專利名稱：自水平激光標線裝置及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自水平激光標線裝置，尤其是能夠在目標面上形成激光參照標記的自水平激光標線裝置。本發(fā)明還涉及控制自水平激光標線裝置的方法。
背景技術(shù)：
在建筑、裝修等工程領(lǐng)域中，常常需要設(shè)置水平或者垂直的基準線以便于進行其他操作。專利號為96209131.6、標題為“立體投影定投光儀”的中國專利揭示了一種自水平式標線器，包含一個鉸接安裝在機架上可自由擺動的垂體，通過安裝在垂體上的激光發(fā)光器和透鏡裝置，從而在目標表面上形成水平和垂直的激光基準線。和以往的人工畫線相比，使用這類自水平標線器顯然非常方便快捷，但是同時也出現(xiàn)了新的問題。由于該類自水平標線器的垂體一直都處于可以自由擺動的狀態(tài)，在對標線器進行運輸或者攜帶的過程中，垂體無規(guī)則的擺動很可能使激光發(fā)光裝置和透鏡裝置等精密器件損壞或者損失精度，導(dǎo)致激光標線裝置的使用壽命縮短。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是基于現(xiàn)有技術(shù)提供一種可對垂體進行鎖定的自水平激光標線裝置。該自水平激光標線裝置在非使用狀態(tài)時垂體被鎖定在一個固定位置上，從而防止標線裝置被意外損壞或者損失精度。本發(fā)明要解決的另一個技術(shù)問題是提供一種控制自水平激光標線裝置的方法。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的自水平激光標線裝置包含一機殼，一以懸掛的方式安裝在機殼中的垂體，固定在垂體上的至少一個激光發(fā)生裝置，一和激光發(fā)生裝置電連接的電源，一垂體鎖定裝置。該垂體鎖定裝置進一步包含一電機，一由電機帶動、可移動到一鎖定位置和一松開位置上的鎖定件。鎖定件具有一鎖定面。垂體具有一接觸面。當鎖定件處于鎖定位置上時，鎖定件的鎖定面和垂體的接觸面接觸。當鎖定件處于松開位置上時，鎖定件的鎖定面和垂體的接觸面不接觸。
為了對本發(fā)明的自水平激光標線裝置進行控制，本發(fā)明的控制方法包含以下幾個步驟給電機供電；當激光標線裝置上的一部分表面和第一平面之間的距離處于一個預(yù)設(shè)范圍內(nèi)時，向電機發(fā)出一個第一信號；電機接收到第一信號后朝著一個第一方向轉(zhuǎn)動，帶動鎖定件朝著遠離垂體的方向移動。
由于在不使用時或者在脫離所放置表面時，本發(fā)明的自水平激光標線裝置的垂體被相對于機殼鎖定，避免了在運輸攜帶過程中因垂體和機殼之間的碰撞而導(dǎo)致激光發(fā)生裝置或者光學(xué)元件損壞或者損失精度，從而延長標線裝置的使用壽命。


圖1是本發(fā)明的一個首選實施方式的自水平激光標線裝置的整體立體圖。
圖2是圖1中的自水平激光標線裝置去掉一部分機殼后顯示其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖3是圖1中自水平激光標線裝置的的垂體和鎖定件的立體圖。
圖4是圖3中所示的連接塊的立體圖。
圖5是圖3中所示的鎖定件的立體圖。
具體實施例方式
如圖1-5所示的是本發(fā)明的一個首選實施方式的自水平激光標線裝置1。激光標線裝置1包含一機殼10、一擺錘11、第一激光發(fā)生模塊12和第二激光發(fā)生模塊13。
在本實施方式中，機殼10由兩個半機殼101和102組成，并具有一個允許激光從機殼內(nèi)部投射到機殼外部的出射孔103。機殼10還具有可和放置激光標線裝置1的表面接觸的一個底平面104。
一個第一軸承架141，具有兩個安裝部分142和143分別從軸承架的兩側(cè)水平伸出并被卡在機殼10內(nèi)壁上的安裝孔中。一對第一軸承144(其中一個未示出)分別裝在第一軸承架141的兩個軸承座145、145’上的軸承安裝孔中。一第一軸桿146穿過連接塊15上部的一個第一通孔151，其兩端分別裝在該對第一軸承144中。連接塊146的下部還具有一個第二通孔152，其中心軸線152’垂直于第一通孔的中心軸線151’。在本首選實施方式中，擺錘11的上部具有一對第二軸承座111和111’，一對第二軸承112(其中一個未示出)分別裝在其中。一第二軸桿113穿過連接塊15下部的第二通孔152，其兩端分別裝在該對第二軸承112中。通過這種方式，使得擺錘11懸掛在機殼中并可在相互垂直的兩個方向上擺動。顯然，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以聯(lián)想到，第二軸承座還可以不直接做在擺錘上，而通過機械連接的方式連接于擺錘。在其他實施方式中，擺錘還可以通過其他連接機構(gòu)懸掛在機殼中。
激光標線裝置1還可以包含一個擺動阻尼裝置，用于當擺錘11自由擺動時衰減其擺動運動，縮短擺錘11達到自然靜止狀態(tài)的時間。在本實施方式中，擺動阻尼裝置由彈簧構(gòu)成。一第一連接板161通過螺釘固定到第一軸承架141上表面上。一第二連接板162和一第三連接板163也通過螺釘分別固定在擺錘11兩側(cè)。四根彈簧164、165、166和167的上端分別固定在第一連接板161的四個角上。彈簧164和167的下端固定在第二連接板162上。彈簧165和166的下端固定在第三連接板163上。當擺錘11自由擺動時，彈簧164、165、166、167衰減擺錘的擺動運動幅度。在其他實施方式中，還可以采用其他類型的擺動阻尼裝置，例如現(xiàn)有技術(shù)中的磁力阻尼裝置等。
激光標線裝置1還包含一電源，并且最好為一組干電池。首選地，電源被設(shè)置在機殼10的內(nèi)部。
在本實施方式中，激光發(fā)生模塊12和13具有相同的結(jié)構(gòu)，都包含一個圓柱形外殼，其中依次裝有一個激光二極管，一個準直透鏡或者準直透鏡組，用于將激光二極管所發(fā)出的激光束轉(zhuǎn)變成準直光束。擺錘11的中部有兩個容納孔114和115，激光發(fā)生模塊12和13分別固定于其中。激光發(fā)生模塊12、13和上述電源電連接，當接通時，激光發(fā)生模塊可朝外發(fā)出準直激光束。沿著準直光束的傳播方向，還分別設(shè)置有可將準直光束轉(zhuǎn)變成平面光束的光學(xué)元件，從而可以在目標表面上形成激光參照線以方便其他操作，例如砌磚、掛畫、鉆孔、切割等。該光學(xué)元件首選為一個柱面透鏡。專利號為96209131.6的中國專利詳細揭示了這樣的平面光束發(fā)生系統(tǒng)，在此將其引用為本文的一部分。當然，該光學(xué)元件還可以是其他類型的光學(xué)器件，例如具有曲面的反射鏡、二元光學(xué)器件等。在本實施方式中，為了節(jié)約空間，該光學(xué)元件被固定在激光發(fā)生模塊的圓柱形外殼中，。當然在其他實施方式中，還可以將該光學(xué)元件直接裝在垂體上或者激光標線裝置的其他合適位置上。
在本實施方式中，在擺錘11上還裝有兩個調(diào)節(jié)螺釘116和117。在裝配過程中，通過旋入或旋出調(diào)節(jié)螺釘116和117，調(diào)節(jié)擺錘11的重心位置，使得當擺錘11處于自然靜止狀態(tài)時，激光發(fā)生模塊12和13所發(fā)出的激光束通過上述光學(xué)元件后形成的平面光束分別位于一個水平平面和一個垂直平面內(nèi)，從而可以在垂直目標面上形成水平的和垂直的激光參照線。
激光標線裝置1還包含一個擺錘鎖定裝置，用于將擺錘鎖定在一個固定位置上。該擺錘鎖定裝置包含一個電機17，一個鎖定件18。首選地，電機17和激光發(fā)生裝置12和13的電源連接?？梢韵胂?，電機也可以和一個另外的電源連接，以便于實現(xiàn)分別控制電機和激光發(fā)生裝置。在本實施方式中，電機17通過一傳動機構(gòu)和鎖定件18連接。傳動機構(gòu)包含一個小齒輪191，一個大齒輪192，一個齒條193。小齒輪191裝在電機17的輸出軸上，并和大齒輪192嚙合。同時，大齒輪192和齒條193嚙合。鎖定件18首選為一U形塊，被設(shè)置于擺錘11的下部118的下方。在本實施方式中，鎖定件18包含一開口端182，開口端182具有鎖定面1821和1822，可和擺錘下部118下表面上的一接觸面118’接觸。鎖定件18還具有一閉合端181，其中齒條193直接形成于閉合端181上。當電機17正反轉(zhuǎn)動時，齒條193帶動鎖定件18隨之上下移動一個預(yù)定距離。當電機17正轉(zhuǎn)帶動鎖定件18向上移動時，鎖定件18的開口端182的鎖定面1821和1822最終和擺錘下部118的接觸面118’緊密接觸，將擺錘鎖定在一個固定位置上，使其不能夠任意擺動。當電機17反轉(zhuǎn)帶動鎖定件18向下移動時，鎖定件18的開口端182的鎖定面1821、1822和擺錘下部118的底面分開，松開擺錘。
首選地，擺垂下部118的接觸面118’為一球面的一部分，并且鎖定件18的鎖定面1821和1822位于和擺垂下部118的接觸面118’的球面半徑相同的一個球面上。接觸面118’和鎖定面1821、1822的這種設(shè)計使得擺錘無論處于一個預(yù)定范圍內(nèi)的哪個位置上，鎖定面都可以由電機驅(qū)動和接觸面緊密接觸，從而穩(wěn)定地鎖定擺錘。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以很容易想到，傳動機構(gòu)不止一種實施方式，還可以通過其他結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，例如蝸輪蝸桿機構(gòu)、螺桿螺母機構(gòu)等，鎖定件也可以被設(shè)計成其他合適的形狀和結(jié)構(gòu)。
本實施方式中，激光標線裝置1還包含一個光電接近開關(guān)20，裝在機殼1中并靠近其底部。激光標線裝置1還包含一個同時和光電接近開關(guān)20以及電機17電連接的電機控制回路。光電接近開關(guān)20包含一個發(fā)光元件，可通過機殼1底面104上的一個孔朝外發(fā)出檢測光線。光電接近開關(guān)20還包含一個光電檢測元件，例如PIN光電二極管、雪崩光電二極管等類似元件。在電機17電源沒有打開時，鎖定件18鎖定擺錘11。當打開電機17電源，并且底面104靠近激光標線裝置的放置平面到一個預(yù)定距離范圍內(nèi)時，例如首選0-2mm，光電檢測元件就能夠接收到從該放置平面反射回來的檢測光線，并輸出相應(yīng)的電信號。相應(yīng)地，該電機控制回路響應(yīng)光電檢測元件輸出的電信號向電機17輸出一個松開信號，使電機17正向轉(zhuǎn)動，帶動鎖定件18向下移動以松開擺錘11。如果在這個預(yù)定的距離范圍之外，則光電檢測元件不能夠接收到檢測光線的反射光，在這種情況下，即使電機電源打開電機也不會帶動鎖定件松開擺錘。當鎖定件18松開擺錘后，一旦光電檢測元件接收不到檢測光線的反射光，電機控制回路就向電機17輸出一個鎖定信號，使其反向轉(zhuǎn)動帶動鎖定件18向上移動以鎖定擺錘。
在其他實施方式中，還可以用其他類型的裝置或機構(gòu)控制電機正、反轉(zhuǎn)以帶動鎖定件移動鎖定或松開擺錘。
上述內(nèi)容僅僅提供了本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明所提供的文字描述、附圖以及權(quán)利要求書能夠很容易想到，在不脫離權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的構(gòu)思和范圍的條件下，可以作出多種變化和改動。本發(fā)明的保護范圍由權(quán)利要求確定。
權(quán)利要求
1.一種自水平激光標線裝置，包含一機殼；一垂體，以懸掛的方式安裝在所述機殼中；至少一個激光發(fā)生裝置，固定在所述垂體上；一和所述激光發(fā)生裝置電連接的電源；一垂體鎖定裝置，其特征在于，所述垂體鎖定裝置至少包含一電機，以及一由所述電機帶動、可移動到一鎖定位置和一松開位置上的鎖定件，所述鎖定件具有一鎖定面，所述垂體具有一接觸面，當所述鎖定件處于所述鎖定位置上時，所述鎖定件的鎖定面和所述垂體的接觸面接觸，當所述鎖定件處于所述松開位置上時，所述鎖定件的鎖定面和所述垂體的接觸面不接觸。
2.如權(quán)利要求1所述的自水平激光標線裝置，其特征在于，所述鎖定件的鎖定面和所述垂體的接觸面具有同樣的球面半徑。
3.如權(quán)利要求1所述的自水平激光標線裝置，還包含一連接所述電機和所述鎖定件的傳動機構(gòu)。
4.如權(quán)利要求3所述的自水平激光標線裝置，其特征在于，所述傳動機構(gòu)至少包含一個裝在所述電機輸出軸上的齒輪，和一個固定連接到所述鎖定件上的齒條。
5.如權(quán)利要求1所述的自水平激光標線裝置，還包含一衰減垂體的擺動運動的阻尼裝置。
6.如權(quán)利要求1所述的自水平激光標線裝置，其特征在于，所述激光發(fā)生裝置包含一激光二極管、以及一使所述激光二極管所發(fā)出的激光準直的準直透鏡。
7.如權(quán)利要求1所述的自水平激光標線裝置，還包含一可產(chǎn)生鎖定信號和松開信號的信號發(fā)生裝置，該信號發(fā)生裝置和所述電機電連接。
8.如權(quán)利要求7所述的自水平激光標線裝置，其特征在于，所述機殼具有一可和放置所述自水平激光標線裝置的第一平面接觸的底平面，所述信號發(fā)生裝置包含一個可向所述第一表面發(fā)出檢測光線的發(fā)光元件，一個感應(yīng)從所述第一表面反射回來的檢測光線、并產(chǎn)生相應(yīng)電信號的感應(yīng)元件。
9.如權(quán)利要求8所述的自水平激光標線裝置，其特征在于，所述信號發(fā)生裝置還包含一個響應(yīng)所述光線感應(yīng)元件發(fā)出的電信號而向電機輸出所述松開信號的控制回路。
10.如權(quán)利要求8所述的自水平激光標線裝置，其特征在于，所述機殼的底平面上有允許所述發(fā)光元件所發(fā)出的檢測光線和從所述第一表面反射回來的檢測光線從中穿過的通孔。
11.如上述任一權(quán)利要求所述的自水平激光標線裝置，還包含一將所述激光發(fā)生裝置發(fā)出的激光束轉(zhuǎn)變成平面激光束的光學(xué)元件。
12.如權(quán)利要求11所述的自水平激光標線裝置，其特征在于，所述光學(xué)元件是一個透鏡。
13.一種控制權(quán)利要求1中所述的自水平激光標線裝置的方法，其特征在于，該控制方法包含給所述電機供電；當所述激光標線裝置上的一部分表面和第一平面之間的距離處于一個預(yù)設(shè)范圍內(nèi)時，向所述電機發(fā)出一個第一信號；電機接收到所述第一信號后朝著一個第一方向轉(zhuǎn)動，帶動所述鎖定件的鎖定面朝著遠離所述垂體的接觸面的方向移動。
14.如權(quán)利要求13所述的控制方法，其特征在于，所述激光發(fā)生裝置包含一激光二極管，一準直透鏡，所述自水平激光標線裝置還包含一將所述激光發(fā)生裝置所發(fā)出的激光束轉(zhuǎn)變成一平面光束的光學(xué)元件。
15.如權(quán)利要求13所述的控制方法，其特征在于，所述自水平激光標線裝置還包含一連接所述電機和所述鎖定件的傳動機構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可對垂體進行鎖定的自水平激光標線裝置及其控制方法。本發(fā)明的自水平激光標線裝置包含一機殼，一以懸掛的方式安裝在機殼中的垂體，固定在垂體上的至少一個激光發(fā)生裝置，一和激光發(fā)生裝置電連接的電源，一垂體鎖定裝置。該垂體鎖定裝置進一步包含一電機，一由電機帶動、可移動到一鎖定位置和一松開位置上的鎖定件。鎖定件具有一鎖定面。垂體具有一接觸面。當鎖定件處于鎖定位置上時，鎖定件的鎖定面和垂體的接觸面接觸。當鎖定件處于松開位置上時，鎖定件的鎖定面和垂體的接觸面不接觸。該自水平激光標線裝置在非使用狀態(tài)時垂體被鎖定在一個固定位置上，從而防止標線裝置被意外損壞或者損失精度。
文檔編號G02B27/00GK101078623SQ200610040690
公開日2007年11月28日 申請日期2006年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月26日
發(fā)明者陳明 申請人:南京德朔實業(yè)有限公司