自動調(diào)平的多線360°激光儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種自動調(diào)平的多線激光儀，其包括至少兩個，最好三個線投影裝置(2)，它們相互垂直地布置。每個線投影裝置(2)具有反射錐體(5)和激光光束，激光光束在該反射錐體(5)的錐體軸線的方向上指向該錐體(5)的尖端。
【專利說明】自動調(diào)平的多線360°激光儀
[0001] 本申請是申請?zhí)?01080013385. 5,申請日2010年2月5日和發(fā)明名稱為"自動調(diào) 平的多線360°激光儀"的原申請的分案申請。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明涉及一種自動調(diào)平的多線激光儀，用于產(chǎn)生至少兩個相互垂直的激光線， 它們分別可以在360°的角度范圍上投射。借助于這種儀器例如可以通過分別一維地展開 的激光光束形成(伸展成)水平的和垂直的平面并且可以將水平的或垂直的線在360°的角 度范圍上例如投射到壁面或物體上。這些可投射的線以后稱為多線激光儀的激光線或投射 的激光線，盡管儀器不能夠自己產(chǎn)生這些線，而只有通過將展開的激光光束例如投射到壁 或物體上來產(chǎn)生。
[0003] 這種多線激光儀尤其可以在工業(yè)、手工業(yè)和家庭手工業(yè)領(lǐng)域中例如應(yīng)用于調(diào)節(jié)、 標(biāo)記、測量和定向任務(wù)。

【背景技術(shù)】
[0004] 由現(xiàn)有技術(shù)中已知一些旋轉(zhuǎn)激光儀，在這些旋轉(zhuǎn)激光儀中激光光束通過快速旋轉(zhuǎn) 的偏轉(zhuǎn)元件被偏轉(zhuǎn)90°的角度并且如此地通過與旋轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn)元件一起旋轉(zhuǎn)的激光光束產(chǎn) 生連續(xù)的激光線的光學(xué)影像。通過組合在儀器中的兩個在90°的角度上布置的旋轉(zhuǎn)激光單 元,可以由此將兩個相互垂直的激光線投射到例如墻壁或物體上。
[0005] 除了其它方面外，這種旋轉(zhuǎn)激光儀的缺點(diǎn)在于這種激光儀的復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)和與 此相關(guān)聯(lián)的高制造成本，以及大的重的結(jié)構(gòu)形式。這種儀器的另外的缺點(diǎn)在于高的能量消 耗和磨損以及在儀器壽命期間有限的可靠性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的任務(wù)是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)并且尤其是提供一種自動調(diào)平的多線激光 儀，它在具有小的結(jié)構(gòu)形式有利的制造成本和沒有旋轉(zhuǎn)的部件情況下可以在360°的角度 范圍上投射激光線。
[0007] 本發(fā)明的任務(wù)通過一種按照權(quán)利要求1所述的具有三個線投影裝置的自動調(diào)平 的多線激光儀解決，其中，這些線投影裝置中的每個線投影裝置具有反射錐體和激光光束， 該激光光束可以在這個反射錐體的錐體軸線的方向上指向錐體的頂尖，其中線投影裝置相 互垂直地布置。
[0008] 由此可以產(chǎn)生三個相互垂直的激光線，它們分別可以在360°的角度范圍上投射。 如果以下談?wù)撌蔷€投影裝置的定向，那么這通過指向反射錐體的尖端的激光光束的中軸線 或該錐體的軸線本身給出，其中在生產(chǎn)技術(shù)或經(jīng)濟(jì)上可能的范圍內(nèi)，這兩個軸線是平行的 并且理想地是共線的。
[0009] 有利地，該任務(wù)按照本發(fā)明通過一種最好應(yīng)用于自動調(diào)平的多線激光儀中的線投 影裝置解決，其中線投影裝置具有反射錐體，圍繞它至少分部段地布置一個至少分部段地 柱形的、透明的錐體支架，以及具有激光光束，該激光光束在這個反射錐體的軸線的方向上 可以指向該錐體的尖端，由此該激光光束可以擴(kuò)展成可投射的360°的激光線。
[0010] 本發(fā)明的一個優(yōu)點(diǎn)在于，通過按照本發(fā)明的多線激光儀可以在激光線的定向和位 置精確度方面，以及在惡劣使用條件下的常年使用中實(shí)現(xiàn)高的精度和長期穩(wěn)定性。另一個 優(yōu)點(diǎn)在于，按照本發(fā)明的多線激光儀可以不需要在光學(xué)結(jié)構(gòu)中的活動部件。有利地，通過按 照本發(fā)明的多線激光儀可以伸展成一個完整的空間坐標(biāo)系。此外有利的是，通過按照本發(fā) 明的多線激光儀在大多數(shù)情況下可以放棄使用復(fù)雜的昂貴的笨重的旋轉(zhuǎn)激光儀。
[0011] 在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實(shí)施形式中，線投影裝置此外可以具有至少分部段地柱形 的、透明的錐體支架，它至少分部段地圍繞反射錐體布置。通過這種錐體支架可以將反射 錐體如此地固定在更后面描述的光學(xué)系統(tǒng)支架上，使得激光光束可以穿過錐體支架在錐體 軸線的方向上指向反射錐體的尖端，使得被偏轉(zhuǎn)90°的角度的激光光束可以產(chǎn)生360°激 光線，其中被偏轉(zhuǎn)的激光光束可以盡可能不受阻礙地從錐體支架中通過。這個錐體支架可 以有利地由透明的塑料（例如PMMA[聚甲基丙烯酸甲酯（有機(jī)玻璃）]，PC[聚碳酸酯]， C0C[環(huán)烯-(共）聚合物）制造，但是也可以由"礦物"玻璃制造。
[0012] 優(yōu)選的實(shí)施形式在從屬權(quán)利要求中給出。
[0013] 在本發(fā)明的另一個優(yōu)選的實(shí)施形式中，錐體支架至少分部段地具有最好旋轉(zhuǎn)對稱 的空心圓柱形的形狀并且最好至少分部段地同軸地圍繞反射錐體布置。由此可以機(jī)械穩(wěn)定 地保持反射錐體，而既不對投射到反射錐體上的激光光束的光路，也不對被反射的激光線 產(chǎn)生光學(xué)上的不利的影響。
[0014] 在本發(fā)明的另一個優(yōu)選的實(shí)施形式中，反射錐體可以至少分部段地設(shè)計(jì)成具有 90°錐體張角的直圓錐體。由此可以精確地在一個平面中擴(kuò)展一個平行指向的激光光束， 該激光光束與直圓錐體的錐體軸線平行地進(jìn)入并且由此可以產(chǎn)生360°激光線。
[0015] 在本發(fā)明的另一個優(yōu)選的實(shí)施形式中，反射錐體可以設(shè)計(jì)成負(fù)錐體（陰錐體)，最 好與錐體支架構(gòu)成一體。除了錐體一陽模外，在技術(shù)上同樣可能的是，由透明的材料塊例 如用玻璃或透明的聚合物如例如由PMMA[聚甲基丙烯酸甲酯]，PC[聚碳酸酯]，C0C[環(huán) 烯_(共）聚合物]空出一個錐體作為"陰模"（負(fù)模）并且最好該負(fù)錐體的側(cè)表面是反射 涂層的。在這個實(shí)施形式中，然后激光光束通過透明的材料塊指向負(fù)錐體的尖端。由此可 以實(shí)現(xiàn)與在正錐體（陽錐體）情況下一樣的激光光束擴(kuò)展的技術(shù)效果。特別有利地，這種錐 體可以一體地與錐體支架構(gòu)造，錐體支架例如然后實(shí)施成帶有在底面上構(gòu)造的負(fù)錐體的、 圓柱形的、透明的整體棒。這種部件例如可以大批量地以高精度在原型工藝中如例如在壓 鑄工藝中制造。由此可以將錐體的光學(xué)功能和錐體支架的機(jī)械功能統(tǒng)一到一個部件中并且 由此節(jié)省制造和安裝費(fèi)用和成本。此外可以設(shè)想，與準(zhǔn)直器透鏡一起，在一個部件中實(shí)現(xiàn)具 有"磨削的"負(fù)錐體的玻璃或塑料整體柱體，其中通過準(zhǔn)直器透鏡的圓形的邊界，同時實(shí)現(xiàn) 對激光二極管的光錐體的遮掩，并且由此可以不使用單獨(dú)的環(huán)形光闌。
[0016] 在本發(fā)明的另一個優(yōu)選的實(shí)施形式中，至少一個激光光束可以通過一個作為激光 源的激光二極管產(chǎn)生，該激光源光束最好可以通過至少一個準(zhǔn)直光學(xué)元件，尤其是準(zhǔn)直器 透鏡，實(shí)施準(zhǔn)直。通過使用激光二極管作為激光源，可以實(shí)現(xiàn)特別成本有利的制造以及更緊 湊的結(jié)構(gòu)形式的多線激光儀。借助于準(zhǔn)直光學(xué)元件，此時可以使分散的激光光束，如其被激 光二極管發(fā)射的那樣，準(zhǔn)直，亦即使其平行指向，由此可以在使用直圓錐體下實(shí)現(xiàn)更精確的 投影幾何形狀和由此更精確的激光線。
[0017] 在本發(fā)明的另一個優(yōu)選的實(shí)施形式中，光闌布置在激光二極管的光路中。通過這 種光闌，其例如可以布置在反射錐體前面的光學(xué)光路中，可以例如如此地形成激光二極管 的橢圓形的激光光束，使得在整個360°的角度范圍上產(chǎn)生均勻的激光線并且避免沒有被 錐體表面偏轉(zhuǎn)的"錯光"。
[0018] 在本發(fā)明的另一個優(yōu)選的實(shí)施形式中，至少兩個激光光束可以最好借助于光束分 離通過部分反射的光學(xué)元件由一個激光源，最好由一個激光二極管分離出來。這在最簡單 的情況下可以通過一個可以部分通過的反射鏡實(shí)現(xiàn)，它以45°的角度相對于要分離的激光 光束布置。由此可以節(jié)省一個激光源。如果例如一個綠色的激光線要通過多線激光儀提供 的話，則這尤其是有利的，因?yàn)槟壳霸诰G色頻譜區(qū)中發(fā)射的激光源的代價還相當(dāng)高。
[0019] 在本發(fā)明的另一個優(yōu)選的實(shí)施形式中，可以使光學(xué)系統(tǒng)支架在重力場中定向，最 好是自動地定向，在該光學(xué)系統(tǒng)支架上和/或里面可以安裝線投影裝置，由此線投影裝置 的激光光束和錐體軸線可以在重力向量的方向上或與重力向量垂直地定向。通過這種結(jié)構(gòu) 可以特別有利地和精確地提供水平和垂直的激光線。
[0020] 在本發(fā)明的另一個優(yōu)選的實(shí)施形式中，一個或多個激光源和線投影裝置可以安裝 在一個光學(xué)系統(tǒng)支架上和/或里面，其中光學(xué)系統(tǒng)支架是自動調(diào)平地構(gòu)造成并且最好擺動 地懸掛在最好兩個相互相對垂直的和在運(yùn)行狀態(tài)下基本上水平定向的支承軸上。由此可以 以特別有利的方式實(shí)現(xiàn)多線激光儀的自動調(diào)平能力。
[0021] 在本發(fā)明的另一個優(yōu)選的實(shí)施形式中，光學(xué)系統(tǒng)支架具有振動阻尼機(jī)構(gòu)，最好磁 性的阻尼機(jī)構(gòu)，尤其是渦流阻尼機(jī)構(gòu)。通過這種振動阻尼機(jī)構(gòu)可以大大地改善響應(yīng)時間和 激光線的可到達(dá)的調(diào)整精度，由此在實(shí)際的常規(guī)使用中提高實(shí)際利用率和效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 以下對照附圖示例性地依據(jù)實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明。說明書，附圖以及權(quán)利要求 中包含大量的特征組合。專業(yè)人員也可以單個地考慮這些特征尤其是也包括各種實(shí)施例的 特征并且將它們概括成有意義的其它的組合。附圖所示： 圖1是一個自動調(diào)平的三線激光儀的一個實(shí)施形式的在兩個線投影裝置的軸線上剖 開的光學(xué)系統(tǒng)支架的透視俯視圖，該激光儀包括裝入的激光模塊（各包含激光二極管和準(zhǔn) 直器透鏡等等）和具有錐體支架的投影錐體（反射錐體）； 圖2是作為具有激光線的平面10a和10c的兩線激光儀的一個實(shí)施形式的剖開的光學(xué) 系統(tǒng)支架的一個平面俯視圖，和 圖3是具有所示激光線的平面的三線激光儀的一個視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023] 圖1的視圖示出了自動調(diào)平的多線激光儀的一個實(shí)施形式的基礎(chǔ)構(gòu)造，包括安裝 有主要的光學(xué)部件的光學(xué)系統(tǒng)支架1，其中在此處示出的實(shí)施形式的自動調(diào)平的多線激光 儀中裝配了三個線投影裝置2。
[0024] 在此處，圖1示出了一個三線激光儀和圖2示出了一個兩線激光儀，其中激光器的 縱軸線分別相互垂直地布置。
[0025] 光學(xué)系統(tǒng)支架1最好基本上由一種金屬的壓鑄合金（最好是鋁或鋅壓鑄合金）制 成并且其上安裝主要的后面要說明的光學(xué)元件。這個光學(xué)系統(tǒng)支架1擺動地懸掛在一個框 架元件中（沒有示出），該框架元件與儀器外殼（沒有示出）連接。
[0026] 光學(xué)系統(tǒng)支架1擺動地懸掛在框架元件中是通過一個具有球軸承的十字軸萬向 節(jié)，借助于一個雙軸的萬向懸架(常平架)實(shí)現(xiàn)的，其中用于光學(xué)系統(tǒng)支架1的懸架的支承軸 分別在懸掛點(diǎn)的兩側(cè)在球軸承中引導(dǎo)。為了避免在支承軸中的由對準(zhǔn)公差限定的張力，支 承軸在球軸承內(nèi)套的區(qū)域中構(gòu)造成稍微成球面形(鼓形)，以便承受例如在制造時的角度公 差。通過這種構(gòu)造，光學(xué)系統(tǒng)支架1可以圍繞兩個軸線自由地?cái)[動并且沿著它的重心線在 地球的重力場中調(diào)準(zhǔn)取向。
[0027] 為了顯著地縮短擺動地并且在技術(shù)上可能的范圍中在最大程度上無摩擦地懸掛 的光學(xué)系統(tǒng)支架1的響應(yīng)時間(起振時間)，在不降低光學(xué)系統(tǒng)支架1在重力場中的最終位 置的調(diào)整精度下，在此處所示的實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)支架1具有一個按照Waltenhof擺的原 理工作的渦流阻尼機(jī)構(gòu)。為此在擺動地懸掛的光學(xué)系統(tǒng)支架1的下部自由端上安裝有銅塊 5,其中銅塊5在擺動運(yùn)動的情況下在小的間距下無接觸地在一個永久磁鐵（沒有示出）上 方運(yùn)動，該永久磁鐵與外殼3固定地連接。如從圖中可以看見的，此外銅塊5被從裝配了部 件的光學(xué)系統(tǒng)支架1的重心軸線中移出并且處于一個角度位置上并且圓柱形的銅塊5在一 個懸臂上大約軸向傾斜20°至30°地安裝在光學(xué)系統(tǒng)支架1的在運(yùn)行狀態(tài)下位于下面的 末端上。由此，除了作為用于阻尼光學(xué)系統(tǒng)支架1的擺動運(yùn)動的部件的功能以外，銅塊3的 質(zhì)量還同時用作平衡重，以便補(bǔ)償遠(yuǎn)遠(yuǎn)突出于光學(xué)系統(tǒng)支架1的重心線的線投影裝置2,后 者用于產(chǎn)生兩個在垂直平面中展開的激光光束。
[0028] 上述永久磁鐵（沒有示出）有利地包括多個單獨(dú)的磁體元件（在本情況下為4 個），其具有最好交替的磁場取向并且被優(yōu)化成使得磁場線以盡可能高的磁場密度和盡可 能大的磁場強(qiáng)度梯度穿過銅塊3并且在那里經(jīng)電磁感應(yīng)產(chǎn)生一個與永久磁鐵的磁場反向 的磁場；這個感應(yīng)的磁場強(qiáng)烈地阻尼光學(xué)系統(tǒng)支架1的擺動運(yùn)動，但是不影響光學(xué)系統(tǒng)支 架1的最終位置，因?yàn)樵撟枘岚凑沾艤u流原理與永久磁鐵和銅塊3之間的相對運(yùn)動速度是 成正比的并且在靜態(tài)情況下在阻尼了光學(xué)系統(tǒng)支架1的運(yùn)動之后消失。
[0029] 該阻尼可以以這種方式優(yōu)化并且例如被幾乎調(diào)整到"周期不定的極限情況"。在 安裝了三線激光儀之后或者在撞擊三線激光儀之后，光學(xué)系統(tǒng)支架1借助于渦流阻尼在通 常從0. 5至5秒鐘的短的時間之內(nèi)以例如每米為幾十分之幾毫米的高精確度在地球的重力 場中停止下來。為了使光學(xué)系統(tǒng)支架1在地球磁場中精確地定向，光學(xué)系統(tǒng)支架可以在銅 塊附近具有兩個校準(zhǔn)螺釘（例如埋頭(無頭）螺釘；沒有示出），它們相互間以及與光學(xué)系 統(tǒng)支架1的重心線之間最好夾成90°角度以及最好相對于水平激光光束的定向夾成0°或 90°的角度并且在它們的擰入深度上光學(xué)系統(tǒng)支架1的重心位置和由此激光線的精確定 向可以被極小地修改。
[0030] 此外，具有比銅塊3更大的直徑的永久磁鐵在它的外周面上具有用于所述銅塊3 的徑向止擋（沒有示出），由此光學(xué)系統(tǒng)支架1的擺動運(yùn)動（和因此自動調(diào)平的三線激光 儀的自動調(diào)平范圍）例如被限制在一定的值上（例如在5°至15°的范圍中，通常在最大 5°或8°上）。由此可以例如在非常斜地安裝三線激光儀的情況下，在運(yùn)行中或者在運(yùn)輸 中防止對光學(xué)系統(tǒng)支架1或因此對在外殼上的連接的部件的碰撞和防止例如用于激光源4 的（高柔性的和可彎曲的但是非常薄的和對牽拉敏感的）電供給電纜（沒有示出）的過 度伸長。在銅塊3和永久磁鐵6的徑向止擋之間接觸情況下，可以在一個控制電路中閉合 一個電觸頭并且例如可以通過光學(xué)的或聲學(xué)的信號或通過激光源4的周期性的消隱掃描 (Dunkeltasten)(閃光信號）警告使用者系統(tǒng)沒有正確地調(diào)平。
[0031] 在這個實(shí)施例中，該光學(xué)結(jié)構(gòu)具有三個線投影裝置2,其具有三個激光光束源4， 后者相互間以90°角度在三個空間軸的方向上安裝在光學(xué)系統(tǒng)支架1中，其中三個激光源 4的激光光束都交叉在一個點(diǎn)上，該點(diǎn)在此處位于通過光學(xué)系統(tǒng)支架1的懸掛點(diǎn)的重心線 上。線投影裝置2的每個激光光束都指向鏡面錐體（或反射錐體）5的頂尖，由此激光光束 在一個與射束方向垂直的分平面l〇a，10b，10c中被偏轉(zhuǎn)并且展開成一個360°的線，其中 三個展開的激光光束的分平面l〇a，10b，10c相互間正好夾成90°的角度。在此情況下，反 射錐體5的與激光光束共線地定向的軸線相互垂直并且由此這些軸線形成一個三維坐標(biāo) 系統(tǒng)的軸線；此外，在這個實(shí)施例中，反射錐體5的軸線，與對應(yīng)的激光光束的軸線一樣，在 一個點(diǎn)上交割，通過光學(xué)系統(tǒng)支架1的懸掛點(diǎn)的重心線也穿過該點(diǎn)。在一個備選的在此處 沒有示出的實(shí)施形式中，可以取消各單個的激光源4,其中例如一個激光光束通過兩個部分 反射的分束器被分裂成三個分激光光束，這些分激光光束本身被指向反射錐體5的頂尖。
[0032] 作為激光光束源，在這個實(shí)施例中使用價廉的低功率激光二極管4,它們固有地亦 即基于物理的形成原理產(chǎn)生橢圓形發(fā)散的光錐體。該光錐體首先通過準(zhǔn)直器透鏡6被平行 定向并且然后必要時通過環(huán)形光闌（沒有示出）圓形地遮掩。由于在激光二極管和準(zhǔn)直 器透鏡之間的調(diào)節(jié)具有重要的意義，因此在制造技術(shù)和成本觀點(diǎn)下有利的是將激光二極管 4和準(zhǔn)直器透鏡6組合成一個作為組件的激光模塊并且必要時也將光闌集成在該激光模塊 中，從而激光模塊已經(jīng)發(fā)射一個平行定向的圓形的光束，并且該激光模塊作為預(yù)先制造的 組件被如此地安裝到光學(xué)系統(tǒng)支架1中。
[0033] 激光模塊4的這些圓形的平行光束中的每個都同心地在軸向上朝著一個鏡面錐 體5的頂尖指向，該鏡面錐體具有直圓錐體的形狀，其具有90°開度角（張角）（即激光光束 的中軸線相對于錐體軸線是共線取向的），并且對稱地照射反射錐體5的尖端部分。利用 反射錐體5的以45°的角度朝著激光光束傾斜的反射側(cè)表面，使激光光束通過反射被偏轉(zhuǎn) 90°的角度并且因此產(chǎn)生一個360°的整圓平面。
[0034] 這些反射錐體5中的每個都必須一方面如此地相對于光學(xué)系統(tǒng)支架1保持到位， 使得錐體頂尖朝著由激光模塊發(fā)射的激光光束指向，其中反射錐體5的軸線與激光光束 的中軸線最好共線，即與中軸線處于一條線上；但是同時不允許在360°的角度上妨礙由 錐體表面反射的激光光線的反射。為此目的，在這個實(shí)施例中錐體5實(shí)施成圓柱形的棒， 其具有被削尖成具有90°錐角的直圓錐體的并且是反射的端部，該錐體被容納在管座套 7中，該管座套本身安裝在一個圓柱形管段8中，后者由透明的材料制成，最好由聚合物如 PMMA[聚甲基丙烯酸甲酯]，PC[聚碳酸酯]，C0C[環(huán)烯-(共）聚合物]制成。在此情況下 管筒8的長度大于反射錐體段5的高度并且在兩個管末端處突出于反射錐體段，從而該突 出的一部分可以用于與光學(xué)系統(tǒng)支架1和管座套7的連接，以形成精確的徑向配合。反射 錐體段5此時完全地和同軸地被透明管筒8圍?。挥慑F體表面反射的并且在一個平面中在 360°的角度上發(fā)射出的激光光束可以因此不受阻礙地精確地沿著徑向穿過透明的管筒8 的壁并且沒有光學(xué)的損害地，如失真或遮暗，產(chǎn)生一個可以在360°的角度范圍中投射的激 光線。透明的管筒8同時允許密封地封閉光學(xué)系統(tǒng)支架1的空腔，其中具有線投影裝置2 的光學(xué)部件，反射錐體5,以及具有激光源4,準(zhǔn)直器透鏡6和環(huán)形光闌的激光模塊。以這種 方式保護(hù)了敏感的光學(xué)表面在惡劣的日常使用中不受濕氣、灰塵和其它的不利的環(huán)境影響 的侵害。
[0035] 通過按照圖1和圖3示出的三線激光儀的實(shí)施例，其具有產(chǎn)生的激光線的三個 360°的遮蓋(覆蓋區(qū)）（Abdeckung)，可以由此使三個完整的空間平面突出并且伸展成一個 空間坐標(biāo)系，其具有在六個空間方向（±x，土y和土z方向）上的坐標(biāo)軸。激光線的平面表 示為 10a，10b 和 10c。
[0036] 原則上在一定的結(jié)構(gòu)類型的激光二極管4的功率和發(fā)射的激光光束的橢圓度之 間存在關(guān)系；因此尤其是小功率的激光二極管4的激光光束具有特別強(qiáng)烈拉平的橢圓形光 束橫截面。因此可以有利的是，尤其是在這種激光二極管4情況下，對該光束稍微地在邊緣 區(qū)中進(jìn)行遮掩，從而例如最外邊的邊緣區(qū)域在長半軸線的方向上被切去并且由此形成一種 光束橫截面，其是程度不太大的橢圓形或甚至是圓形的。由此例如可以更好地補(bǔ)償可投射 的激光線在整個的360°的角度范圍上的亮度分布并且附加地防止橢圓形的激光光束的部 分區(qū)域未被反射地從反射錐體5旁邊通過和產(chǎn)生干擾的反射或光像或造成對人員的危險 的耀眼。但是，在一個有利的實(shí)施形式中，橢圓形的激光光束也可以在沒有遮掩下使用。在 此情況下，激光光束的各向異性的亮度分布得到充分利用并且橢圓的長半軸被如此定向， 使得展開的激光光束的最大亮度定向于希望的方向上。因此。例如可以設(shè)想，為了產(chǎn)生水平 的激光線使橢圓形的激光光束如此定向，即最大的亮度相對于儀器外殼是向"前"和向"后" 發(fā)射的。如果線激光儀被設(shè)計(jì)用于大的廳中，那么可以有利的是，將垂直的激光線的最大亮 度定向到"側(cè)面"上，以便將激光線的足夠的亮度產(chǎn)生在遠(yuǎn)離的墻壁上。在其它的情況下， 最大亮度的另外的定向可能是有利的。也可以設(shè)想，如此地設(shè)計(jì)該儀器，使得橢圓形的激光 光束的長半軸依據(jù)使用領(lǐng)域和/或應(yīng)用情況可以轉(zhuǎn)動，以便由此將激光線的亮度分布與使 用領(lǐng)域和/或應(yīng)用情況相匹配。
[0037] 儀器外殼最好基本上由聚合物材料或例如纖維加強(qiáng)的聚合物復(fù)合材料（例如纖 維加強(qiáng)的熱固性塑料或熱塑性塑料）制成。儀器外殼部位前述的機(jī)械的和光學(xué)的結(jié)構(gòu)，保 護(hù)該結(jié)構(gòu)免受機(jī)械損傷和減小污染物的危險。儀器外殼具有三個開口，線投影裝置2的安 裝了錐體的末端穿過這些開口并且向外突出，從而通過反射錐體5展開的激光光束可以不 受阻礙地在360°的角度上射出。外殼開口的大小如此地設(shè)計(jì)，使得光學(xué)系統(tǒng)支架1的可運(yùn) 動性和調(diào)平能力在自動調(diào)平的三線激光儀的自動調(diào)平區(qū)域中不受到不利的影響。
[0038] 在此處示出的實(shí)施例中，外殼此外還容納供電的電池或蓄電池（沒有示出），操作 元件，最好是用于共同地，成對地和分開地開關(guān)三個激光二極管4的薄膜按鍵（沒有示出）， 以及用于運(yùn)行激光二極管4的電子電路機(jī)構(gòu)（沒有示出）。從在外殼中安裝的電子電路機(jī) 構(gòu)到在光學(xué)系統(tǒng)支架1中擺動地懸掛的激光二極管4,激光源的供電通過非常薄的高柔性 的和易彎曲的供電電纜（沒有示出）實(shí)施，該供電電纜在靠近光學(xué)系統(tǒng)支架1的懸掛點(diǎn)的 旁邊被引導(dǎo)通過，以使對光學(xué)系統(tǒng)支架1在重力場中的擺動和調(diào)平精度的不利影響盡可能 得小。
[0039] 本發(fā)明不受限于具體的實(shí)施形式并且不同的實(shí)施形式的特征可以自由地相互組 合。在本申請中的用于描述不同的部件相互間的位置的術(shù)語，如"精確90° "或"相互垂直 地"，"在一條線上"，"在光學(xué)平面內(nèi)"或類似的術(shù)語，說明希望的理想的位置/地點(diǎn)并且包含 由于機(jī)械的/光學(xué)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)可以產(chǎn)生的一定的偏差及不精確性，它們被一起包含在發(fā)明 的教導(dǎo)中。在范圍說明的情況下，本發(fā)明的教導(dǎo)不僅包括給出的端部數(shù)值，而且也包括所有 位于它們之間的數(shù)值和其中包含的部分范圍。如果在本申請中提及激光線或可投射的激光 線，那么在此處是指幾何圖形，該幾何圖形是當(dāng)通過在錐體上反射而在一個平面中展開的 激光光束投射到一個平的物體上并且在那里在投影中產(chǎn)生一個激光線時形成的。
【權(quán)利要求】
1. 自動調(diào)平的多線激光儀，其包括三個線投影裝置（2)，其中，這些線投影裝置（2)中 的每個都具有反射錐體（5)和激光光束，該激光光束可以在該反射錐體（5)的錐體軸線的 方向上指向該錐體（5)的尖端，其中，線投影裝置（2)相互垂直地布置，其中，線投影裝置 (2)此外具有至少分部段地圓柱形的、透明的錐體支架（8)，該錐體支架至少分部段地圍繞 反射錐體（5)布置。
2. 按照權(quán)利要求1所述的自動調(diào)平的多線激光儀，其特征在于，錐體支架（8)至少分部 段地具有最好旋轉(zhuǎn)對稱的空心圓柱形的形狀并且最好至少分部段地同軸地圍繞反射錐體 (5)布置。
3. 按照前述權(quán)利要求中的至少一項(xiàng)所述的自動調(diào)平的多線激光儀，其特征在于，反射 錐體（5)至少分部段地設(shè)計(jì)成具有90°錐體張角的直圓錐體。
4. 按照前述權(quán)利要求1至3中的至少一項(xiàng)所述的自動調(diào)平的多線激光儀，其特征在 于，反射錐體（5)實(shí)施成圓柱形的棒，所述棒具有被削尖成具有90°張角的直圓錐體的和 反射的端部并且被容納在管座套（7)中，該管座套本身安裝在一個圓柱形管段（8)中，該圓 柱形管段由透明的材料制成，最好由聚合物如PMMA[聚甲基丙烯酸甲酯]，PC[聚碳酸酯]， COC[環(huán)烯-(共）聚合物]制成。
5. 按照權(quán)利要求1至4所述的自動調(diào)平的多線激光儀，其特征在于，管筒（8)的長度大 于反射錐體段（5)的高度并且在兩個管末端處突出，從而該突出的一部分可以用于與一個 光學(xué)系統(tǒng)支架（1)和一個管座套（7)的連接，以形成精確的徑向配合。
6. 按照前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)、但是特別是按照權(quán)利要求5所述的自動調(diào)平的多線 激光儀，其特征在于，反射錐體段（5)完全地和同軸地被透明的管筒（8)圍住，從而由錐體 表面反射的并且在一個平面中在360°的角度上發(fā)射出的激光光束可以因此不受阻礙地精 確地沿著徑向穿過透明的管筒（8)的壁并且沒有光學(xué)的損害地，如失真或遮暗，產(chǎn)生一個可 以在360°的角度范圍中可投射的激光線。
7. 按照前述權(quán)利要求中的至少一項(xiàng)所述的自動調(diào)平的多線激光儀，其特征在于，至少 一個激光光束可以通過作為激光源的激光二極管（4)產(chǎn)生，該激光光束最好可以通過至少 一個準(zhǔn)直光學(xué)兀件，尤其是準(zhǔn)直器透鏡（6)，準(zhǔn)直。
8. 按照前述權(quán)利要求中的至少一項(xiàng)所述的自動調(diào)平的多線激光儀，其特征在于，在激 光二極管（4)的光路上布置有光闌。
9. 按照前述權(quán)利要求中的至少一項(xiàng)所述的自動調(diào)平的多線激光儀，其特征在于，最好 可以借助于光束分離通過一個部分反射的光學(xué)元件由一個激光源，最好由一個激光二極管 (4)分離出至少兩個激光光束。
10. 按照權(quán)利要求1所述的自動調(diào)平的多線激光儀，其特征在于，設(shè)置具有三個激光光 束源（4)的三個線投影裝置（2)，該三個激光光束源相互間以90°角度在三個空間軸的方 向上安裝在一個光學(xué)系統(tǒng)支架（1)中。
11. 按照權(quán)利要求10或13所述的自動調(diào)平的多線激光儀，其特征在于，三個激光源 (4)的激光光束都交叉在一個點(diǎn)上，該點(diǎn)位于通過光學(xué)系統(tǒng)支架（1)的懸掛點(diǎn)的重心線上。
12. 按照前述權(quán)利要求中的至少一項(xiàng)所述的自動調(diào)平的多線激光儀，其特征在于，反射 錐體（5)的與激光光束共線地定向的軸線相互垂直并且這些軸線形成一個三維坐標(biāo)系統(tǒng)的 軸線。
13. 按照權(quán)利要求12所述的自動調(diào)平的多線激光儀，其特征在于，反射錐體（5)的軸 線，與對應(yīng)的激光光束的軸線一樣，在一個點(diǎn)上交割，通過光學(xué)系統(tǒng)支架（1)的懸掛點(diǎn)的重 心線也穿過該點(diǎn)。
14. 按照前述權(quán)利要求10至13中的至少一項(xiàng)所述的自動調(diào)平的多線激光儀，其特征在 于，光學(xué)系統(tǒng)支架（1)基本上由一種金屬的壓鑄合金，尤其是錯或鋅壓鑄合金，制成。
15. 按照權(quán)利要求14所述的自動調(diào)平的多線激光儀，其特征在于，光學(xué)系統(tǒng)支架（1)擺 動地懸掛在一個框架元件中，該框架元件與儀器外殼連接。
16. 按照前述權(quán)利要求中的至少一項(xiàng)所述的自動調(diào)平的多線激光儀，其特征在于，所述 線投影裝置（2)可以安裝在一個光學(xué)系統(tǒng)支架（1)上和/或里面，所述光學(xué)系統(tǒng)支架可以 在重力場中定向，最好自動定向，由此線投影裝置（2)的激光光束和錐體軸線可以在重力 向量的方向上定向或與重力向量垂直地定向。
17. 按照前述權(quán)利要求7至16中的至少一項(xiàng)所述的自動調(diào)平的多線激光儀，其特征在 于，激光源（4)和線投影裝置（2)可以安裝在一個光學(xué)系統(tǒng)支架（1)上和/或里面，其中所 述光學(xué)系統(tǒng)支架（1)實(shí)施成可自動調(diào)平并且最好擺動地懸掛在最好兩個相互相對垂直的 和在運(yùn)行狀態(tài)下基本上水平定向的支承軸上。
18. 按照前述權(quán)利要求15至17中的至少一項(xiàng)所述的自動調(diào)平的多線激光儀，其特征在 于，光學(xué)系統(tǒng)支架（1)通過一個具有球軸承的十字軸萬向節(jié)借助于一個雙軸的萬向懸架擺 動地懸掛在一個框架元件中，其中，用于光學(xué)系統(tǒng)支架（1)的懸架的支承軸分別在懸掛點(diǎn)的 兩側(cè)在球軸承中引導(dǎo)。
19. 按照權(quán)利要求18所述的自動調(diào)平的多線激光儀，其特征在于，為了避免由對準(zhǔn)公 差限定的張力，支承軸在球軸承內(nèi)套的區(qū)域中構(gòu)造成稍微成球面形。
20. 按照前述權(quán)利要求中的至少一項(xiàng)所述的自動調(diào)平的多線激光儀，其特征在于，所述 光學(xué)系統(tǒng)支架（1)具有振動阻尼機(jī)構(gòu)，最好是磁阻尼機(jī)構(gòu)，尤其是渦流阻尼機(jī)構(gòu)（3)。
21. 按照權(quán)利要求20所述的自動調(diào)平的多線激光儀，其特征在于，振動阻尼機(jī)構(gòu)具有 銅塊（3)，該銅塊安裝在擺動地懸掛的光學(xué)系統(tǒng)支架（1)的下部自由端上。
22. 按照權(quán)利要求21所述的自動調(diào)平的多線激光儀，其特征在于，銅塊（3)在擺動運(yùn)動 的情況下在小的間距下無接觸地在一個永久磁鐵上方運(yùn)動，該永久磁鐵與激光儀的外殼固 定地連接。
23. 按照權(quán)利要求20或21所述的自動調(diào)平的多線激光儀，其特征在于，銅塊（3)被從 裝配了部件的光學(xué)系統(tǒng)支架（1)的重心軸線中移出并且在一個角度位置上以圓柱形的銅塊 (3)在一個懸臂上大約軸向傾斜20°至30°地安裝在光學(xué)系統(tǒng)支架（1)的在運(yùn)行狀態(tài)下位 于下面的末端上。
24. 按照權(quán)利要求22或23所述的自動調(diào)平的多線激光儀，其特征在于，永久磁鐵具有 比銅塊（3)大的直徑，并且在它的外周面上具有用于所述銅塊（3)的徑向止擋，由此光學(xué)系 統(tǒng)支架（1)的擺動運(yùn)動和因此自動調(diào)平的三線激光儀的自動調(diào)平范圍被限制。
25. 按照權(quán)利要求24所述的自動調(diào)平的多線激光儀，其特征在于，在銅塊（3)和永久磁 鐵的徑向止擋之間接觸的情況下，可以在一個控制電路中閉合一個電觸頭，從而通過光學(xué) 的或聲學(xué)的信號或通過激光源（4)的周期性的閃光信號警告使用者系統(tǒng)沒有正確地調(diào)平。
26. 按照前述權(quán)利要求21至25中的至少一項(xiàng)所述的自動調(diào)平的多線激光儀，其特征 在于，永久磁鐵包括多個單獨(dú)的磁體元件，尤其是4個磁體元件，其具有最好交替的磁場取 向，并且被優(yōu)化成使得磁場線以盡可能高的磁場密度和盡可能大的磁場強(qiáng)度梯度穿過銅塊 (3 )并且在那里經(jīng)電磁感應(yīng)產(chǎn)生一個與永久磁鐵的磁場反向的磁場。
27. 按照前述權(quán)利要求中的至少一項(xiàng)所述的自動調(diào)平的多線激光儀，其特征在于，該儀 器具有外殼，其中，該儀器外殼具有三個開口，線投影裝置（2)的安裝了錐體的末端穿過這 些開口并且向外突出。
28. 按照前述權(quán)利要求10和27所述的自動調(diào)平的多線激光儀，其特征在于，外殼容納 供電的電池或蓄電池、用于共同地、成對地和分開地開關(guān)三個激光二極管（4)的操作元件、 以及用于運(yùn)行激光二極管（4)的電子電路機(jī)構(gòu)。
【文檔編號】G01C15/00GK104142144SQ201410380939
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2010年2月5日 優(yōu)先權(quán)日:2009年3月26日
【發(fā)明者】T.齊默曼 申請人:羅伯特·博世有限公司