激光标线仪校准规范

1激光标线仪校准规范本规范适用于激光标线仪的校准。2引用文件本规范引用了下列文件：JJF1071—2010国家计量校准规范编写规则凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用本规范。3.1水平激光线误差horizontallineerror激光标线仪所发出的水平激光扇形面在铅垂面上的投影线与水平线间的夹角。3.2水平激光线发射角误差horizontal注：如图1所示二面角δ。在补偿器补偿范围内，激光标线仪发生倾斜时水平激光线发射角误差的变化量。3.4垂直激光线误差vertic激光标线仪所发出的垂直激光扇形面在铅垂面上的投影线与铅垂线间的夹角。23.5垂直激光线正交误差orthogonalerrorofverticallines相邻垂直激光扇形面组成的二面角与90°的差值。3.6下对点误差downpointerror激光标线仪下对点激光器发出的激光与铅垂线之间的最大夹角。激光标线仪(以下简称标线仪)又被称为激光投线仪、激光墨线仪，是一种可以提供一条或者多条水平激光线和垂直激光线的激光仪器。标线仪广泛应用于建筑施工、装饰装潢等场合，代替传统施工装饰中水平管、铅锤球、墨线等。标线仪按其安平原理可分为重力摆自动安平标线仪(见图3)和电子倾斜传感器自动安平标线仪(见图4),自动安平补偿器的补偿范围一般为±2°~±5°,激光线的发射角一般为100°~130°。JJF2002—202235计量特性计量特性见表1。表1计量特性序号计量特性测量设备1水平激光线误差工作台、经纬仪(或全站仪)、水准仪、直角坐标板、钢卷尺2水平激光线发射角误差3水平激光线补偿误差4垂直激光线误差工作台、经纬仪(或全站仪)、直角坐标板、钢卷尺5垂直激光线正交误差6下对点误差工作台、直角坐标板、钢卷尺注:以上测量设备可在满足标线仪校准要求的前提下选择使用。6校准条件6.1环境条件6.1.1环境温度为常温。6.1.2测量时应避免阳光直射。6.2测量标准及其他设备测量标准及其他设备技术要求见表2。表2测量标准及其他设备技术要求序号设备名称技术要求1经纬仪(或全站仪)DJ2级或Ⅱ级,横轴与竖轴的垂直度≤6″2水准仪DS1或DSZ1级3直角坐标板分度值不大于1mm,刻线间距示值误差MPE:±0.1mm;允许使用能提供标准示值的其他测量标准4钢卷尺5工作台工作台应可升降调平,具有两维微倾功能;水准器格值≤20″,倾角测量范围不小于0°~±2.5°7校准项目和校准方法校准前应目视及开机检查仪器运行情况,包括激光线是否稳定、宽度亮度是否均匀等。仪器不应有影响计量特性的缺陷。47.1水平激光线误差水平激光线校准装置示意图如图5所示。以工作台轴心为圆心，在与工作台轴心距离L₁为(0.2～1)m处安放一个直角坐标板2,此点称为近点。在与近点大致同一半径方向上且与工作台轴心距离L₂为(2.5～7)m处安放第二个直角坐标板4,此点称为远点。然后在远点左右对称夹角w为45°的两旁各安放一个直角坐标板3和5,用钢卷尺量取L₁、L₂、L₃和L₄的值。要求所有直角坐标板的坐标原点等高，并确保所有直角坐标板的坐标横轴处于同一水平面内。将被检仪器放置在工作台上，调平工作台并整平仪器，使被检仪器的水平激光线的中间部分照准近点直角坐标板2的坐标原点。待激光稳定后，读取激光线在每个坐标板上直角坐标纵轴的读数△;(i=2、3、4、5)。重新安置仪器，按上述方法重复测量3次，分别计算2、3、4、5坐标板上的读数平均值△₂、△₃、△₄、△s。最后按照公式(1)计算水平激光线误差α。△₃、△₅——激光线在坐标板3、5上直角坐标纵轴的读数平均值，mm;L₄——坐标板3与坐标板5两直角坐标原点间的距离，m。对于具有多条水平激光线的标线仪，所有水平激光线均应进行校准，且各条水平激光线应处于同一平面内。校准过程中应保证直角坐标板的坐标原点不变。7.2水平激光线发射角误差依照图5所示，按7.1方法测量△₂、△₄、L₁、L₂,以公式(2)计算水平激光线△₂、△₄——激光线在坐标板2、4直角坐标纵轴上的读数平均值，mm;L₁——坐标板2直角坐标原点与被检仪器中心间的水平距离，m;L₂——坐标板4直角坐标原点与被检仪器中心间的水平距离，m。5将标线仪分别右倾、左倾、后倾、前倾2.5°,按7.2方法分别测出各方向倾斜时的垂直激光线校准装置示意图如图6所示。以标线仪旋转轴与垂直激光组中心的交点为圆心，在与水平面向上倾角θ(倾角θ为标线仪垂直激光线发射筒轴线与水平面的夹角，约为15°~35°)方向且距离L为(2.5～7)m处安放一个直角坐标板7,然后在相对直角坐标板7对称夹角w不小于30°的上下两个位置，各安放一个直角坐标板6和8,将被检仪器放置在工作台上，调平工作台并整平仪器，调整仪激光线与直角坐标板7的坐标原点相交。待激光稳定后，读取激光线在上下两个坐标板直角坐标横轴上的读数△;(i=6、8)。重新安置仪器，按上述方法重复测量3次，分别计算坐标板6和8上的读数平均值△。和△g,最后按照公式(3)计算垂直激光线误式中：L'——坐标板6直角坐标原点与坐标板8直角坐标原点间的距离，m。首先将经纬仪安置在工作台上，调平工作台并整一个被检仪器正下方直角坐标板的坐标原点。然后用经纬仪将两个直角坐标板3和5的坐标原点在水平面内的夹角标定为90°(见图5)。将被检仪器安置在工作台上，使被检仪器的下对点激光瞄准被坐标板的坐标原点，整平仪器。打开仪器，使一条垂直激光3的坐标原点，读取激光线在另一直角坐标板5横轴上的读数，重新安置仪器，按上述JJF2002—20226 方法重复测量3次,计算平均值Δ。对应直角坐标板与被检仪器中心的水平距离L3,按照公式(4)计算垂直激光线正交误差Δ交。Δ交=Δ/L3(4) 式中: Δ—激光线在直角坐标板5的直角坐标横轴上的读数平均值,mm;L3—坐标板5与被检仪器中心间的水平距离,m。对于具有多条垂直激光线的标线仪,所有相邻垂直激光线正交误差均应进行校准。7.6下对点误差将被检仪器安置在工作台上,调平工作台,并整平仪器,且使下对点激光瞄准一个被检仪器正下方距离约为1m的直角坐标板的坐标原点。然后在360°范围内旋转仪器,观测直角坐标板上激光点中心的最大变化量,取最大变化量的一半作为下对点误差。8校准结果表达校准后的标线仪,应填发校准证书或报告,校准结果应在校准证书上反映,校准证书至少应包括JJF1071—20105.12中的信息。校准结果内页格式可参见附录B。9复校时间间隔由于复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况、使用者、仪器本身质量等诸因素所决定的,因此送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔,一般建议不超过1年。JJF2002—20227附录A校准记录及计算示例A.1水平激光线误差和水平激光线发射角误差(见表A.1~表A.5)表A.1仪器水平放置时α和δ测量次数Δi/mmΔ2Δ3Δ4Δ510.0-0.3-0.10.220.0-0.3-0.30.130.0-0.3-0.6-0.1Δi0.0-0.3-0.30.1水平激光线误差α-0.4mm/14.0m水平激光线发射角误差δ-0.3mm/6.8m备注:本次测量L1=0.2m,L2=7.0m,L4=14.0m,ω=45°表A.2仪器右倾时δ测量次数Δi/mmΔ2Δ410.00.720.00.430.00.8Δi0.00.6水平激光线发射角误差δR0.6mm/6.8mδR-δ0.9mm/6.8m备注:本次测量L1=0.2m,L2=7.0m,ω=45°表A.3仪器左倾时δ测量次数Δi/mmΔ2Δ410.01.020.01.230.00.8Δi0.01.0水平激光线发射角误差δL1.0mm/6.8mδL-δ1.3mm/6.8m备注:本次测量L1=0.2m,L2=7.0m,ω=45°JJF2002—20228表A.4仪器后倾时δ测量次数Δi/mmΔ2Δ410.01.220.01.130.01.0Δi0.01.1水平激光线发射角误差δB1.1mm/6.8mδB-δ1.4mm/6.8m备注:本次测量L1=0.2m,L2=7.0m,ω=45°表A.5仪器前倾时δ测量次数Δi/mmΔ2Δ410.00.920.01.130.01.1Δi0.01.0水平激光线发射角误差δF1.0mm/6.8mδF-δ1.3mm/6.8m备注:本次测量L1=0.2m,L2=7.0m,ω=45°A.2垂直激光线误差(见表A.6)表A.6垂直激光线误差垂线标号测量次数Δi/mmΔ6Δ8V110.31.020.50.930.20.9Δi0.30.9V1垂直激光线误差β-0.6mm/14.0mV210.21.020.10.930.11.2Δi0.11.0V2垂直激光线误差β-0.9mm/14.0m备注:本次测量L'=14.0m,θ=15°,ω=45°JJF2002—20229A.3垂直激光线正交误差(见表A.7)表A.7垂直激光线正交误差测量次数Δi/mm垂直激光线V1垂直激光线V2Δ3Δ510.00.520.00.530.00.3Δi0.00.4垂直激光线正交误差0.4mm/9.9m备注:本次测量L3=9.9m,ω=45°A.4下对点误差(见表A.8)表A.8下对点误差受检位置测量值/mm0°0.090°0.3180°0.5270°0.2下对点误差0.2mm/1.2m备注:本次测量L=1.2mJJF2002—202210附录B校准证书内页格式证书编号:序号校准项目校准结果1水平激光线误差2水平激光线发射角误差3水平激光线补偿误差4垂直激光线误差5垂直激光线正交误差6下对点误差7本次测量结果的扩展不确定度:JJF2002—202211附录C激光标线仪水平激光线误差测量结果的不确定度评定示例C.1概述C.1.1测量对象:激光标线仪。C.1.2测量方法:取分度值为1mm的直角坐标板,先用经纬仪和水准仪标定坐标板3和坐标板5间的相互空间位置关系,然后用钢卷尺量取坐标板3中心与坐标板5中心L4=5m、ω=45°;最后依据本规范7.1的方法进行测量。C.2.1测量模型依据校准方法,可知激光标线仪水平激光线误差的测量结果计算公式为:α=Δ3-Δ5/L4(C.1)式中: α—水平激光线误差,mm/m;Δ3、Δ5—激光线在直角坐标板3、5上直角坐标纵轴的读数平均值,mm;L4—直角坐标板3中心与坐标板5中心间的距离,m。C.2.2灵敏系数由式(C.1)可得各个输入量的灵敏系数:c1==,c2==-,c3==-C.3输入量的标准不确定度的评定C.3.1各个直角坐标板上被测激光线的测量读数引入的不确定度分量u(Δi)C.3.1.1直角坐标板的误差引入的不确定度分量u1(Δi)直角坐标板的刻线间距误差为±0.1mm,按均匀分布处理,则u1(Δi)==0.06mmC.3.1.2测量重复性引入的不确定度分量u2(Δi)通过实验重复测量10次,得到其单次测量的实验标准差为0.30mm。实际测量过程中,采用3次读数取平均值,则其平均值的测量标准差为u2(Δi)==0.17mmC.3.1.3直角坐标板坐标原点间的高度差引入的不确定度分量u3(Δi)测量前用水准仪标定使所有直角坐标板的横坐标轴与水准仪分划板横丝重合,确保各个坐标板的坐标原点处于同一水平基准面内。通过这种方法的标定可以控制直角坐标板坐标原点间的高度差不超过±0.2mm,估计其呈均匀分布,则u3(Δi)==0.12mmJJF2002—202212由于以上各不确定度分量u1(Δi)、u2(Δi)和u3(Δi)之间彼此不相关,因此可以得出每个直角坐标板上的测量读数引入的不确定度分量u(Δi)为u(Δi)==mm=0.22mmC.3.2由于Δ3、Δ5是短时间内在同一环境由同一个人对同一装置的不同测量点的测 量,可视为重复性条件下的测量,故用u(Δi)表示两个直角坐标板中的任何一个,因此有C.3.3由两直角坐标板(分量u(L4)由于测量两直角坐标板间的距离时一般估读至0.1m,其测量误差可以控制在±0.2m以内,估计其呈均匀分布,则u(L4)==0.12mC.4合成标准不确定度评定C.4.1不确定度一览表(见表C.1)表C.1不确定度一览表不确定度分量u(xi)