CN104838233A - 激光束水平精度测试装置和对应方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于激光束投射装置(20)的激光束水平精度测试装置(10)，该激光束投射装置用于建筑和/或内部装修工作。该激光束投射装置(20)具有射束自校平功能。所述激光束水平精度测试装置(10)具有望远镜(1)，该望远镜具有衰减过滤器(2)、放大物镜(3)以及用于拍摄入射在所述物镜(3)中的激光束(L)的图像的平面图像传感器(5)。所述激光束水平精度测试装置(10)还包括固有倾斜补偿器(6)和分析单元(7)，被设计为通过处理图像来自动地确定在图像中所拍摄的激光束(L)的图像位置。根据本发明，平面图像传感器(5)被设置在物镜(3)的图像平面(4)上，并且分析单元(7)附加地被设计为，利用与根据所述望远镜(1)中的所述图像传感器(5)的位置的校准参数有关的转换规则，通过将所确定的图像位置转换成激光束倾斜值，来量化所述激光束水平精度。

Description

激光束水平精度测试装置和对应方法

本发明涉及用于激光束投射装置的激光束水平精度(trueness)测试装置，该激光束投射装置用于建筑和/或内部装修工作，其中，该激光束投射装置配备有射束自校平功能。该激光束投射装置具体被设计为旋转激光器或者线或点激光器。该激光束水平精度测试装置包括望远镜，该望远镜具有衰减过滤器、具有放大效果的物镜、以及用于从投射在物镜中的激光束拍摄图像的平面图像传感器。该激光束水平精度测试装置的组件部分另外包括固有倾斜补偿器和估算单元，该估算单元被设计用于基于图像处理来自动确定在该图像中拍摄的激光束的图像位置。

激光束投射装置(举例来说，如点激光器、线激光器或者具体地，旋转激光器)具体地被用于建筑或内部装修，例如，用于垂直标记墙壁。旋转激光器借助于其旋转激光束来标记基准平面。在这种情况下，激光束本身例如可以按点状、线状或扇状方式发射。激光可以作为连续光或者按脉冲方式生成。在此重要的是，激光束以平面精度(具体为水平精度)发射，也就是说，其精确地保持在设想平面中，以便能够排除不正确的标记。为了确保此，该类型的常规激光器通常配备有射束自校平功能。为了实现这种射束自校平功能，已知各种技术解决方案，其可以具有机械型，还有光学型。通过示例的方式，激光器核心模块可以按钟摆方式悬挂，以使水平精度可以利用重力生成。激光器还可以配备有倾斜传感器，例如，在最简单情况下为气泡传感器，其显示或信号可以被读取并且被用作用于主动调节激光器的初始变量。初次调节水平精度和校准射束自校平功能通常在交付激光器之前由制造方执行。

然而，作为各种外部影响的结果(举例来说，如温度和湿度波动、诸如振动的机械冲击等)，调节的激光器可以变化。因此，按规定间隔或者在需要时，必需测试和重新校准激光器的平面精度和/或水平精度及其射束自校平功能，而且在合适时，重新调节激光器。

为实现该任务，在现有技术方面，已知激光束水平精度测试装置并加以描述。作为基本组件，这些已知装置通常包括望远镜和固有倾斜补偿器，其旨在确保望远镜的光轴总是水平对准。当然，这是必需的，以便测试装置本身可以完美地水平对准，以使其可以实际上被用于监视另一装置的水平精度。在一种已知激光束水平精度测试装置中，下面将参照图1a对其进行更加详细描述，望远镜具有入口物镜，该物镜具有远程定位(即，处于无限远距离)的物体被成像的像平面。沿物镜的光轴的连续方向，在像平面的下游，设置用于观察者的目镜，在用于测试激光束投射装置的激光束水平精度的目镜之后，设置了平面图像传感器(典型为相机)，在该平面图像传感器上成像投射激光束。通常来说，该图像传感器的中心设置在物镜的光轴上。在物镜前方，将具有中心透光开口的光圈装配在物镜的光轴上，例如螺旋到望远镜上。这种商业可获测试装置例如配备有装配在物镜前方的滤光器，所述滤光器可按两个位置设置，由此，望远镜中入射的强度可以按两个阶段缩减。

这种商业可获测试装置具有一系列缺点。首先，在测试激光束投影装置的激光束水平精度时可随其实现的准确度极大地受限，如下更详细证实。其次，执行这种测试还很复杂。第一组缺点是基于经由目镜成像激光束。目镜通常仅具有较小直径和较短焦距，就是说，极大曲率的镜头表面。结果，在视野范围上不可避免地产生显著的光学畸变，该干扰在目镜中心最小。而且，目镜通常沿轴向在特定距离上以可移位方式设置，以便使得能够适应观察者眼睛的具体特性。结果，不可避免的是，仅可以近似但很难高度准确定位目镜。特别不利于测量结果的是，目镜相对于物镜的光轴的无意识倾斜，所述倾斜相对容易出现。这产生了投射激光束的偏移，其通过物镜水平地进入望远镜，并且实际上在图像传感器上的、光轴与平面图像传感器之间的交点上成像，其接着不正确地指示激光束相对于水平路线的偏差，该偏差实际上根本不存在。目镜的轴移动或不正确定位另外削弱了激光束在图像传感器上的瞄准。另外，该装置显著易受振动影响，具体到很多大程度，进一步远离像平面设置图像传感器。该装置仅允许有关是否存在相对于激光束的水平路线的偏差的基本检查，即，“是-否”。对这种偏差的任何种类的量化，更不用说用于确定这种偏差的原因的更准确分析，该装置都不可能有。因此，当建立被检查激光束投射装置的发射激光的相对于水平线的偏差时，这种已知激光束水平精度测试装置也不能被用于在重新调节激光束投射装置方面提供帮助，除非后者通常仍然必须呈报制造方维修。

而且，这种测试装置本身必须定期重新校准(特别是因为执行成像到图像传感器上的目镜的易受干扰的定位)，而且在合适时，重新调节，其对于这种已知装置的情况来说，使制造方维修成为必需。

除了针对可实现的光学测量准确度所描述的大量缺点以外，用于测试激光束投射装置的激光束水平精度的所述装置此外仅操作员可以极大努力使用。装配在望远镜的光学入口前方的具有其中心开口的光圈绝对必需用于该装置，以便使其可以区分从设想的水平线偏离的激光束入射，并且根据实际上水平抵达(就是说，平行于光轴行进)但按相对于其垂直偏移的方式行进的激光束进行校正。在所述装置的情况下的这种持续同样导致激光束在图像传感器上的碰撞点的偏移。在这种情况下，其实际上甚至适于使光圈开口形成的尺寸尽可能小，以便改进可区别性并由此改进该装置的测量准确度。然而，为了使用该装置，这意味着，要针对其激光束水平精度测试的激光器就其用于激光束的光学出口开口而言，必须非常准确地对准光圈开口，即，在希望的水平激光束路径的情况下，必须定位在物镜的光轴的水平面处。这意味着用户针对准确定位要测试激光束投射装置所制成的迫切需求。当测试不可见激光束(例如，红外光束)时，相互水平设置和对准的这种所描述问题变得更加困难，因为在该情况下，在将要测试装置安装在望远镜前方时，缺少用户的视觉监视或可见基准。

该已知激光束水平精度测试装置由此不仅具有不适当的光学测量准确度和仅非常有限的可用性、并由此仅很少的、利用这种装置获取的测量结果的有用性，而且仅可以靠用户的极大努力来操作。

本发明的一个目的是，克服这些缺点。具体地，本发明的一目的是，提供一种容易操作的、用于配备有射束自校平功能的激光束投射装置的激光束水平精度测试装置。

一特定目的是，提供这样一种激光束水平精度测试装置，即，其还使得能够量化测量激光发射的平面精度或水平精度，而且该测试装置可以更优选用于检查激光束投射装置的任何可能要求的重新调节。

这些目的通过实现独立权利要求书的特征化特征来实现。按另选或有利方式开发本发明的特征可以根据从属的专利权利要求来收集。

本发明提供了用于激光束投射装置的激光束水平精度测试装置，该激光束投射装置用于建筑和/或内部装修工作，其中，该激光束投射装置配备有射束自校平功能。该激光束投射装置具体被设计为旋转激光器或者线或点激光器。该激光束水平精度测试装置包括望远镜，该望远镜具有衰减过滤器、具有放大效果的物镜，以及用于从投射在物镜中的激光束拍摄图像的平面图像传感器。该激光束水平精度测试装置的组件部分另外包括固有倾斜补偿器和估算单元，该估算单元被设计用于基于图像处理来自动确定在该图像中拍摄的激光束的图像位置。

根据本发明，所述平面图像传感器例如被设置为CMOS或CCD芯片，并且优选地不仅在可见光谱范围下而且在红外光谱范围下具有感光性，由此，使得与诸如全站仪的红外光发射装置一起使用的所述装置能够设置在所述物镜的像平面中，并且所述估算单元另外被设计用于执行：基于与根据所述望远镜中的所述图像传感器的位置的校准参数有关的转换规则，通过将确定的所述图像位置转换成激光束倾斜值，来量化所述激光束水平精度。

与现有技术相比，根据本发明，所述图像传感器被设置在所述望远镜物镜的像平面中。结果，假定水平对准激光束水平精度测试装置本身，即使任何水平抵达激光束平行于物镜的光轴但以垂直于其的偏差抵达，其也被映射到光轴上的图像传感器上，假设在光圈内并且通过望远镜的物镜检测。因此，具有其物镜的望远镜按无光圈方式设计，以使该物镜的截面积的全部或至少一较大区域可用作光圈。

由此，只不过仍然必需的是，对准激光束与物镜的光圈，但不再必需冲制通过螺旋预先接合的光圈的更大或更小开口，其显著缩减了用于定位要测试的激光束投射装置的所需努力。

该激光束直接经由物镜映射到像平面中的图像传感器上，而不需要任何介于中间的像平面和目镜。这克服了与必需用于令人满意的测量准确度的目镜的准确定位相关联的所有问题，而且同样克服了对于振动的干扰敏感性。

根据本发明的具体特征使得能够基于与根据所述望远镜中的所述图像传感器的位置的校准参数有关的转换规则，通过将确定的所述图像位置转换成激光束倾斜值，来量化所述激光束水平精度。

与现有技术相比，所述估算单元的最后提出的附加特征有利地使其可以量化激光束相对于水平精度的偏差的范围，而且甚至具体基于所确定的偏差数据的量化类型，从其获取用于诊断和标识这种偏差的原因的指示，并且在合适时，使得能够测试通过用户本身(他/她)重新调节该激光器。

按照根据本发明的激光束水平精度测试装置的一个实施方式，所述衰减过滤器按提供多种不同衰减度的这种方式设计，根据其，能够由用户选择并设置相应的衰减度，或者通过估算从入射在所述物镜中的所述激光束拍摄的测试图像而自动选择并设置衰减度。优选的是，所述衰减过滤器按可在宽衰减度范围下连续可变地选择并设置相应衰减度的这种方式设计，在这种情况下，如果所述衰减过滤器具有至少一个旋转设置线性偏光器，具体为彼此相对旋转设置的两个或更多个线性偏光器，则其特别有利。对于要检测线性偏光激光辐射的情况来说，正好单一线性偏光器足够设置最宽的可能衰减范围，0％(平行偏振)与100％(交叉偏振)之间。而且，对于所述衰减过滤器来说，优选的是，在作为光圈的整个物镜截面积上大致均匀地延伸。

有利的是，望远镜按无光圈方式设计，并且所述图像传感器和所述物镜按这样的方式在所述望远镜中以协作方式设置，即，可在作为光圈的所述物镜截面积的至少一个宽部分上，具体为大致所述整个物镜截面积上，通过所述图像传感器检测入射激光束。

根据本发明的激光束水平精度测试装置的固有倾斜补偿器例如可以被设计为光学机械自校平器，该光学机械自校平器具有用于自校平所述望远镜的所述光轴的光学机械部件，在简单情况下，例如，设计为气泡传感器或小瓶，所述光学机械部件沿所述望远镜的所述射束路径设置在所述物镜与所述图像传感器之间，或者设计为电子倾斜考虑器，该电子倾斜考虑器具有用于根据所述望远镜的当前倾斜位置确定望远镜倾斜值的高精度倾斜传感器，其中，所述望远镜倾斜值在自动进行将所述图像位置转换成激光束倾斜值时通过所述估算单元自动考虑。

根据本发明的一个可能实施方式，将沿所述射束路径设置在所述物镜下游的聚焦部件另外设置在所述望远镜中，所述聚焦部件可轴向调节。

根据另一实施方式，所述望远镜具有设置在所述射束路径中的分束器，并且所述分束器用于按这样的方式将所述射束路径分离成第一通道和第二通道，即，所述物镜的第一像平面在所述第一通道中生成，而所述物镜的第二像平面在所述第二通道中生成。在这种情况下，所述图像传感器设置在所述第一像平面中，并且具体利用标线运送用于所述光轴的指示符的光学单元和设置在所述光学单元下游并且用于用户的眼睛观看生成在所述第二像平面中的中间图像的目镜被设置在所述第二像平面中。针对该实施方式，在所述第二像平面中精确调节所述指示符或标线通常应当由制造方执行，其中，一般来说，由于在望远镜内按不易受干扰的方式固定定位，因而不需要后期重新调节。在所述第一像平面中定位所述图像传感器不易受任何干扰，因此，典型地讲，在制造方初次调节和校准该装置之后，不再需要随后调节和校准。

存储在所述估算单元中的校准参数例如表示所述图像中的所述物镜的光轴的所述成像位置，并且具体为所述图像中的方向，该方向表示所述图像传感器上的激光束碰撞位置的、假设因纯水平度误差所导致的偏移方向。

对于将所确定的图像位置转换成激光束倾斜值来说，优选的是，沿被假定为方向或存储在所述校准参数中的并且其表示所述图像传感器上的激光束碰撞位置的、假设因纯水平度误差所导致的偏移方向的该方向，确定存在于所述图像中、所述图像位置与所述成像位置之间的距离。所述距离具体根据按物镜成像比限定的转换因子可以转换成所述激光束倾斜值。

根据本发明的另一实施方式，在每种情况下，将针对不同激光束截面形状的图案(具体为模板)存储在可用于所述估算单元检索的存储器中。而且，根据该实施方式，与所述倾斜激光束的所述激光束截面形状相对应的图案能够由用户选择，或者通过具有特征识别的图像处理自动选择。在这种情况下，在确定所述图像位置时借助于所述估算单元，基于最佳拟合法，在具有拍摄的所述激光束的所述图像中，具体利用子像素准确度来匹配选择的所述图案，并且基于所述图像中的、所述图案匹配的所述位置，确定所述图像中拍摄的所述激光束的所述图像位置。本发明使得可以具体以子像素准确度来执行其，其中，针对每一个存储图案相伴地存储信息，该信息允许导出要用于最终确定所述图案内的所述图像位置的图案内部限定的图案位置。具体地，在这种情况下，所述信息是所述图案内部限定的图案位置或者诸如图案几何中心确定算法的限定的图案位置确定算法。

根据另一实施方式，而且，根据本发明的激光束水平精度测试装置具有用于测试激光束倾斜精度的功能，尤其是用于按这种方式设计并且具有将希望的倾斜用于所述激光束的射束倾斜功能的激光束投射装置，所述希望的倾斜能够由用户按限定方式选择，并且可设置(具体地，以可选方式自动地)。这具体涉及被设计为具有自动单或双斜率机制的倾斜旋转激光器的激光束投射装置。在这种情况下，根据本发明，在用于测试所述激光束倾斜精度的功能的背景下，在所述激光束投射装置处所述设置用于所述激光束的所述限定希望的倾斜之后，可触发通过所述图像传感器执行的、拍摄来自投射在所述物镜中的所述激光束的图像，并且所述估算单元自动执行下列步骤：

-确定所述图像中拍摄的所述激光束的图像位置，并且

-基于根据存储的所述校准参数的转换规则，通过将确定的所述图像位置转换成激光束倾斜值，来量化所述激光束倾斜精度，以使在这种情况下获取的所述激光束倾斜值比得上在所述激光束投射装置处按限定方式设置的所述希望的倾斜。

按照根据本发明的激光束水平精度测试装置的另一实施方式，所述估算单元被设计为控制与估算单元并且提供用于测试所述激光束水平精度的功能，所述功能在触发之后完全自动进行，在其背景下，在所述控制与估算单元的控制下，可触发通过所述图像传感器执行的、拍摄来自投射在所述物镜中的所述激光束的图像，并且所述估算单元自动执行。在这种情况下，具体地，所述用于测试所述激光束方位精度的功能和相应地用于测试所述激光束倾斜精度的功能还被设置为在触发之后完全自动进行的功能，并且，在所述控制与估算单元的控制下，自动开始由所述图像传感器执行的、拍摄来自入射在所述物镜中的所述激光束的图像，并且随后自动开始所述确定和所述量化。

本发明的另一目的是，一种包括根据本发明的激光束水平精度测试装置和具有射束自校平功能的激光束投射装置的系统，该激光束投射装置用于建筑和或内部装修工作，具体为旋转激光器或者线或点激光器，具体地，其中，所述激光束水平精度测试装置和所述激光束投射装置在每种情况下都包括数据通信接口，并且其中，所述激光束水平精度测试装置被设计用于根据所述激光束倾斜值生成数据并且用于将所述数据传送至所述激光束投射装置，以使所述激光束投射装置的所述射束校平功能(具体地，射束自校平功能)可基于获取的这些数据重新校准，具体地，其中，所述激光束投射装置被设计用于基于获取的这些数据，自动进行其射束校平功能(具体地，射束自校平功能)的自动重新校准。

本发明的另一目的是，一种用于测试激光束投射装置的激光束水平精度的方法，该激光束投射装置具有射束自校平功能并且被设计用于建筑和/或内部装修工作，具体为旋转激光器或者线或点激光器，其中，所述方法通过望远镜执行，该望远镜包括：

-衰减过滤器，

-具有放大效果的物镜，以及

-平面图像传感器，该平面图像传感器设置在所述物镜的像平面中，并且用于检测来自入射在所述物镜中的激光束的图像，

并且其中，所述方法还包括以下步骤：

-补偿所述望远镜的倾斜，

-拍摄入射在所述物镜中的激光束的图像，

-基于图像处理来确定所述图像中拍摄的所述激光束的图像位置，并且

-基于与根据所述望远镜中的所述相机或所述图像传感器的位置的校准参数有关的转换规则，借助于将确定的所述图像位置转换成激光束倾斜值，来量化所述激光束水平精度。

在这种情况下，结合所述装置提出的本发明的开发和具体特征还类似地可应用于根据本发明的方法。

下面，基于附图中示意性地例示的具体示例性实施方式，在这种情况下，完全通过实施例的方式，对根据本发明的装置和根据本发明的方法还进行更详细描述，还讨论了本发明的进一步优点。具体在图中：

图1a至图1b示出了根据现有技术的激光束水平精度测试装置和激光束投射装置的两个已知实施方式；

图2示出了在测试激光束投射装置的激光束水平精度时，根据本发明的激光束水平精度测试装置在使用中的示意性概述例示图；

图3示出了根据本发明的激光束水平精度测试装置的一个实施方式；

图4示出了根据本发明的激光束水平精度测试装置的另一实施方式；

图5示出了激光束的图像数据的表达形式；

图6示出了处理激光束的图像数据的一个实施例；

图7示出了检测旋转激光束或旋转激光束扇的水平度偏差的一个实施例；

图8示出了检测旋转激光束或旋转激光束扇的水平度偏差的另一实施例；

图9示出了检测由处于搁置(lay-down)位置的旋转激光器或垂直激光束扇所生成的平面的垂直度偏差的一个实施例；

图10a至图10b在每种情况下示出了测量激光束投射装置的水平精度的实施例；

图11示出了检测借助于图9a所示排布结构所生成的水平度偏差的实施例；

图12a至图12b示出了旋转激光器的根据本发明的针对测量的量化测量结果的实施例；以及

图13a至图13b在每种情况下示出了旋转激光器的根据本发明的针对测量的真实量化测量结果的实施例。

图1a示出了根据现有技术的激光束水平精度测试装置10'。该装置10'包括具有物镜3的望远镜1'，该物镜3具有成像远程定位(即，处于无限远距离)的物体的像平面4。沿物镜3的光轴A的连续方向，在像平面4的下游，设置用于观察者的目镜14，在用于测试激光束投射装置(具体为旋转激光器或者线或点激光器)的激光束水平精度的目镜之后，设置了平面图像传感器5'(典型地为相机)，在该平面图像传感器上成像入射激光束。通常来说，该图像传感器5'的中心设置在光轴上。在物镜3前方，将具有非常小的中心透光开口16的光圈15装配在物镜3的光轴A上，例如螺旋到望远镜1'上。通常来说，根据现有技术的激光束水平精度测试装置另外包括固有倾斜补偿器(在此未例示)，其旨在即使出现望远镜的稍微倾斜安装，也确保光轴A总是水平地对准。

这种测试装置(如商业可获)与一系列缺点相关联。首先，在测试激光束投影装置的激光束水平精度时能够随其实现的准确度极大地受限，如下更详细证实。其次，执行这种测试还很复杂。第一组缺点基于经由目镜的激光束的成像。目镜通常仅具有较小直径和较短焦距，就是说，极大曲率的镜头表面。结果，在视野范围上不可避免地产生显著的光学畸变，该干扰在目镜中心最小。而且，目镜通常沿轴向在特定距离上以可移位方式设置，以便使得能够适应观察者眼睛的具体特性。结果，不可避免的是，在使用目镜期间仅可以近似、但很难高度准确地定位目镜或者位置保持精度。特别不利于测量结果的是，在使用望远镜期间，该望远镜的关于目镜相对于光轴A的无意识倾斜的敏感性。这产生了入射激光束的偏移，其通过物镜水平地进入望远镜，并且实际上在图像传感器5'上的、光轴A与平面图像传感器5'之间的交点上成像，其接着不正确地指示激光束相对于水平路线的偏差，该偏差实际上根本不存在。目镜的轴移动或不正确定位另外损害了激光束在图像传感器上的瞄准。另外，该装置显著地易受振动的影响，具体地达到较大的程度，进一步远离像平面4设置图像传感器5'。该装置仅允许基本的检查，即，不是渐进的检查。由此，仅可以建立是否存在相对于激光束的水平路线的偏差。对相对于水平投射激光束的这种偏差的任何种类的量化，更不用说用于确定这种偏差的原因的更准确分析，该装置都不可能具有。

除了针对可实现的光学测量准确度所描述的大量缺点以外，用于测试激光束投射装置的激光束水平精度的所述装置此外仅操作员可以极大努力地使用。装配在望远镜1'的光学入口前方的具有其中心开口16的光圈15(其尺寸因技术规定而非常小)绝对必需用于该装置，以便使其能够区分传播方向偏离设想水平线的激光束与实际上水平但按相对于光轴A在高度上偏移(就是说，垂直地平行)的方式行进的激光束。在该装置的情况下的这种持续同样导致激光束在图像传感器5'上的碰撞点偏移。从而，在根据现有技术的该装置的情况下，可取的是，使所述开口16的尺寸尽可能小，以便能够排除入射激光束与光轴A的高度偏移，并由此，实际上使得能够实现传播方向偏离设想水平线的激光束的明确的可测量性。然而，为了使用该装置，这意味着，要针对其激光束水平精度测试的激光器就其用于激光束的光学出口开口而言，必须非常准确地对准光圈开口16，即，在希望的水平激光束路径的情况下，必须定位在光轴A的水平面处。这意味着用户针对准确定位要测试激光束投射装置和高的时间发费的迫切需求与望远镜相关。

图1b示出了激光束投影装置20的两个已知实施方式，皆设置有激光束出口开口25，用于发射作为投射表面上的点27的水平准直激光束L，或者用于在投射表面上生成水平线的水平激光束扇。用于同样借助于根据本发明的激光束水平精度测试装置的测量的可测量激光束投射装置的(如具体为旋转激光器)的另一些实施方式同样已知并且在现有技术中加以充分描述。这种激光束投射装置在每种情况下按已知方式具有用于提供自校平功能的机械，该功能确保，尽管该装置的安装稍微倾斜(例如，大约在水平面周围+-5°倾斜的范围内)，但该激光束仍然沿水平方向发射。而且，具有自校平功能的这种激光束投射装置还包括作为点激光器的通道构造激光器。涉及本发明的该装置现在被精确设计并提供，以在这种激光束投射装置的情况下测试用于自校平的机制实际上有多真实，或者所发射的激光束相对于真实水平面实际上存在什么方向偏差。

图2示出了在测试激光束投射装置20的激光束水平精度时，根据本发明的激光束水平精度测试装置10在使用中的示意性概述例示图。激光束L按支承基部上方高度H'从激光束投射装置20发出。测试装置10的光轴A位于支承基部上方高度H处。

在该示意性例示例中，光轴A和激光束L的路线重合。然而，这不需要是针对根据本发明的激光束水平精度测试装置的情况，并且具体地说，高度H和H'不需要具有相同量值(如下面再进一步更详细说明的)。

在所示实施例中，根据本发明的激光束水平精度测试装置10和被设计为旋转激光器的激光束投射装置20在每种情况下都安装在三脚架上。测试装置10的基本组件被例示如下：在限定光轴A的物镜3的前方的、处于望远镜1的光学入口的衰减过滤器2；设置在像平面4中的平面图像传感器5；固有倾斜补偿器(仅参照下列图进行更详细描述)；以及指配给测试装置10的估算单元7。在这种情况下，与在此的例示形成对比，而且在下面的实施例中，该估算单元不需要直接与望远镜1物理接触地连接。图像传感器5例如可以被设计为CMOS芯片或CCD芯片或PSD芯片(如相机)，并且不仅在可见光谱范围下而且在红外光谱范围下优选为光敏的，以使还可以进行红外光发射激光器的测量。

与先前参照图1所示现有技术相比，根据本发明的图像传感器5在此设置在像平面4中，并且焦点按彼此平行行进并且投射到物镜中的射束重合的这种方式设置或者可设置(或者图像传感器5根据其焦距相对于物镜3定位)，并且在每种情况下通过物镜的整个光圈成像在像平面上的同一点处，由此在单一的相同像素中通过图像传感器检测(其因此接着精确地表示入射方向)。

作为其所导致的结果是，即使真实地水平抵达的每一个激光束L以相对于光轴A的垂直偏移抵达，其也被成像到图像传感器5上的同一点上(或者至少在考虑方位方向波动的同一条线上)。因此，具有其物镜3的望远镜1按无光圈方式设计，以使该物镜3的截面积的全部或至少较大区域可用作光圈。

由此，只不过仍然必需的是，对准激光束L与物镜3的光圈，而未对准通过螺旋接合的光圈的相对更小的开口，其显著缩减了用于定位要测试的激光束投射装置20的所需努力。

该激光束L直接经由物镜3映射到像平面4中的图像传感器5上，而不需要任何介于中间的像平面和目镜。这另外克服了与必需用于令人满意的测量准确度的目镜的准确定位和定位稳定性相关联的所有问题，而且同样克服了对于振动的干扰敏感性。

图3示出了根据本发明的激光束水平精度测试装置10的一个可能实施方式，如利用针对用于建筑和/或内部装修工作的激光束投射装置的、图2中的基本基础组件部分例示的，其中，该激光束投射装置配备有射束自校平功能。该激光束水平精度测试装置10还包括具有衰减过滤器2的望远镜1、具有放大效果的物镜3、以及用于从入射在物镜3中的激光束L拍摄图像的平面图像传感器5。该激光束水平精度测试装置10的组件部分另外包括固有倾斜补偿器6和估算单元7，该估算单元被设计用于基于图像处理来自动确定在该图像中拍摄的激光束L的图像位置。根据本发明，平面图像传感器5被依次设置在物镜3的像平面4中，并且估算单元7根据本发明另外设计用于执行：基于与根据望远镜1中的图像传感器5的位置的校准参数有关的转换规则，通过将所确定的图像位置转换成激光束倾斜值，来量化激光束水平精度。

与现有技术相比，估算单元7的最后提出的附加特征有利地使其可以量化激光束相对于水平精度的偏差的范围，而且甚至具体基于所确定的偏差数据的量化类型，从其获取用于诊断和标识这种偏差的原因的指示。下面，这还将在另一实施例中进行例证，以实验方式执行。

按照根据本发明的激光束水平精度测试装置10的图3所示的实施方式，衰减过滤器2按提供多种不同衰减度的这种方式设计，根据其，能够由用户选择并设置相应衰减度，或者通过估算从入射在物镜3中的激光束L拍摄的测试图像而自动选择衰减度并使衰减度被设置。优选的是，按可在宽衰减度范围下连续可变地选择并设置相应衰减度的这种方式设计衰减过滤器2，在这种情况下，具体地，衰减过滤器2具有至少一个可旋转设置的线偏光镜，具体为可彼此相对旋转设置的两个或更多个线偏光镜(图3中用双头箭头指示)。对于要检测的激光辐射已经按线性偏光方式存在的情况来说，正好一个线性偏光器足以设置最宽的可能衰减范围，即，0％(平行偏振)与100％(交叉偏振)之间。而且，对于衰减过滤器2来说，优选的是，在作为光圈的整个物镜截面积上大致均匀地延伸。

除了根据图2的排布结构以外，根据图3所示实施方式，将沿射束路径设置在物镜3的下游的聚焦部件8设置在望远镜1中，该聚焦部件可轴向调节，并且对于该聚焦部件来说，可以将具体限定焦点位置存储在校准参数中，针对该焦点位置，其保持为真的是，彼此平行行进并且入射在物镜中的射束重合并且独立于光圈碰撞位置地通过物镜的整个光圈，在每种情况下成像在像平面上的相同单一点处，并由此通过图像传感器在单个相同的像素中被检测。

而且，根据该实施方式，望远镜1具有设置在射束路径中的分束器9，并且分束器用于按这样的方式将射束路径分离成第一通道11和第二通道12，即，物镜3的第一像平面4在第一通道11中生成，而物镜3的第二像平面4'在第二通道12中生成。在这种情况下，图像传感器5设置在第一像平面4中，并且具体地利用标线运送用于光轴A的指示符的光学单元13和设置在光学单元13下游并且用于用户的眼睛观看生成在第二像平面4'中的中间图像的目镜14被设置在第二像平面4'中。

作为固有倾斜补偿器，在这种情况下，例如，具有高精度倾斜传感器6的电子倾斜考虑器(considerer)可以被用于根据望远镜1的当前倾斜位置确定望远镜倾斜值。接着，该望远镜倾斜值在自动进行将图像位置转换成激光束倾斜值时被估算单元7自动地考虑。

图4示出了根据本发明的激光束水平精度测试装置10的另一实施方式，其中，该固有倾斜补偿器(如本身在现有技术中已知的)被设计为光学机械自校平器6'，该光学机械自校平器具有用于自校平望远镜1的光轴A的光学机械部件，所述光学机械部件沿望远镜1的射束路径设置在物镜3与图像传感器5之间。图像传感器5此外被设置在像平面4中。根据该实施方式，校平激光束水平精度测试装置10基于借助于反射组件18、19a、19b(例如，被设计为作为自校平器6'的部件的镜子或棱镜)的望远镜1中的射束路径的对准。具体地，沿光轴A彼此接连的两个组件19a、19b大致沿光轴固定设置，并且相对于光轴A的方向旋转地设置反射组件18，以便使得能够(基于光学信号)自校平激光束水平精度测试装置10。可选的是，将激光束L的图像显示在微型显示器17上，其可以在合适的时候通过目镜(在此未例示)或触摸屏(例如，直接设置在望远镜上或者设置在具有用户接口的分离的控制与估算单元上)观看。

图5和6示出了激光束L的拍摄图像的可能的表达形式。图5显示出对激光束L的成像L'和为此确定的(中心)图像位置L'C，以及作为物镜3的光轴A的校准成像位置的虚构成像A'。另外，例示了方向Z，其通过实施例的方式指示图像中的校准方向，其表示图像传感器上的激光束碰撞位置的、假设因纯水平度误差所导致的偏移方向。

基于该拍摄图像(就是说，基于图像数据)，借助于图像处理，接着可以例如通过几何中心形成或者通过下面的方法，针对点L'的点状中心图像位置来估算激光束L的成像L'：

□具体利用子像素准确度，在图像中，基于最佳拟合方法，与点L'的、对应于点L'的形状的选择的图案进行图像定位式匹配，和

□同样具体地利用子像素准确度，基于该图案在图像中的匹配位置确定图像位置L'C。

在这种情况下，按该方法，可以具体针对每一个存储图案相伴地存储信息，该信息允许导出要用于最终确定该图案内的图像位置L'C的图案内部限定的图案位置，具体地，其中，该信息是图案内部限定的图案位置本身或者诸如图案几何中心确定算法的限定的图案位置确定算法。

接着可以利用关于物镜3的光轴A的成像位置并关于方向Z的信息(所述信息被存储在校准参数中)来针对激光束的入射方向、具体地针对对激光束的纯倾斜值来估算该确定图像位置L'C。

为此，确定图像位置L'C与光轴A的成像位置之间的、存在于图像中的(像素)距离，并且将该距离虚构地投射到校准方向Z上(参照根据数学的纯量积)。投射到所述方向Z上的所确定距离的该分量ΔZ接着直接表示入射激光束相对于水平面的方向偏差，以使该分量可以被转换成针对激光束的倾斜值。

因此，概括起来，对于转换图像位置L'C来说，沿被假定为方向或存储在校准参数中的并且其表示图像传感器上的激光束碰撞位置的、假设因纯水平度误差所导致的偏移方向的该方向Z，确定存在于图像中、图像位置L'C与成像位置A'之间的距离ΔZ。所述距离具体地根据按物镜成像比限定的转换因子接着可以最终转换成激光束倾斜值。

作为针对其中有关物镜3的光轴A的成像位置A'和有关方向Z的信息被存储在校准参数中的情况的另选例，例如，还可以存储图像中的零倾斜线，具体地，大致水平掠过图像中的整个图像区。所述零倾斜线指示，在图像传感器上的该(像素)位置中，对在每种情况下以稍微改变的方位方向、但在每种情况下严格水平地入射的射束被成像。在这种情况下，该校准线(如最初因像平面中的图像传感器的排布结构而说明的)根据本发明甚至独立于相应入口位置进入物镜的光圈中。

利用这种校准参数，图像位置L'C与校准的零倾斜线之间的、存在于图像中的距离接着可以被确定，以供转换图像位置L'C。接着，所述距离再次具体根据按物镜成像比限定的转换因子直接转换成激光束倾斜值。

作为另一另选例，还可以将预处理查找表直接存储为校准参数，根据该查找表，直接存储针对相应图像位置的指配的激光束倾斜值。

利用这种校准参数，查找表中的指配给所确定的图像位置L'C的激光束倾斜值接着可以直接读出，以用于图像位置L'C的转换。

在此，针对每种情况，激光束倾斜值例如可以输出为激光束的倾斜角(例如，按度/分/秒或者百分比梯度)。

图6例示了根据图5的图像数据的另一可能处理，其中，图像位置L'C可以另外针对入射的方位方向来估算。

该估算可能性可以具体有关另外测试例如来自作为被设计为点激光器的激光束投射装置的全站仪或激光跟踪仪的所发射的激光束的方位方向精度。

在这种情况下，一种可能的过程可以是，在全站仪/激光跟踪仪的射束引导单元的第一位置(面1)，确定用于激光束的第一方位方向值，接着将全站仪/激光跟踪仪的射束引导单元翻转成第二位置(面2)，因此，在这种情况下，射束引导单元(按本身已知于本领域技术人员的方式)在每种情况下沿两个旋转轴绕轴精确旋转通过180°，而且在全站仪/激光跟踪仪的射束引导单元的该第二位置(面2)，用于激光束的第二方位方向值再一次借助于根据本发明的测试装置来确定。

所确定的第一与第二方位方向值之间的差异接着可以被用于建立并量化方位方向误差、和由此全站仪的或激光跟踪仪的激光束的方位方向精度。

另外，针对用于测试激光束方位精度的该功能，在这种情况下，触发通过图像传感器执行的、拍摄来自入射在物镜中的激光束的图像，并且估算单元自动执行：

·确定所检测激光束的点L'(存在于图像中)的图像位置L'C(其中，这可以与上述结合图5提出的描述类似地精确执行)，和

·基于根据所存储的校准参数的转换规则，通过将所确定的图像位置L'C转换成激光束方位方向值，来量化激光束方位精度。

为此，下面的信息可以被存储为校准参数(除了结合图5提出的信息以外)：

□在图像中的光轴的成像位置A'，并且具体地，在图像中的方向X，其表示图像传感器上的激光束碰撞位置的、假设因相对于光轴的纯方位方向偏差所导致的偏移方向(在此，在图6中示出了该选项)，

□图像中的零方位偏差线，具体地，大致垂直掠过图像中的整个图像区(其中，线指示，在图像传感器上的该(像素)位置中，沿光轴的方位方向，在每种情况下以稍微改变的仰角方向、但在每种情况下严格精确地沿光轴的方位方向入射的射束被成像)，和/或

□查找表，根据该查找表，直接存储针对相应图像位置的指配的激光束方位方向值。

根据相应地存储的该参数，接着，在每种情况下，对于将所确定的图像位置L'C转换成激光束方位方向值来说，

□沿被假定为方向或存储在校准参数中的并且其表示图像传感器上的激光束碰撞位置的、假设因相对于光轴的纯方位方向偏差所导致的偏移方向的该方向，可以确定存在于图像中、图像位置L'C与光轴的成像位置A'之间的距离ΔX，并且所述距离ΔX具体根据按物镜成像比限定的转换因子可以转换成激光束方位方向值(在此，图6中示出了该选项)，或者

□可以确定存在于图像中的、图像位置与零方位偏差线之间的距离，并且所述距离具体根据按物镜成像比限定的转换因子可以转换成激光束方位方向值，或者

□可以读出查找表中的指配给所确定的图像位置的激光束方位方向值。

针对每种情况，激光束方位方向值(就是说，用于相对方位方向的值，即，入射激光束相对于光轴的方向的方位方向)在此例如可以输出为激光束的相对方位角(例如，按度/分/秒)。

图7和8示出了检测旋转激光束或激光束扇的发射分布图相对于水平面的偏差的实施例。在这种情况下，在特定的方位角范围X上，标号22标识通过旋转激光器生成的基准平面的测量成像，而21标识针对此确定的基准平面线的路线和位置。根据图7的分布图指示，根据相对于水平面的歪斜位置或倾斜，存在基准平面相对于水平面的偏差。这可以对应于要在调节激光器时校正的误差，但还可以对应于故意歪斜扫描的基准平面。在这种情况下，根据本发明的激光束水平精度测试装置，通过估算在图像传感器上由旋转激光束所生成的投射线，例如可以被用于测试倾斜基准平面的平面精度，并且在合适时，将其重新调节至希望的设置点值(其中，针对该目的(如结合图9a、图9b以及图10更详细说明的)，可以有利地在激光平面的多个位置处执行图像拍摄)。

根据图8的分布图可以指示例如存在所谓的鞍式(saddle)误差，就是说，激光束不在平面中精确地旋转，而是激光束的倾度在特定的旋转位置处改变，并接着回复至初始值。由此，同样可以利用有关误差的根本原因的潜在可能的推断来诊断激光束的未对准。根据图8的分布图对应于实践中的相当不可能的情况，其中，激光束投射装置和望远镜彼此精确地对准，以使对应于鞍顶点的旋转位置大约出现在通过图像传感器检测的方位角范围的中心。

针对平面误差或鞍式误差的系统性目标化确定来说，参照图10a、图10b以及图11例示的过程在实践中是优选的。

如参照图9显见，根据本发明的装置还可以被用于检查按希望垂直方式扫描并且通过激光束投射装置生成的平面是否真的实际上真正垂直。

为此，根据本发明的激光束水平精度测试装置另外可以具有用于测试平面垂直度精度的功能。这尤其可用于适于借助于所发射的激光束扫描垂直平面的那些特定激光束投射装置。通过示例，这可以是具有搁置位置功能的旋转激光器，其按本身已知于本领域技术人员的方式，按搁置位置设计用于按环绕水平轴旋转的方式发射激光束并且用于生成垂直平面，其中，该平面的垂直设置在这种情况下，可以通过旋转激光器出于该目的而按集成方式设置在旋转激光器中的自垂直化机械自动执行。

在这种情况下，被设计用于发射垂直扇状输出激光束的线激光器还可以适合作为要测试的这种激光束投射装置的另一实施例。

在用于测试平面垂直度精度的功能的背景下，在这种情况下，可以再一次触发(或者自动触发)通过图像传感器执行的、拍摄来自入射在物镜中的激光束的图像，并且估算单元可以自动执行：

·通过图像处理根据基准平面确定有关成像22(通过所检测的激光束在图像中生成)的图像位置信息，具体地，其中，基于成像22的处理，将图像中的通过激光束限定的平面线21的位置和路线确定为图像位置信息，和

·根据所确定的图像位置信息并且根据所存储的校准参数来量化垂直度精度，具体地，通过比较平面线21的路线与图像中的方向Z，该方向表示图像传感器上的激光束碰撞位置的、假设因相对于光轴的纯仰角方向偏差所导致的偏移方向。

可以在图像中确定的、平面线21相对于图像中心的纯(左-右)偏移在此可以与该功能无关。在此，在该功能的背景下，对该估算必不可少的是，平面线21的路线(即，该图像中的线的路线方向)平行于校准方向Z实现(其中，垂直度可以针对该情况加以确认)，而如果不是这样，则根据该图像中的平面线21的路线方向不同于方向Z到什么程度(其接着可以被转换成相对于垂直度的偏差的(角度)值)。

图10a例示了在激光束投射装置20的周围区域的四个不同位置，借助于根据本发明的激光束水平精度测试装置10的定位来测量激光束投射装置20的水平精度。另选的是，如图10b所示，激光束水平精度测试装置10可以按固定方式例如设置在平台24上，而要测试的激光束投射装置20可以相对于装置10以可旋转的方式安装在可旋转的平台上，并且例如，由此连带地和激光束水平精度测试装置10安装在同一平台上。这有利地使其可以在激光束水平精度测试装置10和激光束投射装置20的针对彼此相对取向的360°的完整立体角范围上(或者例如按八个或十六个不同角位置)，通过激光束投射装置20连续测量光发射的水平和/或平面精度。

图11例示了按0°、90°、180°以及270°的角度，激光束水平精度测试装置和激光束投射装置针对彼此的相互定位，借助于图10a或图10b所示排布结构生成的可能测量结果。关于这点，如在此所示，在每种情况下，激光束的中心位置L'C和在相应检测的方位角范围上生成的基准平面22的路线21两者都可以被测量并估算。在此例示的情况(具有处于0°的激光束碰撞位置L'C的最大值(针对Z方向)，处于180°的最小值，以及在其间的角范围中的连续倾斜路线(按90°和270°))例如指示存在平面误差(就是说，所生成平面相对于严格的水平平面的不希望的稍微倾斜)，其可以具体根据聚合来自这四个个体图像的信息加以确定。

最后描述的这些图例示了根据本发明的具有这样的功能的激光束水平精度测试装置的一个实施方式，该功能用于测试平面精度，尤其是用于按这种方式设计并且其被设计用于利用激光束扫描基准平面的激光束投射装置，具体地用于被设计为激光扇发射线激光器或旋转激光器的激光束投射装置，在这种情况下，在用于测试平面精度的功能的背景下，可触发通过图像传感器执行的、拍摄来自入射在物镜中的激光束的图像，并且估算单元自动执行下列步骤：

-通过图像处理根据基准平面确定有关成像22(通过所检测的激光束在图像中生成)的图像位置信息，具体地，其中，基于成像的处理，将图像中的通过激光束限定的基准平面线21的位置和路线确定为图像位置信息，和

-根据所确定的图像位置信息并且根据所存储的校准参数来量化平面精度。

另外或另选的是，在不同的基准平面位置，图像传感器可以在相应的基准平面位置，拍摄入射在物镜中的激光束的图像，并且估算单元接着自动执行：

-针对相应的多个图像，确定相应拍摄的激光束的相应的图像位置L'C，和

-具体考虑到拍摄相应图像的相应基准平面位置并且根据所存储的校准参数，通过聚合相应确定的图像位置来量化平面精度。

图12a示出了针对利用根据本发明的激光束水平精度测试装置测量旋转激光器的量化测量结果的一实施例。图12b例示了根据其的放大的摘选。激光束11a在x-z坐标轴的区域中成像。可以辨别沿z方向的偏移。如图12b所描绘的放大另外显示出，激光束总体上未水平行进，而相反具有相对于水平面的偏差，其程度可以借助于线性拟合11b来建立。而且，根据本发明的激光束水平精度测试装置还使其可以诊断例如在局部最大值11c中表明的相对于线性度的较小偏差。

图13a和图13b示出了针对利用根据本发明的激光束水平精度测试装置、利用激光束在图像传感器上根据方位角范围X扫过的成像的高度Z来测量旋转激光器的真实量化结果。轴X和Z的标度采用图像传感器的像素值，其中，一像素对应于6.5弧秒的方位角范围。图12a中沿X方向例示的范围因此对应于2835弧秒的方位角范围，并且在这种情况下，处于601.7与602.4个像素之间的Z范围的图像传感器检测的测量值对应于4.4弧秒的范围。在这种情况下，图像传感器的曝光时间应当例如对应于旋转激光束的整圈。根据本发明的测量排布结构的非常高的分辨率是显而易见的。快速震荡线28表示根据方位角的、针对入射激光束的相应倾斜值(或相应水平度偏差)的当前测量值的分布图，并且实线29表示这些测量值的、例如根据总体最小二乘法的线性拟合。

首先，在这种情况下，可以读取沿更高X像素值的方向，从较低X像素值起的测量曲线的稍微的负梯度，其对应于相应入射激光束相对于水平面的局部减少的倾斜偏差，并由此，在全局上或者更大局部甚或整个周围上考虑，可以指示鞍式误差或平面误差。

根据经验，鞍式误差导致在例如90-180°的更宽角范围上考虑的典型的10至20弧秒的偏差。

其次，显著的仰角沿X方向在大约600个像素处是明显的，其对应于从拟合基线偏离的、在转换时总计大约2弧秒的陡峭仰角方向偏差。

利用在此登记的相对于线性分布图的大约2弧秒的偏差，可以以更大的概率诊断存在更多微小干扰，例如，旋转激光器的旋转偏转部件的安装误差。

图13b例示了在旋转激光器的整圈时间期间，在每种情况下再次通过图像传感器曝光而拍摄的测量结果的再现性。该例示图示出了针对第一圈(曲线28a)、第七十圈(曲线28b)以及第一百四十圈(曲线28c)的测量结果的分布图。具体针对在扫过的方位角范围上与水平面相对应的分布图的波动，测量结果的格外高的再现性是显著的。针对第一圈与第一百四十圈之间的、Z值的可辨别的稍微上升或漂移，指出了该变化总计与0.6弧秒相对应的最大0.1个像素。

具体地，根据图13a和13b的真实实验数据另外例证了，根据本发明的激光束水平精度测试装置适于以低子像素范围(即，显著小于0.1个像素)的准确度来生成数据。

很明显，这些例示图仅示意性地例示了可能示例性实施方式。不同方法同样可以彼此组合和与根据现有技术的方法相组合。

Claims (15)

1.一种用于激光束投射装置(20)的激光束水平精度测试装置(10)，该激光束投射装置具有射束校平功能、具体为射束自校平功能，该激光束投射装置用于建筑和/或内部装修工作，具体为旋转激光器或线激光器或点激光器，其中，所述激光束水平精度测试装置(10)包括：

·望远镜(1)，该望远镜具有：

□衰减过滤器(2)，

□物镜(3)，该物镜具有放大效果并且限定光轴(A)，以及

□平面图像传感器(5)，该平面图像传感器设置在所述物镜(3)的像平面(4)中，并且用于拍摄来自入射在所述物镜(3)中的激光束(L)的图像，

·固有倾斜补偿器(6、6')，以及

·估算单元(7)，该估算单元被设计用于自动执行：

□基于图像处理来确定所述图像中所拍摄的所述激光束(L)的图像位置，并且

□基于与根据所述望远镜(1)中的所述图像传感器(5)的位置的校准参数有关的转换规则，通过将所确定的图像位置转换成激光束倾斜值，来量化所述激光束水平精度。

2.根据权利要求1所述的激光束水平精度测试装置(10)，

其特征在于，

按提供多种不同衰减度的这种方式设计所述衰减过滤器(2)，根据所述衰减过滤器(2)，

·相应的衰减度是能够由用户选择并设置的，或者

·通过估算从入射在所述物镜(3)中的所述激光束(L)拍摄的测试图像而自动选择衰减度并使所述衰减度被设置，

具体地，其中，

·按能够在宽衰减度范围下连续可变地选择并设置相应衰减度的这种方式设计所述衰减过滤器(2)，具体地，其中，所述衰减过滤器(2)具有至少一个可旋转设置的线偏光镜，具体为相对彼此可旋转设置的两个或更多个线偏光镜，

和/或

·所述衰减过滤器(2)在作为光圈的整个物镜截面积上大致均匀地延伸。

3.根据权利要求1或2所述的激光束水平精度测试装置(10)，

其特征在于，

所述望远镜(1)按无光圈方式设计，并且所述图像传感器(5)和所述物镜(3)按这样的方式在所述望远镜(1)中以协作方式设置，即，能够在作为光圈的所述物镜截面积的至少一个宽部分上，具体地在大致所述整个物镜截面积上，由所述图像传感器(5)检测入射的激光束(L)。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的激光束水平精度测试装置(10)，

其特征在于，

·所述望远镜(1)还具有沿射束路径设置在所述物镜(3)下游的聚焦部件(8)，

和/或

·所述固有倾斜补偿器(6、6')被设计为

□光学机械自校平器(6')，该光学机械自校平器具有用于自校平所述望远镜(1)的所述光轴的光学机械部件，所述光学机械部件沿所述望远镜(1)的所述射束路径设置在所述物镜(3)与所述图像传感器(5)之间，

或者

□电子倾斜考虑器，该电子倾斜考虑器具有用于根据所述望远镜(1)的当前倾斜位置来确定望远镜倾斜值的高精度倾斜传感器，其中，在将所述图像位置转换成所述激光束倾斜值的自动执行中由所述估算单元(7)自动考虑所述望远镜倾斜值。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的激光束水平精度测试装置(10)，

其特征在于，

所存储的校准参数表示：

·在所述图像中的所述光轴(A)的成像位置(A')，并且具体地是所述图像中的方向，所述方向表示所述图像传感器(5)上的激光束碰撞位置的、假设因纯水平度误差所导致的偏移方向，

·所述图像中的零倾斜线，具体地大致水平掠过所述图像中的整个图像区，

和/或

·查找表，根据该查找表，针对相应的图像位置直接存储指配的激光束倾斜值。

6.根据权利要求5所述的激光束水平精度测试装置(10)，

其特征在于，

针对所述转换，

·沿被假定为方向或存储在所述校准参数中、并且表示所述图像传感器(5)上的激光束碰撞位置的、假设因纯水平度误差所导致的偏移方向的该方向，确定存在于所述图像中、所述图像位置与所述成像位置之间的距离，

并且所述距离具体地根据按物镜成像比限定的转换因子被转换成所述激光束倾斜值，

和/或相应地

·确定存在于所述图像中的、所述图像位置与所述零倾斜线之间的距离，

并且所述距离具体地根据按所述物镜成像比限定的转换因子被转换成所述激光束倾斜值，

和/或相应地

·读出所述查找表中的指配给所确定的所述图像位置的所述激光束倾斜值，

具体地，其中，所述激光束倾斜值被输出为所述激光束(L)的倾斜角。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的激光束水平精度测试装置(10)，

其特征在于，

·在每种情况下，将针对不同激光束截面形状的图案，具体为模板，存储在能够针对所述估算单元(7)进行检索的存储器中，

·与所述倾斜激光束(L)的所述激光束截面形状相对应的图案能够由用户选择，或者通过具有特征识别的图像处理自动地选择，

·以及在确定所述图像位置时借助于所述估算单元(7)

□基于最佳拟合法，在具有拍摄的所述激光束(L)的所述图像中，具体地利用子像素准确度来匹配选择的所述图案，和

□基于所述图像中的、所述图案的所匹配的位置，具体地利用子像素准确度来确定所述图像中的拍摄的所述激光束(L)的所述图像位置，

·具体地，其中，针对每一个存储图案相伴地存储信息，该信息允许导出要用于最终确定所述图案内的所述图像位置的图案内部限定的图案位置，具体地，其中，所述信息是所述图案内部限定的图案位置本身或者诸如图案几何中心确定算法这样的限定的图案位置确定算法。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的激光束水平精度测试装置(10)，

其特征在于，

所述望远镜(1)还具有设置在所述射束路径中的分束器(9)，并且所述分束器用于按这样的方式将所述射束路径分离成第一通道(11)和第二通道(12)，即，所述物镜(3)的第一像平面(4)在所述第一通道(11)中生成，并且所述物镜(3)的第二像平面(4')在所述第二通道(12)中生成，其中，

·所述图像传感器(5)设置在所述第一像平面(4)中，并且

·具体地利用标线运送用于所述光轴的指示符的光学单元(13)和设置在所述光学单元(13)的下游并且用于用户的眼睛观看生成在所述第二像平面(4')中的中间图像的目镜(14)被设置在所述第二像平面(4')中。

9.根据权利要求1至8中的任一项所述的激光束水平精度测试装置(10)，

其特征在于，

所述激光束水平精度测试装置(10)另外具有用于测试激光束方位精度的功能，尤其是用于按这种方式设计并且发射具有可以在宏观角度下视为点状的横截面的激光束(L')的激光束投射装置(20)，其中，在用于测试所述激光束方位精度的功能的背景下，能够触发由所述图像传感器(5)执行的、拍摄来自入射在所述物镜(3)中的所述激光束(L)的图像，并且所述估算单元(7)自动执行：

·确定在所述图像中拍摄的所述激光束(L)的图像位置，并且

·基于根据存储的所述校准参数的转换规则，通过将确定的所述图像位置转换成激光束方位方向值，量化所述激光束方位精度，

具体地，其中，针对该目的，存储的所述校准参数表示：

□在所述图像中的所述光轴的成像位置，并且具体地，在所述图像中的方向，所述方向表示所述图像传感器(5)上的激光束碰撞位置的、假设因相对于所述光轴的纯方位方向偏差所导致的偏移方向，

□所述图像中的零方位偏差线，具体地，大致垂直掠过所述图像中的整个图像区，

和/或

□查找表，根据该查找表，针对相应图像位置直接存储指配的激光束方位方向值，

并且针对所述转换，

□沿被假定为方向或存储在所述校准参数中的并且表示所述图像传感器(5)上的激光束碰撞位置的、假设因相对于所述光轴的纯方位方向偏差所导致的偏移方向的该方向，确定存在于所述图像中、所述图像位置与所述成像位置之间的距离，

并且所述距离具体地根据按物镜成像比限定的转换因子被转换成所述激光束方位方向值，

和/或相应地

□确定存在于所述图像中的、所述图像位置与所述零方位偏差线之间的距离，

并且所述距离具体地根据按物镜成像比限定的转换因子被转换成所述激光束方位方向值，

和/或相应地

□读出所述查找表中的指配给确定的所述图像位置的所述激光束方位方向值，

具体地，其中，所述激光束方位方向值被输出为所述激光束(L)的角。

10.根据权利要求1至9中的任一项所述的激光束水平精度测试装置(10)，

其特征在于，

所述激光束水平精度测试装置(10)另外具有用于测试激光束倾斜精度的功能，尤其是用于按这种方式设计并且具有针对所述激光束的希望的倾斜的射束倾斜功能的激光束投射装置(20)，所述希望的倾斜能够由用户按限定的方式选择，并且能够设置(具体地，以可选方式自动地)，具体地用于被设计为具有自动的单斜率或双斜率机制的倾斜旋转激光器的激光束投射装置(20)，

其中，在用于测试所述激光束倾斜精度的功能的背景下，在所述激光束投射装置(20)处设置了用于所述激光束(L)的所限定的希望的倾斜之后，能够触发由所述图像传感器(5)执行的、拍摄来自入射在所述物镜(3)中的所述激光束(L)的图像，并且所述估算单元(7)自动地执行：

·确定所述图像中拍摄的所述激光束(L)的图像位置，并且

·基于根据存储的所述校准参数的转换规则，通过将确定的所述图像位置转换成激光束倾斜值，量化所述激光束倾斜精度，使得在这种情况下获取的所述激光束倾斜值与在所述激光束投射装置(20)处以限定方式设置的所述希望的倾斜是可比较的。

11.根据权利要求1至10中的任一项所述的激光束水平精度测试装置(10)，

其特征在于，

·所述估算单元(7)被设计为控制与估算单元并且提供用于测试所述激光束水平精度的功能，所述功能在触发之后完全自动进行，在其背景下，在所述控制与估算单元的控制下，自动启动由所述图像传感器(5)执行的、拍摄来自入射在所述物镜(3)中的所述激光束(L)的图像，并且执行所述确定，随后自动开始所述量化，

·具体地，其中，用于测试所述激光束方位精度的所述功能和相应地用于测试所述激光束倾斜精度的所述功能还被设置为在触发之后完全自动进行的功能，并且在这种情况下，在所述控制与估算单元(7)的控制下，自动开始由所述图像传感器(5)执行的、拍摄来自入射在所述物镜(3)中的所述激光束(L)的图像，并且随后自动开始所述确定和所述量化。

12.根据权利要求1至11中的任一项所述的激光束水平精度测试装置(10)，

其特征在于，

所述激光束水平精度测试装置(10)另外具有用于测试平面精度的功能，尤其是用于按这种方式设计并且被设计用于利用所述激光束扫描基准平面的激光束投射装置(20)，具体地用于被设计为激光扇发射线激光器或旋转激光器的激光束投射装置(20)，

其中，在用于测试所述平面精度的功能的背景下，

·能够触发由所述图像传感器(5)执行的、拍摄来自入射在所述物镜(3)中的所述激光束(L)的图像，并且所述估算单元(7)自动地执行：

□通过图像处理从所述基准平面确定关于通过检测的所述激光束(L)在所述图像中生成的成像的图像位置信息，具体地，其中，基于所述成像的处理，将所述图像中的由所述激光束(L)限定的基准平面线的位置和路线确定为图像位置信息，以及

□根据确定的所述图像位置信息并且根据存储的所述校准参数来量化所述平面精度，

和/或

·在不同的基准平面位置，所述图像传感器(5)可以在相应的基准平面位置拍摄在每种情况下入射在所述物镜(3)中的所述激光束(L)的图像，并且所述估算单元(7)自动执行：

□针对相应的多个图像，确定相应的拍摄的所述激光束(L)的相应的图像位置，和

□具体地考虑到拍摄所述相应的图像的所述相应的基准平面位置并且根据存储的所述校准参数，通过聚合所确定的所述相应的图像位置来量化所述平面精度。

13.根据权利要求1至12中的任一项所述的激光束水平精度测试装置(10)，

其特征在于，

所述激光束水平精度测试装置(10)另外具有用于测试平面垂直度精度的功能，尤其是用于按这种方式设计并且适于借助于发射的所述激光束扫描垂直平面的激光束投射装置(20)，具体地用于被设计为具有搁置位置功能的旋转激光器或垂直激光扇发射线激光器的激光束投射装置(20)，

其中，在用于测试所述平面垂直度精度的所述功能的背景下，能够触发由所述图像传感器(5)执行的、拍摄来自入射在所述物镜(3)中的所述激光束(L)的图像，并且所述估算单元(7)自动地执行：

·通过图像处理从所述基准平面确定关于通过检测的所述激光束(L)在所述图像中生成的成像的图像位置信息，具体地，其中，基于所述成像的处理，将所述图像中的由所述激光束(L)限定的平面线的位置和路线确定为图像位置信息，以及

·根据确定的所述图像位置信息并且根据存储的所述校准参数来量化所述垂直度精度，具体地，通过比较所述平面线的路线与所述图像中的方向，该方向表示所述图像传感器(5)上的激光束碰撞位置的、假设因相对于所述光轴的纯仰角方向偏差所导致的偏移方向。

14.一种包括根据权利要求1至13中的任一项所述的激光束水平精度测试装置(10)和具有射束自校平功能的激光束投射装置(20)的系统(100)，该激光束投射装置用于建筑和/或内部装修工作，具体为旋转激光器或线激光器或点激光器，

具体地，其中，所述激光束水平精度测试装置(10)和所述激光束投射装置(20)在每种情况下都包括数据通信接口，并且其中，所述激光束水平精度测试装置(10)被设计用于根据激光束倾斜值生成数据并且用于将所述数据传送至所述激光束投射装置(20)，以使所述激光束投射装置(20)的所述射束校平功能(具体地，射束自校平功能)能够基于所获取的这些数据被重新校准，

具体地，其中，所述激光束投射装置(20)被设计用于基于所获取的这些数据自动进行其射束校平功能，具体地射束自校平功能，的自动重新校准。

15.一种用于测试激光束投射装置(20)的激光束水平精度的方法，该激光束投射装置具有射束自校平功能并且被设计用于建筑和/或内部装修工作，具体地是旋转激光器或者线激光器或点激光器，

其中，所述方法通过望远镜(1)执行，该望远镜包括：

·衰减过滤器(2)，

·物镜(3)，该物镜具有放大效果，以及

·平面图像传感器(5)，该平面图像传感器设置在所述物镜(3)的像平面(4)中，并且用于检测来自入射在所述物镜(3)中的激光束(L)的图像，

并且其中，所述方法还包括以下步骤：

·补偿所述望远镜(1)的倾斜，

·拍摄入射在所述物镜(3)中的激光束(L)的图像，

·基于图像处理来确定所述图像中拍摄的所述激光束(L)的图像位置，并且

·基于与根据所述望远镜中的所述图像传感器(5)的位置的校准参数有关的转换规则，借助于将确定的所述图像位置转换成激光束倾斜值，来量化所述激光束水平精度。