激光大的特點(diǎn)是具有方向性和單色性。方向性是指激光從激光發(fā)生器發(fā)出后光束散角極小,基本沿直線傳播,到達(dá)接受器能量不損失;而單色性則指發(fā)出的光波波長單一，易被接受器辨別，不受外界光干擾。激光對中儀正是應(yīng)用了激光的這兩大特點(diǎn)。激光對中儀不僅度高，而且方便靈活，節(jié)省時間。

　　激光對中儀一般采用635～670nm波長半導(dǎo)體紅色激光,下圖給出了激光對中設(shè)備的示意圖,在A軸和B軸上各裝上能同時發(fā)送和接受激光束的測量器,并通過信號線與主機(jī)設(shè)備相聯(lián)。

　　光束從兩只分別裝在A、B軸上的測量器各自發(fā)出,并被對方接受。當(dāng)光束落在接受器的光電點(diǎn)陣采集面CCD上時,便形成一個很小的照射區(qū)域;主機(jī)經(jīng)過計算,確定這個照射區(qū)域能量中心點(diǎn),它具有很高的精度。隨著軸的轉(zhuǎn)動，各自光束的能量中心點(diǎn)也分別在對方接受器的CCD采集面上位移。激光對中儀便是根據(jù)這種位移量計算出被測設(shè)備的軸偏差和角偏差的。

　　為了便于研究,筆者將激光對中儀的工作過程簡化如下圖所示,并僅研究其在一個平面內(nèi)的偏差分量。

　　A和B為兩個被測軸的軸心線,測得兩只測量器間的距離為S;δ為兩軸聯(lián)接面處的軸偏差,通常是兩測量器間的中點(diǎn);α為兩軸間的角偏差。兩軸經(jīng)過180°的翻轉(zhuǎn),其上的激光測量器便從如圖的上半部分分別移至兩軸的下半部分,這時激光束分別在對方接受器的CCD采集面上發(fā)生位移,設(shè)其徑向分量為ΔA和ΔB,不難算出,角偏差與徑向位移分量存在如下關(guān)系:

　　tanα=(ΔA+ΔB)/S(1)

　　接下來我們再來尋找軸偏差與徑向位移分量的關(guān)系。假設(shè)B軸作平移,使兩軸在中點(diǎn)處重合，不難分析，ΔA和ΔB將分別變?yōu)?Delta;A-2δ和ΔB+2δcosα;根據(jù)對稱原理，應(yīng)有:

　　ΔA-2δ=ΔB+2δcosα(2)

　　從以上分析可以看出,激光對中儀的測量值僅與對方接受器CCD面上光束能量中心位移的徑向分量有關(guān)。由式(1)可知，角偏差任何微小的變化都可以從ΔA+ΔB的變化中感覺到,而千分表是無法做到的;式(2)則說明了當(dāng)角偏差很小時，cosα=1,δ=(ΔA-ΔB)/4,更顯其性。

　　值得一提的是,大多數(shù)激光對中儀能地測出軸偏差和角偏差外，將設(shè)備地腳墊平點(diǎn)距測量器的距離S1、S2輸入后，還能計算出各地腳具體的墊平值及平移值,極大地提高了效率。