专利名称：一种自动安平的激光扫平仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种能在目标物上形成水平激光线、铅垂激光线的一种自动安平的激光扫平仪。
背景技术：
建筑、装璜及设备安装领域都需要在作业过程中确定水平基准或者铅垂基准。传统的水平基准是通过水平尺或塑料水管获得的，而铅垂基准往往通过拉重锤线获得，但这些方法都存在精度不高、操作效率低的缺陷。
近几年，随着科学技术的进步与发展，低功率的可见激光器的生产成本得以大幅降低，因此使这类激光器在民用领域的普及使用成为可能。中国专利91226755公开了一种多基准自动激光准直装置，它可以提供自动铅直基准面与自动水平基准面，该专利技术在自动安平激光铅直仪的基础上设置了一直角反射器与一扫描器，自动安平激光铅直仪产生自动铅直激光束，当扫描器直接固定在铅直激光束的投射路径时其可扫描出一水平面，但当需要产生铅直面时则必须先拆下扫描器，然后在铅直激光束的投射路径上固定上直角反射器，由直角反射器将铅直激光束变成水平激光束，最后再将扫描器固定在直角反射器的出光口，由其旋转而扫描出一铅直激光平面。在实际使用当中，该专利技术的缺陷是显而易见，因为它不能同时产生铅直基准面与水平基准面，而施工中各种水平基准面与铅直基准面的使用频繁，利用该专利技术必定会出现频繁拆换直角反射器与扫描器的情况，使用非常不方便。中国专利97102392也公开了一种能自动产生水平基准面与铅直基准面的激光水平仪，当该激光水平仪竖放时其能在一定倾斜范围内自动扫描出一水平基准面，当该激光水平仪横放时其又能在一定倾斜范围内自动扫描出一铅直基准面，在实际使用当中，其实用性与操作的方便性虽然得到了提高，但它还是不能同时产生水平基准面与铅直基准面，仍无法满足需同时确定水平与铅直基准的施工场合。
综合以上所述，针对现有技术的各自不足之处，有必要加以改进。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种能在目标物上同时形成水平激光线、铅垂激光线的一种自动安平的激光扫平仪。本实用新型是通过以下技术方案来实现的一种自动安平的激光扫平仪包括设在壳体中的电源和重力安平机构，安平机构的摆动件上设有产生铅直准直激光束的激光器，在激光器的投射路径上设有一将入射激光折转90°的光学装置，该光学装置连接在一回转轴上，壳体中还设有电机，其中电机与回转轴间设有动力传动装置；其特征在于所述安平机构的摆动件上还设有一个或多个投射准直激光束的投射装置，在投射装置的投射路径上设有将准直激光束转换为激光铅直面的转换装置。当所述自动安平的激光扫平仪在一定范围内发生水平倾斜时，重力安平机构能作出相应的倾斜角度补偿，使固定在安平机构摆动件上的激光器投射的准直激光束始终保持铅直方向，固定在回转轴上的光学装置将入射的铅直激光束折转90°后成水平状态向外投射，电机通过传动装置带动回转轴与光学装置作摆动或回转运动，从而将光学装置向外投射的激光束转换为激光水平面。本实用新型中，由于在安平机构的摆动件上还设有其它一个或多个能产生准直激光束的投射装置，且所产生的准直激光束能被转换装置转换为激光铅垂面，所以本实用新型能同时产生激光水平面与激光铅垂面，从而能在墙面上产生一个以上的“十”字交叉激光基准线。利用本实用型的一种更有益的结果是，在安平机构的摆动件上可以设置两组相互正交的准直激光束投射装置与铅直面转换装置，从而能在墙面、天顶及地面形成多个“十”字交叉激光基准线，能同时满足顶棚装饰、灯具定位及地面铺设等多种施工作业的定位需要。
在本实用新型中，所述的投射装置是设在所述激光器投射路径上的分光镜或设在安平机构摆动件上的准直激光器。利用分光镜的分光功能，可以将所述的铅直准直激光束分为一继续保持原铅直状态投射的透射准直激光束与一被折转一定角度后投射的反射准直激光束，从而可以用一个准直激光器得到两条准直激光束，因此能达到降低本实用新型制造成本的目的，这一点在使用波长在630nm以下的高档激光器时表现得更为明显。当然利用设置在安平机构摆动件上的准直激光器，也同样能实现本实用新型的发明目的。
在本实用新型中，所述投射装置投射的激光束是水平准直激光束。由于是水平准直激光束，所以其被转换装置转换为激光铅直面后能与激光水平面相交，从而确保能在墙面上得十”字交叉激光基准线，此外利用类似旋转五棱镜一类的扫描装置可以将水平准直激光束转换为激光铅直面。
在本实用新型中，所述的转换装置包括传动装置、回转轴及一将入射激光折转90°的光学装置，回转轴的回转中心基本与入射激光重合，光学装置设在回转轴上，传动装置设在回转轴与电机之间。电机通过传动装置带动回转轴做作摆动或回转运动，由于光学装置是设在回转轴上，所以光学装置能与回转轴联动，还由于所述的光学装置能将入射激光折转90°，所以通过与回转轴一起的摆动或回转运动能将入射的水平准直激光束扫描成具有一定扇形角或全周的激光铅直面。
在本实用新型中，所述的转换装置是连接在安平机构摆动件上的柱面透镜，柱面透镜的轴线垂直准直激光束并始终平行于水平面。准直激光束通过柱面透镜时会发生折射，当柱面透镜的轴线垂直准直激光束时它就能将准直激光束折射为一个具有一定扇形角的扁平激光面，当柱面透镜的轴线平行水平面时，其折射产生的激光面呈铅直状态。由于利用柱面透镜不需上述回转及光学装置等就能产生激光铅直面，所以具有制造简单、成本低的优点。
在本实用新型中，所述的光学装置是五棱镜或两面夹角为45°的反射镜。因为五棱镜具有入射光与出射光垂直的特性，所以它能将铅直的入射激光束折转为水平的出射激光束，但一般秒级精度的五棱镜市场售价都较为昂贵，所以虽然它有使用方便的优点，却会增加产品的制造成本。平面反射镜的市场售价非常便宜，而两面夹角为45°的反射镜组成的光学装置也能使入射光与出射光保持垂直，所以利用两面经准确校正夹角的反射镜也同样能实现本实用新型的发明目的，而且能降低本实用新型的制造成本。
在本实用新型中，所述的一种自动安平的激光扫平仪包括指示壳体与地面倾斜程度的水准装置。由于重力安平机构只能在有限的壳体倾斜范围内对倾斜角度做出补偿，而更为重要的原因是当壳体发生倾斜时，铅直激光束在光学装置上的入射点会偏离回转中心，进而影响到水平或铅直激光基准面的准确性，偏角越大这种影响就越大，所以使用时必须严格限制壳体的倾斜角度范围，以保证输出的基准面有足够的精确度。
在本实用新型中，所述壳体的下面设有调节壳体与地面倾斜角度的调节旋钮。当壳体与地面的倾斜角度超过规定的最大值时，利用调节旋钮的调节功能可以纠正壳体的这种倾斜，从而使本实用新型能适应地面倾斜坡度较大的施工场合。
在本实用新型中，所述壳体的底部连接有一底座，所述调节旋钮设在底座上，壳体与底座间设有能使两者相对自由转动的结构。由于所述的壳体与底座是可以相对自由转动的，所以使用时可以根据施工需要极为方便的调整激光铅垂面的方向，有助于提高工作效率。
在本实用新型中，所述的一种自动安平的激光扫平仪包括能使安平机构摆动件迅速静止的磁阻装置及能对安平机构摆动件实现锁定的锁止装置。当重力安平机构受到外界干扰而发生来回摆动的振动时，通过所设置的磁阻装置可对重力安平机构的摆动件产生电磁扰动，从而可令摆动件的来回振动迅速停止。当仪器在运输、移动时，摆动件与壳体会发生频繁的碰撞，这样就有可能会影响本实用新型结构的精密性，而通过锁止装置可实现对安平机构摆动件的锁定，从而可完全避免上述危害性结果的出现。
图1为本实用新型的一实施例的结构示意图。
图2为对图1实施例的E向俯视图。
图3为对图1实施例的F向局部视图。
图4为本实用新型的又一实施例的结构示意图。
图5为对图4实施例的G向俯视图。
具体实施方式
结合图1、2、3所示本实用新型的一实施例的结构包括上壳体1、电机座板2、水平电机3、小带轮4、水平线路板5、反射镜6、铅直回转轴7、轴盖8、小轴承9、大轴承10、反射镜座11、传动带12、反射镜13、万向节14、传动带15、下壳体16、水平回转轴17、大轴承18、反射镜19、小轴承20、轴盖21、铅直线路板22、铅直电机23、反射镜座24、电机座板25、反射镜座26、小带轮27、摆动件28、锁紧滑块29、锁紧旋钮30、下壳体座31、底座32、重锤3 3、阴尼片34、磁铁35、磁铁座36、调节旋钮37、电池盖38、电池盒39、铅直激光器40、分光镜座41、分光镜42、水平电机控制键43、圆形水准泡44、铅直电机控制键45。
以下结合附图对该实施的构造作进一步的说明如图1所示，重力安平机构设在下壳体16内，重力安平机构主要由万向节14、摆动件28、重锤33组成，万向节14具有两个相互正交的转动自由度，摆动件28通过圆柱销联接在万向节14的一组回转轴承上，万向节14的另一组回转轴承固定在下壳体16上，重锤33通过螺钉固定在摆动件28的底部，其中在重锤33与摆动件28之间还固定有阴尼片34。摆动件28左侧凸台的下端面固定有铅直激光器40，凸台的上端面固定有分光镜座41，分光镜42胶接在分光镜座41上，通过调整铅直激光器40的固定螺钉可使其投射的激光束保持铅直状态，通过调整分光镜座41的两个固定螺钉可使反射激光束保持水平状态投射。由于摆动件28能相对下壳体16作两个正交方向的自由摆动，所以无论下壳体16在哪个方向发生水平倾斜，摆动件28在重锤33的回复力矩作用下都能向相反的方向作出对应的摆动，从而能保持摆动件28的原有状态不变，即保持透射激光束的铅直状态不变、反射激光束的水平状态不变。
如图1所示，铅直回转轴7通过大轴承10与小轴承9固定在上壳体1的轴孔内，其中铅直回转轴7大端的圆周面上加工有容纳传动带12的凹槽，铅直回转轴7下端的斜面上胶接有反射镜6，反射镜座11通过螺钉固定在铅直回转轴7下端的大平面上，反射镜13胶接在反射镜座11上，通过调整反射镜座11的两个固定螺钉可使反射镜6与反射镜13的镜面呈45°夹角，当铅直激光束入射到反射镜6后被反射到反射镜13，经反射镜13的再次反射后就变为水平的出射激光束。水平电机3通过电机座板2固定在上壳体1内，在水平电机3的两个引脚上焊接有水平线路板5，水平线路板5上设有电机控制线路，小带轮4固定在水平电机3的输出轴上，在小带轮4与铅直回转轴7间套有传动带12，当水平电机3转动时，小带轮4就通过传动带12带动铅直回转轴7转动，由于反射镜6和反射镜13与回转轴7联动，所以能将水平出射激光束旋转扫描成一激光水平面。
如图1所示，水平回转轴17通过大轴承18与小轴承20固定在下壳体16右侧的轴孔内，其中水平回转轴17大端的圆周面上加工有容纳传动带15的凹槽，水平回转轴17左端的斜面上胶接有反射镜19，反射镜座24通过螺钉固定在水平回转轴17左端的大平面上，反射镜26胶接在反射镜座24上，通过调整反射镜座24的两个固定螺钉可使反射镜19与反射镜26的镜面呈45°夹角，当水平激光束入射到反射镜19后被反射到反射镜26，经反射镜26的再次反射后就变为铅直的出射激光束。铅直电机23通过电机座板25固定在下壳体16的右侧，铅直电机23的两个引脚上焊接有铅直线路板22，铅直线路板22上设有电机控制线路，小带轮27固定在铅直电机23的输出轴上，在小带轮27与水平回转轴17间套有传动带15，当铅直电机23转动时，小带轮27就通过传动带15带动水平回转轴17转动，由于反射镜19和反射镜26与水平回转轴17联动，所以能将铅直出射激光束旋转扫描成一激光铅垂面。
如图1所示，下壳体16的左下侧固定有电池盒39，电池盒39内设有电池，电池外侧设有一电池盖38，电池盖38能防止电池从电池盒39中掉出。下壳体座31通过螺钉固定在下壳体16的底部，其右上平面的凸轴上套有锁紧旋钮30，锁紧滑块29通过偏心销连接在锁紧旋钮30上，当锁紧旋钮30绕凸轴转动时，通过偏心销的作用锁紧滑块29能做左右滑动，其向左滑时能压紧重锤33，从而使摆动件28不能自由摆动，反之摆动件28就处于自由摆动的工作状态。在下壳体座31的左上平面固定有“U”形的磁铁座36，在“U”形两条侧边的内侧分别固定有两块磁铁35，阴尼片34位于两块磁铁的中间，当摆动件28发生摆动时，两块磁铁与阴尼片34会发生电磁扰动，从而加快消耗摆动件28的动能而使其快速静止。下壳体座31下端的凸台置于底座32的中心孔内，两者能相互自由转动。底座32下端的底部中心设有内螺纹，可与三角支架旋接。三个调节旋钮37都加工有内螺纹，分别旋接在底座32的三个凸起的螺杆上，当仪器与地面的倾斜角度超过规定的最大值时，利用调节旋钮37的调节功能可以纠正仪器的这种倾斜，使之工作在规定的自安平角度内。
如图2所示，上壳体的顶部分别设有水平电机控制键43及圆形水准泡44，水平电机控制键43能控制水平电机3的电路的通断，并且通过加速键与减速键能控制水平电机3的转速。圆形水准泡44能指示仪器的倾斜方向，当水准泡的气泡超出圆形刻度线时表明仪器已超出规定的自安平范围，需调节相应方位的调节旋钮37而加以纠正。
如图3所示，铅直电机控制键45设在下壳体16右侧的凸平面上，其能控制铅直电机23的电路的通断，并且通过加速键与减速键能控制铅直电机23的转速。
结合图4、5所示本实用新型的另一实施例的结构包括上壳体46、传动带47、反射镜座48、大轴承49、小轴承50、轴盖51、反射镜52、回转轴53、圆形水准泡54、电机座板55、控制线路板56、电机57、反射镜58、小带轮59、万向节60、防尘玻璃61、防尘盖62、柱面透镜63、柱面透镜座64、准直激光器65、准直激光器座66、摆动件67、锁紧滑块68、锁紧旋钮69、下壳体座70、底座71、重锤72、阴尼片73、磁铁74、磁铁座75、调节旋钮76、电池盖77、电池盒78、铅直激光器79、下壳体80、电机控制键81、准直激光器开关82。
以下结合附图对该实施的构造作进一步的说明如图4所示，重力安平机构设在下壳体80内，重力安平机构主要由万向节60、摆动件67、重锤72组成，万向节60具有两个相互正交的转动自由度，摆动件67通过圆柱销联接在万向节60的一组回转轴承上，万向节60的另一组回转轴承固定在下壳体80上，重锤72通过螺钉固定在摆动件67的底部，其中在重锤72与摆动件67之间还固定有阴尼片73。摆动件67左侧凸台的下端面固定有铅直激光器79，通过调整铅直激光器79的固定螺钉可使其投射的激光束保持铅直状态。准直激光器65通过准直激光器座66连接在摆动件67的右侧，柱面透镜63通过柱面透镜座64固定在准直激光器65的出光孔前侧，由于柱面透镜63的轴线垂直准直激光束并平行于水平面，所以它能将准直激光器65投射的准直激光束折射为一铅直的扇形激光平面。在下壳体80的右上角开有所述扇形激光平面出光窗口，防尘玻璃61通过防尘盖62固定在该出光窗口，以防止灰尘等杂物的进入。由于摆动件67能相对下壳体80作两个正交方向的自由摆动，所以无论下壳体80在哪个方向发生水平倾斜，摆动件67在重锤72的回复力矩作用下都能向相反的方向作出对应的摆动，从而能保持摆动件67的原有状态不变，即铅直激光器79投射的准直激光束保持铅直状态不变、柱面透镜63折射的扇形激光平面保持铅直状态不变。
如图4所示，铅直回转轴53通过大轴承49与小轴承50固定在上壳体46的轴孔内，其中铅直回转轴53大端的圆周面上加工有容纳传动带47的凹槽，铅直回转轴53下端的斜面上胶接有反射镜52，反射镜座48通过螺钉固定在铅直回转轴53下端的大平面上，反射镜58胶接在反射镜座48上，通过调整反射镜座48的两个固定螺钉可使反射镜52与反射镜58的镜面呈45°夹角，当铅直激光束入射到反射镜52后被反射到反射镜58，经反射镜58的再次反射后就变为水平的出射激光束。水平电机57通过电机座板55固定在上壳体46内，在水平电机57的两个引脚上焊接有水平线路板56，水平线路板56上设有电机控制线路，小带轮59固定在水平电机57的输出轴上，在小带轮59与铅直回转轴53间套有传动带47，当水平电机57转动时，小带轮59就通过传动带47带动铅直回转轴53转动，由于反射镜52和反射镜58与回转轴53联动，所以能将水平出射激光束旋转扫描成一激光水平面。圆形水准泡54固定在上壳体46的顶部，通过圆形水准泡54能指示仪器的倾斜方向，当水准泡的气泡超出圆形刻度线时表明仪器已超出规定的自安平范围，需调节相应方位的调节旋钮76而加以纠正。
如图4所示，下壳体80的左下侧固定有电池盒78，电池盒78内设有电池，电池外侧设有一电池盖77，电池盖77能防止电池从电池盒78中掉出。下壳体座70通过螺钉固定在下壳体80的底部，其右上平面的凸轴上套有锁紧旋钮69，锁紧滑块68通过偏心销连接在锁紧旋钮69上，当锁紧旋钮69绕凸轴转动时，通过偏心销的作用锁紧滑块68能做左右滑动，其向左滑时能压紧重锤72，从而使摆动件67不能自由摆动，反之摆动件67就处于自由摆动的工作状态。在下壳体座70的左上平面固定有“U”形的磁铁座75，在“U”形两条侧边的内侧分别固定有两块磁铁74，阻尼片73位于两块磁铁的中间，当摆动件67发生摆动时，两块磁铁与阻尼片73会发生电磁扰动，从而加快消耗摆动件67的动能而使其快速静止。下壳体座70下端的凸台置于底座71的中心孔内，两者能相互自由转动。底座71下端的底部中心设有内螺纹，可与三角支架旋接。三个调节旋钮76都加工有内螺纹，分别旋接在底座71的三个凸起的螺杆上，当仪器与地面的倾斜角度超过规定的最大值时，利用调节旋钮76的调节功能可以纠正仪器的这种倾斜，使之工作在规定的自安平角度内。
如图5所示，上壳体的顶部分别设有水平电机控制键81及准直激光器开关82，水平电机控制键81能控制水平电机57的电路的通断，并且通过加速键与减速键能控制水平电机57的转速，准直激光器开关82能控制准直激光器65的电路的通断。
权利要求1.一种自动安平的激光扫平仪包括设在壳体中的电源和重力安平机构，安平机构的摆动件上设有产生铅直准直激光束的激光器，在激光器的投射路径上设有一将入射激光折转90°的光学装置，该光学装置连接在一回转轴上，壳体中还设有电机，其中电机与回转轴间设有动力传动装置；其特征在于所述安平机构的摆动件上还设有一个或多个投射准直激光束的投射装置，在投射装置的投射路径上设有将准直激光束转换为激光铅直面的转换装置。
2.根据权利要求1所述的一种自动安平的激光扫平仪，其特征在于所述的投射装置是设在所述激光器投射路径上的分光镜或设在安平机构摆动件上的准直激光器。
3.根据权利要求2所述的一种自动安平的激光扫平仪，其特征在于所述的投射装置所投射的激光束是水平准直激光束。
4.根据权利要求1所述的一种自动安平的激光扫平仪，其特征在于所述的转换装置包括传动装置、回转轴及一将入射激光折转90°的光学装置，光学装置设在回转轴上，传动装置设在回转轴与电机之间。
5.根据权利要求1所述的一种自动安平的激光扫平仪，其特征在于所述的转换装置是连接在安平机构摆动件上的柱面透镜，柱面透镜的轴线垂直于准直激光束并始终平行于水平面。
6.根据权利要求1或4所述的一种自动安平的激光扫平仪，其特征在于所述的光学装置是五棱镜或两面夹角为45°的反射镜。
7.根据权利要求1所述的一种自动安平的激光扫平仪，其特征在于所述的一种自动安平的激光扫平仪包括指示壳体与地面倾斜程度的水准装置。
8.根据权利要求7所述的一种自动安平的激光扫平仪，其特征在于所述壳体的下面设有调节壳体与地面倾斜角度的调节旋钮。
9.根据权利要求8所述的一种自动安平的激光扫平仪，其特征在于所述壳体的底部连接有一底座，所述调节旋钮设在底座上，壳体与底座间设有能使两者相对自由转动的结构。
10.根据权利要求1所述的一种自动安平的激光扫平仪，其特征在于所述的自动安平的激光扫平仪设有使安平机构摆动件迅速静止的磁阻装置和对安平机构摆动件实现锁定的锁止装置。
专利摘要一种自动安平的激光扫平仪包括设在壳体中的电源和重力安平机构，安平机构的摆动件上设有产生铅直准直激光束的激光器，在激光器的投射路径上设有一将入射激光折转90°的光学装置，该光学装置连接在一回转轴上，壳体中还设有电机，其中电机与回转轴间设有动力传动装置；其特征在于所述安平机构的摆动件上还设有一个或多个投射准直激光束的投射装置，在投射装置的投射路径上设有将准直激光束转换为激光铅直面的转换装置。本实用型的有益的结果是，在安平机构的摆动件上可以设置两组相互正交的准直激光束投射装置与铅直面转换装置，从而能在墙面、天顶及地面形成多个“十”字交叉激光基准线，能同时满足顶棚装饰、灯具定位及地面铺设等多种施工作业的定位需要。
文档编号G01C15/00GK2884146SQ20062010025
公开日2007年3月28日 申请日期2006年1月8日 优先权日2006年1月8日
发明者周培银 申请人:周培银