激光掃平儀用激光掃描確定一個面是否平衡的儀器。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(zhuǎn)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。

 

　　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°]。

 

　　由式(1),激光掃平儀提供基準光平面,光點在Y軸上的坐標(biāo)值Y0為H。也就是(5)式右端前兩項必須恒等于0,即α和β同時為0。這個關(guān)系,即是激光掃平儀的工作條件,也是設(shè)計調(diào)試系統(tǒng)的依據(jù)。(5)式右端第二項表示旋轉(zhuǎn)軸與水平面的關(guān)系。α不為0時,光束錐面的轉(zhuǎn)軸是任意的;α為0時,式(5)指出光線掃描形式一個轉(zhuǎn)軸垂直于水平面的光束錐面。(5)式右端第一項表示出射光線與旋轉(zhuǎn)軸的關(guān)系。β不為0時,出射光線與旋轉(zhuǎn)軸不垂直,光線掃描為錐面;β為0時,出射光線與旋轉(zhuǎn)軸垂直,光線掃描為平面。

 

　　從以上分析,激光掃平儀的檢測和調(diào)試系統(tǒng)也是分成兩個步驟工作的,即α、β分別調(diào)整。