专利名称：光线产生组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光线产生组件，并且特别地，涉及一种激光水平装置，包括线产生单元和基座，该基座适于将线产生单元安装到支承表面上，诸如墙壁或地板。本申请要求于2005年11月15日递交的，题为“自水平、相交激光器和量角器(Self-leveling，Intersecting Laser and Protractor)”的No.60/736,825美国临时专利申请的优先权，其公开内容整体上作为参考结合于此。
背景技术：
表面校准是各个领域中普遍的问题，从结构到内部装饰都涉及这一问题。正确的空间校准对于确保墙壁垂至于地板，或铅直来说是很必要的。激光水平装置在建筑中经常用于产生光平面，该光平面用于各种工程的参考。与诸如梁水平装置、粉笔线或鱼雷水平仪(torpedo level)这样的其他工具相比，激光水平装置能在建筑工程最初的规划设计期间节省可观的时间和劳力。激光水平装置十分有用的一些工程方面的例子包括，铺瓷砖、悬挂干式墙、安装橱柜、安装柜顶和建造户外平台。
发明内容
本文披露一种根据本发明的光线产生组件。本发明的光线产生组件包括可用来产生相交光平面的光产生单元和可安装到诸如墙壁或地板这样的支承表面上的基座。本发明的光产生单元可连接至基座，以使得光产生单元相对于基座转动。本发明的光产生单元还可以包括至少一个诸如气泡瓶的水平指示器。基座可进一步包括连接机构，其能实现多种连接模式。例如，连接机构可包括转动盘，该盘能选择性地从第一连接位置重新定向到第二连接位置。此外，基座可进一步包括可调整的测量装置。例如，所述测量装置可包括量角器，该量角器能选择性地相对于基座转动。
图1为根据本发明实施例的光线产生组件的透视图。
图2为图1的光线产生组件的俯视图。
图3为图1所示的光线产生组件的光产生单元的分解正视图。
图4为图3的光产生单元的透视图，壳体的一部分被移走以显示光平面产生组件。
图5A-5C为根据本发明的光线产生装置，其中图5A为激光面产生组件的部分截面侧视图，图5B为沿图5A的IV-IV线的截面视图；且图5C为能在工件上产生激光面的图5A的激光面产生组件的部分截面视图。
图6为图3的光产生单元的仰视透视图，显示了磁体连接点。
图7为根据本发明实施例的表面可安装基座的分解正视图。
图8A-8C为图7的表面可安装基座的俯视图，显示了引导/尺规构件的转动。
图9为根据本发明实施例的图7的表面可安装基座的底部正视图，显示了用于将基座固定到支承表面上的连接机构。
图10为图9的表面可安装基座的闭合底部透视图，显示了连接到基座底表面上的粘接带。
图11示出根据本发明实施例的图9的连接机构的紧固件底座的分解俯视图。
图12A-12C示出图9的连接机构的重新定向，从第一位置到第二位置，进而到第三位置。
在本公开内容中相同的附图标记用于指示相同的部件。
具体实施例方式
图1和2分别为根据本发明实施例的表面可安装的光线产生组件的透视图和俯视图。参见图1，组件10可以包括线、平面或光产生单元100和表面可安装基座200。光产生单元100可以包括一种结构，在工作表面或工件上，该结构用来产生多个光平面LP1、LP2，其分别依次产生光线LL1、LL2(在后文中详细讨论)。
图3示出根据本发明实施例的光产生单元100的分解视图、正视图和透视图。如图所示，光产生单元100可以包括壳体或罩110，其具有顶表面120和底表面130。在一实施例中，光产生单元100的壳体110可以为大致弯曲的C形构造，带有分开的端部115A、115B，二者限定了开口125。开口125的角度尺寸可以为但不限于90°。中心孔135可以穿过壳体110轴向地延伸。以这种构造，光平面LP1和LP2可以从壳体110上发出，以使得它们沿孔135的中心轴线相交并穿过开口125以提供参考线(LL1、LL2)，该参考线能允许使用者在诸如墙壁或地板这样的支承或工作表面上来定向物体。然而，光产生单元100的壳体110并不限于所示实施例，而是可以包括不同于大致C形结构的形状。
光产生单元100的壳体110可以进一步包括一个或更多窗口140，该窗口可操作为能允许光平面LP1、LP2从壳体中发出。窗口140的数量和尺寸并不具体限制为本文所示的情况。当存在多个窗口140时，为达到其目的，窗口可以绕中心孔135以任何合适的角度成角度地间隔开。通过如图3所示的具体例子，壳体110可以包括第一窗口140A，该第一窗口140A以一角度与第二窗口140B间隔开，该角度大约为90°，但不限于90°。
光产生单元100的壳体110可以进一步包括一个或更多水平指示器150，从而在所需平面中辅助光产生单元100的有选择性的、手动水平操作。水平指示器150包括但不限于水平仪或气泡瓶。在图3所示的实施例中，绕壳体110的顶表面120可以具有成角度地间隔开的三个水平指示器150A、150B、150C。具体地，水平指示器150A可以通常定位距第二水平指示器150B大约90°，依次，该第二水平指示器150B通常距第三水平指示器150C大约90°，以使得水平指示器150A和150C大致彼此对置并定位为邻近壳体110的端部115A、115B(即、邻近端部“C”)。此外，第一指示器150A和/或第三指示器150C可以如此定向它们偏离第二指示器150B的相对方向。通过例子，第一水平指示器150A和第三指示器150C的每一个都沿相对于第二水平指示器150B大于偏离45°的角度来定向。而且，第二水平指示器150B可以相对于激光线LL1、LL2成一倾斜角度定向。重要的是，水平指示器150A-C的数量和/或位置并不具体地限定为本文所示的情况。
图4为光产生单元100的内部视图(为了清楚，移走了壳体100的一部分)。如图所示，壳体110，除了包含水平指示器150A、150B、150C之外，还包含一个或更多光产生装置，其可操作为产生光平面和/或光线。光产生装置可以包括——但不限于——激光组件。图5A-5C示出根据本发明实施例的示意性激光组件160。参见图5A，激光组件160可以包括激光二极管165、准直透镜170和光线透镜172。准直透镜170可操作为形成激光束LB，激励激光二极管165形成具有大致椭圆截面的光束(图5B)。光线透镜172然后将激光束LB转换成平面光束(即激光平面)。光线透镜172可以处理为能实现其目的的各种形状(例如、大致圆形截面、大致半圆形截面、大致四分之一圆截面和/或复合截面，其包括与四分之一圆连接的矩形)。通过具体例子，光线透镜172可以是棱镜，其包括至少两个圆柱形透镜，形成显著不同的焦距，以产生至少两种具有不同发散角和轨道的双重激光面。每个激光二极管165、准直透镜170和光线透镜172都承载于激光组件壳体或桶175中。桶175可以大致为圆柱形和/或可调整的(以允许使用者在光产生单元100的壳体110中重新定位桶)。桶175通常设置在壳体110中，以使得激光面通过相关窗口140A、140B而导出。
可参考图5C来解释激光组件160的操作。当光产生单元100设置为靠在支承表面或工作表面W上时，激光组件160发出与工作表面W接触的激光面，在其上形成激光线。如上所述，为了使焦距不同，激光组件160可以发出两个或更多激光线，一个激光线L1短距离地射向工件表面W，另一光线L2长距离地射向工件表面W，以使得两个激光面用于产生一个激光线(L1+L2)。根据本发明实施例的激光组件160的这些以及其它细节被披露于Raskin等人的No.6,914,930美国专利中，其内容在此合并以作参考。
激光组件160的数量和位置并不具体地限制为所示的情况。在图4的实施例中，光产生单元100包括第一激光组件160A和第二激光组件160B，可操作为产生相交的激光面LP1、LP2(仍见图1)。例如第一激光组件160A可以与第二激光组件160B成90°角间隔开，激光组件160A、160B创建出第一激光面LP1和第二激光面LP2。在所示例子中，激光面LP1和激光面LP2以大约90°相交。如上所述，相交点可以为中心孔135的轴线。可以在不脱离本发明的范围内将激光面设置成以其他角度相交。光产生单元100还可以包括电源(未示出)，如电池，用于对激光组件提供电力。电源可以设置在光产生单元100的壳体110中或激光组件160A、160B的内部。光产生单元100还可以包括设置在壳体110上的开关，以控制向光产生单元100的激光组件160A、160B提供电力。
图6示出根据本发明的光产生单元100的仰视透视图。光产生单元100的壳体110的底表面130可以包括一个或更多紧固件180，以将光产生单元100连接至表面可安装基座200。紧固件180可以包括——但不限于——磁体，构造为能与表面可安装基座200上的金属条接合(以下做更详细的讨论)。
图7为根据本发明实施例的表面可安装基座200的分解的、正透视图。该表面可安装基座200包括一结构，该结构能操作为(1)支承光产生单元100和(2)固定到诸如墙壁或地板这样的支承表面。在所示实施例中，表面可安装基座200包括本体210，具有第一或上表面220和第二或底表面230(见图9)。本体210可以具有任何适于其所述目的的形状和/或尺寸。通过例子，本体210可以处理为大致Y形构造，包括杆212和两个呈角度的腿部214。腿部可以限定一开口，带有大致类似于光产生单元的开口125的尺寸。开口通道240可以形成在本体210的大致中心位置。通道240可以定位在可安装基座200中，以使得其对准光产生单元100的中心孔135(即，可安装基座200与光产生单元100同轴)。然而，可安装基座200并不限于本文所示的实施例，而可以包括非Y形的结构。本发明的表面可安装基座200可以进一步包括从本体210的顶表面220伸出的外凸缘或唇250(即杆212和腿部214的最外边缘)，以及从本体的顶表面220沿中心通道240延伸的内凸缘或唇255。凸缘250、255的内表面可以是轮廓为与光产生单元100的壳体110的外表面接合，以在光产生单元110和表面可安装基座200之间提供可滑动的接合。具体地，凸缘250、255允许光产生单元100沿表面可安装基座200转动，但防止光产生单元100的横向运动(相对于表面可安装基座200)。以这种结构，凸缘250、255限定一个轨道，用来将光产生单元100保持在表面可安装基座200上。由此，光产生单元100可以绕表面可安装基座200转动。一旦连接上，基座200的中心通道240对准光产生单元100的中心孔135。如上所述，光线LP1、LP2的相交点可以位于中心孔135的轴线上；结果，相交点可以进一步定位为对准中心通道240的轴线(以及光线产生组件10)。
表面可安装基座200可以进一步包括金属环或带260，其定位在本体210的顶表面220上。带260可以构建为与紧固件180(即，磁体)接合，该紧固件180位于光产生单元100的壳体110的底表面130上。在操作过程中，光产生单元100位于表面可安装基座200上，以使得光产生单元100的底表面130接触表面可安装基座200的顶表面220。在光产生单元100的底表面130上的紧固件180与金属环260接触，可拆卸地将光产生单元100固定到表面可安装基座200上。一旦连接，光产生单元100可以选择性地绕表面可安装基座200转动至任何所需角度位置，包括—但不限于—旋转360°。由此，紧固件180和金属环260之间的相互作用使光产生单元100稳定，并将其保持到位，同时还允许光产生单元100相对于表面可安装基座200转动。
表面可安装基座200可以进一步包括尺规构件。该尺规构件可以完全跨过可安装基座200的本体210或可以跨过本体210的一部分。在图7和8所示的实施例中，尺规构件可以为量角器270(即半圆尺规构件，用于实现角度测量)，该量角器270从本体210上横向地延伸，并绕表面可安装基座200的周缘跨过大约180°至270°。以这种结构，量角器的开口可以定位为远离光产生单元100的开口125，允许不受妨碍地接近位于中心孔135中的激光面LP1、LP2的相交点。然而，重要的是，量角器270可以绕表面可安装基座200跨过最多360°的任何角度。
量角器270可以适于绕表面可安装基座200的本体210转动。如图7最佳的显示，本体210(即杆212和腿214)可以包括插槽280，该插槽280从本体210的周边切入，其尺寸可滑动地容纳量角器270。由此，如图8A-8C所示的实施例，量角器270可以在插槽280中(即沿方向R在插槽280中滑动)从第一量角器位置(图8A)滑到第二量角器位置(图8B)滑动且进一步滑到第三量角器位置(图8C)。量角器270相对于本体210的旋转度包括——但不限于——旋转360°。以这种结构，量角器270可以选择性地绕表面可安装基座200的本体210定向。例如，如图8所示，量角器270可定位为允许无障碍地接近表面可安装基座200的中心通道240，这又允许开放地接近相交的激光面LP1、LP2。量角器270可被利用为相对于突出的激光面LP1、LP2(和激光线LL1、LL2)测量角度，或可以用于测量突出的激光面LP1、LP2和激光线LL1、LL2相对于工件表面W上的已知位置的重新定向。
表面可安装基座200可以进一步包括连接机构，可操作为将表面可安装基座200固定到工件表面W上，如墙壁。图9为根据本发明的表面可安装基座200的底表面230的透视图。图10为图9所示的底表面230的闭合视图。如图所示，本发明的连接机构可以包括大致圆形的盘状物300，其设置在本体210的底表面230上，位于临近表面可安装基座200的中心。盘状物300可以包括切出部分305，其轮廓为对应本体210的中心通道240。当与本体210的中心通道240对准时，该切出部分305提供无障碍地接近通道(并且因此接近相交的激光面LP1、LP2)。
盘状物300可以适于提供多种连接的模式。例如，盘状物300可以包括通道或凹部310，可操作为容纳双侧面粘接的环400。此外，本体210的底表面230包括多个弹性支脚315，可从正常的、伸出位置压至压缩的、插入位置。在操作中，双侧粘接带400定位并施加在凹部310中。表面可安装基座200可随后定位在支承面上(例如工件表面W，如墙壁)。弹性支脚315配置为在保持双侧粘接带400和表面之间的空间的同时与支承面接合。这允许表面可安装基座200沿工件表面W的滑动。一旦表面可安装基座200处于所需位置，则它被压向工件表面W，使支脚315压缩且双侧粘接带400接触并粘附在工件表面W上。以这种方式，表面可安装基座200在工件表面W上固定到位。
盘状物300可进一步包括孔320，可操作为容纳尖状紧固件(例如，图钉、钉子、大头钉等)，其穿过孔320延伸至与工件表面W接合并将表面可安装基座200固定于其上。盘状物300可进一步包括紧固件底座330，配置为容纳紧固件，如螺钉。图11为根据本发明实施例的盘状物300的紧固件底座330的分解俯视图。紧固件底座330可以包括适于容纳紧固件的孔340和设计为容纳紧固件头部和杆部的圆锥凹部350。圆锥凹部350的最外尺寸可以大致类似于孔340的尺寸。以这种结构，装入孔中的任何类型的螺钉头在其被上紧时都可以“自定中”到圆锥凹部350上。在操作中，一旦表面可安装基座200位于所需位置，则紧固件插入孔340中并与工件表面W接合。螺钉头位于圆锥凹部350中，将表面可安装基座200支承在工件表面W上。
本发明的连接机构可重新构建。具体地，盘状物300可相对于表面可安装基座200的本体210转动，以选择性地与所需的连接机构接合并改变基座200的连接模式。图12A-12C示出从第一连接机构位置到第二连接机构位置并进一步变为第三连接机构位置的盘状物300的重新定位。在第一连接机构位置(图12A)，可以使用双侧粘接带400且切出部分305如此定位，以使得不会与本体通道240干涉。在该位置中，切出部分305对准中心本体通道240且双侧粘接带400定位在凹部310中，并用于将表面可安装基座200连接到工件表面W上，如上所述。
盘状物300可从第一连接机构位置(图12A)转动(由箭头R1所指)至第二连接机构位置(图12B)，其中孔320位于通道240中。在该位置中，如图钉、钉子、大头钉等紧固件可插入孔320中，以与工件表面W接合。盘状物300可进一步从第二连接机构位置(图12B)转动(由箭头R2所指)至第三连接机构位置(图12C)。在第三连接机构位置中，紧固件底座330位于中心通道240中；随后，紧固件可轴线方向地插入中心通道240并穿过孔340，如上所述。在每个位置处，可安装基座200的轴线通道240都可以包括摩擦制动器，以将盘状物300固定到第一、第二、第三或中间的转动位置上。
以上述结构，本发明的光产生单元100可相对于表面可安装基座200和/或支承表面(如墙壁或地板这样的工件表面W)转动。例如，使用者可以将光线产生组件10的表面可安装基座200紧固到一工作表面(经由上述连接机构)，以使得可安装基座200的底表面230基本上平行于工件表面W。光产生单元100随后可连接至表面可安装基座200并定位为在工件表面W上产生一对光线LL1、LL2。光产生单元100可相对于表面可安装基座200转动，从而选择性地按需要对光线LL1、LL2重新定向。使用者可利用量角器270，以测量旋转的程度，按需要标出线LL1、LL2。以这种方式，使用者可确定激光线LL1、LL2的第一位置和第二位置之间呈现的角度数和/或将激光线LL1、LL2旋转至预定角度(例如45°、90°等)。结果，使用者可以沿共用的枢转点对准或指明两个平面或轴线。此外，通过设计，枢转点可以总是与中心通道240的中心点相符合，并且与孔320和圆锥凹部350的中心相符合(当盘状物300转到适当位置时)。
尽管已经参见具体实施例对本发明进行了详细描述，但本领域技术人员应知在不脱离本发明精神和范围内可做各种改变和修改。例如，光产生单元100的壳体110可具有任何合适的尺寸，以及适合其所述目的的任何形状(即，可以包括不同于大致C形结构的形状，包括——但不限于——如圆形、方形等几何形状)。通过具体例子，光产生单元100的壳体110可跨过可安装基座200延伸(即可以省略开口125和中心孔135)，窗口140绕壳体110的外表面设置，以允许光线延伸越过罩的外周并射到工件表面W上。在另一实施例中，光产生单元100的底表面130可越过中心孔135的下端延伸，使中心孔具有开放的顶端和闭合的底端。
类似地，可安装基座200可处理为任何合适的尺寸和用于其所述目的的任何形状。即，基座200可处理为不是大致Y形结构的形状，包括——但不限于——圆形、方形等几何形状。此外，开放通道240可以是闭合通道，内凸缘155完全绕通道240延伸。在另一实施例中，通道240可以省略和/或外凸缘150可以完全绕光产生单元100的外表面延伸。
此外，替代可分离的组件，光产生单元100可以固定到可安装基座200上，以使得光产生单元100能相对于可安装基座200转动。换句话说，组件10可具有整体结构，光产生单元100永久地连接到可安装基座200上。由此，意图是本发明覆盖那些落入所附权利要求及其等同例的范围内的本发明的各种修改和改变。应理解，诸如“顶”、“底”、“前”、“后”、“侧”、“高度”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“内”、“外”等可用于本文，仅用于描述参考点而并不是将本发明限制为特定的方位或构造。
权利要求
1.一种光线产生组件，包括光产生单元，包括第一光组件，可操作为在第一方向上产生第一光线，和第二光组件，可操作为在第二方向上产生第二光线；和基座，构建为可重新定位地容纳所述光产生单元并接触支承表面，其中所述光产生单元从所述基座上的第一位置可重新定位为在所述基座上的第二位置，从而在所述支承表面上重新定位第一光线和第二光线。
2.如权利要求1所述的光线产生组件，其中第一光线与第二光线在一相交点处相交；且其中所述光产生单元可操纵为在容纳于所述基座上时绕所述相交点旋转。
3.如权利要求1所述的光线产生组件，其中所述光产生单元可拆卸地容纳在所述基座上。
4.如权利要求1所述的光线产生组件，进一步包括至少一个水平指示器。
5.如权利要求4所述的光线产生组件，其中所述至少一个水平指示器以倾斜的角度相对于第一光线和第二光线中的至少一个而定向。
6.如权利要求4所述的光线产生组件，其中所述至少一个水平指示器包括第一气泡水平指示器、第二气泡水平指示器和第三气泡水平指示器，所述三个指示器绕所述光产生单元成角度地间隔开。
7.如权利要求6所述的光线产生组件，其中所述第一气泡水平指示器和所述第三气泡水平指示器至少其中之一的方位相对于所述第二气泡水平指示器的方位偏移。
8.如权利要求1所述的光线产生组件，其中所述光产生单元包括壳体，该壳体包括弯曲的本体，具有第一端和第二端，限定了该第一端和第二端之间的开口；中心轴线；和通道，沿所述本体的中心轴线设置。
9.如权利要求8所述的光线产生组件，其中第一光线和第二光线在通道中的一点处相交。
10.如权利要求1所述的光线产生组件，其中所述基座进一步包括连接于其上的尺规构件。
11.如权利要求10所述的光线产生组件，其中所述尺规构件包括量角器，构建为相对于所述基座转动。
12.如权利要求1所述的光线产生组件，其中所述基座包括可重新构建的连接机构，该机构可操作为提供所述基座与所述支承表面的多种连接模式。
13.如权利要求1所述的光线产生组件，其中所述第一光线组件和第二光线组件中的至少一个包括激光组件，该激光组件包括激光二极管、准直透镜和光线透镜。
14.一种用于光线产生器的基座，包括本体，构建为安装在支承表面上，该支承表面包括可操作为容纳光线产生装置的顶表面和可操作为与所述支承表面接合的底表面；和连接机构，可操作为从第一连接位置上移动至第二连接位置，在该第一连接位置中第一连接装置可操作为将所述本体固定到所述支承表面上，在该第二连接位置中第二连接装置可操作为将所述本体固定到所述支承表面上。
15.如权利要求14所述的基座，其中所述本体可操作为可拆卸地容纳所述光线产生装置。
16.如权利要求14所述的基座，其中所述连接机构进一步可操作为从所述第二连接位置移动至第三连接位置，其中第三连接装置可操作为将所述本体固定到所述支承表面上。
17.如权利要求14所述的基座，其中所述连接机构是从以下组合中选出的，包括可操作为容纳双侧粘接带的凹部、可操作为容纳钉子或销的孔、和可操作为容纳紧固件的孔。
18.如权利要求14所述的基座，其中所述连接机构包括盘状物，可操作为相对于所述本体转动。
19.如权利要求14所述的基座，其中所述本体的底表面进一步包括支脚构件，该支脚构件可相对于所述本体从伸出位置压缩至收回位置。
20.如权利要求14所述的基座，进一步包括连接于所述本体的尺规构件。
21.如权利要求20所述的基座，其中所述尺规构件包括可操作为绕所述本体转动的量角器。
22.一种光线产生组件，包括光产生单元，包括可操作为在第一方向上产生第一光线的第一光组件，和在第二方向上产生第二光线的第二光组件；水平指示器，其相对于通过所述第一光组件和所述第二光组件所产生的第一光线和第二光线的每一条以倾斜的角度设置；和基座，适于容纳所述光产生单元并与支承表面连接。
23.如权利要求22所述的光线产生组件，其中所述光产生单元可重新定位地容纳在所述基座上，以使得所述光产生单元能从所述基座上的第一单元位置移动至所述基座上的第二位置，从而在所述支承表面上重新定位第一光线和第二光线。
24.如权利要求22所述的光线产生组件，其中所述光产生单元可拆卸地容纳在所述基座上。
全文摘要
本发明提供一种光线产生组件。该组件包括光产生单元和基座。该光产生单元产生相交的光平面，以在表面上形成光线。光产生单元可进一步包括水平指示器，用于对光产生单元进行手动水平调整。基座可操作为可重新定位地容纳光产生单元，以使得该单元可相对于该基座转动。基座包括连接机构，可操作为将基座连接至支承表面，如墙壁或地板。连接机构可调整，且能重新定向，以允许选择使用具体的连接装置/方法。此外，光线产生组件可包括可调整的测量装置(例如量角器)，其可移动地连接至基座。
文档编号G01B11/00GK101078621SQ20071010639
公开日2007年11月28日 申请日期2007年5月28日 优先权日2006年5月26日
发明者罗伯特·J·B·霍布登, 奥莱克休·P·瑟吉耶延科 申请人:布莱克和戴克公司