用于激光束水平精度测试装置的校准装置和校准方法技术领域
本发明涉及用于校准激光束水平精度测试装置的校准装置、校准方法和校准系
统。
背景技术
激光束投影设备(诸如，例如，点激光器、线激光器或特别地旋转激光器)特别地用
于建造或内部装修以例如竖直标记墙壁。旋转激光器通过其旋转的激光束来标记参考平
面。在这种情况下，可例如以点状、线性或扇形方式发射激光束本身。激光可作为连续光或
以脉冲方式产生。这里重要的是，发射具有平面精度(特别地，水平精度)的激光束，也就是
说，激光束精确保持在设想平面上，以能够避免不正确标记。为了确保这个，这种类型的传
统激光器一般配备有光束自调平功能。通常，在交付激光器之前，制造商通常执行光束自调
平功能的水平精度的首次调节和校准。
以规则的间隔或根据需要，必须测试并且重新校准激光的平面精度和/或水平精
度及其光束自调平功能，并且如果适宜，则重新调节激光器，因为激光器的调节可随着各种
外部影响(诸如，例如，温度和湿度波动、机械冲击、振动等)的结果而改变。
为了履行这个任务，在现有技术中已知并且描述了激光束水平精度测试装置。这
些已知装置经常包括望远镜和位置敏感检测器作为基本部件，位置敏感检测器用于采集激
光束投影设备的激光束并且根据激光束在检测器上的入射位置来确定是否存在使得必须
重新进行调节的激光束特别地相对于其水平面的理想取向的偏差。例如，同一申请人在优
先权日为2012年12月5日的EP 2741049中公开了这种激光束水平精度测试装置。
因为这种激光束水平精度测试装置还承受所述外部影响，所以其精确度也会减
小，例如，在由于装置运输导致的冲击或温度循环的特殊事件之后。这会带来以下效果：当
前校准参数所定义的真水平的假定点(调平点)不是真水平的实际点。因此，对校准的验证
或者说对测试装置本身的新校准会是必需的。为了履行这个任务，规则的激光束投影设备
不是合适的，即使如指定地准确且未失调，规则的激光束投影设备也并不合适。也就是说，
这是由于例如因引入旋转激光器的球轴承带来的误差而导致没有被建立/设计成履行此任
务的这些设备的精确度等级造成的，还有其他原因。
相比之下，可以使用全站仪(重新)校准激光束水平精度测试装置，全站仪能够提
供具有所需精度的激光束。然而，必须确保全站仪本身没有承受使这种复杂仪器劣化的外
部影响。其他缺点是全站仪或类似装置的大量成本以及使专业技术人员操纵而必然的其复
杂度。
发明内容
因此，本发明的目的是提供用于校准激光束水平精度测试装置的简单且经济的装
置。
其他目的是提供用于校准激光束水平精度测试装置的这种校准装置的方法。
这些目的是通过实现独立权利要求的特征部分的特征而达到的。可从从属专利权
利要求中收集以替代或有利方式开发本发明的特征。
本发明提供了一种用于校准激光束水平精度测试装置的校准装置。激光束水平精
度测试装置被设计用于测试输入激光束的水平精度并且包括望远镜、固有倾斜调整器和位
置敏感检测器，所述位置敏感检测器用于检测取决于激光束相对于水平面的进入角的所述
激光束的入射位置。激光束水平精度测试装置被设计用于有可能通过基于与取决于望远镜
中的位置敏感检测器位置的校准参数相关的平移规则，将位置敏感检测器上的确定入射位
置平移成激光束倾斜值来验证并且有可能执行激光束水平精度的定量。位置敏感检测器上
的真水平点指示真水平的激光束。将用校准参数代表的这个真水平点的定义是校准的主要
目的。
根据本发明的校准装置包括细长的激光器壳体，该激光器壳体具有纵轴，包含激
光源。激光源的对准使得所述激光源能至少大略在所述纵轴的方向上发射激光束，即，所述
激光源的光轴与所述纵轴至少大略平行/与所述纵轴相同。校准装置还包括用于支承激光
器壳体的细长的支承主体。所述支承主体包括至少三个支承点，所述至少三个支承点限定
具有限定的插入方向的支承阵列，用于在所述纵轴平行于所述插入方向的情况下插入所述
激光器壳体。因此，所述支承主体具有供激光器壳体插入的预定方向。激光器壳体的大小和
形状与所述支承阵列匹配，使得所述激光器壳体能在第一面在至少两个不同旋转位置和在
第二对向面在至少一个旋转位置插入所述支承阵列中，其中所述纵轴均作为旋转轴。换句
话讲，除了绕着纵轴旋转之外，激光器壳体还可被翻转，使得激光源指向另一侧。在与所述
纵轴正交的方向上的支承点处的各接触区是点状的。
以所述方式设计的装置具有以下效果：在激光器壳体的各面和各旋转位置，激光
器壳体由于重力而位置稳定且自定心地安置在所述支承阵列中，并且所述纵轴的位置是相
等的。
这意味着，由于根据本发明的激光器壳体和支承主体的大小和形状，所以激光器
壳体能在支承主体中得到至少三个高度稳定且很好限定的不同位置，由此当激光器壳体从
一个面/旋转位置变成另一个时，纵轴保持不变。
有利地，激光器壳体和/或支承主体是精磨的、平滑的且表面硬化的。可选地，所述
激光器壳体和/或所述支承主体是单件单元，优选地由单件高速钢、玻璃或陶瓷制成，并且
可选地由热膨胀系数的范围在0至9·10-6K-1(绝对值)内的材料制成。
可选地，所述支承主体被设计为具有V形的块并且所述激光器壳体被设计为笔直
圆柱体。另选地，所述支承主体被设计为具有U形支承阵列的块或被设计为彼此平行并且与
所述插入方向平行的两个杆，并且所述激光器壳体被设计为笔直圆柱体或笔直棱柱。这种
设计或类似设计的目的是提供支承点，这些支承点形成与插入方向平行或者与激光器壳体
的纵轴平行的(两条)线，由此，各线在其间会具有间隙。另选地，支承点被设计为彼此分隔
的单点，这是例如通过包括提供支承点的单个球体或球的支撑主体来实现的。另外，可混合
这两种替代形式，例如，使得激光器壳体的一侧由支承点的线支承而另一侧由一个或更多
个单个支承点支承，因此，支承主体的一个部分提供平面区域和其他一个或更多个球体。
按照本发明的一个可能实施方式，所述激光器壳体的两个端部均被套筒包围，由
此，所述套筒是精磨的、平滑的且表面硬化的。因此，所述激光器壳体包括被研磨成圆形的
有限宽度的相同直径的两个环。可选地，各套筒被设计为轴承的圈或固定球轴承。
作为选择，所述激光源被设计为线激光器。作为另一个选择，例如，所述激光源的
对准是通过固定到激光器壳体的调节单元可调的，因此，激光束的方向是可调的。
按照本发明的一个可能实施方式，所述激光器壳体包括在其外表面上用于指示至
少一个旋转位置的至少一个标记。优选地，所述激光器壳体包括两个标记，这两个标记指示
分开180°的两个旋转位置。有利地，所述两个标记能被清楚区分开，以允许用户或传感器清
楚区分两个旋转位置。可选地，所述激光器壳体包括甚至更多标记(这些标记标记限定的旋
转位置)，例如，彼此分隔开60°的六个标记。这些标记可选地被设计为对准标线。
按照本发明的另一个可能实施方式，所述支承主体在每个端部都包括作为所述支
承阵列在所述插入方向上的界限的限位板，这样有助于插入所述激光器壳体。有利地，一个
限位板包括用于将所述激光器壳体与所述支承阵列限定对准的对准槽或另选地单个标记，
由此，可选地，对准槽(或对准标记)与激光器壳体的对准标记匹配。
使用如上所述的校准装置来执行根据本发明的校准方法。所述方法包含：在所述
激光器壳体分别处于第一面的至少两个不同旋转位置和第二对向面的至少一个旋转位置
的情况下，确定所述激光源的所述激光束在所述位置敏感检测器上的入射位置，从而得到
第一入射位置、第二入射位置和至少第三入射位置；以及基于所述第一入射位置、所述第二
入射位置和所述第三入射位置，确定校准参数，特别地，代表真水平点的校准参数。
通过针对至少两个不同旋转位置和在两个对向面(激光器壳体翻转180°)中测量
至少三个入射位置并且由于通过根据本发明的校准装置的设计实现的不变纵轴，抵消了关
于激光束方向的不确定，使得用“平均”得到所谓的完美水平的激光束，因此，根据所有三个
入射位置，能确定校准参数，特别地，描述真水平的点的校准参数或真水平点本身。
可选地，校准方法包含：在激光器壳体在第二对向面中的至少两个不同旋转位置
的情况下，确定激光束的不仅仅一个而是至少两个入射位置，从而得到所述第三入射位置
和另外的第四入射位置；并且用所述第一入射位置、所述第二入射位置、所述第三入射位置
和所述第四入射位置的平均值来确定校准参数。
另选地或另外地，所述方法包含：基于在所述激光器壳体在一个面中的至少两个
不同旋转位置的情况下所述激光束的两个入射位置，抵消所述激光源的锥形误差，由此，得
知所述两个不同旋转位置之间的旋转角度。优选地，已知的旋转角度是180°锥形误差
意指例如因由于激光源倾斜地固定在激光器壳体中使激光束没有完美对准激光器壳体的
纵轴而导致的误差，因此，一个旋转位置的激光束方向与另一个旋转位置的激光束方向略
有不同。作为抵消锥形误差的部分，也可以可选地确定锥形误差本身，使得测量其离散值。
作为其间具有已知角度的两个旋转位置的替代，确定激光器壳体的针对至少三个不同旋转
位置的至少三个入射位置(优选地，在其间具有最大距离)，因此不需要为了抵消/确定锥形
误差而要知道旋转角度。
另选地或另外地，所述方法包含：基于所述第一面和所述第二对向面中的所述激
光束的入射位置，抵消(或确定)所述激光源的平面误差。平面误差意指例如由于激光器壳
体或支承主体倾斜而导致激光源与完美水平位置的偏离。如果限定或已知旋转位置(相对
于纵轴)，则测量第二面中的至少一个入射位置。如果没有限定旋转位置，则测量针对第二
面中的两个不同旋转位置的至少两个入射位置。
换句话讲，确定至少三个入射位置，其中，针对两个不同旋转位置，同一面中有两
个入射位置。根据旋转位置是否被很好限定/已知，其他入射位置是兼性或强制的。
在校准方法的其他开发形式中，所述方法包含：针对所述激光束水平精度测试装
置的方位方向上的已知旋转位置，确定所述激光源的激光束在所述位置敏感检测器上的至
少一个额外入射位置，所述已知旋转位置与引起至少一个其他入射位置的所述激光束水平
精度测试装置的旋转位置不同。所述激光束水平精度测试装置的取向的这种变化用于基于
所述额外入射位置来确定代表位置敏感检测器的偏转角(检测器的旋转)的校准参数。特别
地，测量针对所述激光器壳体的两个旋转位置的两个额外入射位置。通过校准的这种其他
开发形式，校准方法允许不仅确定代表相对于平移而且相对于旋转的位置敏感检测器的位
置的校准参数。
可选地，所述校准方法包含在确定(第一)入射位置之前的预先步骤。所述预先步
骤包括将所述激光源的激光束朝向所述位置敏感检测器的准确限定的中心，由此，中心由
当前可用的(也就是说，“旧的”)校准参数限定。这样确保了该平面和锥形接近测试开始时
的水平(在真实/当前中心或本校准将“发现”的检测器的水平点还未从“旧”校准参数代表
的中心过渡漂移的过程的条件下)。这样减少了检测器取向和/或光学单元造成的潜在非线
性。
作为另一个选择，如上所述清晰地确定锥形误差并且倘若锥形误差超过一定极
限，例如，大于20或30弧度秒，通过调节激光束(优选地，水平(偏转)和竖直角度(节距)二
者)来减少锥形误差。如果激光源被设计成使得激光束是线形的，则可选地，基于各旋转位
置时激光线在所述位置敏感检测器上的取向，确定激光器壳体的旋转位置之间的旋转角
度。
本发明的其他目的是一种具有存储在机器可读载体上面的程序代码的计算机程
序产品，所述程序代码用于控制并且执行根据本发明的校准方法。
本发明的另一个目的是一种包括根据本发明的校准装置和根据本发明的计算机
程序产品的系统。可选地，所述系统还包括如上所述的激光束水平精度测试装置，由此，所
述激光束水平精度测试装置包括控制单元，所述控制单元被设计成执行所述计算机程序产
品的程序代码。
本发明的另一个目的是一种根据本发明的校准装置用于校准如上所述的激光束
水平精度测试装置的用途。
在用于激光束水平精度测试装置的校准装置的替代实施方式中，所述校准激光束
水平精度测试装置包括固有倾斜调整器和位置敏感检测器，所述位置敏感检测器用于检测
取决于激光束相对于水平面的进入角的激光束的入射位置，所述校准装置包括具有纵轴、
激光源和调整器的激光器壳体。所述激光源的对准使得所述激光源能至少大略在所述纵轴
的方向上发射激光束。所述调整器水平调平所述激光束并且实际消除了平面误差。在优选
实施方式中，根据本发明的调整器被设计为具有光机械元件的光机械自平衡器，在简单情
况下，被设计为气泡传感器或小瓶，用于激光器的光轴的自调平，所述光机械元件布置在激
光器壳体内的激光束路径中，或者被设计为具有高精确倾斜传感器的电子倾斜考虑，用于
根据激光器壳体的当前倾斜位置来确定激光器壳体的倾斜值。另外，激光器壳体设置在能
在方位方向上旋转的单元上，所述单元具有角度位置测量系统，通过所述角度位置测量系
统，激光器壳体能取向在具有已知方位角的不同方位方向(例如，使用电子编码器)。换句话
讲，能在限定的不同水平方向上发射激光束。优选地，所述可旋转单元是具有角度位置测量
系统(诸如，角度编码器)的转盘。对于本领域的技术人员，显而易见，如同这个替代实施方
式的调整器或转盘的特征可与如上所述的实施方式相组合。
按照校准装置的替代实施方式的替代校准方法包含：在所述激光器壳体分别处于
第一方位取向和第一旋转位置和对向的第二旋转位置的情况下，确定所述激光源的所述激
光束在所述激光束水平精度测试装置的所述位置敏感检测器上的入射位置，由此所述激光
器壳体处于第一方位取向和第一面。这得到第一入射位置和第二入射位置。所述校准方法
还包括：基于所述第一入射位置和所述第二入射位置，抵消或确定所述激光源的锥形误差。
所述方法还包含：在所述激光器壳体处于对向第二面的至少一个旋转位置的情况下，确定
所述激光源的激光束在所述位置敏感检测器上的入射位置，从而得到第三入射位置；并且
基于所述第一入射位置、所述第二入射位置和所述第三入射位置，确定代表真水平点的校
准参数。另外，在所述激光器壳体处于与所述第一方位取向不同的第二方位取向的情况下，
确定所述激光源的激光束在所述位置敏感检测器上的至少第四入射位置。通过调整器校正
激光束在从第一方位取向转到第二方位取向的同时的水平变化(平面误差)。通过电子编码
器或者通过已知的机械限位位置来提供已知的方位位置。基于第一入射位置、第二入射位
置和第四入射位置，确定代表位置敏感检测器的偏转角度和量程的校准参数。位置敏感检
测器的量程是指激光束水平精度测试装置不仅检测激光束与水平精度的偏差而且量化激
光束与水平精度的偏差程度的能力。作为选择，跳过基于第一入射位置和第二入射位置来
确定第二对向面中的第二入射位置进而确定锥形误差。
本发明有利地提供了分别地让本领域的用户(重新)校准激光束水平精度测试装
置的校准装置和校准方法。校准装置和相应的校准方法特别地提供了以下优点：可按简单、
简短并因此有成本效益的方式但是以激光束水平精度测试装置所必需的精度来进行(重
新)校准。相比于如同也可适于校准的全站仪的复杂装置，根据本发明的校准装置并不复杂
且成本相当低。由于其非常简单且直接的结构并且因此不必用到往往会老化的紧固器等，
导致推荐的校准装置分别是可靠的并且往往不/不允许因制造或外部影响而造成的误差。
甚至对于非专业用户，也容易使用包括校准装置和具有控制单元的激光束水平精度测试装
置的根据本发明的系统，控制单元被设计用于执行相应的校准过程。
附图说明
此外，以下仅仅基于附图中示意性示出的具体示例性实施方式，通过举例方式在
这种情况下更详细地描述了根据本发明的装置和根据本发明的方法，也讨论了本发明的其
他优点。具体地，在附图中：
图1a至图1c示出根据本发明的校准装置的实施方式的不同视图；
图2示出根据本发明的校准装置的第二实施方式的剖视图；
图3示出根据本发明的校准装置的图1a至图1c的实施方式的其他发展形式；
图4示出根据本发明的校准装置的激光器壳体的实施方式的细节；以及
图5a至图5d示意性示出根据本发明的校准方法。
具体实施方式
图1a至图1c示出用于校准激光束水平精度测试装置的根据本发明的校准装置1的
一个可能实施方式。校准装置1包括：作为支承主体的细长V形凹槽承重块(V形块)4，V形块4
在这个示例中设置在水平底座5上；以及作为激光器壳体的带有纵轴A的细长激光鼓3。图1a
是3D视图，其中，出于总览目的，V形块4和激光鼓3彼此分开绘出。图1b是沿着zy平面剖开
的、沿着激光鼓3和V形块4的长度的3D剖视图，图1c是沿着zx平面剖开的2D剖视图。在图1b
和图1c中，激光鼓3处于用于根据本发明的校准过程的其期望位置，位于V形块4上。V形块4
正在保持激光鼓3。可选的水平底座5允许将处于安装位置的校准装置1调平。V形块4的水平
不需要精确，因为在如下所述的测量过程期间确定了水平平面(参见图5a至图5d)。
激光鼓3基本上是在其端部6a的中心具有激光源2的线性排列的中空圆柱体，使得
来自激光源2的激光束在离开激光鼓3之前沿着圆柱体的内部(y方向)并且至少大略在纵轴
A的方向上传播。优选地，激光鼓3由单件的精磨的、平滑的并且优选地(表面)硬化的材料
(如同高速钢、陶瓷或玻璃)制成。作为其他选择，另外还选择具有低热膨胀系数的材料(如
同特殊陶瓷)。激光鼓3的制造可以低成本至中等成本的作为一次安装中的单件进行。激光
鼓3只需要被研磨成圆形的有限宽度的同一直径的两个环。在如图所示的优选实施方式中，
激光鼓3的两个端部6a、6b装配有滚针轴承9a、9b的内圈，所述内圈是硬化的、精磨且低成本
的搁架组件。激光鼓3被安置在轴承圈上，位于V形块4内部，因此，激光鼓3和V形块4的大小
彼此匹配，使得激光鼓3在没有任何连接装置的情况下仅仅在重力作用下稳定地安置在V形
块4上。激光鼓3并且进而V形块4的长度的优选值是大约150mm至200mm。较大长度使得激光
鼓3更稳定地设置，但导致装置更笨重。换句话讲，V形块4越长，对所使用组件的准确度要求
越低，而设备不太便于使用。
可以制造由子组件构成的激光鼓3。例如，激光鼓3的中心可由单一的铝管组成。在
管的每个端部，加工出支座以保持一般的深凹槽滚珠轴承。两个滚珠轴承被压到管上。各滚
珠轴承经过特殊处理，以防止滚珠轴承的外圈旋转。例如，这种处理可是对滚珠轴承进行简
单除油，之后进行外轴承粘接至内轴承的粘接步骤。将外圈固定于内圈的另一种方法可以
是机械夹持机制。替代使用轴承，使用预先研磨的实心环(例如，仅仅内圈或外圈)。作为其
他替代形式，在最终加工步骤中，再次加工激光鼓3的导向面的对准和准确性。不同的制造
解决方案是准确性、可用性和成本之间的权衡。因制造容差引入的不准确对各组件来说是
固有的。这些偏差将不随热循环而变化，因此，可在工厂交货时在校准步骤中确定这些偏
差。
V形块4也是精磨的、平滑的、硬化的且现成的零件。V形块4可被容易地研磨成一次
设置的单个块并且被高准确性加工。由于V形块4的加工相对容易，所以可以以低成本至中
等成本制造V形块4。对于V形块4，类似的材料选择适用：硬化的、精磨的且优选地低热膨胀
系数。
零件(V形块4、激光鼓3)需要以中等精度至高精度制成。假设激光鼓3具有20μm的
定心容差差异。20·10-6的热膨胀系数导致每℃的0.4nm的定心变化。根据激光鼓3的长度，
必须要注意的热变化需要是70℃或更大。这个热范围超过正常场所条件。使用低热膨胀系
数的材料实际上消除了甚至总制造误差容差方面的这个潜在热影响。
V形块4的V形开设了具有限定插入方向R的支承阵列S，其中，激光鼓3可以在纵轴A
平行于插入方向R的情况下以两个相对面插入。V形块4不一定必须是V形：作为V形块4的替
代形式，多种其他形式适于用作支承部件4，支承部件4为激光鼓3在插入方向D上在支承阵
列S中提供了对激光鼓3的平滑且稳定的支承，对于激光器壳体3的至少三个不同位置(例
如，U形块或两个相邻平行的杆/圆柱体)而言提供激光器壳体3和支承主体4之间的最小接
触面。同样地，激光器容纳主体3不一定被设计成鼓或圆柱体(另外参见图2)。对于激光器壳
体3而言，其他多种形式是可能的，这些形式允许自定心到支承部件4上，像一侧的V形块和
另一侧的球/球体(两条线，一个接触点)。
图2用示意性剖视图示出校准装置1的替代实施方式，其中，容纳激光器单元2的激
光器主体3被设计为笔直(中空的)棱柱，由此，在示例中，棱柱的剖面/底面面积被形成为菱
形。优选地，菱形不是(完全)正菱形，但其宽度小于其长度，使得激光器主体3具有优选的
上/下取向。激光器壳体3由支承主体4支承，支承主体4基本上被设计成两个平行杆和支承
下部结构(后者未示出)。平行杆彼此具有一定距离，因此支承阵列在其间，由此该距离略小
于激光器主体3的宽度，使得激光器主体3的重心尽可能低并且激光器主体3因此稳定地安
置在杆上。作为两个连续杆的替代形式，支承主体4还“减小”成处于一个公共平面的四个
球/球体或针，在激光器主体3的每端处或附近均有一对。杆、球等及其下部结构—与上述块
同样地—优选地被硬化、精磨并且优选地具有低热膨胀系数，以保障对激光器壳体3的稳定
支承。
图3示出基于图1a至图1c中示出的实施方式的校准装置1的其他实施方式。在V形
凹槽保持器4的两侧都安装限位板7a、7b。各限位板7a、7b具有加工成的可见得对准槽8。激
光鼓3也具有对准标线(参见图4)。与对准标线一起，加工成的对准槽8辅助进行激光鼓3在V
形块4中的取向。
图4示出带有对准标线11的激光鼓3的一个端部6a。对准标线11被粘合在保持激光
器的端部6a上(面对用户的一侧)。为了防止扰乱激光鼓3的取向，激光鼓3的标线标签11的
一个线段11U指向外，标线的反向180°的线段11d指向内。另选地，整个激光鼓3的两条180°
对边被标记不同颜色或形状的线(参照图5a至图5d)，以指示“上”和“下”。除了180°对向标
记之外，可选地布置额外标记。这些标记有助于就总制造误差而言来表征激光鼓3。
在示例中，激光鼓3还包括用于调节激光源2的调节螺杆10。在这个优选实施方式
中，在调节螺杆10的帮助下，能调节安装在激光鼓3中心的激光源2的水平角及垂直角(偏转
角和俯仰角)。另选地，激光二极管座以通过所选择的制造工艺确定的安装和对准容差固定
到激光鼓3。因为待正常验证的激光束水平精度测试装置经过准直，所以足以将激光源2的
光轴的平移仅大略与激光鼓3的机械中心对准。
图5a至图5d示出用于激光束水平精度测试装置50的根据本发明的校准方法的示
例，激光束水平精度测试装置50包括位置敏感检测器51和带有物镜的望远镜。位置敏感检
测器51的中心布置在激光束水平精度测试装置50的物镜的光轴上。激光束水平精度测试装
置50的评价单元被设计用于基于图像处理自动地确定检测器51采集的激光束的入射位置。
存储在评价单元中的校准参数代表例如物镜的光轴在位置敏感检测器51上的成像位置，并
且特别地代表在图像中的方向，该方向代表在位置敏感检测器51上的激光束入射位置的因
仅仅水平误差假想地造成的偏移方向。
为了将位置敏感检测器51上的确定位置平移成激光束倾斜值，优选地，确认在检
测器51采集的图像中存在于该方向上的入射位置和成像位置之间的距离，该方向被假定为
方向或者被存储在校准参数中并且代表位置敏感检测器51上的激光束入射位置的因仅仅
水平误差假想地造成的偏移方向。所述距离—特别地，按照物镜成像比率所定义的平移因
子—可被平移成激光束倾斜值。
为了校准/确定校准参数，进行四个测量/测量步骤。参照图5a至图5d中的一个描
述各步骤。
图5a示出针对第一测量的设置。激光鼓3位于指向第一面F1(图中的左侧，激光源2
位于V形块4的右端)的V形块4上，V形块4仅仅大略成水平，因此激光束L的水平方向可能地
表现出平面误差。待校准的激光束水平精度测试装置50被设置成，使得校准装置1的激光束
L在激光束水平精度测试装置50的位置敏感检测器(图像传感器，被设置为例如CMOS或CCD
芯片)51上成像。同样，不需要以某种精确方式将校准验证装置1和激光束水平精度测试装
置50彼此相对设置。在这个布置中，对激光束L在位置敏感检测器51上的第一入射位置P1进
行第一测量，即，基于图像处理来确定图像中采集的激光束L的图像位置。
图5b示出针对第二测量的设置。激光鼓3仍然在第一面F1中，但已经绕着y轴旋转
180°，使得相比于图5a的设置，激光鼓3平躺。在指示“下”的标记线11d的帮助下进行旋转
(另外参见图4)。在这个布置中，对激光束L在传感器51上的第二位置P2进行第二测量，由于
激光束L的锥形误差，导致第二位置P2一般不同于第一入射位置P1。
接下来，翻转激光鼓3，使得激光源2在第二对向面F2上，指向另一侧(激光鼓3绕着
V形块4的x轴旋转180°)，如图5c中所示。以这种方式，可以使激光鼓3处于指向V形块4前方
的一个位置(图5a和图5b)和指向V形块4后方的另一个位置(图5c和图5d)。因此，激光鼓3其
“底”面现在再次位于V形块4上，同样地，在图5a中，如指示“上”的标记线11U所指示的。当
然，激光束水平精度测试装置50现在设置在校准装置1的另一侧，使得校准装置1的激光束L
在其位置敏感检测器51上成像。在这个第三布置中，对激光束L在位置敏感检测器51上的第
三入射位置P3进行第三测量。
重力将激光鼓3压到V形块上。激光鼓3具有比V形块4小的质量并且当绕着x轴旋转
时重新设置在V形块4中的相同接触位置。这导致当翻转时该设置的重力的中心点没有变
化。在V形块4和激光鼓3之间没有产生影响。因此，这个测量原理的准确性是由V形块4和激
光鼓3的制造精度来确定的。
图5d示出第四(可能最终的)设置。激光鼓3仍然在第二面F2中，但已经绕着y轴旋
转180°，使得相比于图5c的设置，激光鼓平躺。在这个第四布置中，对激光束L在位置敏感检
测器51上的第四入射位置P4进行第四测量，第四入射位置P4由于锥形误差而再次不同于第
三位置P3。由于不精确水平造成的平面误差，所以第三入射位置P3和第四入射位置P4不与
第一入射位置P1和第二入射位置P2反相，但根据与完美水平的偏离质量而表现出偏移。要
注意，在测量过程期间，V形块4的位置保持不变。还要注意，纵轴A的位置在激光器壳体3的
所有四个位置都是相同的，这是通过根据本发明的校准装置1的设计来实现的。
进行激光鼓3围绕V形块4的y轴旋转(图5a至图5b和图5c至图5d)，以确定锥形角或
消除激光源2或其激光束L的锥形误差。锥形误差是激光束L在径向方向上与期望的激光束
取向的不对准。作为两个180°对向鼓取向的替代方式，拟合激光鼓3的多个(至少三个)非对
向取向的测量结果的椭圆。假使为激光鼓3选择可调的激光源2，可就水平角(偏转角)和垂
直角(俯仰角)而言，调节激光鼓3中的激光源2的锥形误差。通过调节，可控制这两个角度，
使其基本上小于例如30弧度秒。
进行激光鼓3围绕V形块4的x轴的旋转(从第一面F1变成第二面F2，图5b至图5c)，
以分别确定激光平面或者激光束L的激光线，或者以将激光平面或者激光线的非精确水平
变平或者将整个校准装置1(参见图1)的非精确水平变平。如所述的，通过将激光鼓3绕着V
形块的长度轴(y轴)旋转，可以对准在激光鼓3的中心安装的激光源2，使得水平方向(绕着z
轴的旋转)和垂直方向(绕着x轴的旋转)上的锥形误差被取消。实际上，激光鼓3中的激光源
2不必完美对准，因为激光束水平精度测试装置50的光学器件的失真小并且位置敏感检测
器51的位置与激光束水平精度测试装置50的光轴几乎正交。
激光束水平精度测试装置50的水平点(即，真水平的入射激光束的位置敏感检测
器51上的入射位置)是测得的四个图像传感器位置P1-P4的中心。因此，投影到激光束水平
精度测试装置50的位置敏感检测器51的光轴的精度中心位置是通过将所有四个测量结果
P1-P4求平均而得到的。因此，激光束水平精度测试装置50的校准基本完成并且通过新确定
的校准参数来新设置水平点。
优选地，通过激光束水平精度测试装置50的控制单元(未示出)进行求平均和校
准，因此，在控制单元中，执行了激光束水平精度测试装置50的校准验证功能的程序。可选
地，方法或校准功能包括用于提高所得中心位置或水平点的校准偏差的多个读数。通过取
得激光鼓3的多个取向上的多个读数，各180°对向还改进了结果。如果确定的锥形误差大于
10”，则可使用激光源2处的调节螺杆来减小该误差。
如果激光源2被设计为线激光器源，则它允许通过测量投影线与位置敏感检测器
51的取向的角度对激光鼓3旋转的旋转角度进行额外测量。通过测量两个锥形误差测量之
间的线角度差异，可确定实际旋转角度。在线激光器源的情况下，倾斜方向上的锥形角度被
测得是传感器中心和投影的激光线之间的正交距离。
激光鼓3围绕y轴的某个取向处的锥形误差的效果被正弦余弦定律覆盖。因锥形补
偿期望的180°对向取向和实际取向的激光鼓的角度未对准引入的测量误差因此受正弦余
弦定律的导数的影响。这意味着，假使激光源2的锥形误差通过之前调节而减小至30弧度秒
并且用户在激光鼓的取向上形成5度对准误差，锥形补偿测量仅仅受0.1弧度秒影响。结果，
不必在确定激光鼓3的锥形误差时具有激光鼓3的准确角度对准。充分的是，在激光鼓3的外
周上具有简单标记11U、11d(另外参见图4)，从而使两个对向位置分开180°和相互旋转和可
视反馈。对于V形块4中的激光鼓3的前-后取向(翻转，图5b至图5c)，同样如此。
测量方法使用激光束水平精度测试装置50中的光机械倾斜调节装置(调整器)的
性质。调整器确保激光束水平精度测试装置50的光学视线一直水平(设置准确度通常<0.3
弧度秒并且线性误差通常<1弧度秒/倾斜10分)，从而提供光学视线的确定性。可在调整器
的工作范围内，调节激光束水平精度测试装置50的水平。调整器的准确性允许将激光束水
平精度测试装置50从V形块4的前方移动到后方，而对测量或校准准确性没有显著影响。通
过将激光束水平精度测试装置50从激光器平面分别的V形块4的前方移动到V形块4的后方，
可准确地确定V形块4设置的激光线。在这个过程中，激光鼓3将绕着x轴旋转到前/后方向上
的点。
当将激光束水平精度测试装置50从V形块4的前方移动到后方时(图5b至图5c)，激
光束水平精度测试装置50需要设置成与它在前方时相同的水平角度对准。这大略是使用激
光束水平精度测试装置50的侧驱动来实现的。作为增加对准精度的选项，使用当前校准参
数的位置敏感检测器51的中心。确定前方设置的当前位置与检测器中心的偏差。与位置敏
感检测器51的当前取向参数相组合地，计算并且校正当激光束水平精度测试装置50已经移
动到V形块4的后方时新位置与正确位置的偏差。
激光束水平精度测试装置50的侧驱动允许方位旋转。这用于校准方法的进一步开
发中：在初始测量之后使用已知的激光器平面和锥形角，通过激光束水平精度测试装置50
的已知角度内的方位旋转，确定位置敏感检测器51绕着y轴的旋转。通过激光束水平精度测
试装置50本身确定激光束水平精度测试装置50旋转的方位角度。用已知的方位旋转角度和
已知的平面和锥形误差，确定位置敏感检测器51绕着y轴的旋转或与其理想旋转位置的偏
差。