基于线阵CCD的激光投线仪数字化检测装置 【技术领域】
本发明涉及一种激光投线仪检测装置，尤其涉及一种基于线阵CCD的激光投线仪数字化检测装置。
背景技术
激光投线仪是一种新型的光机电一体化仪器，它大多采用635nm激光二极管，可以在墙面上投射出可见的红色水平直线和铅垂直线。利用仪器内部的自动补偿器或长水准器手动置平，可保持激光投射线的水平或铅垂位置。
激光投线仪一般只提供一条水平线，称为1H，也有2H和4H的仪器。按垂直线的多少有1V、2V、3V、4V之分，这就是目前市场上出现的1V、1V1H、2V1H、3V1H、4V1H、3V2H、4V2H等仪器。国外还有4V4H，以及打一封闭水平面和封闭垂直面的仪器。结构简单的仪器一般做成重力摆结构，复杂的仪器则做成电安平式结构。
激光投线仪的垂直线互成90°，垂直线在天顶相交，产生一天顶点。水平线与垂直线互成90°，形成一个交平面，根据提供的水平线的多少可以形成对应的交平面。仪器还提供一个小对点。一般常用的为4H1V型和4H2V型激光投线仪。
激光投线仪主要需要校准的指标包括一条或者1-2条水平线的水平精度、1-4条垂直线与1-2条水平线的正交精度、1-4条垂直线的正交精度、激光线的直线度、下对点精度和仪器的自动补偿精度等。
激光投线仪主要用于室内装饰、吊顶、门窗安装、隔断、管线铺设、隧道掘进、吊垂线以及质检和工程监理等建筑施工中。目前国内基本上还没有针对激光投线仪的相关校准规范或标准检定规程，所以对其检校工作主要按出厂指标进行。随着激光投线仪的使用越来越广泛，对其检定校准要求也必将越来越迫切。
【发明内容】
本发明的目的就在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供一种基于线阵CCD的激光投线仪数字化检测装置，适应各种型号激光投线仪的检测，满足激光投线仪生产企业在加工生产过程中出厂检校，提高生产效率。
本发明的目的是这样实现的：
通过8个线阵CCD检测器的水平、近点、垂直、正交、右点等的布设，并配合1路面阵CCD，对激光投线仪的多项技术指标进行数字化检测和判断，并将检测结果进行存档和打印，使调校标定检测激光投线仪的工作量大大减小，同时也避免了目视检测对人眼造成的伤害和不同检测人员目测的主观性，使检测方法安全可靠，结果更加客观科学。
具体地说，本装置包括待检激光投线仪，设置有立方墙面、CCD检测器、串口和上位机；
立方墙面长大于5米，宽大于5米，高大于3米；立方墙面包括第1、2垂直墙面，顶面和底面；
CCD检测器包括8个CCD线阵检测器和1个CCD面阵检测器；
在底面上放置待检激光投线仪；
在第1垂直墙面上，水平线左点线阵CCD检测器和水平线右点线阵CCD检测器左右设置于水平相距5米的两点，水平线近点线阵CCD检测器用一固定支架设置距离第1垂直墙面于1米的地方；
在第1垂直墙面上，垂直线上点线阵CCD检测器和垂直线下点线阵CCD检测器上下设置于垂直相距3米的两点；
在第2垂直墙面上设置有垂直线右点线阵CCD检测器；
在顶面上设置有相互正交的第1天顶正交线阵CCD检测器和第2天顶正交线阵CCD检测器；
在激光投线仪00的对地投点下设置一个下对点同轴度面阵CCD检测器；
除下对点同轴度面阵CCD检测器外，其它8个检测器分别与8路串口连接；
串口和上位机连接。
本发明具有以下优点和积极效果：
①本发明构思巧妙，结构合理，安装方便，操作简便，能实现对激光投线仪大部分技术指标的检测和检定。
②本发明采用8路线阵CCD作为激光光线的位置信息和宽度信息的检测传感器，可以减少人眼伤害和目视误差，通过合理的线阵CCD布阵，可以完全满足激光投线仪的各项检测指标。由于利用线阵CCD进行位移和光线宽度的检测，精度高，价格低，稳定性好，抗干扰强，激光对准方便，且无须标定，大大提高了激光投线仪的生产效率，保证了产品质量。
③本发明不仅可以作为激光投线仪生产厂家、维修部门等检测和校准用，亦可作为质量技术监督部门、计量检定部门、测绘部门和国防军工等相关行业提供激光投线仪检定标准。
【附图说明】
图1是本装置的结构示意图；
图2是激光水平线精度指标的判定图；
图3是激光垂直线精度指标的判定图；
图4是激光线天顶正交精度指标的判定图；
图5是激光90°转角精度指标的判定图。
其中：
00-待检激光投线仪；
10-立方墙面，
11-第1垂直墙面，12-第2垂直墙面，15-顶面，16-底面；
20-CCD检测器，
21-水平线左点线阵CCD检测器，
22-水平线近点线阵CCD检测器，
23-水平线右点线阵CCD检测器，
24-垂直线下点线阵CCD检测器，
25-垂直线上点线阵CCD检测器，
26-第1天顶正交线阵CCD检测器，
27-第2天顶正交线阵CCD检测器，
28-垂直线右点线阵CCD检测器，
29-下对点同轴度面阵CCD检测器；
30-8路串口；
40-上位机；
A-上水平光线，B-下水平光线，C-左垂直光线，D-右垂直光线。
英译汉
CCD-电荷耦合元件。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施示例对本发明进一步说明：
一、总体
如图1，本装置包括待检激光投线仪00，设置有立方墙面10、CCD检测器20、串口30和上位机40；
立方墙面10长大于5米，宽大于5米，高大于3米；立方墙面10包括第1、2垂直墙面11、12，顶面15和底面16；
CCD检测器20包括8个线阵CCD检测器和1个面阵CCD检测器；
在底面16上放置待检激光投线仪00；
在第1垂直墙面11上，水平线左点线阵CCD检测器21和水平线右点线阵CCD检测器23左右设置于水平相距5米的两点，水平线近点线阵CCD检测器22用一固定支架设置距离第1垂直墙面11于1米的地方；
在第1垂直墙面11上，垂直线上点线阵CCD检测器25和垂直线下点线阵CCD检测器24上下设置于垂直相距3米的两点；
在第2垂直墙面12上设置有垂直线右点线阵CCD检测器28；
在顶面5上设置有相互正交地第1天顶正交线阵CCD检测器26和第2天顶正交线阵CCD检测器27；
在激光投线仪00的对地投点下设置一个下对点同轴度面阵CCD检测器29；
除下对点同轴度面阵CCD检测器29外，其它8个线阵检测器分别与8路串口30连接；
串口30和上位机40连接。
工作原理：
如图1、2、3、4、5，水平线左点线阵CCD检测器21、水平线近点线阵CCD检测器22和水平线右点线阵CCD检测器23组成对待检激光投线仪00水平准线误差指标和线宽精度以及水平线的俯仰度等指标的判定与检测；
垂直线下点线阵CCD检测器24和垂直线上点线阵CCD检测器25组成对待检激光投线仪00垂直准线误差指标和线宽精度的判定与检测；
第1天顶正交线阵CCD检测器26和第2天顶正交线阵CCD检测器27组成对待检激光投线仪00两相互垂直线的正交误差指标和线宽精度的判定与检测；
垂直线下点线阵CCD检测器24、垂直线上点线阵CCD检测器25和垂直线右点线阵CCD检测器28组成对待检激光投线仪00垂线90°夹角误差指标的判定与检测；
下对点同轴度面阵CCD检测器29对待检激光投线仪00下对激光点的同轴度检测。
8路串口30将8路线阵CCD检测器进行并联，将采集的激光线位置信息和宽度信息通过串口30与上位机40进行通信，上位机40可以通过发送不同的指令来指定对应8路线阵CCD检测器某一路传输数据，从而实现对8路线阵CCD检测器的数据采集和处理。
标准水平线和标准垂线以及标准直角均通过高精度水准仪、经纬仪或者全站仪进行标定。
二、各功能部件
1、CCD检测器20
CCD检测器20选用高精度的8个线阵CCD检测器和1个面阵CCD检测器；8个线阵CCD检测器经过驱动放大和滤波后，由单片机对信号进行处理，计算出激光光线的位置信息和宽度信息，并通过串口输出。
线阵CCD检测器可选择TCD1501D；面阵CCD检测器可选择FDSCCD。
2、串口30
串口30选用8路串口HUB将8个线阵CCD检测器的串口连接起来，通过给8路线阵CCD检测器分配不同的地址编码应答协议，将8个线阵CCD检测器所获取的激光投线仪的位置信息和线宽信息通过串口传入到上位机(40)中。
3、上位机40
上位机40选用PC机、笔记本电脑等计算机，带WINDOW XP软件操作系统，并提供串口或者USB接口。
三、使用方法
1、本装置分别可以实现对1V1H-4V4H等不同类型的待检激光投线仪00的检测，在每次检测前需要输入检验人员名称、检测日期、产品机号以及型号等参数信息。
2、通过待检激光投线仪00的转角度盘分别进行对0°、90°、180°、270°和360°时激光水平投线、垂直投线、天顶转角和下对点激光运行位置轨迹进行检测，获取激光光线在线阵CCD的位置信息。其中360°时，待检激光投线仪00所有检测参数均回到原位，与0°时的检测数据进行比较，再做第五次检测，从而与第一次检测结果进行比对，可以进行重复性指标检测，得到重复性的指标判定。
3、显示的检验数据需两种颜色，比如数据均为合格时，各数据显示为绿色，若某项指标不合格，则显示红色。
4、设置打印功能按钮，将检测结果直接进行打印输出。
5、检测结果保存为excel文档，可以进行数据的统计。
四、经试验检测，本装置技术指标如下：
水平精度 ±1mm/5m，±2mm/5m，±2mm/10m 垂直精度 ±1mm/5m，±1.5mm/3m 正交精度 40″，1′，2′ 天顶精度 ±1mm/3m，±1.5mm/3m，±1mm/2.5m 下对点精度 Φ2mm/2.5m，Φ1.5mm/3m 激光线的线粗 2mm，2.5mm，3mm。