專利名稱：一種自動安平的激光掃平儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種能在目標物上形成水平激光線、鉛垂激光線的一種自動安平的激光掃平儀。
背景技術：
建筑、裝璜及設備安裝領域都需要在作業過程中確定水平基準或者鉛垂基準。傳統的水平基準是通過水平尺或塑料水管獲得的，而鉛垂基準往往通過拉重錘線獲得，但這些方法都存在精度不高、操作效率低的缺陷。
近幾年，隨著科學技術的進步與發展，低功率的可見激光器的生產成本得以大幅降低，因此使這類激光器在民用領域的普及使用成為可能。中國專利91226755公開了一種多基準自動激光準直裝置，它可以提供自動鉛直基準面與自動水平基準面，該專利技術在自動安平激光鉛直儀的基礎上設置了一直角反射器與一掃描器，自動安平激光鉛直儀產生自動鉛直激光束，當掃描器直接固定在鉛直激光束的投射路徑時其可掃描出一水平面，但當需要產生鉛直面時則必須先拆下掃描器，然后在鉛直激光束的投射路徑上固定上直角反射器，由直角反射器將鉛直激光束變成水平激光束，最后再將掃描器固定在直角反射器的出光口，由其旋轉而掃描出一鉛直激光平面。在實際使用當中，該專利技術的缺陷是顯而易見，因為它不能同時產生鉛直基準面與水平基準面，而施工中各種水平基準面與鉛直基準面的使用頻繁，利用該專利技術必定會出現頻繁拆換直角反射器與掃描器的情況，使用非常不方便。中國專利97102392也公開了一種能自動產生水平基準面與鉛直基準面的激光水平儀，當該激光水平儀豎放時其能在一定傾斜范圍內自動掃描出一水平基準面，當該激光水平儀橫放時其又能在一定傾斜范圍內自動掃描出一鉛直基準面，在實際使用當中，其實用性與操作的方便性雖然得到了提高，但它還是不能同時產生水平基準面與鉛直基準面，仍無法滿足需同時確定水平與鉛直基準的施工場合。
綜合以上所述，針對現有技術的各自不足之處，有必要加以改進。
發明內容
本實用新型的目的在于提供一種能在目標物上同時形成水平激光線、鉛垂激光線的一種自動安平的激光掃平儀。本實用新型是通過以下技術方案來實現的一種自動安平的激光掃平儀包括設在殼體中的電源和重力安平機構，安平機構的擺動件上設有產生鉛直準直激光束的激光器，在激光器的投射路徑上設有一將入射激光折轉90°的光學裝置，該光學裝置連接在一回轉軸上，殼體中還設有電機，其中電機與回轉軸間設有動力傳動裝置；其特征在于所述安平機構的擺動件上還設有一個或多個投射準直激光束的投射裝置，在投射裝置的投射路徑上設有將準直激光束轉換為激光鉛直面的轉換裝置。當所述自動安平的激光掃平儀在一定范圍內發生水平傾斜時，重力安平機構能作出相應的傾斜角度補償，使固定在安平機構擺動件上的激光器投射的準直激光束始終保持鉛直方向，固定在回轉軸上的光學裝置將入射的鉛直激光束折轉90°后成水平狀態向外投射，電機通過傳動裝置帶動回轉軸與光學裝置作擺動或回轉運動，從而將光學裝置向外投射的激光束轉換為激光水平面。本實用新型中，由于在安平機構的擺動件上還設有其它一個或多個能產生準直激光束的投射裝置，且所產生的準直激光束能被轉換裝置轉換為激光鉛垂面，所以本實用新型能同時產生激光水平面與激光鉛垂面，從而能在墻面上產生一個以上的“十”字交叉激光基準線。利用本實用型的一種更有益的結果是，在安平機構的擺動件上可以設置兩組相互正交的準直激光束投射裝置與鉛直面轉換裝置，從而能在墻面、天頂及地面形成多個“十”字交叉激光基準線，能同時滿足頂棚裝飾、燈具定位及地面鋪設等多種施工作業的定位需要。
在本實用新型中，所述的投射裝置是設在所述激光器投射路徑上的分光鏡或設在安平機構擺動件上的準直激光器。利用分光鏡的分光功能，可以將所述的鉛直準直激光束分為一繼續保持原鉛直狀態投射的透射準直激光束與一被折轉一定角度后投射的反射準直激光束，從而可以用一個準直激光器得到兩條準直激光束，因此能達到降低本實用新型制造成本的目的，這一點在使用波長在630nm以下的高檔激光器時表現得更為明顯。當然利用設置在安平機構擺動件上的準直激光器，也同樣能實現本實用新型的發明目的。
在本實用新型中，所述投射裝置投射的激光束是水平準直激光束。由于是水平準直激光束，所以其被轉換裝置轉換為激光鉛直面后能與激光水平面相交，從而確保能在墻面上得十”字交叉激光基準線，此外利用類似旋轉五棱鏡一類的掃描裝置可以將水平準直激光束轉換為激光鉛直面。
在本實用新型中，所述的轉換裝置包括傳動裝置、回轉軸及一將入射激光折轉90°的光學裝置，回轉軸的回轉中心基本與入射激光重合，光學裝置設在回轉軸上，傳動裝置設在回轉軸與電機之間。電機通過傳動裝置帶動回轉軸做作擺動或回轉運動，由于光學裝置是設在回轉軸上，所以光學裝置能與回轉軸聯動，還由于所述的光學裝置能將入射激光折轉90°，所以通過與回轉軸一起的擺動或回轉運動能將入射的水平準直激光束掃描成具有一定扇形角或全周的激光鉛直面。
在本實用新型中，所述的轉換裝置是連接在安平機構擺動件上的柱面透鏡，柱面透鏡的軸線垂直準直激光束并始終平行于水平面。準直激光束通過柱面透鏡時會發生折射，當柱面透鏡的軸線垂直準直激光束時它就能將準直激光束折射為一個具有一定扇形角的扁平激光面，當柱面透鏡的軸線平行水平面時，其折射產生的激光面呈鉛直狀態。由于利用柱面透鏡不需上述回轉及光學裝置等就能產生激光鉛直面，所以具有制造簡單、成本低的優點。
在本實用新型中，所述的光學裝置是五棱鏡或兩面夾角為45°的反射鏡。因為五棱鏡具有入射光與出射光垂直的特性，所以它能將鉛直的入射激光束折轉為水平的出射激光束，但一般秒級精度的五棱鏡市場售價都較為昂貴，所以雖然它有使用方便的優點，卻會增加產品的制造成本。平面反射鏡的市場售價非常便宜，而兩面夾角為45°的反射鏡組成的光學裝置也能使入射光與出射光保持垂直，所以利用兩面經準確校正夾角的反射鏡也同樣能實現本實用新型的發明目的，而且能降低本實用新型的制造成本。
在本實用新型中，所述的一種自動安平的激光掃平儀包括指示殼體與地面傾斜程度的水準裝置。由于重力安平機構只能在有限的殼體傾斜范圍內對傾斜角度做出補償，而更為重要的原因是當殼體發生傾斜時，鉛直激光束在光學裝置上的入射點會偏離回轉中心，進而影響到水平或鉛直激光基準面的準確性，偏角越大這種影響就越大，所以使用時必須嚴格限制殼體的傾斜角度范圍，以保證輸出的基準面有足夠的精確度。
在本實用新型中，所述殼體的下面設有調節殼體與地面傾斜角度的調節旋鈕。當殼體與地面的傾斜角度超過規定的最大值時，利用調節旋鈕的調節功能可以糾正殼體的這種傾斜，從而使本實用新型能適應地面傾斜坡度較大的施工場合。
在本實用新型中，所述殼體的底部連接有一底座，所述調節旋鈕設在底座上，殼體與底座間設有能使兩者相對自由轉動的結構。由于所述的殼體與底座是可以相對自由轉動的，所以使用時可以根據施工需要極為方便的調整激光鉛垂面的方向，有助于提高工作效率。
在本實用新型中，所述的一種自動安平的激光掃平儀包括能使安平機構擺動件迅速靜止的磁阻裝置及能對安平機構擺動件實現鎖定的鎖止裝置。當重力安平機構受到外界干擾而發生來回擺動的振動時，通過所設置的磁阻裝置可對重力安平機構的擺動件產生電磁擾動，從而可令擺動件的來回振動迅速停止。當儀器在運輸、移動時，擺動件與殼體會發生頻繁的碰撞，這樣就有可能會影響本實用新型結構的精密性，而通過鎖止裝置可實現對安平機構擺動件的鎖定，從而可完全避免上述危害性結果的出現。
圖1為本實用新型的一實施例的結構示意圖。
圖2為對圖1實施例的E向俯視圖。
圖3為對圖1實施例的F向局部視圖。
圖4為本實用新型的又一實施例的結構示意圖。
圖5為對圖4實施例的G向俯視圖。
具體實施方式
結合圖1、2、3所示本實用新型的一實施例的結構包括上殼體1、電機座板2、水平電機3、小帶輪4、水平線路板5、反射鏡6、鉛直回轉軸7、軸蓋8、小軸承9、大軸承10、反射鏡座11、傳動帶12、反射鏡13、萬向節14、傳動帶15、下殼體16、水平回轉軸17、大軸承18、反射鏡19、小軸承20、軸蓋21、鉛直線路板22、鉛直電機23、反射鏡座24、電機座板25、反射鏡座26、小帶輪27、擺動件28、鎖緊滑塊29、鎖緊旋鈕30、下殼體座31、底座32、重錘3 3、陰尼片34、磁鐵35、磁鐵座36、調節旋鈕37、電池蓋38、電池盒39、鉛直激光器40、分光鏡座41、分光鏡42、水平電機控制鍵43、圓形水準泡44、鉛直電機控制鍵45。
以下結合附圖對該實施的構造作進一步的說明如圖1所示，重力安平機構設在下殼體16內，重力安平機構主要由萬向節14、擺動件28、重錘33組成，萬向節14具有兩個相互正交的轉動自由度，擺動件28通過圓柱銷聯接在萬向節14的一組回轉軸承上，萬向節14的另一組回轉軸承固定在下殼體16上，重錘33通過螺釘固定在擺動件28的底部，其中在重錘33與擺動件28之間還固定有陰尼片34。擺動件28左側凸臺的下端面固定有鉛直激光器40，凸臺的上端面固定有分光鏡座41，分光鏡42膠接在分光鏡座41上，通過調整鉛直激光器40的固定螺釘可使其投射的激光束保持鉛直狀態，通過調整分光鏡座41的兩個固定螺釘可使反射激光束保持水平狀態投射。由于擺動件28能相對下殼體16作兩個正交方向的自由擺動，所以無論下殼體16在哪個方向發生水平傾斜，擺動件28在重錘33的回復力矩作用下都能向相反的方向作出對應的擺動，從而能保持擺動件28的原有狀態不變，即保持透射激光束的鉛直狀態不變、反射激光束的水平狀態不變。
如圖1所示，鉛直回轉軸7通過大軸承10與小軸承9固定在上殼體1的軸孔內，其中鉛直回轉軸7大端的圓周面上加工有容納傳動帶12的凹槽，鉛直回轉軸7下端的斜面上膠接有反射鏡6，反射鏡座11通過螺釘固定在鉛直回轉軸7下端的大平面上，反射鏡13膠接在反射鏡座11上，通過調整反射鏡座11的兩個固定螺釘可使反射鏡6與反射鏡13的鏡面呈45°夾角，當鉛直激光束入射到反射鏡6后被反射到反射鏡13，經反射鏡13的再次反射后就變為水平的出射激光束。水平電機3通過電機座板2固定在上殼體1內，在水平電機3的兩個引腳上焊接有水平線路板5，水平線路板5上設有電機控制線路，小帶輪4固定在水平電機3的輸出軸上，在小帶輪4與鉛直回轉軸7間套有傳動帶12，當水平電機3轉動時，小帶輪4就通過傳動帶12帶動鉛直回轉軸7轉動，由于反射鏡6和反射鏡13與回轉軸7聯動，所以能將水平出射激光束旋轉掃描成一激光水平面。
如圖1所示，水平回轉軸17通過大軸承18與小軸承20固定在下殼體16右側的軸孔內，其中水平回轉軸17大端的圓周面上加工有容納傳動帶15的凹槽，水平回轉軸17左端的斜面上膠接有反射鏡19，反射鏡座24通過螺釘固定在水平回轉軸17左端的大平面上，反射鏡26膠接在反射鏡座24上，通過調整反射鏡座24的兩個固定螺釘可使反射鏡19與反射鏡26的鏡面呈45°夾角，當水平激光束入射到反射鏡19后被反射到反射鏡26，經反射鏡26的再次反射后就變為鉛直的出射激光束。鉛直電機23通過電機座板25固定在下殼體16的右側，鉛直電機23的兩個引腳上焊接有鉛直線路板22，鉛直線路板22上設有電機控制線路，小帶輪27固定在鉛直電機23的輸出軸上，在小帶輪27與水平回轉軸17間套有傳動帶15，當鉛直電機23轉動時，小帶輪27就通過傳動帶15帶動水平回轉軸17轉動，由于反射鏡19和反射鏡26與水平回轉軸17聯動，所以能將鉛直出射激光束旋轉掃描成一激光鉛垂面。
如圖1所示，下殼體16的左下側固定有電池盒39，電池盒39內設有電池，電池外側設有一電池蓋38，電池蓋38能防止電池從電池盒39中掉出。下殼體座31通過螺釘固定在下殼體16的底部，其右上平面的凸軸上套有鎖緊旋鈕30，鎖緊滑塊29通過偏心銷連接在鎖緊旋鈕30上，當鎖緊旋鈕30繞凸軸轉動時，通過偏心銷的作用鎖緊滑塊29能做左右滑動，其向左滑時能壓緊重錘33，從而使擺動件28不能自由擺動，反之擺動件28就處于自由擺動的工作狀態。在下殼體座31的左上平面固定有“U”形的磁鐵座36，在“U”形兩條側邊的內側分別固定有兩塊磁鐵35，陰尼片34位于兩塊磁鐵的中間，當擺動件28發生擺動時，兩塊磁鐵與陰尼片34會發生電磁擾動，從而加快消耗擺動件28的動能而使其快速靜止。下殼體座31下端的凸臺置于底座32的中心孔內，兩者能相互自由轉動。底座32下端的底部中心設有內螺紋，可與三角支架旋接。三個調節旋鈕37都加工有內螺紋，分別旋接在底座32的三個凸起的螺桿上，當儀器與地面的傾斜角度超過規定的最大值時，利用調節旋鈕37的調節功能可以糾正儀器的這種傾斜，使之工作在規定的自安平角度內。
如圖2所示，上殼體的頂部分別設有水平電機控制鍵43及圓形水準泡44，水平電機控制鍵43能控制水平電機3的電路的通斷，并且通過加速鍵與減速鍵能控制水平電機3的轉速。圓形水準泡44能指示儀器的傾斜方向，當水準泡的氣泡超出圓形刻度線時表明儀器已超出規定的自安平范圍，需調節相應方位的調節旋鈕37而加以糾正。
如圖3所示，鉛直電機控制鍵45設在下殼體16右側的凸平面上，其能控制鉛直電機23的電路的通斷，并且通過加速鍵與減速鍵能控制鉛直電機23的轉速。
結合圖4、5所示本實用新型的另一實施例的結構包括上殼體46、傳動帶47、反射鏡座48、大軸承49、小軸承50、軸蓋51、反射鏡52、回轉軸53、圓形水準泡54、電機座板55、控制線路板56、電機57、反射鏡58、小帶輪59、萬向節60、防塵玻璃61、防塵蓋62、柱面透鏡63、柱面透鏡座64、準直激光器65、準直激光器座66、擺動件67、鎖緊滑塊68、鎖緊旋鈕69、下殼體座70、底座71、重錘72、陰尼片73、磁鐵74、磁鐵座75、調節旋鈕76、電池蓋77、電池盒78、鉛直激光器79、下殼體80、電機控制鍵81、準直激光器開關82。
以下結合附圖對該實施的構造作進一步的說明如圖4所示，重力安平機構設在下殼體80內，重力安平機構主要由萬向節60、擺動件67、重錘72組成，萬向節60具有兩個相互正交的轉動自由度，擺動件67通過圓柱銷聯接在萬向節60的一組回轉軸承上，萬向節60的另一組回轉軸承固定在下殼體80上，重錘72通過螺釘固定在擺動件67的底部，其中在重錘72與擺動件67之間還固定有陰尼片73。擺動件67左側凸臺的下端面固定有鉛直激光器79，通過調整鉛直激光器79的固定螺釘可使其投射的激光束保持鉛直狀態。準直激光器65通過準直激光器座66連接在擺動件67的右側，柱面透鏡63通過柱面透鏡座64固定在準直激光器65的出光孔前側，由于柱面透鏡63的軸線垂直準直激光束并平行于水平面，所以它能將準直激光器65投射的準直激光束折射為一鉛直的扇形激光平面。在下殼體80的右上角開有所述扇形激光平面出光窗口，防塵玻璃61通過防塵蓋62固定在該出光窗口，以防止灰塵等雜物的進入。由于擺動件67能相對下殼體80作兩個正交方向的自由擺動，所以無論下殼體80在哪個方向發生水平傾斜，擺動件67在重錘72的回復力矩作用下都能向相反的方向作出對應的擺動，從而能保持擺動件67的原有狀態不變，即鉛直激光器79投射的準直激光束保持鉛直狀態不變、柱面透鏡63折射的扇形激光平面保持鉛直狀態不變。
如圖4所示，鉛直回轉軸53通過大軸承49與小軸承50固定在上殼體46的軸孔內，其中鉛直回轉軸53大端的圓周面上加工有容納傳動帶47的凹槽，鉛直回轉軸53下端的斜面上膠接有反射鏡52，反射鏡座48通過螺釘固定在鉛直回轉軸53下端的大平面上，反射鏡58膠接在反射鏡座48上，通過調整反射鏡座48的兩個固定螺釘可使反射鏡52與反射鏡58的鏡面呈45°夾角，當鉛直激光束入射到反射鏡52后被反射到反射鏡58，經反射鏡58的再次反射后就變為水平的出射激光束。水平電機57通過電機座板55固定在上殼體46內，在水平電機57的兩個引腳上焊接有水平線路板56，水平線路板56上設有電機控制線路，小帶輪59固定在水平電機57的輸出軸上，在小帶輪59與鉛直回轉軸53間套有傳動帶47，當水平電機57轉動時，小帶輪59就通過傳動帶47帶動鉛直回轉軸53轉動，由于反射鏡52和反射鏡58與回轉軸53聯動，所以能將水平出射激光束旋轉掃描成一激光水平面。圓形水準泡54固定在上殼體46的頂部，通過圓形水準泡54能指示儀器的傾斜方向，當水準泡的氣泡超出圓形刻度線時表明儀器已超出規定的自安平范圍，需調節相應方位的調節旋鈕76而加以糾正。
如圖4所示，下殼體80的左下側固定有電池盒78，電池盒78內設有電池，電池外側設有一電池蓋77，電池蓋77能防止電池從電池盒78中掉出。下殼體座70通過螺釘固定在下殼體80的底部，其右上平面的凸軸上套有鎖緊旋鈕69，鎖緊滑塊68通過偏心銷連接在鎖緊旋鈕69上，當鎖緊旋鈕69繞凸軸轉動時，通過偏心銷的作用鎖緊滑塊68能做左右滑動，其向左滑時能壓緊重錘72，從而使擺動件67不能自由擺動，反之擺動件67就處于自由擺動的工作狀態。在下殼體座70的左上平面固定有“U”形的磁鐵座75，在“U”形兩條側邊的內側分別固定有兩塊磁鐵74，阻尼片73位于兩塊磁鐵的中間，當擺動件67發生擺動時，兩塊磁鐵與阻尼片73會發生電磁擾動，從而加快消耗擺動件67的動能而使其快速靜止。下殼體座70下端的凸臺置于底座71的中心孔內，兩者能相互自由轉動。底座71下端的底部中心設有內螺紋，可與三角支架旋接。三個調節旋鈕76都加工有內螺紋，分別旋接在底座71的三個凸起的螺桿上，當儀器與地面的傾斜角度超過規定的最大值時，利用調節旋鈕76的調節功能可以糾正儀器的這種傾斜，使之工作在規定的自安平角度內。
如圖5所示，上殼體的頂部分別設有水平電機控制鍵81及準直激光器開關82，水平電機控制鍵81能控制水平電機57的電路的通斷，并且通過加速鍵與減速鍵能控制水平電機57的轉速，準直激光器開關82能控制準直激光器65的電路的通斷。
權利要求1.一種自動安平的激光掃平儀包括設在殼體中的電源和重力安平機構，安平機構的擺動件上設有產生鉛直準直激光束的激光器，在激光器的投射路徑上設有一將入射激光折轉90°的光學裝置，該光學裝置連接在一回轉軸上，殼體中還設有電機，其中電機與回轉軸間設有動力傳動裝置；其特征在于所述安平機構的擺動件上還設有一個或多個投射準直激光束的投射裝置，在投射裝置的投射路徑上設有將準直激光束轉換為激光鉛直面的轉換裝置。
2.根據權利要求1所述的一種自動安平的激光掃平儀，其特征在于所述的投射裝置是設在所述激光器投射路徑上的分光鏡或設在安平機構擺動件上的準直激光器。
3.根據權利要求2所述的一種自動安平的激光掃平儀，其特征在于所述的投射裝置所投射的激光束是水平準直激光束。
4.根據權利要求1所述的一種自動安平的激光掃平儀，其特征在于所述的轉換裝置包括傳動裝置、回轉軸及一將入射激光折轉90°的光學裝置，光學裝置設在回轉軸上，傳動裝置設在回轉軸與電機之間。
5.根據權利要求1所述的一種自動安平的激光掃平儀，其特征在于所述的轉換裝置是連接在安平機構擺動件上的柱面透鏡，柱面透鏡的軸線垂直于準直激光束并始終平行于水平面。
6.根據權利要求1或4所述的一種自動安平的激光掃平儀，其特征在于所述的光學裝置是五棱鏡或兩面夾角為45°的反射鏡。
7.根據權利要求1所述的一種自動安平的激光掃平儀，其特征在于所述的一種自動安平的激光掃平儀包括指示殼體與地面傾斜程度的水準裝置。
8.根據權利要求7所述的一種自動安平的激光掃平儀，其特征在于所述殼體的下面設有調節殼體與地面傾斜角度的調節旋鈕。
9.根據權利要求8所述的一種自動安平的激光掃平儀，其特征在于所述殼體的底部連接有一底座，所述調節旋鈕設在底座上，殼體與底座間設有能使兩者相對自由轉動的結構。
10.根據權利要求1所述的一種自動安平的激光掃平儀，其特征在于所述的自動安平的激光掃平儀設有使安平機構擺動件迅速靜止的磁阻裝置和對安平機構擺動件實現鎖定的鎖止裝置。
專利摘要一種自動安平的激光掃平儀包括設在殼體中的電源和重力安平機構，安平機構的擺動件上設有產生鉛直準直激光束的激光器，在激光器的投射路徑上設有一將入射激光折轉90°的光學裝置，該光學裝置連接在一回轉軸上，殼體中還設有電機，其中電機與回轉軸間設有動力傳動裝置；其特征在于所述安平機構的擺動件上還設有一個或多個投射準直激光束的投射裝置，在投射裝置的投射路徑上設有將準直激光束轉換為激光鉛直面的轉換裝置。本實用型的有益的結果是，在安平機構的擺動件上可以設置兩組相互正交的準直激光束投射裝置與鉛直面轉換裝置，從而能在墻面、天頂及地面形成多個“十”字交叉激光基準線，能同時滿足頂棚裝飾、燈具定位及地面鋪設等多種施工作業的定位需要。
文檔編號G01C15/00GK2884146SQ20062010025
公開日2007年3月28日 申請日期2006年1月8日 優先權日2006年1月8日
發明者周培銀 申請人:周培銀
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
