專利名稱：用于檢測相對位置的激光接收器的制作方法
用于檢測相對位置的激光接收器本發(fā)明總體上涉及根據(jù)權(quán)利要求1的用于檢測相對于基準(zhǔn)激光束、特別是相對于旋轉(zhuǎn)構(gòu)造激光器的基準(zhǔn)激光束的相對位置的激光接收器以及根據(jù)權(quán)利要求14的用于相對于基準(zhǔn)激光束可見地標(biāo)記位置的方法。在從建筑到室內(nèi)裝修的各種領(lǐng)域中，表面的對準(zhǔn)和標(biāo)記是長期存在的問題。對于應(yīng)當(dāng)垂直于地面的墻來說，高度基準(zhǔn)的對準(zhǔn)和標(biāo)記是必需的，或者需要鉛錘。砌石砌磚從業(yè)人員深知鉛垂且對準(zhǔn)的表面以及劃線的重要性。特別是對于內(nèi)部裝修來說(例如，安裝電源插座或家具)，經(jīng)常需要在墻上放一些標(biāo)記，這些標(biāo)記均具有相等的高度，因此相對于彼此在同一水平面上(on-grade)。而且，當(dāng)裝飾品水平對準(zhǔn)并且相對于彼此在同一水平面上時，裝飾有圖畫和其它壁飾的家庭內(nèi)部獲得更佳的外觀。許多機械和電氣對準(zhǔn)和高度測量裝置以及眾多激光裝置都可用。這些產(chǎn)品中的一些較笨重而另一些不適于特定用途。例如，劃線不利于在已裝修內(nèi)部區(qū)域中使用，并且不利于精確地作為期望預(yù)定高度的基準(zhǔn)。用于標(biāo)記真正的水平線和/或用于精確指示基準(zhǔn)高度的典型激光裝置是旋轉(zhuǎn)構(gòu)造激光器。旋轉(zhuǎn)激光器(還有自動校平旋轉(zhuǎn)構(gòu)造激光器)的設(shè)計是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的。 于1977年12月13日頒發(fā)給Rando的美國專利No. 4062634例示了一種提供這種旋轉(zhuǎn)基準(zhǔn)束的激光發(fā)射器。旋轉(zhuǎn)束限定一平面，并且可以利用該平面作為基準(zhǔn)來進行各種測量?；鶞?zhǔn)平面可以是水平或傾斜的。具體來說，這種裝置允許建筑工人快速布置可見標(biāo)記線或用眼調(diào)整高度。然而，常規(guī)的旋轉(zhuǎn)激光發(fā)生器裝配得不是很完善，不能用于投射平坦或平面光束。 由于眼睛安全管理，可見旋轉(zhuǎn)構(gòu)造激光器必須具有低功率束。因此，一方面，旋轉(zhuǎn)構(gòu)造激光器能夠指示精確的基準(zhǔn)高度。然而，另一方面，所投射的激光的寬度、亮度以及平直度對于許多應(yīng)用來說都是不夠的。所投射的可見激光線可能在距離上其亮度會受限，并且還隨著用戶遠離激光源工作而趨于散焦且變暗。當(dāng)旋轉(zhuǎn)時，該激光器的最大實際可見工作范圍(取決于光照條件)為從旋轉(zhuǎn)激光單元起10-20米。超過這個距離，則激光平面因旋轉(zhuǎn)激光束發(fā)散而太寬以致不能精確地定位其中心，并且不足夠亮以用肉眼看見。用戶必須或者使用手持激光接收器來發(fā)現(xiàn)激光束并且不再可見地工作，或者拆卸激光裝置并將其移動至更靠近期望的工作地點。這兩種選擇都比較麻煩并且耗時?？梢愿倪M的另一方面是激光裝置不能在障礙物周圍工作。即，如果一件家具遮斷了激光束，則可能妨礙其進一步投射。因此，必須一個接一個地標(biāo)記位置或高度而非利用實物進行工作，以便將其對準(zhǔn)。障礙物可能包括家具、裝置操作人員、門口放置的裝飾線腳、內(nèi)墻或其它障礙物。如上所指出的，為了精確傳遞旋轉(zhuǎn)裝置的激光平面所指示的基準(zhǔn)高度，一種可能是使用手持激光接收器。激光接收器允許發(fā)現(xiàn)并看到旋轉(zhuǎn)束，并且在靠近激光接收器的墻上標(biāo)記相應(yīng)的位置。因此，操作人員在垂直方向上將激光接收器移動至接收器上的顯示器所指示的其截斷激光束的位置。于1987年6月30日頒發(fā)給Pehrson的美國專利No. 4240208中示出了這樣的一種激光接收器。常規(guī)的激光接收器是包括顯示器和激光光電傳感器的小型手持裝置。光電傳感器典型地包括多個光敏元件，這些光敏元件在被旋轉(zhuǎn)激光器的激光束照亮?xí)r提供電輸出。具體來說，這些光敏元件按總體上垂直取向的行排列。大多數(shù)激光檢測器或接收器裝置已經(jīng)包括將所檢測的基準(zhǔn)光相對于裝置的位置的指示提供為幾個輸出信號之間的比率的電路。尤其是，該電路連接至光電傳感器，并且被設(shè)計為確定(基于光敏元件的輸出)接收器與所檢測的旋轉(zhuǎn)束的垂直中心之間的垂直偏移。接收器被操作人員移動，直到其指示其相對于旋轉(zhuǎn)激光束在同一水平面上。具體來說，激光接收器具有限定零點(例如，光電傳感器的中心)，必須使限定零點相對于所檢測的旋轉(zhuǎn)束的垂直中心在同一水平面上(這意味著在相等高度上)。為了允許操作人員將所檢測的旋轉(zhuǎn)束的高度基準(zhǔn)以高精度傳遞到如同墻的目標(biāo)表面上，激光接收器可以包括處于接收器外殼左側(cè)或右側(cè)上的高度標(biāo)記。然而，當(dāng)使用這種激光接收器時，必須一個接一個地標(biāo)記位置或高度，因此，在將基準(zhǔn)高度逐點地變換到墻上的期間，必須使接收器在手中保持靜止。而且，墻本身需要用這種方法進行標(biāo)記。本發(fā)明的一個目的是提供一種用于檢測并標(biāo)記相對于基準(zhǔn)激光束、特別是相對于旋轉(zhuǎn)構(gòu)造激光器的基準(zhǔn)束的相對位置的改進激光接收器。本發(fā)明的另一目的是提供一種用于將基準(zhǔn)束、特別是旋轉(zhuǎn)激光器的基準(zhǔn)束所指示的基準(zhǔn)位置或基準(zhǔn)高度傳遞到如同墻的目標(biāo)表面上的改進方法。本發(fā)明的進一步目的是提供一種激光接收器以及一種方法，其允許_在更長距離處、更精確地和/或還在障礙物后面從視覺上使用通過旋轉(zhuǎn)構(gòu)造激光器生成的基準(zhǔn)平面，即，不需要新安裝旋轉(zhuǎn)激光器，-從視覺上使用紅外旋轉(zhuǎn)構(gòu)造激光器，-將旋轉(zhuǎn)激光器所指示的基準(zhǔn)高度精確地傳遞到目標(biāo)表面上，而不需要逐點地標(biāo)記一些關(guān)注點，特別是不需要接觸或刻劃目標(biāo)表面。通過實現(xiàn)獨立權(quán)利要求的特征來達到這些目的。從屬專利權(quán)利要求中描述了以另選或較佳方式進一步發(fā)展了本發(fā)明的特征。根據(jù)本發(fā)明的用于檢測基準(zhǔn)激光束的激光接收器與常規(guī)解決方案的區(qū)別在于，激光接收器不僅用于發(fā)現(xiàn)并指示基準(zhǔn)束(即，旋轉(zhuǎn)構(gòu)造激光器的基準(zhǔn)束)的高度。與其相反， 本發(fā)明的激光接收器被構(gòu)建為主動將清晰明亮的激光線投射到目標(biāo)表面上，激光線具有相對于基準(zhǔn)束的限定位置關(guān)系。因此，發(fā)射了平坦、平面激光扇，以便投射清晰的可見激光線， 特別是相對于所檢測的基準(zhǔn)激光束在同一水平面上(這意味著與基準(zhǔn)束在同一高度上)。本發(fā)明的概念利用了旋轉(zhuǎn)激光器的有利方面，并且消除了其不利方面。因為旋轉(zhuǎn)激光器裝配得不是很完善，不能投射可以通過眼睛容易且精確地識別的平坦和平面光束， 所以本發(fā)明的概念是檢測基準(zhǔn)束，并利用相對于所檢測基準(zhǔn)束的限定位置關(guān)系將可容易和精確識別的激光線投射到目標(biāo)表面上。因此，確定所檢測的基準(zhǔn)激光束的入射位置并且發(fā)射平坦激光扇，以便容易地傳遞并精確地標(biāo)記基準(zhǔn)激光束所指示的位置或高度。具體來說，從相對于所確定的基準(zhǔn)束的入射位置或入射高度在同一水平面上的發(fā)射位置并且在限定傳播方向上發(fā)射激光扇。例如，發(fā)射激光扇以生成水平平面，以便將校平的線投射到目標(biāo)表面上。因此，投射的線精確地相對于所確定的基準(zhǔn)束的入射位置在同一水平面上，因此在相等高度上。在通過生成水平基準(zhǔn)平面的旋轉(zhuǎn)構(gòu)造激光器發(fā)射基準(zhǔn)束的情況下，發(fā)射的激光扇(具體來說，靜止激光扇)在旋轉(zhuǎn)發(fā)散基準(zhǔn)束的垂直中心的高度上將清晰且容易可見的線精確地投射到表面上。因此，可以使通過旋轉(zhuǎn)激光器生成的不可見可用的基準(zhǔn)平面變得可見可用，其中，扇投射的線精確指示并標(biāo)記旋轉(zhuǎn)激光器的高度基準(zhǔn)。因此，本發(fā)明的概念允許旋轉(zhuǎn)激光器的完全超過正?？梢姽ぷ鞣秶目梢娛褂谩?這意味著實際使用中更少的安裝以及更快的構(gòu)造。本發(fā)明還允許用戶檢測寬的、暗淡的和 /或不可見的旋轉(zhuǎn)平面的中心，并且將細的、明亮的以及(在期望的情況下)校平的激光線通過基準(zhǔn)平面垂直中心投射到工作表面上。這允許用戶得到清楚可見激光線的所有益處， 同時節(jié)省了時間并且維持了單個安裝旋轉(zhuǎn)器系統(tǒng)的精度。逐點變換基準(zhǔn)束所指示的基準(zhǔn)高度(具體來說，通過將表面與接收器接觸并且刻劃與接收器相鄰的表面)不是必須的。與其相反，根據(jù)本發(fā)明，通過激光扇發(fā)射器生成的可見激光線以高度精確且容易識別的方式(具體來說，不需要接觸或刻劃表面)在目標(biāo)表面上指示并標(biāo)記基準(zhǔn)束的基準(zhǔn)高度。提到結(jié)構(gòu)特征，本發(fā)明的激光接收器包括具有多個光敏元件的激光光電傳感器。 所述光敏元件在被例如通過外部旋轉(zhuǎn)激光裝置發(fā)射的所述外部基準(zhǔn)激光束照亮?xí)r提供電輸出。所述光敏元件可以按基本上垂直取向的直線陣列行排列。作為示例，所述激光光電傳感器可以包括光電二極管陣列、CCD或CMOS傳感器陣列、或PSD傳感器。一電路連接至所述激光光電傳感器，并且被設(shè)計為確定所述激光接收器的限定零點相對于所述基準(zhǔn)激光束的相對位置。合適的電路是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的，并且可以包括電接收電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及數(shù)字評估電路。另選的是，還可以通過僅電子電路來執(zhí)行所檢測基準(zhǔn)束的撞擊位置的確定。從功能方面考慮，所述電路可以被設(shè)計為基于所述光敏元件的電輸出來確定所述零點與所檢測的基準(zhǔn)激光束的垂直中心之間的垂直偏移。而且，存在用于指示所述相對位置的可見讀出部，其中，該相對位置可以是所述激光接收器與所述外部基準(zhǔn)束之間的垂直偏移。具體來說，所述可見讀出部被設(shè)計為指示所述零點是否相對于所述基準(zhǔn)激光束的垂直中心在同一水平面上。該可見讀出部可以被設(shè)計為數(shù)字顯示器(例如，OLED或LED顯示器)，和/或例如包括三個不同顏色的指示燈，用于容易地示出該接收器是否保持地太高、太低或相對于所檢測的基準(zhǔn)束在同一水平面上。根據(jù)本發(fā)明，該激光接收器還包括至少一第一激光扇發(fā)射器，該第一激光扇發(fā)射器具有激光源和至少一個扇生成光學(xué)元件，其中，該激光扇發(fā)射器被設(shè)計為將可見激光線投射到目標(biāo)表面上。具體來說，發(fā)射激光扇，以便通過所接收的基準(zhǔn)激光束的垂直中心重新投射清晰標(biāo)記線。換句話說，所述第一激光扇發(fā)射器被構(gòu)建并且設(shè)置為發(fā)射具有可見范圍中的至少一個波長的平坦(基本上為平面)扇形激光束。具體來說，所述第一激光扇發(fā)射器以使得在所述激光接收器的校平狀態(tài)下從相對于所述零點在同一水平面上的位置發(fā)射激光扇的方式來設(shè)置。這允許在距轉(zhuǎn)動體單元較大的距離處也以精確方式使校平的基準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)束的垂直中心變得可見。因此，可以容易地將所指示的旋轉(zhuǎn)激光束的高度基準(zhǔn)傳遞到工作表面上。 所述基準(zhǔn)激光平面變得更加獨立于旋轉(zhuǎn)激光器的光斑尺寸和束發(fā)散性。
例如，所述激光扇發(fā)射器包括激光二極管，該激光二極管具有準(zhǔn)直透鏡，以及設(shè)置在下游的柱面透鏡，用于對束進行扇整形并因此生成靜止激光扇。特別的是，從普通激光接收器已知，可以在外殼上設(shè)置用于水平對準(zhǔn)所述激光接收器的傾斜傳感器，例如，水平儀氣泡。而且，所述激光接收器可以包括自動校平系統(tǒng)，該自動校平系統(tǒng)用于自動水平對準(zhǔn)所述第一激光扇發(fā)射器的光軸，而不管所述激光接收器的傾斜狀態(tài)。自動校平解決方案本身是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，并且可以包括利用傾斜傳感器和機械系統(tǒng)來將激光器光學(xué)器件驅(qū)動到水平位置，或者利用采用流體的光學(xué)系統(tǒng)來投射一個或更多個水平激光扇。所述自動校平系統(tǒng)可以示例性地設(shè)計為可繞懸架中心、特別是以兩個自由度轉(zhuǎn)動的懸掛擺，其中，所述激光扇發(fā)射器的激光源和扇生成光學(xué)元件附接至所述擺。為了允許發(fā)射相對于外部基準(zhǔn)束在同一水平面上的激光扇，可以將所述懸架中心設(shè)置為相對于所述激光接收器的零點在同一水平面上。因此，在所述接收器相對于所述基準(zhǔn)束在同一水平面上的位置中，發(fā)射激光扇，以使所述外部基準(zhǔn)束的基準(zhǔn)高度作為工作表面上的標(biāo)記線可見。為了允許設(shè)置(和/或具體來說，重新設(shè)置)發(fā)射位置以與限定零點在相等的高度上，可以調(diào)整所述第一激光扇發(fā)射器的垂直位置。例如，擺安裝件的懸掛中心可以相對于所述激光接收器的外殼垂直地調(diào)整。在一具體實施方式
中，所述自動校平系統(tǒng)被設(shè)計為可鎖定，其中，所述自動對準(zhǔn)功能被臨時禁用。這種特征允許操作人員將所述激光接收器人工定位或轉(zhuǎn)動至期望角度，以便將成角度的激光線投射到工作表面上。另外，可以將傾角傳感器(具體來說，雙軸傾角傳感器)設(shè)置在激光接收器中，用于精確地將所述激光接收器傾斜(定位或轉(zhuǎn)動)至期望角度。例如，該傳感器可以被設(shè)計為用于測量所述激光接收器相對于重力矢量的傾角的光電傾斜計。因此，可以利用限定的期望傳播方向來發(fā)射激光扇，以便通過由旋轉(zhuǎn)基準(zhǔn)束所指示的基準(zhǔn)高度將精確成角度的激光線投射到目標(biāo)表面上。例如，這種通過基準(zhǔn)高度投射精確成角度的線可以用于諸如安裝樓梯的應(yīng)用。在另一具體實施方式
中，所述激光接收器設(shè)置有第二激光扇發(fā)射器，該第二激光扇發(fā)射器用于將可見激光線投射到目標(biāo)表面上，具體來說，其中，所述第一激光扇發(fā)射器和所述第二激光扇發(fā)射器具有不同的(具體來說，相反的)方位取向。而且，可以存在鉛垂向下激光束發(fā)射器，該鉛垂向下激光束發(fā)射器用于將可見激光標(biāo)記投射到地面上，以允許所述激光接收器的水平對準(zhǔn)。由此，自動校平系統(tǒng)還可以被設(shè)計為自動水平對準(zhǔn)所述第二激光扇發(fā)射器的光軸，并且自動垂直對準(zhǔn)所述鉛垂向下激光束發(fā)射器的光軸。優(yōu)選地，所述激光接收器包括外殼，其中，至少所述外殼、所述激光光電傳感器、所述電路、所述可見讀出部以及所述第一激光扇發(fā)射器(并且如果設(shè)置的話，還有所述第二激光扇發(fā)射器和鉛垂向下激光束發(fā)射器)被組裝為一體式手持裝置。具體來說，所述激光接收器包括用于可拆卸地安裝在三腳架、桿和/或柄上的裝配件。本發(fā)明還涉及一種用于相對于基準(zhǔn)激光束、特別是相對于旋轉(zhuǎn)構(gòu)造激光器的基準(zhǔn)激光束可見地標(biāo)記位置的方法。該方法包括以下步驟檢測基準(zhǔn)激光束；確定所述基準(zhǔn)激
7光束的入射位置，具體來說，由所述基準(zhǔn)激光束限定的基準(zhǔn)高度；以及發(fā)射激光扇(例如， 靜止激光扇)用于將可見激光線投射到目標(biāo)表面上。由此，所述激光扇的發(fā)射位置根據(jù)所述確定的入射位置來調(diào)整，具體來說，其中，所述發(fā)射位置被調(diào)整為相對于所述確定的入射位置在同一水平面上。在所述方法的一具體實施方式
中，所述激光扇的傳播方向具有限定傾角，具體來說，其中，所述激光扇被自動校平，用于將水平激光線投射到目標(biāo)表面上。由此，可以利用光電傾斜計來測量激光扇傳播方向的傾角?？傊景l(fā)明的思想允許校平的旋轉(zhuǎn)束的中心在距旋轉(zhuǎn)器單元較遠的距離處也可見?？梢娂す馄矫孀兊酶营毩⒂谛D(zhuǎn)激光器的光斑尺寸和束發(fā)散性。旋轉(zhuǎn)激光光斑僅創(chuàng)建線的幻影，因此在明亮的光照條件下很難看到激光平面。在該平面上重新投射線激光 (具體來說，靜止線激光)允許旋轉(zhuǎn)器在明亮的光照條件下也可使用。而且，本發(fā)明允許將旋轉(zhuǎn)激光器的基準(zhǔn)高度也投射到旋轉(zhuǎn)激光束被遮住的表面上。作為示例，通過安裝在第一房間中的旋轉(zhuǎn)激光器所生成的激光平面還可以在僅通過一通道連接至第一房間的鄰接房間中可見地使用。因此，根據(jù)本發(fā)明的激光接收器可以安裝在鄰接房間中的三腳架上。因此，該激光接收器可以用于將激光線投射到被遮住的表面上， 以便指示旋轉(zhuǎn)束的基準(zhǔn)高度。下面將參照附圖中示意性示出的可能的實施方式的示例更詳細地說明本發(fā)明，其中

圖1示出了旋轉(zhuǎn)激光器以及本發(fā)明的激光接收器的實施方式，其中，激光接收器將相對于旋轉(zhuǎn)束在同一水平面上的校平的清晰激光線投射到墻上；圖2示出了在與旋轉(zhuǎn)激光器的房間相鄰的房間中使用本發(fā)明的激光接收器；圖3示出了具有兩個激光扇發(fā)射器和用于將激光接收器直接安裝在墻上的壁式安裝件的本發(fā)明的激光接收器的實施方式；圖4示出了保持在基準(zhǔn)激光束中心中的本發(fā)明的激光接收器的詳細視圖；圖5示出了具有自動校平系統(tǒng)的本發(fā)明的激光接收器的詳細視圖，該激光接收器處于稍微的傾斜狀態(tài)；圖6示出了本發(fā)明的激光接收器的詳細視圖，其中，自動校平系統(tǒng)被鎖定，使得可以以期望角度投射激光線；圖7示出了與用于確定本發(fā)明的激光接收器相對于撞擊的基準(zhǔn)束的位置的電路連接的激光光電傳感器的示例性實施方式；以及圖8示出了用于激光扇發(fā)射器的光軸的自動水平對準(zhǔn)的自動校平系統(tǒng)的示例性實施方式。圖1示出了旋轉(zhuǎn)激光裝置20以及本發(fā)明的激光接收器1的實施方式，其中，激光接收器1將相對于旋轉(zhuǎn)束11在同一水平面上的校平的清晰激光線10投射到墻上。因此，本發(fā)明的激光接收器1包括具有多個光敏元件的激光光電傳感器2，這些光敏元件在被基準(zhǔn)激光束11照亮?xí)r提供電輸出；連接至所述光電傳感器的電路，用于確定所述相對位置；以及可見讀出部，用于指示激光接收器1是否相對于基準(zhǔn)激光束11保持在同一水平面上。而且，根據(jù)本發(fā)明，激光接收器1中集成有用于將可見激光線10投射到目標(biāo)表面上的激光扇發(fā)射器，其中，激光扇發(fā)射器包括激光源和至少一個扇生成光學(xué)元件。為了使用旋轉(zhuǎn)激光平面的高度基準(zhǔn)，激光接收器1安裝在三腳架上。另選的是，激光接收器1也可以安裝在桿或柄上。因此，許多不同的桿/柄/三腳架設(shè)計是已知并且可獲得的，以使這項工作更容易。它們中的大部分提供容易的高度調(diào)整，而且提供可以由工人讀取的高度比例。激光接收器1定位在旋轉(zhuǎn)激光束11的平面中，使得其指示在同一水平面上的位置。例如，當(dāng)激光接收器1以大約0.75mm的精度被置于旋轉(zhuǎn)平面中心時，其指示在同一水平面上的位置。在這個位置中，可以通過集成的激光扇發(fā)射器以精確的方式使基準(zhǔn)高度作為清晰水平線10在墻面上可見。在所示的實施方式中，激光扇發(fā)射器示例性地設(shè)置在激光接收器1的背側(cè)，而激光光電傳感器2和顯示器(形成可見讀出部5)設(shè)置在前側(cè)。另選或附加的是，也可以從本發(fā)明的激光接收器1的外殼的其它側(cè)發(fā)射激光扇7。例如可以根據(jù)對激光接收器1的特定需求和激光接收器1的期望應(yīng)用以大約20° 與大約135°之間的開度角來發(fā)射激光扇7。用于生成平坦激光扇7的相應(yīng)光學(xué)元件是技術(shù)人員已知的。如上所述，作為示例，可以將柱面透鏡用作扇生成和扇整形元件。然而，也可以通過在目標(biāo)表面上顯現(xiàn)為清晰的可見標(biāo)記線10的掃描激光束來生成激光扇7。圖2示出了在與安裝了旋轉(zhuǎn)激光單元20的房間相鄰的房間中使用本發(fā)明的激光接收器1。從旋轉(zhuǎn)激光單元20到期望工作表面(其是位于相鄰房間中的墻)的直接視線被隔斷墻阻擋。因此，既不能通過旋轉(zhuǎn)激光器20將看得見的可用線投射到目標(biāo)表面上，也不能通過保持在與期望工作表面相對放置狀態(tài)的激光接收器發(fā)現(xiàn)所生成的激光平面。因此，傳統(tǒng)上，必須將旋轉(zhuǎn)激光單元20物理地移動至相鄰房間。這個過程需要旋轉(zhuǎn)單元20的新的安裝和初始化，以在期望基準(zhǔn)高度上生成激光平面。相反，根據(jù)本發(fā)明，本發(fā)明的激光接收器1可以安裝或保持在相對于旋轉(zhuǎn)基準(zhǔn)束 11在同一水平面上的視線(例如，通過打開的門提供)中。如上面所說明的，本發(fā)明的激光接收器1本身被構(gòu)建為以激光扇7的形式發(fā)射激光平面，因此能夠相對于基準(zhǔn)激光束11在同一水平面上將可見清晰激光線10投射到被阻擋的期望工作表面上。因此，通過接收器1投射的激光線10可以用于容易地在基準(zhǔn)高度上精確安裝燈開關(guān)或圖畫，或者用于容易地在通過旋轉(zhuǎn)激光器單元20作為基準(zhǔn)的高度上精確放置鉆孔。根據(jù)本發(fā)明，盡管期望的基準(zhǔn)高度被標(biāo)記在位于相鄰房間中的墻上，但不需要旋轉(zhuǎn)單元20的物理移動以及費力耗時的新的安裝和初始化。相反，利用本發(fā)明的激光接收器 1，可以在不移動整個旋轉(zhuǎn)單元20的情況下仍然以精確方式可見地使用通過旋轉(zhuǎn)單元20生成的基準(zhǔn)平面和所指示的基準(zhǔn)高度。圖3示出了具有兩個激光扇發(fā)射器6、15和用于將激光接收器1直接安裝到墻上的壁式安裝件的本發(fā)明的激光接收器1的實施方式。兩個激光扇發(fā)射器6、15中的每一個都生成平坦激光扇7、16，因此被構(gòu)建為將可見激光線10、17投射到目標(biāo)表面上。具體來說，所述第一激光扇發(fā)射器6和所述第二激光扇發(fā)射器15具有相反的光傳播方向，使得(在激光接收器1的壁式安裝狀態(tài)下)激光線10、 17投射在激光接收器1的左側(cè)和右側(cè)。激光光電傳感器2和可見讀出部5設(shè)置在激光接收器1的前側(cè)上，而壁式安裝件
9設(shè)置在后側(cè)上。壁式安裝件以使得可以容易地將激光接收器1直接安裝到墻上的方式設(shè)計。在簡單的實施方式中，壁式安裝件例如可以由一個或更多個吸盤表示。具體來說，壁式安裝件被構(gòu)建為允許激光接收器1繞相對于墻垂直的軸轉(zhuǎn)動的旋轉(zhuǎn)壁式安裝件。這允許校平的旋轉(zhuǎn)束11的中心在距旋轉(zhuǎn)單元20較長距離處也可見。通過激光接收器1的兩個激光扇發(fā)射器6、15投射的可見激光線10、17獨立于旋轉(zhuǎn)激光束11的光斑尺寸和束發(fā)散性。旋轉(zhuǎn)激光束僅創(chuàng)建線的幻影，因此，在明亮的光照條件下，很難看到激光平面。在該平面上重新投射激光線(特別是靜止激光線)允許激光旋轉(zhuǎn)器20在明亮的光照條件下和長距離上也能使用。而且，鉛垂向下激光束發(fā)射器18設(shè)置在激光接收器1的底側(cè)上，以便將可見激光標(biāo)記19投射到地面上?？梢酝渡溷U垂向下束，以便幫助激光接收器進行水平取向。圖4、5以及6示出了保持在例如旋轉(zhuǎn)激光單元的基準(zhǔn)激光束11的中心的本發(fā)明的激光接收器1的詳細視圖。在圖4中，示出激光接收器1處于水平狀態(tài)，并且兩個激光扇發(fā)射器6、15的光軸水平取向。圖5示出了激光接收器1稍微傾斜的狀態(tài)。然而，因為激光接收器1的自動校平系統(tǒng)，所以兩個激光扇發(fā)射器6、15的光軸自動水平取向，以便精確標(biāo)記旋轉(zhuǎn)激光器的基準(zhǔn)高度。因此，在激光接收器1已經(jīng)正確地定位在旋轉(zhuǎn)束11所指示的基準(zhǔn)高度處的情況下，自動校平的發(fā)射激光扇7、16將水平激光線10、17直接投射到接收器1 后面的表面上和/或投射到接收器1的側(cè)面(即，投射到墻上)。激光線10、17向用戶清楚地示出旋轉(zhuǎn)平面的中心。在圖6中，激光接收器1傾斜至期望傾角23，并且自動校平系統(tǒng)被鎖定，使得自動水平對準(zhǔn)被臨時禁用。因此，可以通過由旋轉(zhuǎn)激光束11指示的基準(zhǔn)高度由兩個激光扇發(fā)射器6、15投射具有限定角23的激光線10、17。為了幫助用戶將激光接收器 1旋轉(zhuǎn)至限定的期望角23，激光接收器1還可以包括用于測量激光接收器1相對于重力矢量的傾角的傾斜計，其中，可以將所測量的角度顯示給用戶。如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，傾斜計可以示例性地包括光電裝置、機電裝置(例如，加速度計)或純機械裝置(例如，分度擺)。具體來說，圖4、5以及6所示的激光接收器包括激光光電傳感器2，以便檢測通過旋轉(zhuǎn)束11生成的基準(zhǔn)激光平面。接收器1可以被用戶移動至基準(zhǔn)平面的中心。為此，指示器5根據(jù)所述激光接收器1的限定零點22相對于基準(zhǔn)束中心的位置提示用戶上下移動接收器。其中，基準(zhǔn)束中心由連接至激光光電傳感器2的評估電路確定。接著用戶可以將系統(tǒng)例如安裝至基準(zhǔn)激光平面中心高度處(這意味著相對于基準(zhǔn)激光平面的垂直中心在同一水平面上)的表面或三腳架。而且，鉛垂向下激光束發(fā)射器18設(shè)置在激光接收器1的底側(cè)上，以便將可見激光標(biāo)記投射到地面上?？梢酝渡溷U垂向下束，以便幫助激光接收器1進行水平取向。然而，盡管激光接收器1處于稍微傾斜的狀態(tài)，但自動校平系統(tǒng)設(shè)計為自動水平對準(zhǔn)第一激光扇發(fā)射器6和第二激光扇發(fā)射器15的光軸，并且自動垂直對準(zhǔn)鉛垂向下激光束。自動校平系統(tǒng)可以包括(如圖8更詳細所示)可繞懸架中心以兩個自由度轉(zhuǎn)動的懸掛擺。圖7示出了與用于確定激光接收器的限定零點相對于撞擊的基準(zhǔn)束的位置的電路4連接的激光光電傳感器2的示例性實施方式。激光光電傳感器2具有多個光敏元件3，這些光敏元件在被基準(zhǔn)激光束照亮?xí)r提供電輸出。電路4連接至光電傳感器2，并且被設(shè)計為確定激光接收器的限定零點相對于基準(zhǔn)激光束的相對位置。具體來說，電路4基于光敏元件3的電輸出確定限定零點與檢測到的基準(zhǔn)激光束的垂直中心之間的垂直偏移。如圖7示例性地所示，光敏元件3可以按直線陣列行排列。相應(yīng)的激光光電傳感器和電路是技術(shù)人員公知的，并且可以根據(jù)期望的需求和激光接收器的期望應(yīng)用來采用。圖8示出了用于激光扇發(fā)射器6、15的光軸的自動水平對準(zhǔn)的自動校平系統(tǒng)12的示例性實施方式。所示的自動校平系統(tǒng)12包括可繞懸架14的中心、特別是以兩個自由度轉(zhuǎn)動的懸掛擺13。由此，懸架14的中心可以設(shè)置成相對于激光接收器的零點在同一水平面上。第一激光扇發(fā)射器6和第二激光扇發(fā)射器15的激光源8、M以及扇整形光學(xué)元件 9、25附接至擺13。而且，鉛垂向下激光束發(fā)射器18設(shè)置在擺13上。重力向下拉動擺13，允許安裝至擺13的激光光學(xué)器件產(chǎn)生自動水平且垂直對準(zhǔn)的束7、16，而不管激光接收器稍微傾斜。具體來說，與樞軸螺栓一起安裝的萬向接頭允許擺13以兩個自由度轉(zhuǎn)動。激光扇發(fā)射器安裝件(其將一個激光源8支承在擺13左側(cè)而將另一個激光源M支承在右側(cè))附接至擺13。在激光源8、M中的每一個的下游，設(shè)置有準(zhǔn)直透鏡，此后設(shè)置有用于將每一個激光束扇形化的作為扇生成光學(xué)元件9、25的柱面透鏡。而且，作為鉛垂向下激光束發(fā)射器18的一部分的第三激光源附接至具有向下取向的擺13。準(zhǔn)直透鏡設(shè)置在第三激光源之后的光路中，以便在垂直方向上將基本上清晰的光斑或點標(biāo)記投射到地面上。因此，鉛垂向下束可以提供為水平基準(zhǔn)。附加地，柱面透鏡也可以添加至鉛垂向下激光器，以便生成垂直激光扇，而不投射單個點。根據(jù)激光接收器的特定需求或需要，用于生成自動校平的激光束的擺狀裝配件的所示實施方式或其它實施方式的略微變型例是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，并且例如在美國專利No. 5459932或美國專利No. 5108177中示出。而且，自動校平系統(tǒng)可以另選地設(shè)計為傾角傳感器以及機械系統(tǒng)(特別是具有壓電驅(qū)動器)，用于以使得激光扇發(fā)射器的光軸被水平對準(zhǔn)的方式來調(diào)節(jié)激光扇發(fā)射器的至少一個扇生成光學(xué)元件的位置和取向。根據(jù)另一可能的實施方式，自動校平系統(tǒng)可以設(shè)計為包括作為激光扇發(fā)射器的另一光學(xué)器件的流體的光學(xué)系統(tǒng)，該光學(xué)系統(tǒng)以使得第一激光扇發(fā)射器的光軸被水平對準(zhǔn)的方式構(gòu)建。盡管上面部分地參照一些優(yōu)選實施方式對本發(fā)明進行了例示，但必須理解，可以對實施方式的不同特征作出許多修改和組合。所有這些修改都涵蓋在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種激光接收器(1)，所述激光接收器(1)用于檢測所述激光接收器(1)的限定零點(22)相對于基準(zhǔn)激光束(11)、特別是相對于旋轉(zhuǎn)構(gòu)造激光器(20)的基準(zhǔn)激光束的相對位置，所述激光接收器(1)包括激光光電傳感器(2)，所述激光光電傳感器(2)具有多個光敏元件(3)，所述多個光敏元件(3)在被所述基準(zhǔn)激光束(11)照亮?xí)r提供電輸出，電路(4)，所述電路(4)連接至所述光電傳感器(2)，用于確定所述相對位置， 可見讀出部(5)，所述可見讀出部(5)用于指示所述相對位置，具體來說，用于指示所述零點(22)是否處于相對于所述基準(zhǔn)激光束(11)在同一水平面上的位置， 其特征在于，第一激光扇發(fā)射器(6)，所述第一激光扇發(fā)射器(6)包括 激光源(8)，和至少一個扇生成光學(xué)元件(9)，所述第一激光扇發(fā)射器(6)用于將可見激光線(10)投射到目標(biāo)表面上， 具體來說，以便通過所述基準(zhǔn)激光束(11)的垂直中心重新投射清晰標(biāo)記線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光接收器(1)，其特征在于，所述第一激光扇發(fā)射器(6)以使得特別是在所述激光接收器(1)的校平狀態(tài)下從相對于所述零點(22)在同一水平面上的位置發(fā)射激光扇(7)的方式設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的激光接收器(1)，其特征在于，自動校平系統(tǒng)(12)，該自動校平系統(tǒng)(12)用于自動水平對準(zhǔn)所述第一激光扇發(fā)射器 (6)的光軸，而不管所述激光接收器(1)的傾斜狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光接收器(1)，其特征在于，所述自動校平系統(tǒng)(12)包括可繞懸架(14)的中心、特別是以兩個自由度轉(zhuǎn)動的懸掛擺(13)，其中，所述激光源(8)和所述至少一個扇生成光學(xué)元件(9)附接至所述擺(13)，并且其中，所述懸架(14)的中心被設(shè)置為相對于所述零點(22)在同一水平面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光接收器(1)，其特征在于， 所述自動校平系統(tǒng)(12)被設(shè)計為下列系統(tǒng)之一傾角傳感器和特別是具有壓電驅(qū)動器的機械系統(tǒng)，用于以使得所述第一激光扇發(fā)射器 (6)的光軸被水平對準(zhǔn)的方式來調(diào)節(jié)所述第一激光扇發(fā)射器(6)和/或其光學(xué)器件的位置和取向，或包括作為所述第一激光扇發(fā)射器(6)的另一光學(xué)器件的流體的光學(xué)系統(tǒng)，所述光學(xué)系統(tǒng)以使得所述第一激光扇發(fā)射器(6)的光軸被水平對準(zhǔn)的方式來構(gòu)建。
6.根據(jù)權(quán)利要求3到5中的任一項所述的激光接收器(1)，其特征在于， 所述自動校平系統(tǒng)(12)包括用于臨時禁用自動對準(zhǔn)的鎖定功能。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的激光接收器(1)，其特征在于，所述第一激光扇發(fā)射器(6)的發(fā)射位置能夠垂直地調(diào)整，用于將所述發(fā)射位置設(shè)置、 特別是重新設(shè)置為相對于所述零點(22)在同一水平面上。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的激光接收器(1)，其特征在于，用于將可見激光線(17)投射到目標(biāo)表面上的第二激光扇發(fā)射器(15)，具體來說，其中，所述第一激光扇發(fā)射器和所述第二激光扇發(fā)射器(6，1幻具有相反的光學(xué)傳播方向，和用于將可見激光標(biāo)記(19)投射到地面上的鉛垂向下激光束發(fā)射器(18)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的至少還參照權(quán)利要求3的激光接收器(1)，其特征在于， 所述自動校平系統(tǒng)(1 還被設(shè)計為用于自動水平對準(zhǔn)所述第二激光扇發(fā)射器(1 的光軸，并且用于自動垂直對準(zhǔn)所述鉛垂向下激光扇發(fā)射器(18)的光軸。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的激光接收器(1)，其特征在于， 用于水平對準(zhǔn)所述激光接收器(1)的傾斜傳感器，特別是水平儀氣泡。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的激光接收器(1)，其特征在于，用于測量所述激光接收器(1)相對于重力矢量的傾斜角的傾斜計，特別是光電或機電傾斜計。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的激光接收器(1)，其特征在于， 所述光敏元件(3)按直線陣列行排列，所述電路(4)基于所述光敏元件的電輸出來確定所述零點0 與所檢測的所述基準(zhǔn)激光束(11)的垂直中心之間的垂直偏移，并且所述可見讀出部( 被設(shè)計為指示所述零點0 是否相對于所述基準(zhǔn)激光束的所述垂直中心在同一水平面上。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的激光接收器(1)，其特征在于，外殼(21)，其中，至少所述外殼(21)、所述激光光電傳感器O)、所述電路G)、所述可見讀出部(5)以及所述第一激光扇發(fā)射器(6)被組裝為一體式手持裝置， 具體來說，所述激光接收器(1)具有 用于可拆卸地安裝在三腳架、桿和/或柄上的裝配件，和/或用于將所述激光接收器(1)直接安裝在墻上的壁式安裝件，尤其是用于允許所述激光接收器(1)繞相對于所述墻垂直的軸轉(zhuǎn)動的旋轉(zhuǎn)壁式安裝件。
14.一種用于相對于基準(zhǔn)激光束(11)、特別是相對于旋轉(zhuǎn)構(gòu)造激光器的基準(zhǔn)激光束可見地標(biāo)記位置的方法，該方法包括以下步驟檢測所述基準(zhǔn)激光束(11)，確定所述基準(zhǔn)激光束的入射位置，具體來說，通過所述基準(zhǔn)激光束(11)限定的基準(zhǔn)高度，以及發(fā)射激光扇(7)，用于將可見激光線(10)投射到目標(biāo)表面上，其中，所述激光扇(7)的發(fā)射位置根據(jù)所述確定的入射位置來調(diào)整，具體來說，其中，所述發(fā)射位置被調(diào)整為相對于所述確定的入射位置在同一水平面上。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于， 所述激光扇(7)的傳播方向具有限定傾角03)，具體來說，其中，自動校平所述激光扇，用于將水平激光線投射到所述目標(biāo)表面上，和/或其中，利用光電傾斜計測量激光扇傳播方向的傾角。
全文摘要
本發(fā)明涉及激光接收器(1)，用于檢測該激光接收器(1)的限定零點(22)相對于基準(zhǔn)激光束(11)、特別是旋轉(zhuǎn)構(gòu)造激光器(20)的基準(zhǔn)激光束的相對位置。因此，激光接收器(1)包括激光光電傳感器(2)，其具有多個光敏元件(3)，這些光敏元件(3)在被所述基準(zhǔn)激光束(11)照亮?xí)r提供電輸出；電路(4)，其連接至所述光電傳感器(2)，用于確定所述相對位置；以及可見讀出部(5)，其用于指示所述相對位置，具體來說用于指示所述零點(22)是否相對于所述基準(zhǔn)激光束(11)在同一水平面上。根據(jù)本發(fā)明，設(shè)置具有激光源(8)和至少一個扇生成光學(xué)元件(9)的至少一第一激光扇發(fā)射器(6)，用于將可見激光線(10)投射到目標(biāo)表面上，具體來說，以便通過所述基準(zhǔn)激光束(11)的垂直中心重新投射清晰標(biāo)記線。
文檔編號G01C15/00GK102257357SQ200980150640
公開日2011年11月23日 申請日期2009年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月17日
發(fā)明者克萊頓·尤金·坎帕格納 申請人:萊卡地球系統(tǒng)公開股份有限公司