CN101078623B - 自水平激光标线装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可对垂体进行锁定的自水平激光标线装置及其控制方法。本发明的自水平激光标线装置包含一机壳，一以悬挂的方式安装在机壳中的垂体，固定在垂体上的至少一个激光发生装置，一和激光发生装置电连接的电源，一垂体锁定装置。该垂体锁定装置进一步包含一电机，一由电机带动、可移动到一锁定位置和一松开位置上的锁定件。锁定件具有一锁定面。垂体具有一接触面。当锁定件处于锁定位置上时，锁定件的锁定面和垂体的接触面接触。当锁定件处于松开位置上时，锁定件的锁定面和垂体的接触面不接触。该自水平激光标线装置在非使用状态时垂体被锁定在一个固定位置上，从而防止标线装置被意外损坏或者损失精度。

Description

自水平激光标线装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种自水平激光标线装置，尤其是能够在目标面上形成激光参照标记的自水平激光标线装置。本发明还涉及控制自水平激光标线装置的方法。

背景技术

在建筑、装修等工程领域中，常常需要设置水平或者垂直的基准线以便于进行其他操作。专利号为96209131.6、标题为“立体投影定投光仪”的中国专利揭示了一种自水平式标线器，包含一个铰接安装在机架上可自由摆动的垂体，通过安装在垂体上的激光发光器和透镜装置，从而在目标表面上形成水平和垂直的激光基准线。和以往的人工画线相比，使用这类自水平标线器显然非常方便快捷，但是同时也出现了新的问题。由于该类自水平标线器的垂体一直都处于可以自由摆动的状态，在对标线器进行运输或者携带的过程中，垂体无规则的摆动很可能使激光发光装置和透镜装置等精密器件损坏或者损失精度，导致激光标线装置的使用寿命缩短。

发明内容

本发明要解决的技术问题是基于现有技术提供一种可对垂体进行锁定的自水平激光标线装置。该自水平激光标线装置在非使用状态时垂体被锁定在一个固定位置上，从而防止标线装置被意外损坏或者损失精度。本发明要解决的另一个技术问题是提供一种控制自水平激光标线装置的方法。

为解决上述技术问题，本发明的自水平激光标线装置包含一机壳，一以悬挂的方式安装在机壳中的垂体，固定在垂体上的至少一个激光发生装置，一和激光发生装置电连接的电源，一垂体锁定装置。该垂体锁定装置进一步包含一电机，一由电机带动、可移动到一锁定位置和一松开位置上的锁定件。锁定件具有一锁定面。垂体具有一接触面。当锁定件处于锁定位置上时，锁定件的锁定面和垂体的接触面接触。当锁定件处于松开位置上时，锁定件的锁定面和垂体的接触面不接触。

为了对本发明的自水平激光标线装置进行控制，本发明的控制方法包含以下几个步骤：给电机供电；当激光标线装置上的一部分表面和第一平面之间的距离处于一个预设范围内时，向电机发出一个第一信号；电机接收到第一信号后朝着一个第一方向转动，带动锁定件朝着远离垂体的方向移动。

由于在不使用时或者在脱离所放置表面时，本发明的自水平激光标线装置的垂体被相对于机壳锁定，避免了在运输携带过程中因垂体和机壳之间的碰撞而导致激光发生装置或者光学元件损坏或者损失精度，从而延长标线装置的使用寿命。

附图说明

图1是本发明的一个首选实施方式的自水平激光标线装置的整体立体图。

图2是图1中的自水平激光标线装置去掉一部分机壳后显示其内部结构的立体图.

图3是图1中自水平激光标线装置的的垂体和锁定件的立体图。

图4是图3中所示的连接块的立体图。

图5是图3中所示的锁定件的立体图。

具体实施方式

如图1-5所示的是本发明的一个首选实施方式的自水平激光标线装置1。激光标线装置1包含一机壳10、一摆锤11、第一激光发生模块12和第二激光发生模块13。

在本实施方式中，机壳10由两个半机壳101和102组成，并具有一个允许激光从机壳内部投射到机壳外部的出射孔103。机壳10还具有可和放置激光标线装置1的表面接触的一个底平面104。

一个第一轴承架141，具有两个安装部分142和143分别从轴承架的两侧水平伸出并被卡在机壳10内壁上的安装孔中。一对第一轴承144(其中一个未示出)分别装在第一轴承架141的两个轴承座145、145’上的轴承安装孔中。一第一轴杆146穿过连接块15上部的一个第一通孔151，其两端分别装在该对第一轴承144中。连接块146的下部还具有一个第二通孔152，其中心轴线152’垂直于第一通孔的中心轴线151’。在本首选实施方式中，摆锤11的上部具有一对第二轴承座111和111’，一对第二轴承112(其中一个未示出)分别装在其中。一第二轴杆113穿过连接块15下部的第二通孔152，其两端分别装在该对第二轴承112中。通过这种方式，使得摆锤11悬挂在机壳中并可在相互垂直的两个方向上摆动。显然，本领域的普通技术人员可以联想到，第二轴承座还可以不直接做在摆锤上，而通过机械连接的方式连接于摆锤。在其他实施方式中，摆锤还可以通过其他连接机构悬挂在机壳中。

激光标线装置1还可以包含一个摆动阻尼装置，用于当摆锤11自由摆动时衰减其摆动运动，缩短摆锤11达到自然静止状态的时间。在本实施方式中，摆动阻尼装置由弹簧构成。一第一连接板161通过螺钉固定到第一轴承架141上表面上。一第二连接板162和一第三连接板163也通过螺钉分别固定在摆锤11两侧。四根弹簧164、165、166和167的上端分别固定在第一连接板161的四个角上。弹簧164和167的下端固定在第二连接板162上。弹簧165和166的下端固定在第三连接板163上。当摆锤11自由摆动时，弹簧164、165、166、167衰减摆锤的摆动运动幅度。在其他实施方式中，还可以采用其他类型的摆动阻尼装置，例如现有技术中的磁力阻尼装置等。

激光标线装置1还包含一电源，并且最好为一组干电池。首选地，电源被设置在机壳10的内部。

在本实施方式中，激光发生模块12和13具有相同的结构，都包含一个圆柱形外壳，其中依次装有一个激光二极管，一个准直透镜或者准直透镜组，用于将激光二极管所发出的激光束转变成准直光束.摆锤11的中部有两个容纳孔114和115，激光发生模块12和13分别固定于其中.激光发生模块12、13和上述电源电连接，当接通时，激光发生模块可朝外发出准直激光束.沿着准直光束的传播方向，还分别设置有可将准直光束转变成平面光束的光学元件，从而可以在目标表面上形成激光参照线以方便其他操作，例如砌砖、挂画、钻孔、切割等.该光学元件首选为一个柱面透镜.专利号为96209131.6的中国专利详细揭示了这样的平面光束发生系统，在此将其引用为本文的一部分.当然，该光学元件还可以是其他类型的光学器件，例如具有曲面的反射镜、二元光学器件等.在本实施方式中，为了节约空间，该光学元件被固定在激光发生模块的圆柱形外壳中，.当然在其他实施方式中，还可以将该光学元件直接装在垂体上或者激光标线装置的其他合适位置上.

在本实施方式中，在摆锤11上还装有两个调节螺钉116和117。在装配过程中，通过旋入或旋出调节螺钉116和117，调节摆锤11的重心位置，使得当摆锤11处于自然静止状态时，激光发生模块12和13所发出的激光束通过上述光学元件后形成的平面光束分别位于一个水平平面和一个垂直平面内，从而可以在垂直目标面上形成水平的和垂直的激光参照线。

激光标线装置1还包含一个摆锤锁定装置，用于将摆锤锁定在一个固定位置上。该摆锤锁定装置包含一个电机17，一个锁定件18。首选地，电机17和激光发生装置12和13的电源连接。可以想象，电机也可以和一个另外的电源连接，以便于实现分别控制电机和激光发生装置。在本实施方式中，电机17通过一传动机构和锁定件18连接。传动机构包含一个小齿轮191，一个大齿轮192，一个齿条193。小齿轮191装在电机17的输出轴上，并和大齿轮192啮合。同时，大齿轮192和齿条193啮合。锁定件18首选为一U形块，被设置于摆锤11的下部118的下方。在本实施方式中，锁定件18包含一开口端182，开口端182具有锁定面1821和1822，可和摆锤下部118下表面上的一接触面118’接触。锁定件18还具有一闭合端181，其中齿条193直接形成于闭合端181上。当电机17正反转动时，齿条193带动锁定件18随之上下移动一个预定距离。当电机17正转带动锁定件18向上移动时，锁定件18的开口端182的锁定面1821和1822最终和摆锤下部118的接触面118’紧密接触，将摆锤锁定在一个固定位置上，使其不能够任意摆动。当电机17反转带动锁定件18向下移动时，锁定件18的开口端182的锁定面1821、1822和摆锤下部118的底面分开，松开摆锤。

首选地，摆垂下部118的接触面118’为一球面的一部分，并且锁定件18的锁定面1821和1822位于和摆垂下部118的接触面118’的球面半径相同的一个球面上。接触面118’和锁定面1821、1822的这种设计使得摆锤无论处于一个预定范围内的哪个位置上，锁定面都可以由电机驱动和接触面紧密接触，从而稳定地锁定摆锤。

本领域的普通技术人员可以很容易想到，传动机构不止一种实施方式，还可以通过其他结构实现，例如蜗轮蜗杆机构、螺杆螺母机构等，锁定件也可以被设计成其他合适的形状和结构。

本实施方式中，激光标线装置1还包含一个光电接近开关20，装在机壳1中并靠近其底部。激光标线装置1还包含一个同时和光电接近开关20以及电机17电连接的电机控制回路。光电接近开关20包含一个发光元件，可通过机壳1底面104上的一个孔朝外发出检测光线。光电接近开关20还包含一个光电检测元件，例如PI N光电二极管、雪崩光电二极管等类似元件.在电机17电源没有打开时，锁定件18锁定摆锤11.当打开电机17电源，并且底面104靠近激光标线装置的放置平面到一个预定距离范围内时，例如首选0-2mm，光电检测元件就能够接收到从该放置平面反射回来的检测光线，并输出相应的电信号.相应地，该电机控制回路响应光电检测元件输出的电信号向电机17输出一个松开信号，使电机17正向转动，带动锁定件18向下移动以松开摆锤11.如果在这个预定的距离范围之外，则光电检测元件不能够接收到检测光线的反射光，在这种情况下，即使电机电源打开电机也不会带动锁定件松开摆锤.当锁定件18松开摆锤后，一旦光电检测元件接收不到检测光线的反射光，电机控制回路就向电机17输出一个锁定信号，使其反向转动带动锁定件18向上移动以锁定摆锤.

在其他实施方式中，还可以用其他类型的装置或机构控制电机正、反转以带动锁定件移动锁定或松开摆锤。

上述内容仅仅提供了本发明的优选的实施方式。本领域的普通技术人员根据本发明所提供的文字描述、附图以及权利要求书能够很容易想到，在不脱离权利要求书所限定的本发明的构思和范围的条件下，可以作出多种变化和改动。本发明的保护范围由权利要求确定。

Claims (13)

1.一种自水平激光标线装置，包含：

一机壳；

一垂体，以悬挂的方式安装在所述机壳中；

至少一个激光发生装置，固定在所述垂体上；

一和所述激光发生装置电连接的电源；

一垂体锁定装置，所述垂体锁定装置至少包含：

一电机，以及一由所述电机带动、可移动到一锁定位置和一松开位置上的锁定件，

所述锁定件具有一锁定面，所述垂体具有一接触面，当所述锁定件处于所述锁定位置上时，所述锁定件的锁定面和所述垂体的接触面接触，当所述锁定件处于所述松开位置上时，所述锁定件的锁定面和所述垂体的接触面不接触；

所述自水平激光标线装置还包含一可产生锁定信号和松开信号的信号发生装置，该信号发生装置和所述电机电连接；

其特征在于，所述机壳具有一可和放置所述自水平激光标线装置的第一平面接触的底平面，所述信号发生装置包含一个可向所述第一平面发出检测光线的发光元件，一个感应从所述第一平面反射回来的检测光线、并产生相应电信号的感应元件。

2.如权利要求1所述的自水平激光标线装置，其特征在于，所述锁定件的锁定面和所述垂体的接触面具有同样的球面半径。

3.如权利要求1所述的自水平激光标线装置，还包含一连接所述电机和所述锁定件的传动机构。

4.如权利要求3所述的自水平激光标线装置，其特征在于，所述传动机构至少包含：一个装在所述电机输出轴上的齿轮，和一个固定连接到所述锁定件上的齿条。

5.如权利要求1所述的自水平激光标线装置，还包含一衰减垂体的摆动运动的阻尼装置。

6.如权利要求1所述的自水平激光标线装置，其特征在于，所述激光发生装置包含一激光二极管、以及一使所述激光二极管所发出的激光准直的准直透镜。

7.如权利要求1所述的自水平激光标线装置，其特征在于，所述信号发生装置还包含一个响应所述光线感应元件发出的电信号而向电机输出所述松开信号的控制回路。

8.如权利要求1所述的自水平激光标线装置，其特征在于，所述机壳的底平面上有允许所述发光元件所发出的检测光线和从所述第一平面反射回来的检测光线从中穿过的通孔。

9.如上述任一权利要求所述的自水平激光标线装置，还包含一将所述激光发生装置发出的激光束转变成平面激光束的光学元件。

10.如权利要求9所述的自水平激光标线装置，其特征在于，所述光学元件是一个透镜。

11.一种控制自水平激光标线装置的方法，该自水平激光标线装置，包含一机壳；一垂体，以悬挂的方式安装在所述机壳中；至少一个激光发生装置，固定在所述垂体上；一和所述激光发生装置电连接的电源；一垂体锁定装置，其特征在于，所述垂体锁定装置至少包含：一电机，以及一由所述电机带动、可移动到一锁定位置和一松开位置上的锁定件，所述锁定件具有一锁定面，所述垂体具有一接触面，当所述锁定件处于所述锁定位置上时，所述锁定件的锁定面和所述垂体的接触面接触，当所述锁定件处于所述松开位置上时，所述锁定件的锁定面和所述垂体的接触面不接触，所述自水平激光标线装置还包含一可产生锁定信号和松开信号的信号发生装置；其特征在于，所述机壳具有一可和放置所述自水平激光标线装置的第一平面接触的底平面，所述信号发生装置包含一个可向所述第一平面发出检测光线的发光元件，一个感应从所述第一平面反射回来的检测光线、并产生相应电信号的感应元件，其特征在于，该控制方法包含：

给所述电机供电；

所述信号发生装置检测到所述底平面和所述第一平面之间的距离处于一个预设范围内并向所述电机发出一个第一信号；

电机接收到所述第一信号后发生正向转动，带动所述锁定件的锁定面朝着远离所述垂体的接触面的方向移动；

所述信号发生装置检测到所述底平面和所述第一平面之间的距离处于一个预设范围外并向所述电机发出一个第二信号；

电机接收到所述第二信号后发生反向转动，带动所述锁定件的锁定面朝着所述垂体的接触面的方向移动。

12.如权利要求11所述的控制方法，其特征在于，所述激光发生装置包含一激光二极管，一准直透镜，所述自水平激光标线装置还包含一将所述激光发生装置所发出的激光束转变成一平面光束的光学元件。

13.如权利要求11所述的控制方法，其特征在于，所述自水平激光标线装置还包含一连接所述电机和所述锁定件的传动机构。

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