[发明专利]一种基于激光的垂直对准检测装置及方法

权利要求书

1.一种基于激光的垂直对准检测装置，其特征在于，包括基座（7）、固定于基座（7）上的控制及图像数据处理单元（1）、固定于基座（7）的激光发生器（2）、设置于基座（7）上的棱镜位置调整单元（4）、设置于棱镜位置调整单元（4）上的激光角度偏转棱镜（3）、固定于基座（7）的CCD图像采集单元（5）、固定于基座（7）的角度显示单元（6）；所述控制及图像数据处理单元（1）分别与激光发生器（2）和角度显示单元（6）连接；所述CCD图像采集单元（5）与控制及图像数据处理单元（1）双向连接，所述激光角度偏转棱镜（3）是大径端靠近激光发生器（2）的圆台形，所述激光角度偏转棱镜（3）的中心线和激光发生器（2）的激光轴在同一条线上，所述棱镜位置调整单元（4）用于调节激光角度偏转棱镜（3）在激光发生器（2）的激光轴方向上运动。

2.如权利要求1所述的一种基于激光的垂直对准检测装置，其特征在于，所述的角度显示单元（6）用于显示角度计算结果。

3.如权利要求1所述的一种基于激光的垂直对准检测装置，其特征在于，所述激光的垂直对准检测装置的控制方法包括：控制及图像数据处理单元（1）控制激光发生器（2）发出准直圆环形的激光；激光角度偏转棱镜（3）对所产生的准直圆环形激光进行角度偏转，使得准直圆环形激光与目标墙面呈现一定的夹角；根据基于激光的垂直对准检测装置和目标墙面的距离通棱镜位置调整单元（4）对激光角度偏转棱镜（3）位置进行调整，得到大小合适的投射图像，CCD图像采集单元（5）对投射图像数据进行采集，并将投射图像数据反馈给控制及图像数据处理单元（1）；控制及图像数据处理单元（1）计算处理投射图像数据，控制及图像数据处理单元（1）将计算处理的结果传输到角度显示单元（6），角度显示单元（6）对计算处理的结果进行显示。

4.如权利要求1所述的一种基于激光的垂直对准检测装置，其特征在于，所述棱镜位置调整单元（4）包括可滑动的滑块（8）和手柄（9），所述滑块（8）内嵌于基座（7）内，所述手柄（9）通过基座（7）上的长形通孔与滑块（8）连接。

5.一种基于激光的垂直对准检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、设置激光发生器，发出准直圆环形的激光；

步骤2、对准直圆环形激光进行偏转处理，准直圆环形激光与目标墙面产生一定夹角；

步骤3、设置激光角度偏转棱镜，调整激光角度偏转棱镜位置，在目标墙面得到大小合适的投射图像，并采集图像数据；

步骤4、对步骤3中所采集到的图像数据进行处理计算，并显示计算结果。

6.如权利要求5所述的一种基于激光的垂直对准检测方法，其特征在于，所述步骤1中通过控制激光发生器向目标墙面发出准直圆环形的激光。

7.如权利要求5所述的一种基于激光的垂直对准检测方法，其特征在于，所述步骤3包括：

步骤31、调整激光角度偏转棱镜的位置，得到合适的投射图像；

步骤32、采集投射图像数据，投射图像数据包括：x轴的正半轴极值点Dx+和x轴的负半轴极值点Dx-，y轴的正半轴极值点Dy+和y轴的负半轴极值点Dy-；

步骤33、将所采集到的投射图像数据上传。

8.如权利要求7所述的一种基于激光的垂直对准检测方法，其特征在于，所述步骤4包括：

步骤41、利用所述步骤32中采集到的投射图像数据计算准直圆环形的激光的倾斜角度和倾斜方位角度；

步骤42、判断准直圆环形的激光在x轴上的倾斜角度，则利用所述步骤32中采集到的投射图像数据代入方程组对图像数据进行处理，θL为已知的棱镜夹角，△θx为准直圆环形激光在x轴上的倾斜角度，θx-为x负半轴的准直圆环形激光与激光轴之间的角度，θx+为x正半轴的准直圆环形激光与激光轴之间的角度，其中方程组为：

（Dx+）/（Dx-）=（tanθx+）/（tanθx-）；

θx- =（θL/2）- △θx；

θx+ = (θL/2) + △θx；

判断准直圆环形的激光在y轴上的倾斜角度，则利用所述步骤32中采集到的投射图像数据代入方程组对图像数据进行处理，△θy为准直圆环形激光在y轴上的倾斜角度，θy-为y负半轴的准直圆环形激光与激光轴之间的角度，θy+为y正半轴的准直圆环形激光与激光轴之间的角度，其中方程组为：

（Dy+）/（Dy-）=（tanθy+）/（tanθy-）；

θy- =（θL/2）- △θy；

θy+ = (θL/2) + △θy；

判断准直圆环形的激光总的倾斜角度，则利用所述步骤32中采集到的投射图像数据代入方程组对图像数据进行处理，得到准直圆环形的激光在x轴和y轴上的倾斜角度，对在x轴和y轴上的倾斜角度分量进行处理，△θ为准直圆环形激光总的倾斜角度，其中方程组为：

（Dx+）/（Dx-）=（tanθx+）/（tanθx-）；

θx-=（θL/2）-△θx；

θx+=(θL/2)+△θx；

（Dy+）/（Dy-）=（tanθy+）/（tanθy-）；

θy-=（θL/2）-△θy；

θy+=(θL/2)+△θy；

△θ=√（(△θx)²+(△θy)²）

步骤43、判断准直圆环形的激光的倾斜方位角度，倾斜方位角是以为△θx和△θy为直角分量在坐标系中形成的方位角度；

步骤44、显示计算结果。