邵阳学院信息工程学院 向延辉 江世明 米灵勇

激光水平仪是一种新型的激光类小型测绘测量仪器，放置在某个点，就能在墙面投射出相互垂直的水平直线和垂直线，起到标定基准线的作用。传统的激光水平仪，是通过人为调节，使水平方向与水平面平行，垂直方向达到铅垂。由于不同人的视角存在差异，因此传统的激光水平仪不可避免存在人为误差。针对传统激光水平仪存在人为调节误差，提出了自平衡的激光水平仪方案，并对方案进行了说明。文章详细介绍了角度检测电路、自平衡调节电路、激光控制电路设计。在20°度范围内，对实物进行了测试，测试的结果表明，该水平仪测量误差为3.29mm，满足普通水平测量需要，作为标定基准线使用，该产品具有智能化程度高，造价低等特点。

1 自平衡激光水平仪结构原理

自平衡激光水平仪，系统组成如图1所示。角度传感器采用MPU-6050，CPU用STM32，步进电机用28BYJ-48，显示器采用OLE串行显示屏。系统在程序控制下，读取角度传感器的值，通过计算得到步进电机的调整值，控制步进电机达到系统自平衡。

图1 系统组成框图

光水平仪的结构如图2所示，1、2是水平调节装置，3是固定支架。在水平面上，安装有传感器，控制器及激光发射器。控制器不断读取传感器数据，数据经处理后得到步进电机的调节值，通过控制图3的调节装置（图2中的1、2），从而达到水平。

图2 自平衡激光水平仪结构

图3 水平调节装置

2 自平衡激光水平仪设计

2.1 角度检测

角度检测用MPU-6050传感器，其主要技术参数如下：