)生了一些獨特的安平方式.

自動安平激光掃平儀

北京光學儀器廠研制的SJZ1型自動安平掃平儀，利用吊絲式光機補償器，以達到在 范圍內自動安平的目的，不論儀器如何傾斜，在補償范圍內將始終保持掃描出的激光平面處于水平面內，這種儀器適合于震動較大的施工場地。

電子式自動安平激光掃平儀

光機式補償器結構相對簡單，成本較低和具有一定的抗振性等優(yōu)點，但由于其補償精度隨補償范圍的增加而降低，一般補償范圍都限制在十幾分之內，近代發(fā)展的電子自動安平原理，使安平范圍可擴大至 左右，并且具有較高的穩(wěn)定性和補償精度。

電子自動安平系統(tǒng)一般由傳感器、電子線路和執(zhí)行機構組成。水泡式傳感器由玻璃水泡內充有導電液的類似于一般氣泡水準器的元件為主題，玻璃管外涂有金屬蓋層，并形成兩個對稱的電極。兩個電極間相應為兩個電阻，當氣泡居中時，電阻相等，當水泡傾斜時，氣泡發(fā)生位移，從而破壞了兩個電阻的平衡狀態(tài)，從而使傳感器電路組成的電橋失去平衡，并產(chǎn)生相應的電壓輸出，將輸出信號經(jīng)電子處理并放大驅動執(zhí)行機構，使伺服電機產(chǎn)生相應的正轉或反轉，保持電橋平衡，也就是達到了電子自動安平的目的，傳感器除用電阻的方式外，也有用電容或電感的傳感元件。

對于投射可視光束的掃平儀，就是利用可視光束定高度（光直線傳播）。

對于光點掃出線的儀器，是利用可視激光點在快速移動時，因為人的視覺暫留的緣故，人看到光點移動就是一條線的原理。儀器在整平的情況下，光電掃出的線在同一高度。

激光通過機內的自動補償機構補償?shù)剿?，并射出激光。超過補償范圍時，停止旋轉和發(fā)射激光，警報燈即亮。用吊絲懸掛內圓筒座，將激光二極管裝在中心位置，一般以鉛直方向發(fā)射激光。以鉛直方向發(fā)射的激光通過物鏡和裝在馬達上的五角棱鏡沿水平方向旋轉發(fā)射。觀察報警燈可知是否在自動安平補償范圍內，主機是否傾斜，這可通過電子學的方法，控制內圓筒座和外圓筒座之間的間隙來確定。

接收器是由兩個接收二極管和顯示器組成，前者接收激光，后者顯示光斑位置。同時通過音色變化的蜂鳴器調整光斑位置。接收器是上、下兩個光敏二極管，根據(jù)照在兩個二極管的光量差來指示位置。A時光敏二極管2沒照到激光，以向下的箭頭符號表示。B時光敏二極管1和2受同等光量照射，以中心標記表示。

投射一束可視激光束，根據(jù)激光束可以水準定位高度的一種儀器。另外的概念是在快速旋轉軸帶動下使可視激光點(一般有紅光和綠光)掃出同一水準高度的光線，便于工程人員定位水準高度的一種儀器。