激光掃平儀光空間關(guān)系是什么

 

　　掃平儀是一種提供平面或直線基準(zhǔn)的儀器,在大型推平、挖掘工程作業(yè)如修建機場、高速公路、隧道和鹽池推平[1,2]中有廣泛的應(yīng)用。目前國外已將微型的激光掃平儀應(yīng)用于建筑物裝修、體育場地、停車場修建等民用場合。

 

　　新型的掃平儀利用半導(dǎo)體激光器發(fā)出的激光束軌跡作為測量基準(zhǔn),具有小巧、廉價、操作簡單、適用面寬等特點。近年來,我國生產(chǎn)的激光掃平儀數(shù)量急劇增加,而且主要用于出口。但目前激光掃平儀的檢測、校正、鑒定還處于人工目視檢測狀態(tài),檢測、校正的精度和效率都急待改進(jìn)[3]。本文通過掃平儀的工作原理分析,設(shè)計了高效、快速、小空間的數(shù)顯式激光掃平儀的檢測調(diào)校系統(tǒng)。

 

　　2激光掃平儀光空間關(guān)系

 

　　掃平儀工作時,水平出射的激光束旋轉(zhuǎn)形成一個水平平面,并以此作為工作基準(zhǔn)平面,在直角坐標(biāo)系下,當(dāng)XOZ為水平面時,該平面可表示為:

 

　　Y=H0(1)

 

　　H0為儀器工作時激光束水平平面的高度。激光掃平儀生產(chǎn)過程中的安裝調(diào)試和檢驗,就是要在設(shè)計的精度范圍內(nèi)保證式(1)中的關(guān)系。調(diào)試和檢驗前,激光掃平儀出射的激光束形成的空間軌跡是不確定的。圖1表示了這種空間關(guān)系。

 

　　設(shè)旋轉(zhuǎn)軸的方向與垂直方向夾角為α,激光束的出射方向與旋轉(zhuǎn)軸夾角為90°—β,H為掃平儀旋轉(zhuǎn)軸的長度。為確定激光束在空間中的軌跡,以旋轉(zhuǎn)軸方向為坐標(biāo)系的Y′軸,以激光束在垂直Y′的平面上的投影為X′軸,建立圖1中的輔助坐標(biāo)系O′—X′—Y′—Z′。

 

　　當(dāng)光束旋轉(zhuǎn)角度γ時,距離光源即坐標(biāo)原點L遠(yuǎn)處光束方向上P′點的坐標(biāo)矢量為:[X1,Y1,Z1]T,式中:

 

　　坐標(biāo)系O′—X′—Y′—Z′是由基準(zhǔn)坐標(biāo)系O—X—Y—Z繞Z軸旋轉(zhuǎn)α角、沿Y軸平移H得到的。點P′在兩個坐標(biāo)系中的位置向量之間的關(guān)系可以表示為:

 

　　則式(3)展開為:

 

　　式中,γ角為形成掃描平面所需的旋轉(zhuǎn)角,取值范圍為[0,360°]。