專利名稱：一種雙正方棱鏡三維分光錐鏡反射式激光投線儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及的是一種激光投線儀器，尤其涉及一種雙正方棱鏡三維分光錐鏡反射式激光投線儀。
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)生了一種錐鏡反射式激光投線儀。與前者相比，僅使用3支激光模組，便可實現(xiàn)在三維空間內(nèi)360°的投射標識，減少了 5-6只激光模組。不僅大幅度降低了儀器成本，而且在任何一個維度上，形成一個360°的激光面，其投線不存在拚接的誤差，從而提高了激光標識精度。錐鏡反射式激光投線儀雖然可以降低產(chǎn)品成本，提高標識精度，但目前在產(chǎn)品應(yīng)用上，還有幾個問題需要解決。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。另外，用一只高功率激光模組替代3只激光模組，可以進一步降低成本，而且可減少錐鏡反射式激光投線儀三維投線調(diào)節(jié)誤差，簡化調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，縮小儀器體積，但存在著單光源如何三維分光的問題。

實用新型內(nèi)容為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的激光投線儀三維投線誤差大、精度低的問題，本實用新型提供了利用錐鏡薄壁支撐、雙正方棱鏡三維分光及外置安平系統(tǒng)很好地解決上述技術(shù)問題的一種雙正方棱鏡三維分光錐鏡反射式激光投線儀。本實用新型的技術(shù)方案是一種雙正方棱鏡三維分光錐鏡反射式激光投線儀，包括帶有空腔的殼體，其特殊之處在于該投線儀還包括錐鏡反射單元、溫控式單光源系統(tǒng)、 雙正方棱鏡三維分光系統(tǒng)以及外置式安平調(diào)節(jié)系統(tǒng)；所述雙正方棱鏡三維分光系統(tǒng)設(shè)置于殼體的內(nèi)腔；所述錐鏡反射單元設(shè)置于雙正方棱鏡三維分光系統(tǒng)的出射光路上；所述溫控
3式單光源系統(tǒng)設(shè)置于殼體內(nèi)的一側(cè)；所述外置式安平調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)置于殼體的下部或者側(cè)部。上述錐鏡反射單元包括第一錐鏡反射模塊、第二錐鏡反射模塊和第三錐鏡反射模塊；所述第一錐鏡反射模塊、第二錐鏡反射模塊和第三錐鏡反射模塊分別設(shè)置于雙正方棱鏡三維分光系統(tǒng)的三維出射光路上。上述第一錐鏡反射模塊、第二錐鏡反射模塊和第三錐鏡反射模塊分別包括錐鏡架、保護視窗和連接套；所述錐鏡架設(shè)置于保護視窗內(nèi)，并與連接套相連接。上述錐鏡架包括錐鏡、可調(diào)錐鏡座、上錐鏡板、設(shè)有光孔的下錐鏡板、薄壁支撐片以及調(diào)節(jié)螺釘；所述上錐鏡板和下錐鏡板之間垂直設(shè)置有薄壁支撐片；所述錐鏡通過可調(diào)錐鏡座設(shè)置于上錐鏡板上，且通過調(diào)節(jié)螺釘調(diào)節(jié)其在空間的位置角度，使射入的激光線在錐鏡的反射面上形成一個360°的激光面，同時解決了錐鏡的支撐問題。上述投線儀還包括溫控式單光源系統(tǒng)，其包括光源本體、激光模組、第一反射鏡以及第二反射鏡；所述激光模組設(shè)置在光源本體內(nèi)；所述第一反射鏡設(shè)置于激光模組輸出光路上；第二反射鏡設(shè)置于第一反射鏡反射光路上；第二反射鏡輸出第二反射光，解決了單光源三維分光問題，提高了輸出激光的能量和激光線的精度。上述投線儀還包括雙正方棱鏡三維分光系統(tǒng)；所述雙正方棱鏡三維分光系統(tǒng)包括第一正方棱鏡和第二正方棱鏡；所述第一正方棱鏡設(shè)置于所述第二反射鏡輸出的第二反射光的光路上；所述第二正方棱鏡設(shè)置于所述第一正方棱鏡的透射光路上。上述第一正方棱鏡包括斜面膠合的第一等腰直角棱鏡和第二等腰直角棱鏡；所述第二正方棱鏡包括斜面膠合的第三等腰直角棱鏡和第四等腰直角棱鏡。上述第一正方棱鏡與第二正方棱鏡邊長相等，其邊長尺寸范圍為lmm-50mm。上述投線儀還包括外置式安平調(diào)節(jié)系統(tǒng)，所述外置式安平調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括直流電機、調(diào)平拉桿、萬向節(jié)裝置、主機安裝板、底座以及電子水泡水平檢測系統(tǒng)；所述主機安裝板與底座之間通過萬向節(jié)裝置連接；所述主機安裝板上設(shè)置有直流電機；所述直流電機上設(shè)置有調(diào)平拉桿；所述調(diào)平拉桿與主機安裝板和底座相連接；所述電子水泡水平檢測系統(tǒng)與溫控式單光源系統(tǒng)連接，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。上述第一反射鏡、第二反射鏡和第一等腰直角棱鏡、第二等腰直角棱鏡、第三等腰直角棱鏡以及第四等腰直角棱鏡均是由光學玻璃和光學塑料制成。本實用新型提供的雙正方棱鏡三維分光錐鏡反射式激光投線儀，通過錐鏡反射模塊采用薄壁支撐的錐鏡架，有效解決了支撐物分割激光線形成斷線的問題；通過單源大功率激光模組及雙正方棱鏡三維分光系統(tǒng)，解決了單光源三維分光問題，提高了輸出激光的能量和激光線的精度；通過外置式安平系統(tǒng)，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，從而提高了激光投線儀的工作精度和效率。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型的整機局部剖面示意圖；圖3為本實用新型的錐鏡反射單元結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實用新型的錐鏡架結(jié)構(gòu)示意圖；[0021]圖5為本實用新型的溫控式單光源分光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本實用新型的雙正方棱鏡三維分光原理示意圖；圖7為本實用新型的外置式安平調(diào)節(jié)系統(tǒng)局部剖面示意圖。圖中1-殼體，2-錐鏡反射單元，3-溫控式單光源分光系統(tǒng)，4-雙正方棱鏡三維分光系統(tǒng)，5-外置式安平調(diào)節(jié)系統(tǒng)，6-第一錐鏡反射模塊，7-第二錐鏡反射模塊，8-第三錐鏡反射模塊，9-錐鏡架，10-保護視窗，11-連接套，12-錐鏡，13-可調(diào)錐鏡座，14-上錐鏡板， 15-下錐鏡板，16-薄壁支撐片，17-調(diào)節(jié)螺釘，18-光源本體，19-激光模組，20-本半導(dǎo)體制冷溫控器，21-電路板，22-電池組，23-第一反射鏡，24-第二反射鏡，25-第一正方棱鏡， 26-第二正方棱鏡，27-第一等腰直角棱鏡，28-第二等腰直角棱鏡，29-第三等腰直角棱鏡， 30-第四等腰直角棱鏡，31-機芯，32-電池盒，33-操作面板，34-第一直流電機，35-第二直流電機，36-第一調(diào)平拉桿，37-第二調(diào)平拉桿，38-萬向節(jié)裝置，39-主機安裝板，40-底座， 41-電子水泡水平檢測系統(tǒng)，43-第二反射光，44-第三反射光，45-第四反射光，46-第-透射光，47-第二透射光，48-鍍膜分光面，49-橡膠護套。
具體實施方式
參見圖1、2，本實用新型所涉及的一種雙正方棱鏡三維分光錐鏡反射式激光投線儀，其較佳的實施例是該激光投線儀包括帶有空腔的殼體1、錐鏡反射單元2、溫控式單光源系統(tǒng)3、雙正方棱鏡三維分光系統(tǒng)4以及外置式安平調(diào)節(jié)系統(tǒng)5 ；其中雙正方棱鏡三維分光系統(tǒng)4設(shè)置于殼體1的內(nèi)腔；錐鏡反射單元2設(shè)置于雙正方棱鏡三維分光系統(tǒng)4的出射光路上；溫控式單光源系統(tǒng)3設(shè)置于殼體1內(nèi)的一側(cè)；外置式安平調(diào)節(jié)系統(tǒng)5設(shè)置于殼體1的下部或者側(cè)部。參見圖3、4，本實用新型的錐鏡反射單元包括第一錐鏡反射模塊6、第二錐鏡反射模塊7和第三錐鏡反射模塊8 ；第一錐鏡反射模塊6、第二錐鏡反射模塊7和第三錐鏡反射模塊8分別設(shè)置在雙正方棱鏡三維分光系統(tǒng)4的三維出射光路上。另外，第一錐鏡反射模塊6、第二錐鏡反射模塊7和第三錐鏡反射模塊8分別包括錐鏡架9、保護視窗10和連接套 11 ；錐鏡架9設(shè)置在保護視窗10內(nèi)，并與連接套11相連接；保護視窗10可由光學塑料或光學玻璃制成，其形狀可以設(shè)置為梯形，也可以是方形、圓柱形或圓錐形。錐鏡架9包括錐鏡 12、可調(diào)錐鏡座13、上錐鏡板14、設(shè)有光孔的下錐鏡板15、薄壁支撐片16以及調(diào)節(jié)螺釘17 ； 其中上錐鏡板14和下錐鏡板15之間垂直設(shè)置有薄壁支撐片16 ；薄壁支撐片16可以設(shè)置為多個且均勻分布于上錐鏡板14和下錐鏡板15之間；上錐鏡板14上設(shè)置有安裝錐鏡12 的安裝孔，此安裝孔的孔徑小于錐鏡12的頂端截面直徑，為了方便調(diào)節(jié)，可將錐鏡12設(shè)置于可調(diào)節(jié)錐鏡座13的底部，且通過調(diào)節(jié)螺釘17固定在上錐鏡板14上，可用來調(diào)節(jié)其在空間的位置角度，使光孔射入的激光線在錐鏡12的反射面上形成一個360°的激光面。參見圖5，本實用新型還包括溫控式單光源系統(tǒng)，其包括光源本體18、激光模組 19、半導(dǎo)體制冷溫控器20、電路板21、電池組22、第一反射鏡23、第二反射鏡M ；其中激光模組19和半導(dǎo)體制冷溫控器20設(shè)置在光源本體18內(nèi)，半導(dǎo)體制冷溫控器20設(shè)置于激光模組19的后端，激光模組19、半導(dǎo)體制冷溫控器20分別與電路板21電性連接，電路板21 與電池組22電性連接，電池組22通過電路板21實現(xiàn)給整機供電；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。第一反射鏡23設(shè)置于激光模組19的輸出光路上； 第二反射鏡M設(shè)置于第一反射鏡23的反射光路上，第二反射鏡M輸出第二反射光43。本實用新型的激光模組輸出的激光，其波長最好為400nm-670nm。參見圖6，本實用新型還包括雙正方棱鏡三維分光系統(tǒng)；其中包括第一正方棱鏡 25和第二正方棱鏡沈；第一正方棱鏡25設(shè)置于所述第二反射鏡M輸出的第二反射光43 的光路上；第一正方棱鏡25是由第一等腰直角棱鏡27和第二等腰直角棱鏡觀的斜面膠合組成，其膠合面為鍍膜分光面48，將出射的光線分為多束反射光和透射光，即第一反射光 42、第二反射光43、第三反射光44和第四反射光45以及第一透射光46和第二透射光47 ； 其中所分的第三反射光44占第二反射光43的光能量約1/3，并沿Y軸方向輸出，作為第三錐鏡反射模塊8的輸入激光，與第三錐鏡反射模塊8的錐鏡輸入光路重合；所分的第一透射光46占第二反射光43的光能量約2/3，沿Z軸方向輸出，作為第二正方棱鏡沈的輸入光。 第二正方棱鏡26設(shè)置于第一正方棱鏡25的透射光路上即第二正方棱鏡沈設(shè)置于第一透射光46的光路上，第二正方棱鏡沈是由第三等腰直角棱鏡四和第四等腰直角棱鏡30的斜面膠合組成，其膠合面為鍍膜分光面，所分的第四反射光45占第一透射光46的光能量約 1/2，沿X軸方向輸出，作為第二錐鏡反射模塊7的輸入激光，與第二錐鏡反射模塊7的錐鏡輸入光路重合，第四反射光45與第三反射光44在空間內(nèi)相互垂直；所分的第二透射光47 占第一透射光46的光能量約1/2，沿Z軸方向輸出，作為第一錐鏡反射模塊6的輸入激光， 與第一錐鏡反射模塊6的錐鏡輸入光路重合。第一正方棱鏡25與第二正方棱鏡沈邊長相等，其邊長尺寸范圍為lmm-50mm。本實用新型的第一錐鏡反射模塊6、第二錐鏡反射模塊7、第三錐鏡反射模塊8、溫控式單光源系統(tǒng)3、雙正方棱鏡三維分光系統(tǒng)4設(shè)置于殼體1內(nèi)部，組成本實用新型的機芯 31，所述的殼體1后部內(nèi)還設(shè)置有電池盒32和電路板21。電池盒32內(nèi)設(shè)有電池組22，與電路板21電性連接。殼體1后部上部還設(shè)置的操作面板33。所述的機芯31、殼體1及殼體1上所附設(shè)的電池盒32、電路板21、操作面板33組成本實用新型的主機。參見圖7，本實用新型的投線儀還包括外置式安平調(diào)節(jié)系統(tǒng)5，外置式安平調(diào)節(jié)系統(tǒng)5設(shè)置于主機的底部即殼體1底部，可自動調(diào)整主機的水平狀態(tài)。外置式安平調(diào)節(jié)系統(tǒng) 5包括直流電機、調(diào)平拉桿、萬向節(jié)裝置38、主機安裝板39、底座40以及電子水泡水平檢測系統(tǒng)41 ；其中主機安裝板39與底座40之間通過萬向節(jié)裝置38連接，主機安裝板39與底座40之間設(shè)置有橡膠護套49 ；主機安裝板39上設(shè)置有直流電機，即第一直流電機34和第二直流電機35 ；第一直流電機34上設(shè)置有第一調(diào)平拉桿36，第一調(diào)平拉桿36與主機安裝板和底座40相連接；第二直流電機35上設(shè)置有第二調(diào)平拉桿37，第二調(diào)平拉桿37與主機安裝板39和底座40相連接。機芯31設(shè)置于主機安裝板39之上，電子水泡水平檢測系統(tǒng) 41設(shè)置于光源本體18的一側(cè)。電子水泡水平檢測系統(tǒng)41與電路板21電性連接，第一直流電機34、第二直流電機35分別與電路板21電性連接。電子水泡水平檢測系統(tǒng)41將實時檢測的機芯31的水平狀態(tài)的信息，經(jīng)電路板21處理后，驅(qū)動第一直流電機34、第二直流電機 35運轉(zhuǎn)，分別帶動第一調(diào)平拉桿36和第二調(diào)平拉桿37，以萬向節(jié)裝置38為支點，調(diào)整主機安裝板39的水平狀態(tài)，帶動設(shè)置在主機安裝板39上的主機進行相應(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。所述的外置式安平調(diào)節(jié)系統(tǒng)5設(shè)置于主機的底部殼體1的下部，也可以設(shè)置于殼體1的側(cè)面。本實用新型的第一反射鏡23、第二反射鏡M和第一等腰直角棱鏡27、第二等腰直角棱鏡觀、第三等腰直角棱鏡四以及第四等腰直角棱鏡 30均可采用光學玻璃和光學塑料制成。
權(quán)利要求1.一種雙正方棱鏡三維分光錐鏡反射式激光投線儀，包括帶有空腔的殼體，其特征在于還包括錐鏡反射單元、溫控式單光源系統(tǒng)、雙正方棱鏡三維分光系統(tǒng)以及外置式安平調(diào)節(jié)系統(tǒng)；所述雙正方棱鏡三維分光系統(tǒng)設(shè)置于殼體的內(nèi)腔；所述錐鏡反射單元設(shè)置于雙正方棱鏡三維分光系統(tǒng)的出射光路上；所述溫控式單光源系統(tǒng)設(shè)置于殼體內(nèi)的一側(cè)；所述外置式安平調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)置于殼體的下端或者側(cè)部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙正方棱鏡三維分光錐鏡反射式激光投線儀，其特征在于 所述錐鏡反射單元包括第一錐鏡反射模塊、第二錐鏡反射模塊和第三錐鏡反射模塊；所述第一錐鏡反射模塊、第二錐鏡反射模塊和第三錐鏡反射模塊分別設(shè)置于雙正方棱鏡三維分光系統(tǒng)的三維出射光路上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙正方棱鏡三維分光錐鏡反射式激光投線儀，其特征在于 所述第一錐鏡反射模塊、第二錐鏡反射模塊和第三錐鏡反射模塊分別包括錐鏡架、保護視窗和連接套；所述錐鏡架設(shè)置于保護視窗內(nèi)，并與連接套相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙正方棱鏡三維分光錐鏡反射式激光投線儀，其特征在于 所述錐鏡架包括錐鏡、可調(diào)錐鏡座、上錐鏡板、設(shè)有光孔的下錐鏡板、薄壁支撐片以及調(diào)節(jié)螺釘；所述上錐鏡板和下錐鏡板之間垂直設(shè)置有薄壁支撐片；所述錐鏡通過可調(diào)錐鏡座設(shè)置于上錐鏡板上，且通過調(diào)節(jié)螺釘調(diào)節(jié)其在空間的位置角度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的雙正方棱鏡三維分光錐鏡反射式激光投線儀， 其特征在于所述投線儀還包括溫控式單光源系統(tǒng)；所述溫控式單光源系統(tǒng)包括光源本體、激光模組、第一反射鏡以及第二反射鏡；所述激光模組設(shè)置在光源本體內(nèi)；所述第一反射鏡設(shè)置于激光模組輸出光路上；第二反射鏡設(shè)置于第一反射鏡反射光路上；第二反射鏡輸出第二反射光。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述雙正方棱鏡三維分光錐鏡反射式激光投線儀，其特征在于所述投線儀還包括雙正方棱鏡三維分光系統(tǒng)；所述雙正方棱鏡三維分光系統(tǒng)包括第一正方棱鏡和第二正方棱鏡；所述第一正方棱鏡設(shè)置于所述第二反射鏡輸出的第二反射光的光路上；所述第二正方棱鏡設(shè)置于所述第一正方棱鏡的透射光路上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述雙正方棱鏡三維分光錐鏡反射式激光投線儀，其特征在于所述第一正方棱鏡包括斜面膠合的第一等腰直角棱鏡和第二等腰直角棱鏡；所述第二正方棱鏡包括 斜面膠合的第三等腰直角棱鏡和第四等腰直角棱鏡。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述雙正方棱鏡三維分光錐鏡反射式激光投線儀，其特征在于所述第一正方棱鏡與第二正方棱鏡邊長相等，其邊長尺寸范圍為lmm-50mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述雙正方棱鏡三維分光錐鏡反射式激光投線儀，其特征在于所述投線儀還包括外置式安平調(diào)節(jié)系統(tǒng)，所述外置式安平調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括直流電機、調(diào)平拉桿、 萬向節(jié)裝置、主機安裝板、底座以及電子水泡水平檢測系統(tǒng)；所述主機安裝板與底座之間通過萬向節(jié)裝置連接；所述主機安裝板上設(shè)置有直流電機；所述直流電機上設(shè)置有調(diào)平拉桿；所述調(diào)平拉桿與主機安裝板和底座相連接；所述電子水泡水平檢測系統(tǒng)與溫控式單光源系統(tǒng)連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述雙正方棱鏡三維分光錐鏡反射式激光投線儀，其特征在于所述第一反射鏡、第二反射鏡和第一等腰直角棱鏡、第二等腰直角棱鏡、第三等腰直角棱鏡以及第四等腰直角棱鏡均是由光學玻璃和光學塑料制成。
專利摘要本實用新型涉及一種雙正方棱鏡三維分光錐鏡反射式激光投線儀，包括帶有空腔的殼體，該投線儀還包括錐鏡反射單元、溫控式單光源系統(tǒng)、雙正方棱鏡三維分光系統(tǒng)以及外置式安平調(diào)節(jié)系統(tǒng)；所述雙正方棱鏡三維分光系統(tǒng)設(shè)置于殼體的內(nèi)腔；所述錐鏡反射單元設(shè)置于雙正方棱鏡三維分光系統(tǒng)的出射光路上；所述溫控式單光源系統(tǒng)設(shè)置于殼體內(nèi)；本實用新型通過錐鏡反射模塊采用薄壁支撐的錐鏡架，有效解決了支撐物分割激光線形成斷線的問題；通過單源大功率激光模組及雙正方棱鏡三維分光系統(tǒng)，提高了輸出激光的能量和激光線的精度，提高了激光投線儀的工作精度和效率。
文檔編號G01C15/00GK201935695SQ20102065027
公開日2011年8月17日 申請日期2010年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月9日
發(fā)明者盧長信, 孫建華 申請人:西安華科光電有限公司