專利名稱：一種共點三維分光錐反激光投線儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光投線儀器，尤其涉及一種共點三維分光錐反激光投線儀。
背景技術(shù)：
目前在建筑、裝飾及各類工程安裝行業(yè)廣泛使用的激光投線儀通常由八只激光模 組組成，其激光模組是用柱面透鏡將激光束改變成扇面分布，投射為線狀激光。用四只激光 模組在水平空間對接為一個360°投射激光線。另四只激光模組分為兩組，每組用兩只激光 模組在垂直空間對接為一個小于360°的投射激光線。兩組所形成的激光面相互垂直，從而 達到在三維空間利用激光線進行投線標識的功能。這種激光投線儀其缺陷是由幾組線光束 激光模組對接而成，只要某一只激光模組發(fā)生變化，就會造成投線的標識精度產(chǎn)生誤差 ’另 外，每臺儀器需要八至九只激光模組，儀器成本較高。針對目前市場上的多激光模組組合式激光投線儀的缺陷，便產(chǎn)生了一種利用錐鏡 反射360°的投射激光線的錐鏡反射式激光投線儀，可使用3只或1只激光模組，便可實現(xiàn) 在三維空間內(nèi)360°的投射標識，不僅大幅度降低了儀器成本，而且克服了投線拚接的誤 差，從而提高了激光標識精度，有望取代多激光模組激光投線儀。但這種錐鏡反射式激光投 線儀其中還有幾個技術(shù)問題需要突破。一是錐面反射鏡的支撐問題，由于采用鋼件支撐容 易造成激光線分割成不連續(xù)的激光線，采用透光玻璃支撐容易使激光線因支撐體折射產(chǎn)生 變形。一是透光保護視窗問題。傳統(tǒng)激光投線儀是通過柱鏡將點光源改變?yōu)樯让婢€狀激 光，萬向節(jié)設(shè)置在本體上，機內(nèi)自動調(diào)平，而透光視窗設(shè)置在外殼上，激光線與視窗相對位 置變化，不影響在空間的投線質(zhì)量。而錐反激光是在一個圓面上360°投線，無論透光保護 視窗為方形、圓形或梯形，只要與錐反激光線相對位置變化，會影響空間投線的線直度或變 形，需要將透光保護視窗與錐度固定在某一相對位置，從而導(dǎo)致傳統(tǒng)的機內(nèi)調(diào)平方式的不 適用。另一問題是如果僅使用一只激光模組作光源，涉及到一個三維空間單光源分光問題。 由于以上三方面的主要技術(shù)目前尚未得到解決，影響到錐鏡反射式激光投線儀的產(chǎn)品化實 現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決背景技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種共點三維分光錐反 激光投線儀，有效地解決了錐鏡支撐、單光源三維分光及外置自動調(diào)平等技術(shù)問題。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是本發(fā)明提供了一種共點三維分光錐反激光投線儀，其 特殊之處在于所述共點三維分光錐反激光投線儀包括錐鏡反射模組、溫控式單光源系統(tǒng) 以及共點三維分光模塊；所述共點三維分光模塊設(shè)置于溫控式單光源系統(tǒng)的出射光路上； 所述錐鏡反射模組設(shè)置于共點三維分光模塊的出射光路上。上述共點三維分光模塊是四鏡組合式五棱鏡或五鏡組合式分光鏡。上述共點三維分光模塊是四鏡組合式五棱鏡時，所述四鏡組合式五棱鏡包括主棱 鏡、等腰直角棱鏡、上直角棱鏡以及側(cè)直角楔鏡；
所述等腰直角棱鏡包括下直角面以及斜面，所述等腰直角棱鏡的下直角面設(shè)置于 溫控式單光源系統(tǒng)的出射光路上；所述等腰直角棱鏡的斜面鍍有第一分光鍍膜；所述等腰 直角棱鏡的斜面將入射至等腰直角棱鏡的下直角面的入射光分為第一反射光以及第一透 射光；所述第一反射光以及第一透射光的交點是分光原點0 ；所述上直角棱鏡設(shè)置于等腰直角棱鏡的第一透射的光路上，上直角棱鏡包括上直 角面以及斜面；所述上直角棱鏡的斜面鍍有第二分光鍍膜，所述上直角棱鏡的斜面將等腰 直角棱鏡的第一透射光分為第二反射光以及第二透射光；所述側(cè)直角楔鏡設(shè)置于上直角棱鏡的第二反射光的光路上；所述側(cè)直角楔鏡包括 長直角面，所述側(cè)直角楔鏡包括長直角面鍍有全反射膜，所述側(cè)直角楔鏡的長直角面將上 直角棱鏡的第二反射光全反射形成全反射光；所述全反射光通過等腰直角棱鏡的第一反射 光以及第一透射光所形成的分光原點0 ；所述主棱鏡設(shè)置于等腰直角棱鏡、上直角棱鏡以及側(cè)直角楔鏡之間，所述主棱鏡、 等腰直角棱鏡、上直角棱鏡以及側(cè)直角楔鏡膠合在一起；所述錐鏡反射模組設(shè)置于第一反射光、第二透射光以及全反射光的光路上。上述第一反射光的光能量是單光源系統(tǒng)所輸出激光總能量的1/3 ；所述第二反射 光的光能量是單光源系統(tǒng)所輸出激光總能量的1/3 ；所述第二透射光的光能量是單光源系 統(tǒng)所輸出激光總能量的1/3。上述共點三維分光模塊是五鏡組合式分光鏡時，所述五鏡組合式分光鏡包括平行 四邊形棱鏡、直角楔鏡、第一等腰直角棱鏡、第二等腰直角棱鏡以及第三等腰直角棱鏡；所述平行四邊形棱鏡設(shè)置于溫控式單光源系統(tǒng)的出射光路上；所述第一等腰直角棱鏡包括斜面；所述第一等腰直角棱鏡的斜面膠合在平行四邊 形棱鏡一側(cè)；所述第一等腰直角棱鏡與平行四邊形棱鏡膠合的斜面鍍有分光膜；所述第一 等腰直角棱鏡與平行四邊形棱鏡膠合的斜面將入射至平行四邊形棱鏡的入射光分為第三 反射光以及第三透射光；所述第三等腰直角棱鏡包括斜面；所述第三等腰直角棱鏡的斜面膠合在平行四邊 形棱鏡與第一等腰直角棱鏡相對的一側(cè)，且設(shè)置于第三反射光的光路上；所述第三等腰直 角棱鏡的斜面鍍有全反射膜；所述第三等腰直角棱鏡的斜面將入射至第三等腰直角棱鏡的 斜面的第三反射光反射形成第一全反射光；所述第二等腰直角棱鏡包括側(cè)面與斜面；所述第二等腰直角棱鏡的斜面設(shè)置于經(jīng) 第一等腰直角棱鏡透射后的第三透射光路上并和第一等腰直角棱鏡膠合在一起；所述第二 等腰直角棱鏡的斜面鍍有分光膜；所述第二等腰直角棱鏡的斜面將第三透射光分為第四反 射光以及第四透射光；所述直角楔鏡包括斜面和直角面，所述直角楔鏡的斜面設(shè)置于第一全反射光的光 路上；所述直角楔鏡直角面與第二等腰直角棱鏡的側(cè)面膠合在一起；所述直角楔鏡的斜面 鍍有全反射膜；所述直角楔鏡的斜面將入射至直角楔鏡的斜面的第一全反射光反射形成第 二全反射光；所述錐鏡反射模塊設(shè)置于第二全反射光、第四透射光以及第四反射光的光路上。上述第二全反射光的光能量是單光源系統(tǒng)所輸出激光總能量的1/3 ；所述第四透 射光的光能量是單光源系統(tǒng)所輸出激光總能量的1/3 ；所述第四反射光的光能量是單光源系統(tǒng)所輸出激光總能量的1/3。上述錐鏡反射模組包括第一錐鏡反射模塊、第二錐鏡反射模塊以及第三錐鏡反射 模塊；所述第一錐鏡反射模塊、第二錐鏡反射模塊以及第三錐鏡反射模塊分別設(shè)置于經(jīng)共 點三維分光模塊分光后的三維出射光路上。上述第一錐鏡反射模塊包括薄壁支撐錐鏡以及保護視窗；所述薄壁支撐錐鏡包括 錐鏡、可調(diào)錐鏡座、上支撐板、下支撐板、薄壁支撐片以及調(diào)節(jié)螺釘；所述上支撐板上設(shè)置有 安裝孔；所述下支撐板上設(shè)置有通光孔；所述上支撐板與下支撐板通過薄壁支撐片連接； 所述錐鏡設(shè)置于可調(diào)錐鏡座的一側(cè)；所述錐鏡的軸線與下支撐板上的通光孔的中心重合； 所述可調(diào)錐鏡座設(shè)置于上支撐板的安裝孔內(nèi)，并通過調(diào)節(jié)螺釘與上支撐板連接；所述薄壁 支撐錐鏡設(shè)置于保護視窗內(nèi)；所述錐鏡設(shè)置于經(jīng)共點三維分光模塊分光后的出射光路上； 所述保護視窗是光學(xué)塑料或光學(xué)玻璃。上述第二錐鏡反射模塊或第三錐鏡反射模塊包括懸臂錐鏡以及保護視窗；所述懸 壁支撐錐鏡包括懸臂體、錐鏡、可調(diào)錐鏡座以及調(diào)整鏍釘；所述懸臂體包括上板以及下板， 所述上板上設(shè)置有安裝孔；所述下板上設(shè)置有通光孔；所述錐鏡設(shè)置于可調(diào)錐鏡座的一 側(cè)；所述錐鏡的軸線與懸臂體下板上的通光孔的中心重合；所述可調(diào)錐鏡座設(shè)置于懸臂體 上板的安裝孔內(nèi)，并通過調(diào)整螺釘與懸臂體上板相連接；所述懸臂支撐錐鏡設(shè)置于保護視 窗內(nèi)；所述錐鏡設(shè)置于經(jīng)共點三維分光模塊分光后的出射光路上；所述保護視窗是光學(xué)塑 料或光學(xué)玻璃。上述共點三維分光錐反激光投線儀還包括用于對共點三維分光錐反激光投線儀 進行安平調(diào)節(jié)的安平調(diào)節(jié)系統(tǒng)，所述安平調(diào)節(jié)系統(tǒng)是電安平調(diào)節(jié)系統(tǒng)或重力安平調(diào)節(jié)系 統(tǒng)。上述安平調(diào)節(jié)系統(tǒng)是電安平調(diào)節(jié)系統(tǒng)時，所述共點三維分光錐反激光投線儀還包 括用于安裝溫控式單光源系統(tǒng)以及共點三維分光模塊的本體；所述電安平調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括第 一直流電機、第二直流電機、第一調(diào)平拉桿、第二調(diào)平拉桿、萬向節(jié)裝置、安裝板、底座、電子 水泡水平檢測系統(tǒng)以及橡膠護套；所述安裝板與底座之間通過萬向節(jié)裝置連接，所述安裝 板與底座之間設(shè)置有橡膠護套；所述安裝板上設(shè)置有第一直流電機以及第二直流電機；所 述第一直流電機上設(shè)置有第一調(diào)平拉桿；所述第一調(diào)平拉桿與安裝板和底座螺紋連接；所 述第二直流電機上設(shè)置有第二調(diào)平拉桿；所述第二調(diào)平拉桿與安裝板和底座螺紋連接；所 述本體設(shè)置于安裝板之上，所述電子水泡水平檢測系統(tǒng)設(shè)置于本體外部。上述安平調(diào)節(jié)系統(tǒng)是重力安平調(diào)節(jié)系統(tǒng)時，所述共點三維分光錐反激光投線儀還 包括用于安裝溫控式單光源系統(tǒng)以及共點三維分光模塊的本體；所述重力安平調(diào)節(jié)系統(tǒng)包 括萬向節(jié)裝置、第一支桿、第二支桿、配重塊、磁阻尼以及底座；所述萬向節(jié)裝置設(shè)置于本體 上，并通過第一支桿和第二支桿與底座相連接；所述本體下端設(shè)置有配重塊；所述底座上 設(shè)置有磁阻尼；所述本體以萬向節(jié)裝置為支點，在重力的作用下調(diào)整本體到水平狀態(tài)，以達 到激光線在三維空間中的標識位置的水平或垂直。上述溫控式單光源系統(tǒng)包括激光模組、半導(dǎo)體制冷器、散熱器；所述散熱器通過半 導(dǎo)體制冷器和激光模組相連；所述激光模組的輸出激光是波長為400 670nm的半導(dǎo)體激光。本發(fā)明的優(yōu)點是
本發(fā)明通過錐鏡反射模塊采用薄壁支撐和懸臂支撐的錐鏡架，有效解決了支撐物 分割激光線形成斷線的問題；通過溫控式單源大功率激光模組提高了輸出激光的能量和激 光線的亮度和減少了激光模組的使用數(shù)量；通過共點三維分光光學(xué)系統(tǒng)，實現(xiàn)了單光源三 維共點分光；通過保護視窗與錐鏡模塊一體化，解決了激光線與視窗相對位置變化引起的 激光線變形問題。從而實現(xiàn)了這種低成本、高技術(shù)的新型激光投線儀的產(chǎn)品實現(xiàn)。


圖1是本發(fā)明所采用的薄壁支撐錐鏡結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明所采用的懸壁支撐錐鏡示意圖；圖3是本發(fā)明所采用的錐鏡反射模塊示意圖；圖4是本發(fā)明所提供的共點三維分光模塊第一實施例的光路示意圖；圖5是本發(fā)明所提供的共點三維分光模塊第二實施例的光路示意圖；圖6是本發(fā)明所提供的共點三維分光錐反激光投線儀的光路示意圖；圖7是本發(fā)明所提供的電安平調(diào)節(jié)系統(tǒng)示意圖；圖8是本發(fā)明所提供的電安平調(diào)節(jié)系統(tǒng)與本體組合示意圖；圖9是本發(fā)明所提供的重力安平調(diào)節(jié)系統(tǒng)與本體組合示意圖；圖10是本發(fā)明所提供的共點三維分光錐反激光投線儀整體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式參見圖1 圖10，本發(fā)明一種共點三維分光錐反激光投線儀，是由第一錐鏡反射 模塊61、第二錐鏡反射模塊62、第三錐鏡反射模塊63、共點三維分光模塊16或30、溫控式 單光源系統(tǒng)45和安平調(diào)節(jié)系統(tǒng)53或65以及本體44、安裝板58、底座59、控制電路板76、 電池盒74、外殼71、操作面板73等組成。其中，共點三維分光模塊16或30、溫控式單光源系統(tǒng)45分別設(shè)置于本體44內(nèi)。參見圖6，所述的溫控式單光源系統(tǒng)45是由激光模組48、半導(dǎo)體制冷器47、散熱器 46和第一反光鏡50、第二反光鏡52組成。半導(dǎo)體制冷器47設(shè)置于激光模組48的后端，半 導(dǎo)體制冷器47的后側(cè)設(shè)置有散熱器46 ；激光模組48、半導(dǎo)體制冷器47分別與控制電路板 76電性連接。溫控式單光源系統(tǒng)45的工作方式是輸出激光49從激光模組48的前端輸出，第 一反射鏡50設(shè)置于輸出激光49的光路上，輸出第一反射光51 ；第二反射鏡52設(shè)置于第一 反射光51的光路上，輸出第二反射光24。共點三維分光模塊16或30設(shè)置于溫控式單光源系統(tǒng)45的第二反射光M的光路 上，通過共點三維分光模塊16或30分光后，在三維方向上分別輸出第一輸出光27、第二輸 出光觀和第三輸出光四。參見圖6、圖8和圖9，第一錐鏡反射模塊61、第二錐鏡反射模塊62、第三錐鏡反射 模塊63分別設(shè)置于本體44三維方向上的外部，其連接套14的一端分別于本體44相連接， 并分別設(shè)置于第一輸出光27、第二輸出光觀、第三輸出光四的光路上。第一錐鏡反射模塊61設(shè)置于第一輸出光27的光路上，形成360°水平激光線；第 二錐鏡反射模塊62設(shè)置于第二輸出光觀的光路上，形成近于360°垂直激光線；第三錐鏡反射模塊63設(shè)置于第三輸出光四的光路上，形成360°垂直激光線。第二錐鏡反射模塊 62形成的近于垂直激光線與第三錐鏡反射模塊63形成的垂直激光線在空間相互垂直。參見圖8和圖9，安平調(diào)節(jié)系統(tǒng)53或65可以是電安平53和重力安平65兩種安平 方式之一；采用重力安平65方式，萬向節(jié)66設(shè)置于本體44的中部，通過兩個支桿67、68與 底座59相連接；采用電安平53方式，本體44設(shè)置于安裝板58上，安裝板58與底座59之 間用萬向節(jié)60連接，通過安裝于安裝板58上的兩個直流電機M、55調(diào)節(jié)。參見圖10，所述外殼71的后端內(nèi)腔，設(shè)置有電池盒74和電路板76 ；電池盒74內(nèi) 設(shè)有電池組75 ；電池組75與電路板76電性連接。外殼71后上部還設(shè)置的操作面板73。參見圖6，激光模組48的輸出激光49是波長為400 670nm的半導(dǎo)體激光。
電池組75所用電池為高能堿性電池，也可以是鎳鉻等充電電池或鋰電池。參見圖1、圖3、圖8，第一錐鏡反射模塊61，是由薄壁支撐錐鏡1、保護視窗13和 連接套14組成。薄壁支撐錐鏡1是由錐鏡5、可調(diào)錐鏡座7、上支撐板3、下支撐板4、薄壁 支撐片2、及調(diào)節(jié)螺釘8組成；上支撐板3上設(shè)置有安裝孔；下支撐板4上設(shè)置有通光孔6 ； 上支撐板3與下支撐板4通過三個或四個薄壁支撐片2相連接；錐鏡5設(shè)置于可調(diào)錐鏡座 7 一側(cè)；錐鏡5的軸線與下支撐板4上的通光孔6的中心重合；可調(diào)錐鏡座7設(shè)置于上支撐 板3的安裝孔內(nèi)，并通過四只螺釘8與上支撐板3相連接。所述薄壁支撐錐鏡1設(shè)置于保 護視窗13內(nèi)，并與連接套14 一端相連接。參見圖3，保護視窗13由光學(xué)塑料或光學(xué)玻璃制成。其形狀為梯形，也可以是方 形、圓柱形或圓錐形。參見圖2、圖3、圖8，第二錐鏡反射模塊62、第三錐鏡反射模塊63，是由懸臂錐鏡 9、保護視窗13和連接套14組成。懸壁支撐錐鏡9是由懸臂體10、錐鏡5、可調(diào)錐鏡座7、調(diào) 整鏍釘8組成；懸臂體10包括上板以及下板11，上板上設(shè)置有安裝孔；下板11上設(shè)置有通 光孔12 ；錐鏡5設(shè)置于可調(diào)錐鏡座7的一側(cè)；錐鏡5的軸線與懸臂體10下板11上的通光 孔12的中心重合；可調(diào)錐鏡座7設(shè)置于懸臂體10上板的安裝孔內(nèi)，并通過四只調(diào)整螺釘8 與懸臂體10上板相連接。所述懸臂支撐錐鏡9設(shè)置于保護視窗13內(nèi)，并與連接套14 一端 相連接。參見圖4、圖6，共點三維分光模塊是一種四鏡組合式五棱鏡的共點三維分光模塊 16，由主棱鏡18、等腰直角棱鏡17、上直角棱鏡19和側(cè)直角楔鏡20膠合而成，等腰直角棱 鏡17設(shè)置于主棱鏡18下方；上直角棱鏡19設(shè)置于主棱鏡18的上方；側(cè)直角楔鏡20設(shè)置 于主棱鏡18的一側(cè)(左側(cè)或右鍘)。其中，等腰直角棱鏡17有兩種設(shè)置方法，一是側(cè)直角 面設(shè)置于主棱鏡18的前側(cè)，其反射光線四沿Y軸正方向射出；一是側(cè)直角面設(shè)置于主棱鏡 18的后側(cè)，其反射光線四沿Y軸反方向(-Y)射出。等腰直角棱鏡17下直角面設(shè)置于激光 模組48輸出的第二反射光M的光路上，等腰直角棱鏡17的斜面是分光鍍膜面21，將第二 反射光M分為反射光四和透射光25，其分光量反射光四約為1/3，透射光25約為2/3。 上直角棱鏡19設(shè)置于等腰直角棱鏡17的透射光路上，上直角棱鏡19的斜面是分光鍍膜面 22，將等腰直角棱鏡17的透射光25分為反射光沈和透射光27，其分光量反射光沈約為 1/2，透射光27約為1/2 ；上直角棱鏡19的透射光27沿Z軸方向輸出。側(cè)直角楔鏡20的 長直角面為全反射面23，設(shè)置于上直角棱鏡19的反射光沈的光路上；側(cè)直角楔鏡20的全 反射光觀通過等腰直角棱鏡17的反射光四和透射光25的分光原點0，并沿X(或-X)軸方向輸出。等腰直角棱鏡17的反射光四和透射光25的分光原點0相等于三維輸出激光 的三維坐標原點。上直角棱鏡19的分光鍍膜面22和側(cè)直角楔鏡20的長直角全反射面23 的空間位置設(shè)置以上直角棱鏡19的分光鍍膜面22的反射光沈與等腰直角棱鏡17的分光 鍍膜面21不相干涉為條件，S卩α = β = 100° 130°。共點三維分光模塊16的工作原理是激光模組48輸出的第二反射光M，作為等 腰直角棱鏡17的輸入光，通過等腰直角棱鏡17的分光面21將分為反射光四和透射光25， 其分光量為1/3和2/3 ；等腰直角棱鏡17所分的反射光29，即為第三輸出光四(Y軸)；等腰 直角棱鏡17所分的透射光25，作為上直角棱鏡19的輸入光，通過上直角棱鏡19的分光面 22分為反射光沈和透射光27 ；上直角棱鏡19所分的透射光27，即第一輸出光27 (Z軸)； 上直角棱鏡19所分的反射光沈，作為側(cè)直角楔鏡20的全反射面23的輸入光，通過側(cè)直角 楔鏡20的全反射面23產(chǎn)生的反射光28，即第二輸出光觀(X軸)。第二輸出光觀(X軸) 的光軸穿過第三輸出光四(Y軸)出光0點，第一輸出光27 (Z軸)的光軸可延伸于第三輸 出光四(Y軸)出光0點，以實現(xiàn)共點三維分光。參見圖5、圖6，共點三維分光模塊也可以是一種五鏡組合式分光鏡的共點三維分 光模塊30，是由平行四邊形棱鏡34、直角楔鏡35、第一等腰直角棱鏡31、第二等腰直角棱鏡 32、第三等腰直角棱鏡33膠合而成。其中，第一等腰直角棱鏡31和第三等腰直角棱鏡33 分別膠合于平行四邊形棱鏡34的兩側(cè)，并且第三等腰直角棱鏡33設(shè)置于第一等腰直角棱 鏡31的分光面36的反射光42的光路上；第二等腰直角棱鏡32設(shè)置于第一等腰直角棱鏡 31的上方且在第一等腰直角棱鏡31的分光面36的透射光41的光路上；第一等腰直角棱鏡 31的分光面36的透射光41通過第二等腰直角棱鏡32的分光面37，分別產(chǎn)生X軸方向的 反射光即第二輸出光觀和Z軸方向的透射光即第一輸出光27。直角楔鏡35的直角面40 與第二等腰直角棱鏡32的側(cè)面膠合，并設(shè)置于平行四邊形棱鏡34的上方；直角楔鏡35的 反射面39(斜面)為45°，設(shè)置于第三等腰直角棱鏡33的反射光43的光路上。第一等腰 直角棱鏡31的分光面36的反射光42經(jīng)第三等腰直角棱鏡33的反射面38產(chǎn)生的反射光 43，作為直角楔鏡35的反射面39的輸入光，再經(jīng)直角楔鏡35的反射面39反射，產(chǎn)生Y軸 方向的輸出的反射光即第三輸出光四。第三輸出光^(Y軸)的光軸，與第一輸出光27 (Z 軸)和第二輸出光^(X軸)的光軸相交于0點。所述共點三維分光模塊30的工作原理是激光模組48輸出的第二反射光24，作 為第一等腰直角棱鏡31的輸入光，通過第一等腰直角棱鏡31的分光面36分為反射光42 和透射光41，其分光量分別為1/3 2/3;第一等腰直角棱鏡31所分的透射光41，作為第 二等腰直角棱鏡32的輸入光，通過第二等腰直角棱鏡32的分光面37，產(chǎn)生反射光即第二輸 出光^(X軸)和透射光即第一輸出光27 (Z軸)，其分光量為1/2 1/2。第一等腰直角棱 鏡31所分的反射光42，作為第三等腰直角棱鏡33的輸入光，通過第三等腰直角棱鏡33的 反射面38產(chǎn)生反射光43 ；第三等腰直角棱鏡33的反射光43作為直角楔鏡35的輸入光，通 過直角楔鏡33的反射面39 (斜面)產(chǎn)生反射光即第三輸出光四(Y軸)，第一輸出光27 (Z 軸)、第二輸出光觀(X軸)和、第三輸出光四(Y軸)的光軸相交于0點，以實現(xiàn)共點三維分 光。參見圖7、圖8、圖10，安平調(diào)節(jié)系統(tǒng)是一種電安平調(diào)節(jié)系統(tǒng)53，包括直流電機M、 55，調(diào)平拉桿56、57，萬向節(jié)裝置60、安裝板58、底座59、電子水泡水平檢測系統(tǒng)64及橡膠護套72組成。其中安裝板58與底座59之間通過萬向節(jié)裝置60連接，安裝板58與底座59 之間設(shè)置有橡膠護套72。安裝板58上設(shè)置有直流電機一 M和直流電機二 55 ；直流電機一 54上設(shè)置有調(diào)平拉桿一 56，調(diào)平拉桿一 56與安裝板58和底座59相連接；直流電機二 55 上設(shè)置有調(diào)平拉桿二 57，調(diào)平拉桿二 57與安裝板58和底座59相連接。本體44設(shè)置于安 裝板58之上，電子水泡水平檢測系統(tǒng)64設(shè)置于本體44的一側(cè)。其工作原理是電子水泡水平檢測系統(tǒng)64與控制電路板76電性連接，直流電機一 M、直流電機二陽分別與控制電路板76電性連接。當(dāng)啟動操作面板73上的電源開關(guān)，電 子水泡水平檢測系統(tǒng)64自動將實時檢測的本體44水平狀態(tài)，并將信息反饋給控制電路板 76，經(jīng)控制電路板76處理后，驅(qū)動直流電機一 M、直流電機二 55運轉(zhuǎn)，分別帶動調(diào)平拉桿一 56和調(diào)平拉桿二 57，以萬向節(jié)裝置60為支點，調(diào)整安裝板58水平狀態(tài)，帶動設(shè)置在安裝板 58的本體44進行相應(yīng)調(diào)整，以達到激光線在三維空間中的標識位置的水平或垂直。電安平 調(diào)節(jié)系統(tǒng)53設(shè)置于本體44的底部，也可以設(shè)置于本體44的側(cè)部。參見圖9，安平調(diào)節(jié)系統(tǒng)也可以是一種重力安平調(diào)節(jié)系統(tǒng)65，包括萬向節(jié)裝置66、 支桿67、68、配重塊69、磁阻尼70、底座59組成。其中萬向節(jié)裝置66設(shè)置于本體44上，通 過支桿一 67和支桿二 68與底座59相連接。本體44下端設(shè)置有配重塊69 ；底座59上設(shè)置 有磁阻尼70。本體44以萬向節(jié)裝置66為支點，在重力的作用下調(diào)整本體44到水平狀態(tài)， 以達到激光線在三維空間中的標識位置的水平或垂直。
權(quán)利要求
1.一種共點三維分光錐反激光投線儀，其特征在于所述共點三維分光錐反激光投線 儀包括錐鏡反射模組、溫控式單光源系統(tǒng)以及共點三維分光模塊；所述共點三維分光模塊 設(shè)置于溫控式單光源系統(tǒng)的出射光路上；所述錐鏡反射模組設(shè)置于共點三維分光模塊的出 射光路上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共點三維分光錐反激光投線儀，其特征在于所述共點三維 分光模塊是四鏡組合式五棱鏡或五鏡組合式分光鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的共點三維分光錐反激光投線儀，其特征在于所述共點三維 分光模塊是四鏡組合式五棱鏡時，所述四鏡組合式五棱鏡包括主棱鏡、等腰直角棱鏡、上直 角棱鏡以及側(cè)直角楔鏡；所述等腰直角棱鏡包括下直角面以及斜面，所述等腰直角棱鏡的下直角面設(shè)置于溫控 式單光源系統(tǒng)的出射光路上；所述等腰直角棱鏡的斜面鍍有第一分光鍍膜；所述等腰直角 棱鏡的斜面將入射至等腰直角棱鏡的下直角面的入射光分為第一反射光以及第一透射光； 所述第一反射光以及第一透射光的交點是分光原點0 ；所述上直角棱鏡設(shè)置于等腰直角棱鏡的第一透射的光路上，上直角棱鏡包括上直角面 以及斜面；所述上直角棱鏡的斜面鍍有第二分光鍍膜，所述上直角棱鏡的斜面將等腰直角 棱鏡的第一透射光分為第二反射光以及第二透射光；所述側(cè)直角楔鏡設(shè)置于上直角棱鏡的第二反射光的光路上；所述側(cè)直角楔鏡包括長直 角面，所述側(cè)直角楔鏡包括長直角面鍍有全反射膜，所述側(cè)直角楔鏡的長直角面將上直角 棱鏡的第二反射光全反射形成全反射光；所述全反射光通過等腰直角棱鏡的第一反射光以 及第一透射光所形成的分光原點0 ；所述主棱鏡設(shè)置于等腰直角棱鏡、上直角棱鏡以及側(cè)直角楔鏡之間，所述主棱鏡、等腰 直角棱鏡、上直角棱鏡以及側(cè)直角楔鏡膠合在一起；所述錐鏡反射模塊設(shè)置于第一反射光、第二透射光以及全反射光的光路上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的共點三維分光錐反激光投線儀，其特征在于所述第一反射 光的光能量是單光源系統(tǒng)所輸出激光總能量的1/3 ；所述第二反射光的光能量是單光源系 統(tǒng)所輸出激光總能量的1/3 ；所述第二透射光的光能量是單光源系統(tǒng)所輸出激光總能量的 1/3。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的共點三維分光錐反激光投線儀，其特征在于所述共點三維 分光模塊是五鏡組合式分光鏡時，所述五鏡組合式分光鏡包括平行四邊形棱鏡、直角楔鏡、 第一等腰直角棱鏡、第二等腰直角棱鏡以及第三等腰直角棱鏡；所述平行四邊形棱鏡設(shè)置于溫控式單光源系統(tǒng)的出射光路上；所述第一等腰直角棱鏡包括斜面；所述第一等腰直角棱鏡的斜面膠合在平行四邊形棱 鏡一側(cè)；所述第一等腰直角棱鏡與平行四邊形棱鏡膠合的斜面鍍有分光膜；所述第一等腰 直角棱鏡與平行四邊形棱鏡膠合的斜面將入射至平行四邊形棱鏡的入射光分為第三反射 光以及第三透射光；所述第三等腰直角棱鏡包括斜面；所述第三等腰直角棱鏡的斜面膠合在平行四邊形棱 鏡與第一等腰直角棱鏡相對的一側(cè)，且設(shè)置于第三反射光的光路上；所述第三等腰直角棱 鏡的斜面鍍有全反射膜；所述第三等腰直角棱鏡的斜面將入射至第三等腰直角棱鏡的斜面 的第三反射光反射形成第一全反射光；所述第二等腰直角棱鏡包括側(cè)面與斜面；所述第二等腰直角棱鏡的斜面設(shè)置于經(jīng)第一 等腰直角棱鏡透射后的第三透射光路上并和第一等腰直角棱鏡膠合在一起；所述第二等腰 直角棱鏡的斜面鍍有分光膜；所述第二等腰直角棱鏡的斜面將第三透射光分為第四反射光 以及第四透射光；所述直角楔鏡包括斜面和直角面，所述直角楔鏡的斜面設(shè)置于第一全反射光的光路 上；所述直角楔鏡直角面與第二等腰直角棱鏡的側(cè)面膠合在一起；所述直角楔鏡的斜面鍍 有全反射膜；所述直角楔鏡的斜面將入射至直角楔鏡的斜面的第一全反射光反射形成第二 全反射光；所述錐鏡反射模塊設(shè)置于第二全反射光、第四透射光以及第四反射光的光路上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的共點三維分光錐反激光投線儀，其特征在于所述第二全反 射光的光能量是單光源系統(tǒng)所輸出激光總能量的1/3 ；所述第四透射光的光能量是單光源 系統(tǒng)所輸出激光總能量的1/3 ；所述第四反射光的光能量是單光源系統(tǒng)所輸出激光總能量 的 1/3。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5或6所述的共點三維分光錐反激光投線儀，其特 征在于所述錐鏡反射模組包括第一錐鏡反射模塊、第二錐鏡反射模塊以及第三錐鏡反射 模塊；所述第一錐鏡反射模塊、第二錐鏡反射模塊以及第三錐鏡反射模塊分別設(shè)置于經(jīng)共 點三維分光模塊分光后的三維出射光路上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的共點三維分光錐反激光投線儀，其特征在于所述第一錐鏡 反射模塊包括薄壁支撐錐鏡以及保護視窗；所述薄壁支撐錐鏡包括錐鏡、可調(diào)錐鏡座、上支 撐板、下支撐板、薄壁支撐片以及調(diào)節(jié)螺釘；所述上支撐板上設(shè)置有安裝孔；所述下支撐板 上設(shè)置有通光孔；所述上支撐板與下支撐板通過薄壁支撐片連接；所述錐鏡設(shè)置于可調(diào)錐 鏡座的一側(cè)；所述錐鏡的軸線與下支撐板上的通光孔的中心重合；所述可調(diào)錐鏡座設(shè)置于 上支撐板的安裝孔內(nèi)，并通過調(diào)節(jié)螺釘與上支撐板連接；所述薄壁支撐錐鏡設(shè)置于保護視 窗內(nèi)；所述錐鏡設(shè)置于經(jīng)共點三維分光模塊分光后的出射光路上；所述保護視窗是光學(xué)塑 料或光學(xué)玻璃。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的共點三維分光錐反激光投線儀，其特征在于所述第二錐鏡 反射模塊或第三錐鏡反射模塊包括懸臂錐鏡以及保護視窗；所述懸壁支撐錐鏡包括懸臂 體、錐鏡、可調(diào)錐鏡座以及調(diào)整鏍釘；所述懸臂體包括上板以及下板，所述上板上設(shè)置有安 裝孔；所述下板上設(shè)置有通光孔；所述錐鏡設(shè)置于可調(diào)錐鏡座的一側(cè)；所述錐鏡的軸線與 懸臂體下板上的通光孔的中心重合；所述可調(diào)錐鏡座設(shè)置于懸臂體上板的安裝孔內(nèi)，并通 過調(diào)整螺釘與懸臂體上板相連接；所述懸臂支撐錐鏡設(shè)置于保護視窗內(nèi)；所述錐鏡設(shè)置于 經(jīng)共點三維分光模塊分光后的出射光路上；所述保護視窗是光學(xué)塑料或光學(xué)玻璃。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的共點三維分光錐反激光投線儀，其特征在于所述共點三維 分光錐反激光投線儀還包括用于對共點三維分光錐反激光投線儀進行安平調(diào)節(jié)的安平調(diào) 節(jié)系統(tǒng)，所述安平調(diào)節(jié)系統(tǒng)是電安平調(diào)節(jié)系統(tǒng)或重力安平調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的共點三維分光錐反激光投線儀，其特征在于所述安平調(diào) 節(jié)系統(tǒng)是電安平調(diào)節(jié)系統(tǒng)時，所述共點三維分光錐反激光投線儀還包括用于安裝溫控式單 光源系統(tǒng)以及共點三維分光模塊的本體；所述電安平調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括第一直流電機、第二直 流電機、第一調(diào)平拉桿、第二調(diào)平拉桿、萬向節(jié)裝置、安裝板、底座、電子水泡水平檢測系統(tǒng)以及橡膠護套；所述安裝板與底座之間通過萬向節(jié)裝置連接，所述安裝板與底座之間設(shè)置 有橡膠護套；所述安裝板上設(shè)置有第一直流電機以及第二直流電機；所述第一直流電機上 設(shè)置有第一調(diào)平拉桿；所述第一調(diào)平拉桿與安裝板和底座螺紋連接；所述第二直流電機上 設(shè)置有第二調(diào)平拉桿；所述第二調(diào)平拉桿與安裝板和底座螺紋連接；所述本體設(shè)置于安裝 板之上，所述電子水泡水平檢測系統(tǒng)設(shè)置于本體外部。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的共點三維分光錐反激光投線儀，其特征在于所述安平調(diào) 節(jié)系統(tǒng)是重力安平調(diào)節(jié)系統(tǒng)時，所述共點三維分光錐反激光投線儀還包括用于安裝溫控式 單光源系統(tǒng)以及共點三維分光模塊的本體；所述重力安平調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括萬向節(jié)裝置、第一 支桿、第二支桿、配重塊、磁阻尼以及底座；所述萬向節(jié)裝置設(shè)置于本體上，并通過第一支桿 和第二支桿與底座相連接；所述本體下端設(shè)置有配重塊；所述底座上設(shè)置有磁阻尼；所述 本體以萬向節(jié)裝置為支點，在重力的作用下調(diào)整本體到水平狀態(tài)，以達到激光線在三維空 間中的標識位置的水平或垂直。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共點三維分光錐反激光投線儀，其特征在于所述溫控式單 光源系統(tǒng)包括激光模組、半導(dǎo)體制冷器、散熱器；所述散熱器通過半導(dǎo)體制冷器和激光模組 相連；所述激光模組的輸出激光是波長為400 670nm的半導(dǎo)體激光。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種共點三維分光錐反激光投線儀，該共點三維分光錐反激光投線儀包括錐鏡反射模組、溫控式單光源系統(tǒng)以及共點三維分光模塊；共點三維分光模塊設(shè)置于溫控式單光源系統(tǒng)的出射光路上；錐鏡反射模組設(shè)置于共點三維分光模塊的出射光路上。本發(fā)明提供了一種共點三維分光錐反激光投線儀，有效地解決了錐鏡支撐、單光源三維分光及外置自動調(diào)平等技術(shù)問題。
文檔編號G01C15/00GK102095415SQ20101058374
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月10日
發(fā)明者盧長信, 孫建華 申請人:西安華科光電有限公司