激光掃平儀

目前國(guó)內(nèi)常用激光掃平儀依據(jù)工作原理以及是否增加補(bǔ)償機(jī)構(gòu)和采用補(bǔ)償機(jī)構(gòu)不同，大致可將掃平儀分成三類：水泡式激光掃平儀、自動(dòng)安平激光掃平儀和電子自動(dòng)安平掃平儀。

水泡式激光掃平儀

北京光學(xué)儀器廠與1996年試制的SJ2型和SJ3型激光掃平儀，即屬于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較

低的水泡式激光掃平儀，是適宜于建筑施工、室內(nèi)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(guò)五角棱鏡后，分成兩束光線，一束直接通過(guò)，另一束改變90度方向，儀器的旋轉(zhuǎn)頭由電機(jī)通過(guò)皮帶帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，使形成一個(gè)掃描的激光平面，儀器上設(shè)置有長(zhǎng)水準(zhǔn)儀器，用于安平儀器。（和水泡水準(zhǔn)儀一樣，掃平儀以水準(zhǔn)器為基準(zhǔn)，也就是說(shuō)激光平面水平誤差取決于水準(zhǔn)器的精度，如果將儀器臥放，根據(jù)垂直水準(zhǔn)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(chǎng)合的高精度要求，水泡安平難以滿足要求，于是，各種自動(dòng)激光儀器應(yīng)運(yùn)而生，并產(chǎn)生了一些獨(dú)特的安平方式.

自動(dòng)安平激光掃平儀

北京光學(xué)儀器廠研制的SJZ1型自動(dòng)安平掃平儀，利用吊絲式光機(jī)補(bǔ)償器，以達(dá)到在 范圍內(nèi)自動(dòng)安平的目的，不論儀器如何傾斜，在補(bǔ)償范圍內(nèi)將始終保持掃描出的激光平面處于水平面內(nèi)，這種儀器適合于震動(dòng)較大的施工場(chǎng)地。

電子式自動(dòng)安平激光掃平儀

光機(jī)式補(bǔ)償器結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，成本較低和具有一定的抗振性等優(yōu)點(diǎn)，但由于其補(bǔ)償精度隨補(bǔ)償范圍的增加而降低，一般補(bǔ)償范圍都限制在十幾分之內(nèi)，近代發(fā)展的電子自動(dòng)安平原理，使安平范圍可擴(kuò)大至 左右，并且具有較高的穩(wěn)定性和補(bǔ)償精度。

電子自動(dòng)安平系統(tǒng)一般由傳感器、電子線路和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。水泡式傳感器由玻璃水泡內(nèi)充有導(dǎo)電液的類似于一般氣泡水準(zhǔn)器的元件為主題，玻璃管外涂有金屬蓋層，并形成兩個(gè)對(duì)稱的電極。兩個(gè)電極間相應(yīng)為兩個(gè)電阻，當(dāng)氣泡居中時(shí)，電阻相等，當(dāng)水泡傾斜時(shí)，氣泡發(fā)生位移，從而破壞了兩個(gè)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(yīng)的電壓輸出，將輸出信號(hào)經(jīng)電子處理并放大驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使伺服電機(jī)產(chǎn)生相應(yīng)的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，保持電橋平衡，也就是達(dá)到了電子自動(dòng)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。

目前市場(chǎng)的儀器多采用以下補(bǔ)償機(jī)構(gòu)：

吊絲補(bǔ)償安平方式

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

軸承擺補(bǔ)償安平方式

激光器及準(zhǔn)直系統(tǒng)安裝在重力擺上，重力擺繞兩個(gè)精密軸承確定的軸線擺動(dòng)。重力安平，磁阻尼穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)安平。

電子補(bǔ)償安平方式"para" label-module="para">

采用傾斜傳感器，測(cè)量?jī)x器基座的傾斜大小和傾斜方向，利用伺服電機(jī)對(duì)激光器準(zhǔn)直系統(tǒng)的輸出方向進(jìn)行實(shí)時(shí)修正。

液體補(bǔ)償安平方式

使準(zhǔn)直激光束通過(guò)一個(gè)穩(wěn)定的液槽，當(dāng)儀器安平時(shí)， 液槽內(nèi)的液體形成一個(gè)平行平板；當(dāng)儀器微傾時(shí)，液槽內(nèi)的液體形成一個(gè)液體光楔，將對(duì)出射光束的方向進(jìn)行一定補(bǔ)償。為了對(duì)光束出射方向能夠完全補(bǔ)償，讓光連續(xù)通過(guò)二層折射率不同的液體，當(dāng)兩種液體折射率滿足一定條件時(shí)，即能對(duì)光束出射方向?qū)崿F(xiàn)完全補(bǔ)償。

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

對(duì)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(duì)于光點(diǎn)掃出線的儀器，是利用可視激光點(diǎn)在快速移動(dòng)時(shí)，因?yàn)槿说囊曈X暫留的緣故，人看到光點(diǎn)移動(dòng)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(guò)機(jī)內(nèi)的自動(dòng)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)補(bǔ)償?shù)剿剑⑸涑黾す?。超過(guò)補(bǔ)償范圍時(shí)，停止旋轉(zhuǎn)和發(fā)射激光，警報(bào)燈即亮。用吊絲懸掛內(nèi)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(guò)物鏡和裝在馬達(dá)上的五角棱鏡沿水平方向旋轉(zhuǎn)發(fā)射。觀察報(bào)警燈可知是否在自動(dòng)安平補(bǔ)償范圍內(nèi)，主機(jī)是否傾斜，這可通過(guò)電子學(xué)的方法，控制內(nèi)圓筒座和外圓筒座之間的間隙來(lái)確定。

接收器是由兩個(gè)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(shí)通過(guò)音色變化的蜂鳴器調(diào)整光斑位置。接收器是上、下兩個(gè)光敏二極管，根據(jù)照在兩個(gè)二極管的光量差來(lái)指示位置。A時(shí)光敏二極管2沒照到激光，以向下的箭頭符號(hào)表示。B時(shí)光敏二極管1和2受同等光量照射，以中心標(biāo)記表示。

工程中常常需要確定一個(gè)平面，如港口中的道路、堆場(chǎng)、廣場(chǎng)、碼頭面層、機(jī)場(chǎng)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(zhǔn)面，為施工、建筑、裝璜提供基準(zhǔn)面或線。掃平儀也可應(yīng)用在推土機(jī)場(chǎng)地整平上和結(jié)構(gòu)撓度測(cè)量上。

掃平儀就是旋轉(zhuǎn)發(fā)射式的激光水準(zhǔn)儀，在土木、建筑、內(nèi)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(zhuǎn)300次，掃出360°、半徑小于150m的水平基準(zhǔn)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(xué)式水準(zhǔn)儀和標(biāo)尺作業(yè)，至少要兩人操作。