JJF(津)01-2019激光投线仪校准规范

天津市地方计量技术规范

JJF(津)01—2019

激光投线仪校准规范

CalibrationSpecificationforLaserMarker

2019-03-26发布2019-06-29实施

天津市市场监督管理委员会发布

JJF（津）01—2019

激光投线仪校准规范

1范围

本规范适用于以可见激光作为指示光源的自动安平激光投线仪的校准。

2引用文献

本规范引用了下列文件：

JJF1081-2002垂准仪校准规范

JB/T11665-2013激光标线仪

凡是注明日期的引用文件，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（包括所有的修订单）适用于本规范。

3概述

激光投线仪又称激光标线仪、激光划线仪、激光墨线仪等，是一种可以提供水平标

线和铅垂标线的激光仪器。它广泛应用于建筑施工、装饰装潢等多种场合，代替传统施

工、装饰中的水平管、铅垂球、墨线等。

根据激光器的数量，激光投线仪可分为单线、2线、3线、4线、5线等系列激光投

线仪。其外形结构示意如图1所示。

图1激光投线仪外形结构示意图

4计量特性

4.1激光水平线水平误差EH1：如图2为水平线水平误差示意图，具体要求见表1。

1

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投影面

水平基准面

水平基准线

激光水平线

L

图2水平线水平误差示意图

4.2激光水平线倾斜误差EH2：如图3为水平线倾斜误差示意图，具体要求见表1。

投影面

激光水平线

水平基准线

水平基准面

L

图3水平线倾斜误差示意图

4.3测量重复性s：，具体要求见表1。

4.4激光垂直线倾斜误差EV：具体要求见表1。

4.5激光垂直线间的正交误差∆EV：具体要求见表1。

4.6激光垂直线天顶点误差∆L1：具体要求见表1。

4.7激光下对点误差∆L2：具体要求见表1。

4.8自动安平补偿范围：安平范围不小于2.5°。

表1仪器准确度要求

准确度等级

校准项目

1级2级3级

激光水平线水平误差（″）≤20≤40≤60

激光水平线倾斜误差（″）≤30≤60≤90

测量重复性（″）≤10≤20≤30

激光垂直线倾斜误差（″）≤40≤60≤90

激光垂直线间的正交误差a（″）≤40≤60≤90

激光垂直线天顶点误差a（mm）/1.4m≤2≤3≤4.5

激光下对点误差b（mm）/1m≤0.8≤1≤1.5

注：1、仪器只有一个垂直面时，无此项要求。

2、仪器无下对点时，无此项要求。

2

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5校准条件

5.1环境条件

校准时的温度为常温。

5.2校准用设备及技术要求

校准用设备及技术要求见表2。

表2校准用设备及技术要求

序号设备名称技术要求

1水准仪准确度等级：DS1级或DSZ1级

2经纬仪准确度等级：DJ2级或Ⅱ级

3直角坐标靶坐标尺寸（20×20）mm，分度值1mm，MPE：±0.03mm

4多齿分度台立轴式，准确度等级：2级及以上

5垂准仪普通型

6二维微倾台倾角范围≥2.5°，倾角误差≤1′

注：直角坐标靶可采用满足要求的其他设备，如标准钢卷尺、CCD激光采集器等。

6校准方法

在对投线仪进行校准前，首先应对直角坐标靶进行标定（标定方法见附录A），检

查投线仪的外观及各部分相互作用，仪器各运动机构转动是否灵活，是否有松动、卡滞

和影响操作的现象，包括按键是否灵敏有效等；然后，检查圆水泡的整平偏差是否超差，

具体方法：圆水泡在整平以后，旋转90°观察圆水泡的位置偏差不应超过水准器标称角

值的1/4；最后，确定没有影响计量特性的因素后再进行校准。

6.1激光水平线的水平误差

水准测量法如图4所示，坐标靶A、B相距10m左右，在A、B坐标靶的中间安置水准仪，

在两标靶上分别读数hA和hB，将工作台置于A标靶一端，被检仪器安置在工作台上，调平

开机使仪器发射水平激光线，旋转激光投线仪，使水平激光的中间部分投射在前方A、B

两标靶上。待激光稳定后，在A标靶、B标靶上分别读取激光线的高度HA1、HB1；顺时针旋

工作台45°，使水平激光线的左端投射在A，B标靶上，待激光光线稳定后，重复以上

3

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步骤，记录HA2、HB2，逆时针旋转工作台90°，使水平激光线的右端投射在A、B标靶上，

重复以上步骤，记录HA3、HB3。

(Hh(Hh)---)

D=BB11AA；

H1L

(Hh---)()Hh

Δ=BB22AA；

H2L

(Hh---)()Hh

Δ=BB33AA，

H3L

式中L为A、B两标靶之间的距离，单位为mm。按照上述方法每个位置测量三次取

平均值，激光水平线的水平误差以较大者作为校准结果，最终结果换算到角秒。

靶标A靶标B

水平激光面

水准仪

图4水准测量法示意图

6.2激光水平线的倾斜误差

校准前的准备工作见附录A，将激光投线仪安置在工作台上，居中调平激光投线仪，

调整高度同时旋转激光投线仪使水平线中点与水平中心坐标靶靶心原点重合，观察并读

取左右两个坐标靶上激光束的Y向坐标值：Y左、Y右，左、中、右坐标靶间距离为L，单

位为mm，得到激光水平线左半段、右半段的倾斜误差：

|Y|

Δ=左；

左L

|Y|

Δ=右；

右L

按照上述方法每个位置测量三次取平均值，激光投线仪的水平线的倾斜误差以较大

者，作为校准结果，最终结果换算到角秒。

6.3测量重复性

按照6.2校准方法，对仪器的水平线倾斜误差进行3次重复测量，得到3个水平线

4

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倾斜误差Ei。计算得到水平线倾斜误差的最大值与最小值之差∆E，以极差法计算重复

测量实验标准差作为校准结果。

s=∆E/1.69

式中：s—重复性测量实验标准差，单位为″；

∆E—各次水平误差的最大值与最小值之差，单位为″。

6.4激光垂直线的倾斜误差

校准前的准备工作见附录A，将激光投线仪安置在工作台上，居中调平后投射垂直

光束V1，调整高度同时旋转激光投线仪使垂直线中点与垂直中心坐标靶靶心原点重合，

观察并读取上下两个坐标靶上激光束的X向坐标值：X上、X下，上中下坐标靶间距离为L，

得到激光垂直线上半段、下半段的倾斜误差：

|X|

Δ=上；

上L

|X|

Δ=下；

下L

按照上述方法每个位置测量三次取平均值，激光投线仪垂直线的倾斜误差以较大者

作为校准结果，最终结果换算到角秒，依次检测其他激光垂直线的倾斜误差。

6.5激光垂直线间的正交误差

将激光投线仪安置在立式多齿分度台上，居中调平后分别开启激光投线仪的垂直激

光线V1、V2、V3、V4（以能提供四条垂直线的投线仪为例），调节立式多齿分度台并对投

线仪做微调使得激光线V1通过坐标靶靶心，此时的横向偏离值X0°记为0，旋转立式多

齿分度台90°，平稳带动激光投线仪旋转，垂直线V2进入坐标靶内，观察并记录垂直

线V2的横向偏离值X90°，垂直线V1与V2的正交误差即为∆V12=X90°-X0°，同理旋转多齿

分度台180°、270°、360°，依次读取记录垂直激光线V3、V4、V1的横向偏差X180°、

X270°、X360°。即为：∆V12=X90°-X0°

∆V23=X180°-X90°

∆V34=X270°-X180°

∆V41=X360°-X270°

5

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ΔV

取ΔE=max（L为投线仪到坐标靶的距离），作为正交误差的结果，最终结果

VL

换算到角秒。

6.6激光垂直线天顶点误差

将激光投线仪安置在工作平台上，工作台面距离上方的直角坐标靶为1.4m，居中调

平后开启仪器开关，投射激光垂直线，记录垂直线顶交点在直角坐标靶的位置D0°；旋

转仪器90°，记录顶交点位置D90°；再旋转仪器90°，记录顶交点位置D180°；再旋转仪

器90°，记录顶交点位置D270°。通过坐标位置计算D0°到D180°的距离L1和D90°到D270°的

距离L2。取L1和L2的最大值作为校准结果，如图5为激光垂直线天顶点误差校准图。

直角坐标靶

D90°

D0°D180°L2

D270°

mm

L1

1400

激光投线仪

工作平台

图5激光垂直线天顶点误差校准图

6.7激光下对点误差

将激光投线仪安置在工作平台上，工作台面距离下方的直角坐标靶为1m，居中调平

后开启仪器开关，投射下对点激光，记录下对点激光在直角坐标靶的位置D0°；旋转仪

器90°，记录下对点激光位置D90°；再旋转仪器90°，记录下对点激光位置D180°；再旋

转仪器90°，记录下对点激光位置D270°。计算D0°到D180°的距离L1和D90°到D270°的距离

L2。取L1和L2的最大值作为校准结果，如图6为激光下对点误差校准图。

6

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激光投线仪

直角坐标靶

mm

D90°

1000D180°

D0°L2

D270°

L1

工作平台

图6激光下对点误差校准图

6.8自动安平补偿范围

将投线仪安置在二维微倾平台上，调平开机，使仪器在分别前倾，后倾，左倾，右

倾，直至仪器补偿超限报警，读取仪器超出补偿范围报警前微倾工作台的最大倾角α1、

α2、α3、α4，取α1、α2、α3、α4中的最小值为安平范围的校准结果。

7校准结果的处理

经校准的激光投线仪出具校准证书。校准证书的内页格式和信息见附录D。

8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、仪器本身质量等诸多因素

所决定的，因此使用单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。建议复校间隔一

般不超过1年。

7

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附录A

直角坐标靶的规格及标定方法

A.1直角坐标靶规格

Y

单位：mm

10

8

6

4

2

0246810X

A.1直角坐标靶规格示意图

直角坐标靶技术参数：坐标尺寸（20×20）mm；分度值1mm；MPE=±0.03mm。

A.2直角坐标靶的标定

如图A.2所示为坐标靶的分布位置及标定示意图，水平中心靶标与工作台距离应控

制在5m左右，左右靶标及上下靶标的距离控制在10m左右，靶标A距离工作台1.4m，

靶标B距离工作台1m（坐标靶位置距离可根据被校仪器的出厂指标作调整，以被检仪器

为中心，保证左右靶标及上下靶标相对中心靶标形成的对称夹角不小于30°）。

坐标靶C、D位置的标定：如图A.2，安放一台经校准合格的普通型垂准仪在校验台

上，保证两个坐标靶原点在同一铅垂线上。

中心及四周坐标靶位置的标定：如图A.2，将一台DS1级的水准仪，经过精确调平

后，安放在校验台中心位置，对水平方向的中心、左、右靶标进行定位，使靶标原点处

于同一水平面上。将一台DJ2级或Ⅱ级的经纬仪，经过精确调平后，安放在校验台中心

位置，对竖直方向的中心、上、下靶标进行定位，使靶标原点处于同一垂直面上。

8

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投影面

靶标C上靶标

垂直中心靶标

标定仪器

左靶标右靶标

15°

水平中心靶标

下靶标

靶标D

A.2靶标标定示意图

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附录B

平行光管测角法

B.1平行光管的技术要求见表B.1：

表B.1平行光管技术参数

校准等级1级2级、3级

技术要求焦距：≥1000mm焦距：≥500mm

B.2激光水平线的水平误差

如图B.1所示，将工作平台用框式水平仪调平，用一台检定合格的水准仪对三根平

行光管精确校平，使得水准仪的光轴与平行光管的光轴应在同一水平面上。把待校准的

投线仪安置在工作平台上，调整工作台高度，使激光水平面与平行光管的光轴等高，分

别读取三根平行光管中激光平面的偏差值∆1、∆2、∆3。激光水平线的水平误差按公式计

算：EH1123=max(|DDD||，||，|)式中：∆1、∆2、∆3—三根平行光管中激光平面的偏差值，单位

为角秒（″）；按照上述方法重复测量3次，取平均值为校准结果。

S1S2S3

45°45°

激光投线仪

图B.1平行光管测水平误差示意图

B.3激光垂直线的倾斜误差

如图B.2所示，将工作平台用框式水平仪调平，用一台检定合格的经纬仪对三根平

行光管精确校准，使平行光管的光轴在同一平面上，并且该平面与水平面垂直，将投线

仪安置在工作平台上，调整工作台高度，使投线仪的垂直激光都能进入平行光管，把激

光垂直面对准S2平行光管的“0”位，分别读取S1和S3平行光管的偏差值∆1、∆3。垂直

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JJF（津）01—2019

22

DD13+

线误差按式计算：E=式中：∆1、∆3—平行光管中激光平面的偏差值，单位

V2

为角秒（″）；按照上述方法重复测量3次，取平均值为校准结果，依次检测其它的激

光垂直线误差。

S1

S2

45°15°

45°

S3

图B.2平行光管测倾斜误差示意图

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JJF（津）01—2019

附录C

激光水平线倾斜误差的测量不确定度评定

C.1测量方法

用直角坐标靶测量法，以左半段水平倾斜误差为例进行测量不确定度评定。测量时，

调整高度同时旋转激光投线仪使水平线中点与水平中心坐标靶靶心原点重合，观察并读

取左坐标靶上激光束的Y向坐标值，按照上述方法测量三次取平均值作为测量结果，然

后通过计算得到激光水平线左半段的倾斜误差，并将结果换算到角秒。

C.2数学模型

Y

激光水平线倾斜误差为：Δ=左

左L

式中：Δ左——激光线水平倾斜误差，

Y左——左坐标靶上激光束Y向坐标值的平均值，

L——左、中坐标靶间距，L=5000mm。

180´3600Y左

换算成角秒则为：Δ=´

左pL

180´3600

设变量x=Y，则激光水平线倾斜误差的数学模型为：y=f(x)=´x

左p´5000

C.3不确定度传播公式和灵敏系数

¶f180´3600

合成不确定度ucux（222y()）=，式中：c===41.25。

c¶xp´5000

C.4标准不确定度一览表

表C.1标准不确定度一览表

标准不确定度

标准不确定度来源标准不确定度cciux(i)

分量u(xi)

水准仪安平误差u(x1)0.006mm0.23

直角坐标靶刻线误差u(x2)0.017mm0.70

u(x)41.25

估读误差u(x3)0.058mm2.39

测量重复性u(x4)0.024mm0.99

C.5标准不确定度分量来源及计算

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JJF（津）01—2019

C.5.1水准仪安平误差引入的不确定度分量u(x1)

根据JJG425-2003水准仪检定规程，DS1级水准仪的视准线安平误差应不大于

0.45″，按照均匀分布k=3，水准仪安平误差引入的不确定度分量

0.45´´5000p

ux()==0.006mm

13´´1803600

C.5.2直角坐标靶刻线误差引入的不确定度分量u(x2)

根据直角坐标靶的刻线误差Δ为±0.03mm，则直角坐标靶刻线误差引入的不确定

03.0

度分量ux()==0.017mm。

23

C.5.3观察读数时激光线对准估读误差引入的不确定度分量u(x3)

直角坐标靶的对准估读误差引入的不确定度分量u3，坐标靶刻线的分度值为1mm，

估读误差为十分之一，即0.1mm，做均匀分布处理，引入的不确定度分量为：

0.1

ux()==0.058mm

33

C.5.4测量重复性引入的不确定度分量u(x4)

将被检激光投线仪安置在距离直角坐标靶5m的工作平台上，调平开机，发射水平

激光线，对投射在直角坐标靶上的水平激光线进行读数，记录，重新开机，发射水平激

光线，读数记录，重复以上步骤10次，所得数据如C.2所示。

C.2实验数据

序号读数（mm）序号读数（mm）

12.162.1

22.172.1

32.182.1

42.292.1

52.1102.2

最终校准结果取三次平均值，因此由重复