專利名稱：參考光束發(fā)生器和方法
參考光束發(fā)生器和方法
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背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種類型的參考光束發(fā)生器，其被用于將垂直、水平和方 的可見光參考光束投射到墻、天花板或地板上，以促進(jìn)在建筑工地或其它 地方的空間定位。這樣的工具已經(jīng)被用于給墻、梁、托梁、天花板、鋪設(shè) 的梵磚、懸桂的架子和櫥拒的建筑布局以及給其它許多類似的活動提供可 見參考線。
現(xiàn)有技術(shù)的參考光束發(fā)生器通常以特定的幾何配置中只產(chǎn)生一個或兩 個參考光束。雖然這樣的設(shè)備是有用的，但是它們的應(yīng)用有限。此外，這 樣的設(shè)備通常提供靜止的參考光束或者旋轉(zhuǎn)的光束。靜止的參考光束的用 途有限。產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的參考光束的設(shè)備提供了產(chǎn)生遍布表面的光線的能力。
然而，因?yàn)樾D(zhuǎn)光束的功率遍布光束的整個360度旋轉(zhuǎn)，因此為了使該線 是可見的，需要稍微更高功率的光源， 一般是激光.墻上或其它表面上的 長度較短的光束路徑可能只接收光束功率的十分之一，例如，如果這段光 束路徑只等于光束旋轉(zhuǎn)的十分之一。因此，較高功率的激光光源必須被包 含在該設(shè)備中。這不僅僅減小了電池壽命，而且提高了安全顧慮。如果光 束停止旋轉(zhuǎn)，那么指向固定點(diǎn)處的光束的功率必須稍微被減小，或者激光 必須被立即切斷。
由此可見，需要這樣的參考光束發(fā)生器，其在使用中提供最大的靈活性、提供多個參考光束并且允許在較低的功率消耗和較低的光束功率電平 的情況下的滿足要求的操作。

發(fā)明內(nèi)容
這些需要可由一種參考光束發(fā)生器滿足，其包括用于投射第一扇形 激光光束的第一投射回轉(zhuǎn)臺、用于投射第二扇形激光光束的第二投射回轉(zhuǎn) 臺和用于投射第三扇形激光光束的第三投射回轉(zhuǎn)臺。第 一扇形激光光束^f皮 在第一平面中投射，第二扇形激光光束^皮在垂直于笫一平面的第二平面中 投射，而第三扇形激光光束4皮在垂直于第一平面和第二平面的第三平面中 投射?；剞D(zhuǎn)臺支架支撐笫一投射回轉(zhuǎn)臺、第二投射回轉(zhuǎn)臺和笫三投射回轉(zhuǎn) 臺，以4吏每個回轉(zhuǎn)臺可繞著垂直于它將扇形激光光束所投射的平面的軸樞 軸轉(zhuǎn)動過完整的一周。回轉(zhuǎn)臺支架包括用于支撐第一回轉(zhuǎn)臺的第一樞軸裝 置、用于支撐第二回轉(zhuǎn)臺的第二樞軸裝置和用于支撐第三回轉(zhuǎn)臺的第三樞 軸裝置。第一樞軸裝置、笫二樞軸裝置和第三樞軸裝置中的每一個允許操 作員手工旋轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)臺并提供使在回轉(zhuǎn)臺被旋轉(zhuǎn)以后保持在適當(dāng)?shù)奈恢玫淖?夠的摩擦。
第一投射回轉(zhuǎn)臺、第二投射回轉(zhuǎn)臺和第三投射回轉(zhuǎn)臺中的每一個可包 括提供激光光束的激光二極管、用于給激光二極管提供功率的功率源和用 于將光束重定向?yàn)樯刃蔚耐哥R。在這些回轉(zhuǎn)臺中的每一個中的功率源可包 括電池。投射回轉(zhuǎn)臺中的每一個可進(jìn)一步包括容納激光二極管、功率源和 透鏡的回轉(zhuǎn)臺主體，這些投射回轉(zhuǎn)臺中的每一個具有將回轉(zhuǎn)臺主體連接到 回轉(zhuǎn)臺支架的樞軸裝置。樞軸裝置提供了回轉(zhuǎn)臺繞著基本垂直于扇形激光 光束從回轉(zhuǎn)臺被投射至的平面的軸的樞軸轉(zhuǎn)動。氣泡水平儀(bubble vial) 可^fc沒置在回轉(zhuǎn)臺支架上以4更于校平該回轉(zhuǎn)臺支架，以4吏扇形光束可,支投 射到垂直或水平的平面中。
投射回轉(zhuǎn)臺支架可包括用于支撐第一回轉(zhuǎn)臺的笫一樞軸裝置，該第 一樞軸裝置包括用于旋轉(zhuǎn)第一回轉(zhuǎn)臺的笫一樞軸電動機(jī)；用于支撐第二回 轉(zhuǎn)臺的第二樞軸裝置，該第二樞軸裝置包括用于旋轉(zhuǎn)第二回轉(zhuǎn)臺的第二樞軸電動機(jī)；和用于支撐第三回轉(zhuǎn)臺的笫三樞軸裝置，該第三樞軸裝置包括 用于旋轉(zhuǎn)第三回轉(zhuǎn)臺的第三樞軸電動機(jī)。第一樞軸電動機(jī)、笫二樞軸電動 機(jī)和第三樞軸電動機(jī)中的每一個響應(yīng)于電動機(jī)控制電路。
第一投射回轉(zhuǎn)臺、第二投射回轉(zhuǎn)臺和第三投射回轉(zhuǎn)臺中的每一個可包 括回轉(zhuǎn)臺主體、回轉(zhuǎn)臺主體中的激光二極管和柱面透鏡，以及將該回轉(zhuǎn)臺 主體連接到回轉(zhuǎn)臺支架的樞軸裝置，其中，激光二極管提供激光光束，而 柱面透鏡將該光束變?yōu)樯刃?。激光二極管可由回轉(zhuǎn)臺支架中的電池供電。 該電池可通過滑動電觸頭連接到激光二極管。每個激光二極管提供具有充 足直徑的激光光束，以使所述光束的一部分在柱面透鏡周圍通過，從而在 從回轉(zhuǎn)臺投射的激光線的中心處產(chǎn)生光斑。
第一扇形激光光束、第二扇形激光光束和第三扇形激光光束中的每一 個可為綠色的。笫一投射回轉(zhuǎn)臺、第二投射回轉(zhuǎn)臺和笫三投射回轉(zhuǎn)臺可具 有可被分別接通的激光二極管。發(fā)生器可包括飛行時間測量裝置，該飛行 時間測量裝置用于調(diào)制激光光束中的至少 一個、檢測已調(diào)光束到發(fā)生器的 反射和確定從發(fā)生器到反射已調(diào)光束的表面的距離。
一種使用參考光束發(fā)生器將光的參考點(diǎn)投射到多個表面上的方法，該 參考光束發(fā)生器具有用于分別投射第 一扇形激光光束、第二扇形激光光束 和笫三扇形激光光束的第一投射回轉(zhuǎn)臺、第二投射回轉(zhuǎn)臺和第三投射回轉(zhuǎn) 臺，第一扇形激光光束、第二扇形激光光束和第三扇形激光光束被定向?yàn)?彼此垂直，并且這些回轉(zhuǎn)臺是可旋轉(zhuǎn)的，以使扇形光束中的每一個可繞著 垂直于扇形光束被投射至的平面的軸旋轉(zhuǎn)，該方法可包括以下步驟相對 于多個表面定向參考光束發(fā)生器；將笫一扇形激光光束和第二扇形激光光 束投射到第 一表面上，以使第一參考點(diǎn)被限定在笫 一表面上的兩個光束的 交點(diǎn)處；旋轉(zhuǎn)第一扇形光束和第二扇形光束中的一個，以使它照射鄰近第 一表面的第二表面；以及投射第一扇形光束、第二扇形光束和第三扇形光 束中的笫三個，以4吏它照射第二表面并且與第一扇形光束和第二扇形光束 中照射第二表面的一個相交，從而在第二表面上限定笫二參考點(diǎn)。相對于 多個表面定向光束發(fā)生器的步驟可包括校平參考光束發(fā)生器的步驟。相對于多個表面定向參考光束發(fā)生器的步驟可包括相對于這些表面定位發(fā)生器 的步驟。
一種將光的參考點(diǎn)投射在多個表面上的方法，其包括以下步驟相對 于多個表面定向參考光束發(fā)生器；將第一扇形激光光束、第二扇形激光光 束投射在第一表面上，以使第一參考點(diǎn)被限定在第一表面上的兩個光束的 交點(diǎn)處；旋轉(zhuǎn)第一扇形光束和第二扇形光束，以使它們都照射與第一表面 相對的第二表面；以及投射第一扇形光束和第二扇形光束，以使它們照射 笫二表面并且在第二表面上相交，從而在第二表面上限定第二參考點(diǎn)。相 對于多個表面定向參考光束發(fā)生器的步驟可包括校平參考光束發(fā)生器的步 驟。相對于多個表面定向參考光束發(fā)生器的步驟可包括相對于這些表面定 位發(fā)生器的步驟。
一種使用參考光束發(fā)生器將光的參考點(diǎn)投射在多個表面上的方法，該 參考光束發(fā)生器具有用于分別投射第一扇形激光光束、第二扇形激光光束 和第三扇形激光光束的第一投射回轉(zhuǎn)臺、第二投射回轉(zhuǎn)臺和第三投射回轉(zhuǎn) 臺，其中，第一扇形激光光束、第二扇形激光光束和第三扇形激光光束被 定向?yàn)楸舜舜怪?，并且這些回轉(zhuǎn)臺是可旋轉(zhuǎn)的，以使所述扇形光束中的每 一個可繞著垂直于扇形光束被投射至的平面的軸旋轉(zhuǎn)，該方法可包括以下 步驟相對于多個表面定向參考光束發(fā)生器；將第一扇形激光光束和第二 扇形激光光束損:射在第一表面上，以4吏第一參考點(diǎn)被限定在第一表面上的 兩個光束的交點(diǎn)處；以及投射第一扇形光束、第二扇形光束和第三扇形光 束中的第三個，以^使它照射第二表面和第三表面并且與第一扇形光束和第 二扇形光束相交。通過該布置，第二參考點(diǎn);故限定在第二表面上第一扇形 光束和第三扇形光束相交處，而第三參考點(diǎn)被限定在第三表面上第二扇形 光束和笫三扇形光束相交處。該方法可包括校平參考光束發(fā)生器的步驟。 相對于多個表面定向參考光束發(fā)生器的步驟可包括相對于這些表面定位發(fā) 生器的步驟。
因此，目的是提供一種參考光束發(fā)生器，其中改進(jìn)了發(fā)生器的結(jié)構(gòu)和 操作。


圖l是參考光束發(fā)生器的實(shí)施例的透視圖； 圖2是在圖1中從左向右看的參考光束發(fā)生器的側(cè)視圖； 圖3是在圖1中從右向左看的參考光束發(fā)生器的側(cè)視圖； 圖4是該參考光束發(fā)生器的俯視圖5是示出了一種配置的示意圖，即，發(fā)生器可通過該配置確定與表 面的距離；以及
圖6至圖22示出了參考光束發(fā)生器的使用方法。
具體實(shí)施方法
參考圖1至圖4，它們示出了包含第一投射回轉(zhuǎn)臺12、第二投射回轉(zhuǎn) 臺14和第三投射回轉(zhuǎn)臺16的參考光束發(fā)生器10。第一投射回轉(zhuǎn)臺12投 射第一扇形激光光束18，其用虛線示意示出。扇形激光光束18被投射在 第一平面中，其在圖1中:f皮描繪為垂直平面。笫二投射回轉(zhuǎn)臺14賴:射第二 扇形激光光束20。第二扇形激光光束20被投射在垂直于所述第一平面的 第二平面中。該第二平面也顯示為垂直平面。最后，第三投射回轉(zhuǎn)臺16 投射第三扇形激光光束22。第三扇形激光光束22被投射在笫三平面中， 該第三平面,皮顯示為垂直于第一扇形光束18和第二扇形光束20分別位于 的第一平面和第二平面的水平面。僅僅為了說明的目的，扇形光束18、 20 和22被描繪為長度短的、薄的、平坦的和寬度擴(kuò)展的。實(shí)際上，由參考光 束發(fā)生器產(chǎn)生的薄的扇形光束跨越工作場地延伸很多英尺，以在遠(yuǎn)離發(fā)生 器10的位置處提供參考線和參考點(diǎn)。此外，如果需要，這些光束可擴(kuò)展大 得多的角度，例如，扇形光束可擴(kuò)展實(shí)質(zhì)上大于90。的角度。
回轉(zhuǎn)臺支架24支撐笫一投射回轉(zhuǎn)臺12、笫二投射回轉(zhuǎn)臺14和第三投 射回轉(zhuǎn)臺16，以使每個回轉(zhuǎn)臺可繞著垂直于它將扇形激光光束投射的平面 的軸樞軸轉(zhuǎn)動過完整的一周?；剞D(zhuǎn)臺支架24包括頂板26以及兩個側(cè)板28 和30?；剞D(zhuǎn)臺12、 14和16中的每一個包括用于支撐回轉(zhuǎn)臺并允許操作員 手工旋轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)臺的樞軸裝置。例如，第二回轉(zhuǎn)臺14包括通過固定在板30中的軸承34嚙合的軸32。軸承34被選擇成提供充足的摩擦，以便當(dāng)回轉(zhuǎn) 臺14#:操作員手工旋轉(zhuǎn)到期望的位置時，回轉(zhuǎn)臺保持在該位置上，直到它 被操作員再次旋轉(zhuǎn)。如果需要，額外的摩擦元件可被固定在與軸32接觸的 回轉(zhuǎn)臺支架24中，以增加對轉(zhuǎn)動回轉(zhuǎn)臺14的摩擦阻力。盡管未在這些附 圖中示出，但是回轉(zhuǎn)臺12和16也具有相同的樞軸裝置，這些相同的樞軸 裝置提供其支撐，允許操作員手工旋轉(zhuǎn)這些回轉(zhuǎn)臺，并提供充足的摩擦以 使這些回轉(zhuǎn)臺在被手工旋轉(zhuǎn)以后保持在適當(dāng)?shù)奈恢?。樞軸裝置提供了每個 回轉(zhuǎn)臺12、 14和16繞著基本垂直于扇形激光光束18、 20和22從各自的 回轉(zhuǎn)臺被投射至的平面的軸的樞軸轉(zhuǎn)動。也可使用其它樞軸裝置來代替軸 32和軸承34。
當(dāng)使用參考光束發(fā)生器時，回轉(zhuǎn)臺支架24通常被安裝在三角架或其它 支撐結(jié)構(gòu)上。三角架或其它支撐結(jié)構(gòu)被固定于底板36?；剞D(zhuǎn)臺支架的上部 包括支架銷38以及一對調(diào)節(jié)元件40和42。調(diào)節(jié)元件40和42包括分別旋 轉(zhuǎn)螺紋軸48和50的指輪44和46。銷38允許當(dāng)^Ht員旋轉(zhuǎn)指輪40和42 時回轉(zhuǎn)臺支架24的上部在兩個正交方向上傾斜。為了幫助調(diào)節(jié)過程并且為 了便于校平回轉(zhuǎn)臺支架24,傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的氣泡水平儀52和54被安裝在回轉(zhuǎn) 臺24的上部上。扇形光束可通過該配置被非常精確地投射在垂直平面和水 平平面上。手柄55被直接連接到板36以允許操作員在設(shè)置過程期間容易 調(diào)節(jié)發(fā)生器IO。
投射回轉(zhuǎn)臺12、 14和16包括回轉(zhuǎn)臺主體56、 58和60，它們分別限 定射出光束18、 20和22的縫62、 64和66。如圖5所描繪的，每個回轉(zhuǎn) 臺主體包括激光源，例如提供激光光束70的激光二極管68;功率源， 例如用于當(dāng)開關(guān)74被啟動時給激光二極管68提供功率的電池72;以及透 鏡，例如用于將光束70重定向?yàn)樵?8所示的扇形的柱面透鏡76。在光束 路徑中還包括在將激光擴(kuò)展為扇形配置之前將它準(zhǔn)直的準(zhǔn)直透鏡80。如果 需要，準(zhǔn)直透鏡80可被省略。此外，扇形光束也可使用線生成棱鏡 (line-generating prism)或衍射光學(xué)器件產(chǎn)生。
盡管可為每個回轉(zhuǎn)臺中的每個激光二極管提供分離的電池，但是如果
13需要，可通過滑動電觸頭裝置或其它裝置將單個電池或其它功率源連^t妄到 每個回轉(zhuǎn)臺中的激光二極管。對于這樣的中央功率源，功率源被容納在回
轉(zhuǎn)臺支架24中，并且每個軸32裝有一對導(dǎo)體，導(dǎo)體被連接到功率源的滑 動觸頭或滑動刷收緊(contracted)?？蛇x擇地，這些導(dǎo)體可位于回轉(zhuǎn)臺12、 14和16上。作為又一個可選方案，為了給回轉(zhuǎn)臺中的激光二極管提供功 率，中央電池可設(shè)置在回轉(zhuǎn)臺支架24中，絕緣導(dǎo)線延伸到每個回轉(zhuǎn)臺。當(dāng) 然，使用這種布置，每個回轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)被導(dǎo)線長度限制。
圖l至圖4中顯示的參考光束發(fā)生器10被手工調(diào)節(jié)。然而，應(yīng)認(rèn)識到， 可提供各種自動特征。例如，投射回轉(zhuǎn)臺支架24可包括用于旋轉(zhuǎn)第一回轉(zhuǎn) 臺12的第一樞軸電動機(jī)、用于旋轉(zhuǎn)第二回轉(zhuǎn)臺14的第二樞軸電動機(jī)和用 于旋轉(zhuǎn)第三回轉(zhuǎn)臺16的第三樞軸電動機(jī)。優(yōu)選，第一樞軸電動機(jī)、第二樞 軸電動機(jī)和第三樞軸電動機(jī)中的每一個響應(yīng)于電動機(jī)控制電路。遠(yuǎn)程控制 機(jī)制可允許操作員從一段距離外控制三個回轉(zhuǎn)臺中的每一個的旋轉(zhuǎn)。
應(yīng)認(rèn)識到，參考光束發(fā)生器產(chǎn)生被投射到表面上的參考線。這些參考 線是相對明亮的。這是通過限制參考線的長度由低功率激光二極管來完成 的。如果從回轉(zhuǎn)臺引導(dǎo)扇形光束18、 20和22只通過有限的范圍，那么光 束的功率將-皮更有效地使用。例如，如果光束以15度角發(fā)散，那么由此產(chǎn) 生的線的亮度將是在光束被同時投射整個360度的情況下產(chǎn)生的線的亮度 的24倍。即使相對寬的90 M散也產(chǎn)生亮度是在光束被投射整個360度 的情況下產(chǎn)生的線的亮度的4倍的線?？赡芷谕麑⑸踔粮髁恋膮⒖紙A添 加至被投射的線的中心。這是通過將比柱面透鏡略大的被準(zhǔn)直的激光光束 引導(dǎo)到柱面透鏡76來完成的。柱面透鏡76被支撐成使超出其邊界的大多 數(shù)光不被阻斷并且在柱面透鏡76周圍通過，以在從回轉(zhuǎn)臺投射的激光線的 中心處形成光斑。光可僅僅在一側(cè)上或者同時在兩側(cè)上在柱面透鏡76周圍 通過。
結(jié)構(gòu)中的其它變形可被引入?yún)⒖脊馐l(fā)生器中。例如，第一扇形激光 光束、笫二扇形激光光束和笫三扇形激光光束每個可^f吏用產(chǎn)生綠光或紅光 的類型的激光二極管來產(chǎn)生。此外，不同顏色的扇形光束可從各回轉(zhuǎn)臺產(chǎn)生。
如果需要，參考光束發(fā)生器可被配置為測量并顯示A^生器到參考光 束被投射的表面的距離。發(fā)生器可包括飛行時間電路，該飛行時間電路測 量光束從發(fā)生器至表面、被表面反射并且然后返回發(fā)生器所需的最短時間。
如圖5所示，發(fā)生器可包括調(diào)制器90，該調(diào)制器90非常短暫地中斷激光 二極管68的功率。計(jì)時器電路92確定從表面返回的光到達(dá)發(fā)生器、被鏡 94發(fā)射并且^C光電探測器96感測所需的時間。然后，計(jì)時器電路92將測 量的距離輸出至顯示器94以被操作員查看。
圖6至圖21示出了可使用發(fā)生器10的各種方法。最初，參考光束發(fā) 生器10必須相對于光束被投射至的多個表面被定向。為了說明的目的，附 圖顯示了簡化的發(fā)生器10，該發(fā)生器10在房間的圖示中被懸桂。如圖6 所示，笫 一扇形激光光束18和第二扇形激光光束22被投射在笫 一表面100 上，以使第一參考點(diǎn)"點(diǎn)1"被限定在第一表面上的兩個光束18和22的 交點(diǎn)處。然后，兩個光束中被示為光束22的一個光束被旋轉(zhuǎn)，以使它照射 鄰近第一表面100的第二表面102。接下來，在圖7中被示為光束20的第 一扇形光束、第二扇形光束和第三扇形光束中的第三個被投射，以使它照 射第二表面102并與第一扇形光束和第二扇形光束中照射第二表面的一個 扇形光束相交，從而在笫二表面102上限定笫二參考點(diǎn)"點(diǎn)3"。該過程 在圖8中重復(fù)，將這些光束投射到與觀察者最近的表面上，其中光束18 被恢復(fù)運(yùn)行，而光束20被切斷。"點(diǎn)2"按照這種方式被限定。該過程在 圖9中重復(fù)，在表面104上限定"點(diǎn)4"。如圖10所示，該過程被再次 重復(fù)，使光束的交點(diǎn)返回"點(diǎn)l"。
如圖11至圖14所示，該過程可重復(fù)，在該過程中，表面106上的"點(diǎn) 5"、最近的表面上的"點(diǎn)2"、表面108上的"點(diǎn)6"和表面100上的"點(diǎn) 1"被限定。該過程可在圖15至圖19中重復(fù)，在該過程中，表面104上的 "點(diǎn)4"、表面106上的"點(diǎn)5"、表面102上的"點(diǎn)3"和表面108上的 "點(diǎn)6"被限定。該過程被再次重復(fù)，使光束的交點(diǎn)返回表面104上的"點(diǎn) 4"。圖20和圖21描繪該系統(tǒng)從二光束模式轉(zhuǎn)換為三光束才莫式，在二光束面上的對應(yīng)點(diǎn)。例如，如圖6所示，第一扇形激光光束和第二扇形激光光束可被投射在笫 一表面例如100上，以使第一參考點(diǎn)"點(diǎn)1"被限定在兩個光束18和22 的交點(diǎn)處。然后，第一扇形光束18和第二扇形光束22可被同時旋轉(zhuǎn)，以 使它們都照射與第一表面相對的第二表面，如圖8所示。然后，光束被投 射，以使它們照射第二表面并在第二表面上相交，從而在第二表面上限定 笫二參考點(diǎn)，在該情況下為"點(diǎn)2"。點(diǎn)1和點(diǎn)2的相對位置將取決于發(fā) 生器10在房間內(nèi)的位置和它的方向。應(yīng)認(rèn)識到，盡管附圖中的圖6至圖20示出僅僅限定了一個參考點(diǎn)的發(fā) 生器，附圖中的圖21示出僅僅限定了兩個參考點(diǎn)的發(fā)生器，但是通過加寬 扇形光束，三個或更多個參考點(diǎn)可通過在各種表面上使光束相交被限定。 如圖22所示，這些光束;iA夠?qū)挼?，以使回轉(zhuǎn)臺12和14可被向上轉(zhuǎn)動以 與回轉(zhuǎn)臺16的扇形光束22—起創(chuàng)建點(diǎn)1、 4和5，或者被向下轉(zhuǎn)動以與回 轉(zhuǎn)臺16的扇形光束22—起創(chuàng)建點(diǎn)1、 4和6。如圖22所示，點(diǎn)1、 4和5 是由具有90?；蚋鼘挼膶挾鹊墓馐薅ǖ??？墒褂蒙踔粮鼘挼墓馐鴣碓诟?表面上產(chǎn)生額外的參考點(diǎn)。應(yīng)認(rèn)識到，雖然激光二極管被稱為參考光束發(fā)生器的光源，但是在某 些應(yīng)用中可使用其它激光光束源。此外，可構(gòu)造使用非相干光的參考光束 發(fā)生器。然而，這種發(fā)生器可具有短得多的工作范圍，因?yàn)閰⒖脊馐鴮⒃?一段距離處快速地加寬并且減'j 、可達(dá)到的精度。從附圖、公開和所附權(quán)利要求的研究中，可獲得參考光束發(fā)生器的其 它方面。
權(quán)利要求
1.一種參考光束發(fā)生器，其包括第一投射回轉(zhuǎn)臺，其用于投射第一扇形激光光束，所述第一扇形激光光束被在第一平面中投射；第二投射回轉(zhuǎn)臺，其用于投射第二扇形激光光束，所述第二扇形激光光束被在垂直于所述第一平面的第二平面中投射；第三投射回轉(zhuǎn)臺，其用于投射第三扇形激光光束，所述第三扇形激光光束被在垂直于所述第一平面和所述第二平面的第三平面中投射；以及回轉(zhuǎn)臺支架，其支撐所述第一投射回轉(zhuǎn)臺、第二投射回轉(zhuǎn)臺和第三投射回轉(zhuǎn)臺，以使每個回轉(zhuǎn)臺能夠繞著垂直于該回轉(zhuǎn)臺將扇形激光光束投射至的平面的軸樞軸轉(zhuǎn)動過完整的一周。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的參考光束發(fā)生器，其中，所述回轉(zhuǎn)臺支架包 括用于支撐所述第一回轉(zhuǎn)臺的第一樞軸裝置、用于支撐所述第二回轉(zhuǎn)臺的 第二樞軸裝置、用于支撐所述第三回轉(zhuǎn)臺的第三樞軸裝置，所述第一樞軸 裝置、所述第二樞軸裝置和所述第三樞軸裝置中的每一個允許操作員手工 旋轉(zhuǎn)所述回轉(zhuǎn)臺并且提供使所迷回轉(zhuǎn)臺在被旋轉(zhuǎn)之后保持在適當(dāng)?shù)奈恢玫?充分的摩擦。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的參考光束發(fā)生器，其中所述第一投射回轉(zhuǎn)臺、 所述第二投射回轉(zhuǎn)臺和所述第三投射回轉(zhuǎn)臺中的每一個包括激光二極管，其提供激光光束；功率源，其用于給所述激光二極管提供功率；以及透鏡，其用于將所述光束重定向?yàn)樯刃巍?br> 4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的參考光束發(fā)生器，其中在所述回轉(zhuǎn)臺中的每 一個中的所述功率源包括電池。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的參考光束發(fā)生器，其中所迷投射回轉(zhuǎn)臺中的 每一個進(jìn)一步包括容納所述激光二極管、所述功率源和所述透鏡的回轉(zhuǎn)臺 主體，所述投射回轉(zhuǎn)臺中的每一個具有將所述回轉(zhuǎn)臺主體連接到所述回轉(zhuǎn)臺支架的樞軸裝置，所迷樞軸裝置提供所述回轉(zhuǎn)臺繞著基本垂直于所述回 轉(zhuǎn)臺將所述扇形激光光束投射至的平面的軸的樞軸轉(zhuǎn)動。
6. 所述參考光束發(fā)生器，其中所述透鏡可包括準(zhǔn)直透鏡和柱面透鏡。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的參考光束發(fā)生器，其進(jìn)一步包括在所述回轉(zhuǎn) 臺支架上的氣泡水平儀，以便于校平所述回轉(zhuǎn)臺支架，由此所述扇形光束 被在垂直平面或水平平面中投射。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的參考光束發(fā)生器，其中所述投射回轉(zhuǎn)臺支架 包括用于支撐所述第 一回轉(zhuǎn)臺的第 一樞軸裝置，所述第 一樞軸裝置包括用 于旋轉(zhuǎn)所迷第一回轉(zhuǎn)臺的笫一樞軸電動機(jī)；用于支撐所述笫二回轉(zhuǎn)臺的第二樞軸裝置，所述第二樞軸裝置包括用 于旋轉(zhuǎn)所述第二回轉(zhuǎn)臺的第二樞軸電動機(jī)；用于支撐所述笫三回轉(zhuǎn)臺的第三樞軸裝置，所述第三樞軸裝置包括用 于旋轉(zhuǎn)所述第三回轉(zhuǎn)臺的笫三樞軸電動機(jī)；所述第 一樞軸電動機(jī)、所述第二樞軸電動機(jī)和所述第三樞軸電動機(jī)中 的每一個響應(yīng)于電動機(jī)控制電路。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的參考光束發(fā)生器，其中所述第一投射回轉(zhuǎn)臺、 所述笫二投射回轉(zhuǎn)臺和所述第三投射回轉(zhuǎn)臺中的每一個包括回轉(zhuǎn)臺主體；所述回轉(zhuǎn)臺主體中的激光二極管和柱面透鏡，所述激光二極管提供激 光光束，而所述柱面透鏡將所述光束改變?yōu)樯刃?；以及樞軸裝置，其將所述回轉(zhuǎn)臺主體連接到所述回轉(zhuǎn)臺支架。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的參考光束發(fā)生器，其中所述激光二極管由 所述回轉(zhuǎn)臺支架中的電池供電。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的參考光束發(fā)生器，其中所述電池通過滑動 電觸頭連接到所述激光二極管。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的參考光束發(fā)生器，其中每個激光二極管提 供具有充足直徑的激光光束，以使所述光束的一部分在所述柱面透鏡周圍通過，從而在從所述回轉(zhuǎn)臺投射的激光線的中心產(chǎn)生光斑。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的參考光束發(fā)生器，其中所述第一扇形激光 光束、所述第二扇形激光光束和所述第三扇形激光光束都是緣色的。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的參考光束發(fā)生器，其中所述笫一投射回轉(zhuǎn) 臺、所迷第二投射回轉(zhuǎn)臺和所述第三投射回轉(zhuǎn)臺具有能夠被分別接通的激 光二極管。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的參考光束發(fā)生器，其還包括飛行時間測量 裝置，所述飛行時間測量裝置用于調(diào)制所述激光光束的至少一個、檢測已 調(diào)光束到所述發(fā)生器的反射和確定從所述發(fā)生器到反射所述已調(diào)光束的表 面的距離。
16. —種使用參考光束發(fā)生器將光的參考點(diǎn)投射到多個表面上的方 法，所述參考光束發(fā)生器具有分別招:射第一扇形激光光束、第二扇形激光 光束和第三扇形激光光束的第一投射回轉(zhuǎn)臺、第二投射回轉(zhuǎn)臺和第三投射 回轉(zhuǎn)臺，所述笫一扇形激光光束、所述笫二扇形激光光束和所迷第三扇形 激光光束被定向?yàn)楸舜舜怪保⑶宜龌剞D(zhuǎn)臺是可旋轉(zhuǎn)的，以使所迷扇形 光束中的每一個能夠繞著垂直于所述扇形光束被投射至的平面的軸旋轉(zhuǎn)， 所述方法包括以下步驟相對于所述多個表面定向所述參考光束發(fā)生器，將所述第 一扇形激光光束和所述第二扇形激光光束投射到第 一表面 上，從而在所述第一表面上的所述兩個光束的交點(diǎn)處限定第一參考點(diǎn)，旋轉(zhuǎn)所述第一扇形光束和所述第二扇形光束中的一個，以〗吏它照射鄰 近所述第一表面的第二表面，以及投射所述第一扇形光束、所述笫二扇形光束和所述第三扇形光束中的 第三個，以使它照射所述第二表面并且與所迷第一扇形光束和所述第二扇形光束中照射所迷第二表面的所述一個相交，從而在所迷笫二表面上限定 第二參考點(diǎn)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中相對于所述多個表面定向所述 參考光束發(fā)生器的所述步驟包括校平所述參考光束發(fā)生器的步驟。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中相對于所述多個表面定向所述 參考光束發(fā)生器的所述步驟包括相對于所W面定位所iOL生器的步驟。
19. 一種使用參考光束發(fā)生器將光的參考點(diǎn)投射到多個表面上的方 法，所述參考光束發(fā)生器具有分別投射笫一扇形激光光束、第二扇形激光 光束和第三扇形激光光束的第一投射回轉(zhuǎn)臺、第二投射回轉(zhuǎn)臺和第三投射 回轉(zhuǎn)臺，所述第一扇形激光光束、所述第二扇形激光光束和所述第三扇形激光光束被定向?yàn)楸舜舜怪?，并且所述回轉(zhuǎn)臺是可旋轉(zhuǎn)的，以使所述扇形 光束中的每一個能夠繞著垂直于所述扇形光束被投射至的平面的軸旋轉(zhuǎn)，所述方法包括以下步驟相對于所述多個表面定向所述參考光束發(fā)生器，將所述第 一扇形激光光束和所述第二扇形激光光束投射到笫 一表面 上，從而在所述第一表面上的所述兩個光束的交點(diǎn)處限定第一參考點(diǎn)，旋轉(zhuǎn)所述第一扇形光束和所述第二扇形光束這兩個光束，以使所迷兩 個光束都照射與所述第一表面相對的第二表面，以及投射所述第一扇形光束和所述笫二扇形光束，以使它們照射所述第二 表面并且在所述第二表面上相交，從而在所述笫二表面上限定第二參考點(diǎn)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中相對于所迷多個表面定向所述 參考光束發(fā)生器的所述步驟包括校平所述參考光束發(fā)生器的步驟。
21. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中相對于所述多個表面定向所述 參考光束發(fā)生器的所述步驟包括相對于所^面定位所^生器的步驟。
22. —種參考光束發(fā)生器，其包括 第一投射回轉(zhuǎn)臺，其用于投射第一扇形光束；第二投射回轉(zhuǎn)臺，其用于投射第二扇形光束，所迷第二扇形光束垂直 于所述第一扇形光束；第三投射回轉(zhuǎn)臺，其用于投射第三扇形光束，所述笫三扇形光束垂直 于所述第一扇形光束和所述第二扇形光束；以及回轉(zhuǎn)臺支架，其支撐所迷第一投射回轉(zhuǎn)臺、所述第二投射回轉(zhuǎn)臺和所 述第三投射回轉(zhuǎn)臺，以使每個回轉(zhuǎn)臺可繞著垂直于其投射的扇形光束的軸樞軸轉(zhuǎn)動。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的參考光束發(fā)生器，其中所述回轉(zhuǎn)臺支架包 括用于支撐所述第 一投射回轉(zhuǎn)臺的第 一樞軸裝置、用于支撐所述第二投射 回轉(zhuǎn)臺的第二樞軸裝置、用于支撐所述第三投射回轉(zhuǎn)臺的第三樞軸裝置， 所述第一樞軸裝置、所述第二樞軸裝置和所述第三樞軸裝置中的每一個允許操作員手工旋轉(zhuǎn)所述回轉(zhuǎn)臺并且提供使當(dāng)所述回轉(zhuǎn)臺被旋轉(zhuǎn)之后保持在 適當(dāng)?shù)奈恢玫某浞值哪Σ痢?br> 24. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的參考光束發(fā)生器，其中所述第一投射回轉(zhuǎn) 臺、所述第二投射回轉(zhuǎn)臺和所述第三投射回轉(zhuǎn)臺每個都包括發(fā)光二極管，其提供光束；功率源，其用于給所述二極管提供功率；以及透鏡，其用于將所述光束重定向?yàn)樯刃巍?br> 25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的參考光束發(fā)生器，其中所述回轉(zhuǎn)臺中的每 一個中的所述功率源包括電池。
26. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的參考光束發(fā)生器，其中所述第一投射回轉(zhuǎn) 臺、所述第二投射回轉(zhuǎn)臺和所述笫三投射回轉(zhuǎn)臺中的每一個包括回轉(zhuǎn)臺主體；所述回轉(zhuǎn)臺主體中的發(fā)光二極管和柱面透鏡，所述二極管提供光束， 而所述柱面透鏡將所述光束改變?yōu)樯刃?；以及樞軸裝置，其將所述回轉(zhuǎn)臺主體連接到所述回轉(zhuǎn)臺支架。
27. —種使用參考光束發(fā)生器將光的參考點(diǎn)投射到多個表面上的方 法，所述參考光束發(fā)生器具有分別投射第一扇形激光光束、笫二扇形激光 光束和第三扇形激光光束的第一投射回轉(zhuǎn)臺、第二投射回轉(zhuǎn)臺和第三投射 回轉(zhuǎn)臺，所述第一扇形激光光束、所述笫二扇形激光光束和所述第三扇形 激光光束被定向?yàn)楸舜舜怪保⑶宜龌剞D(zhuǎn)臺是可旋轉(zhuǎn)的，以使所迷扇形 光束中的每一個能夠繞著垂直于所述扇形光束^皮投射至的平面的軸旋轉(zhuǎn)，所述方法包括以下步驟相對于所述多個表面定向所述參考光束發(fā)生器，將所述笫一扇形激光光束和所述第二扇形激光光束投射到第一表面 上，從而在所述第一表面上的所述兩個光束的交點(diǎn)處限定第一參考點(diǎn)，投射所述第 一扇形光束、所述第二扇形光束和所述笫三扇形光束中的 笫三個，以使它照射第二表面和第三表面并且與所述第 一扇形光束和所述 第二扇形光束相交，從而在所述第二表面上的所述第 一扇形光束和所述第 三扇形光束相交處限定第二參考點(diǎn)，并且在所迷第三表面上的所述第二扇 形光束和所述第三扇形光束相交處限定第三參考點(diǎn)。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中相對于所述多個表面定向所述 參考光束發(fā)生器的所述步驟包括校平所述參考光束發(fā)生器的步驟。
29. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中相對于所述多個表面定向所述 參考光束發(fā)生器的所述步驟包括相對于所述表面定位所述發(fā)生器的步驟。
全文摘要
參考光束發(fā)生器具有用于分別投射第一扇形激光光束、第二扇形激光光束和第三扇形激光光束的第一投射回轉(zhuǎn)臺、第二投射回轉(zhuǎn)臺和第三投射回轉(zhuǎn)臺。第一扇形激光光束、第二扇形激光光束和第三扇形激光光束被定向?yàn)楸舜舜怪?。這些回轉(zhuǎn)臺是可旋轉(zhuǎn)的，以使所述扇形光束中的每一個可繞著垂直于扇形光束被投射至的平面的軸旋轉(zhuǎn)。發(fā)生器可被用于將若干參考點(diǎn)和參考線投射到多個表面上。
文檔編號G01C15/00GK101650181SQ20091016332
公開日2010年2月17日 申請日期2009年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月13日
發(fā)明者K·M·莫里塞, S·科提斯, T·J·里特韋恩 申請人:天寶導(dǎo)航有限公司