CN102346034B - 静态远距离激光平面仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种静态远距离激光平面仪，包括水平激光参考平面投射装置、垂直激光参考平面投射装置和激光探测器，水平激光参考平面投射装置包括水平激光参考平面激光束发射器，而垂直激光参考平面投射装置包括垂直激光参考平面激光束发射器；所述水平激光参考平面激光束发射器和垂直激光参考平面激光束发射器中分别内置有水平激光束编码调制模块和垂直激光束编码调制模块，用于对各自发出的水平激光参考平面激光束和垂直激光参考平面激光束实施编码，而激光探测器中内置有用于识别上述两种激光束编码信息的编码识别信号处理模块。本发明中激光探测器能够正确识别水平和垂直两个参考平面的激光束，具有更强的抗干扰能力和更高的探测精度。

Description

静态远距离激光平面仪

技术领域

本发明涉及一种静态远距离激光平面仪。

背景技术

激光平面仪主要用于在建筑工程、大面积土地平整、装潢、房屋维修、机械物品安放等工作中提供标准的水平激光参考平面和垂直激光参考平面。现有的激光平面仪通常由水平激光参考平面投射装置、垂直激光参考平面投射装置和激光探测器三部分构成。其中水平激光参考平面投射装置用于投射产生水平激光参考平面，而垂直激光参考平面则用于投射产生垂直激光参考平面。

然而现有的激光平面仪中的激光探测器无法区分水平参考平面激光束和垂直参考平面激光束，且抗干扰能力差，常常做出错误的响应。此外现有的激光探测器均不带有对自身位置进行侦测识别的装置，一旦处于不正确的接收位置时，激光探测器将无法工作（如探测器垂直放置，探测到垂直面的激光线时，探测器只能显示居中状态，并且此时探测器对水平线无法做出正确的反应），甚至作出错误的响应。为此只能依靠人工进行纠正，故现有的激光探测器的探测精度比较依赖操作人员的正确操作，但是人工也常常会产生操作失误，并且假如该操作失误使得激光探测器偏离水平或垂直状态较远（如3°到5°）时，就会对探测精度造成影响。

此外，目前市场上常规激光平面仪的水平激光参考平面投射装置往往通过机械方式使一柱状平行激光束在水平面内360°扫射，形成一个360°激光参考平面，可用于1至300米距离（目前这一距离在增加）的水平面测量，缺点是此类投射装置内部由于机械转动装置的引入，使得结构相对复杂，功耗大，成本高, 且易产生激光束投射角度的偏差，致使测量精度无法进一步提高。

发明内容

本发明目的是：提供一种带激光编码识别的静态远距离激光平面仪，该平面仪中的激光探测器能够正确识别水平参考平面激光束和垂直参考平面激光束，具有更强的抗干扰能力和更高的探测精度。

本发明的技术方案是：一种静态远距离激光平面仪，包括水平激光参考平面投射装置、垂直激光参考平面投射装置和激光探测器，其中所述水平激光参考平面投射装置包括水平激光参考平面激光束发射器，而垂直激光参考平面投射装置包括垂直激光参考平面激光束发射器；其特征在于所述水平激光参考平面激光束发射器和垂直激光参考平面激光束发射器中分别内置有水平激光束编码调制模块和垂直激光束编码调制模块，用于对各自发出的水平激光参考平面激光束和垂直激光参考平面激光束实施编码，而激光探测器中则内置有用于识别上述两种激光束编码信息的编码识别信号处理模块。

进一步优选的，本发明中所述激光探测器上还电连接有用于检测激光探测器自身位置的重力加速度传感器及用于报警的声光报警器。

具体的，本发明中所述激光探测器内部电路包括顺序相连的接收模块、放大模块、编码识别信号处理模块、单片机和显示模块，所述重力加速度传感器和声光报警器均与单片机电相连。通过加装重力加速度传感器对激光探测器自身位置进行检测，并将检测信号传递给激光探测器内部单片机，由单片机计算出激光探测器所处的空间状态。例如当激光探测器偏离水平或垂直状态较远（如3°到5°）时，由单片机输出信号给声光报警器，对操作人员发出声光报警并停止接收，有效避免人员误操作造成的激光束检测精度误差及防止激光探测器探测到错误信号而作出错误响应。而当激光探测器处于正确的水平或者垂直接收位置时，则可正常接收相应的垂直激光参考平面或水平激光参考平面的激光束编码信号。

当然上述接收模块、放大模块、单片机和显示模块均为现有激光探测器电路领域的常规技术，而本发明所述编码识别信号处理模块也采用的是目前编码发射、接收和信号处理技术领域中较为成熟的电路模块，其与单片机之间的连接控制技术均为常规技术，本发明中不再多述。同样的，所述重力加速度传感器和声光报警器，及它们与单片机之间的连接控制技术也为常规技术。

具体的，本发明中所述水平激光参考平面激光束发射器内部电路包括顺序相连的水平激光束编码调制模块、驱动模块和激光束发射模块；而所述垂直激光参考平面激光束发射器内部电路包括顺序相连的垂直激光束编码调制模块、驱动模块和激光束发射模块。所述编码调制模块与激光束发射器内部驱动模块的连接控制技术为本领域人员所熟知。

本发明中为了减少现有水平激光参考平面投射装置中机械转动装置造成的激光束投射角度偏差问题，进一步采取了如下改进方案：所述水平激光参考平面投射装置包括可于竖直方向上产生发散状或者收缩状或者平行状圆形激光光柱的水平激光参考平面激光束发射器，还包括一布置于所述激光光柱产生路径上的光路转换装置，该光路转换装置上具有一环锥状反射镜面，该环锥状反射镜面用于将所述激光光柱内的各激光束向外反射成同一水平高度的水平激光束，以形成一个水平激光参考平面。

进一步优选的，本发明中所述水平激光参考平面激光束发射器为产生平行状圆形激光光柱的一字线激光束发射器，所述光路转换装置为一轴线竖直布置并与所述激光光柱中心轴线重合的圆台形反射镜，所述圆台形反射镜的轴线与母线呈45°角，所述圆台形反射镜的侧面涂有反射膜，所述圆台形反射镜的上、下底面均为抛光面，所述激光光柱中心处的光束可沿圆台形反射镜的轴线穿透圆台形反射镜。

当然针对水平激光参考平面投射装置，本发明中亦可采用下述改进方案：所述水平激光参考平面投射装置包括N个可于水平面内发射扇形激光束的水平激光参考平面激光束发射器，N≥2，这些水平激光参考平面激光束发射器于水平面内发射头向外呈环形排布，它们发射的扇形激光束经校准于水平面内拼接形成360°水平激光参考平面。

进一步优选的，本发明中所述水平激光参考平面激光束发射器均为一字线激光发射器，所述N个一字线激光发射器于环周上呈等角度间隔分布，并且一字线激光发射器发出的扇形激光束均经过非球面柱镜调整，其出射光强随发射角度变化在15%以内。

更进一步优选的，本发明中所述N个一字线激光发射器发射的扇形激光束的最大发散角度相同，均为360°/N，或者所述N个一字线激光发射器发射的扇形激光束的最大发散角度相同，而相邻一字线激光发射器发射出的扇形激光束相互交叠。

具体的，本发明中所述垂直激光参考平面投射装置同常规技术一样，其具体采用一个或多个垂直激光参考平面激光束发射器，所述垂直激光参考平面激光束发射器是可于垂直平面内产生扇形激光光束的一字线激光束发射器。

本发明的优点是：

1．本发明提供的这种静态远距离激光平面仪，其通过采用编码发射、接收和信号处理技术，对水平激光参考平面激光束和垂直激光参考平面激光束实施编码，并确保激光探测器能够识别上述两种激光束编码信息，从而避免激光探测器因无法正确接收和识别上述两种激光束而作出错误的响应，或产生误动作。

2．本发明提供的这种静态远距离激光平面仪，其在激光探测器一端进一步加装了重力角度传感器和声光报警器，通过重力加速度传感器对激光探测器自身位置进行检测，并将检测信号传递给激光探测器内部单片机，由单片机计算出激光探测器所处的空间状态，当激光探测器偏离水平或垂直状态较远（如3°到5°）时，由单片机输出信号给声光报警器，对操作人员发出声光报警并停止接收，有效避免人员误操作造成的激光束检测精度误差及防止激光探测器探测到错误信号而作出错误响应。

3．本发明提供的这种静态远距离激光平面仪，其无论是水平激光参考平面投射装置还是垂直激光参考平面投射装置均是静态连续的激光投射装置，相比现有技术，没有机械转动旋转造成的投射角度偏差，故投射精度更高。并且使得各激光光源的光强分布均匀，不同投射角度最大光强差在15%以内，同时抗干扰能力强，能够有效避免其他光源干扰带来的测量信号误识别。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明静态远距离激光平面仪一种具体实施例的外部结构示意图；

图2为图1所示静态远距离激光平面仪的水平激光参考平面激光束发射器内部电路连接框图；

图3为图1所示静态远距离激光平面仪的垂直激光参考平面激光束发射器内部电路连接框图；

图4为图1所示静态远距离激光平面仪的激光探测器内部电路连接框图。

图5为本发明静态远距离激光平面仪第二种具体实施例的外部结构示意图；

图6为图5实施例中水平激光参考平面投射装置的俯视结构布置示意图。

其中：1、水平激光参考平面激光束发射器；2、垂直激光参考平面激光束发射器；3、激光探测器；4、圆台形反射镜。

具体实施方式

实施例1：首先如图1所示为本发明静态远距离激光平面仪的一种具体实施方式，它由水平激光参考平面投射装置、垂直激光参考平面投射装置、激光探测器3、重力加速度传感器（图中未画出）和声光报警器（图中未画出）五部分组成，其中水平激光参考平面投射装置具体由一个可于竖直方向上产生平行状圆形激光光柱的水平激光参考平面激光束发射器1和一个布置于所述激光光柱产生路径上的光路转换装置共同构成。本实施例中所述水平激光参考平面激光束发射器1为一字线激光束发射器。所述光路转换装置为一轴线竖直布置并与所述圆柱形激光光柱中心轴线重合的圆台形反射镜4，该圆台形反射镜4的轴线与母线呈45°角，同时该圆台形反射镜4的侧面涂有反射膜，并且所述圆台形反射镜4的上、下底面均为抛光面，所述激光光柱中心处的光束可沿圆台形反射镜4的轴线穿透圆台形反射镜4，而所述圆台形反射镜4的侧面可将激光光柱内各光束向外反射形成同一水平高度的水平激光束。当由水平激光参考平面激光束发射器1产生的竖直方向的圆形激光光柱被该圆台形反射镜4的侧面反射后，将形成一个由在水平面内向四周360°方向投射的激光束组合而成的激光参考平面。同时本实施例中激光光柱的中心光束亦会沿圆台形反射镜4的轴线向上透射出去，形成一个竖直向上的参考光柱。

本实施例中所述的垂直激光参考平面投射装置为一个可于垂直平面内产生扇形激光光束的垂直激光参考平面激光束发射器2，该垂直激光参考平面激光束发射器2也为一字线激光束发射器，具体布置时，该垂直激光参考平面激光束发射器2相对于水平面向上倾斜30°角度布置，其发射的扇形激光光束的最大发散角为120°。

进一步结合图2、图3和图4所示，本发明中具体所述水平激光参考平面激光束发射器1和垂直激光参考平面激光束发射器2中分别内置有水平激光束编码调制模块和垂直激光束编码调制模块，用于对各自发出的水平激光参考平面激光束和垂直激光参考平面激光束实施编码，而激光探测器3中则内置有用于识别上述两种激光束编码信息的编码识别信号处理模块。所述激光探测器3上电连接有用于检测激光探测器3自身位置的重力加速度传感器及用于报警的声光报警器。

具体如图2、3所示，所述水平激光参考平面激光束发射器1内部电路包括顺序相连的水平激光束编码调制模块、驱动模块和激光束发射模块；而所述垂直激光参考平面激光束发射器2内部电路包括顺序相连的垂直激光束编码调制模块、驱动模块和激光束发射模块。具体如图4所示，所述激光探测器3内部电路包括顺序相连的接收模块、放大模块、编码识别信号处理模块、单片机和显示模块，所述重力加速度传感器和声光报警器均与单片机电相连。

本发明提供的这种静态远距离激光平面仪，其通过采用编码发射、接收和信号处理技术，对水平激光参考平面激光束和垂直激光参考平面激光束实施编码，并确保激光探测器3能够识别上述两种激光束编码信息，从而避免激光探测器3因无法正确接收和识别上述两种激光束而作出错误的响应，或产生误动作。

同时，本发明通过加装重力加速度传感器对激光探测器3自身位置进行检测，并将检测信号传递给激光探测器3内部单片机，由单片机计算出激光探测器所处的空间状态。例如当激光探测器3偏离水平或垂直状态较远（如3°到5°）时，由单片机输出信号给声光报警器，对操作人员发出声光报警并停止接收，有效避免人员误操作造成的激光束检测精度误差及防止激光探测器3探测到错误信号而作出错误响应。而当激光探测器3处于正确的水平或者垂直接收位置时，则可正常接收相应的垂直激光参考平面或水平激光参考平面的激光束编码信号。

本发明提供的这种静态远距离激光平面仪，其无论是水平激光参考平面投射装置还是垂直激光参考平面投射装置均是静态连续的激光投射装置，相比现有技术，没有机械转动旋转造成的投射角度偏差，故投射精度更高。并且使得各激光光源的光强分布均匀，不同投射角度最大光强差在15%以内。并且相比现有技术，本发明抗干扰能力强，能够有效避免其他光源干扰带来的测量信号误识别。

实施例2：本实施例提供的这种静态远距离激光平面仪，同实施例1一样，同样由水平激光参考平面投射装置、垂直激光参考平面投射装置、激光探测器3、重力加速度传感器（图中未画出）和声光报警器（图中未画出）五部分组成，并且电路连接部分及工作原理同实施例1，具体可参加图2、图3和图4。同实施例1所不同的是，本实施例中的水平激光参考平面投射装置由三个水平激光参考平面激光束发射器1组成，它们均是可于水平面内发射扇形激光束的一字线激光发射器。具体结合图5、6所示，这三个水平激光参考平面激光束发射器1于水平面内发射头向外呈等角度间隔环形排布，间隔角度均为120°。同时这三个水平激光参考平面激光束发射器1发射的扇形激光束的最大发散角度经过校准均为120°，它们相互拼接形成360°水平激光参考平面。并且本实施例中三个水平激光参考平面激光束发射器1发出的扇形激光束均经过非球面柱镜调整，其出射光强随发射角度变化在15%以内。本实施例中的垂直激光参考平面投射装置同实施例1。

本实施例的工作原理和有益效果参见实施例1。

当然上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种静态远距离激光平面仪，包括水平激光参考平面投射装置、垂直激光参考平面投射装置和激光探测器（3），其中所述水平激光参考平面投射装置包括水平激光参考平面激光束发射器（1），而垂直激光参考平面投射装置包括垂直激光参考平面激光束发射器（2）；其特征在于所述水平激光参考平面激光束发射器（1）和垂直激光参考平面激光束发射器（2）中分别内置有水平激光束编码调制模块和垂直激光束编码调制模块，用于对各自发出的水平激光参考平面激光束和垂直激光参考平面激光束实施编码，而激光探测器（3）中则内置有用于识别上述两种激光束编码信息的编码识别信号处理模块；所述水平激光参考平面投射装置包括可于竖直方向上产生平行状圆形激光光柱的水平激光参考平面激光束发射器（1）和一布置于所述激光光柱产生路径上的光路转换装置；其中的水平激光参考平面激光束发射器（1）为一字线激光束发射器，而光路转换装置为一轴线竖直布置并与所述激光光柱中心轴线重合的圆台形反射镜（4），所述圆台形反射镜（4）的轴线与母线呈45°角，所述圆台形反射镜（4）的侧面涂有反射膜，所述圆台形反射镜（4）的上、下底面均为抛光面，所述激光光柱中心处的光束可沿圆台形反射镜（4）的轴线穿透圆台形反射镜（4），该圆台形反射镜（4）上的环锥状反射镜面用于将所述激光光柱内的各激光束向外反射成同一水平高度的水平激光束，以形成一个水平激光参考平面。

2.根据权利要求1所述的静态远距离激光平面仪，其特征在于所述激光探测器（3）上还电连接有用于检测激光探测器（3）自身位置的重力加速度传感器及用于报警的声光报警器。

3.根据权利要求2所述的静态远距离激光平面仪，其特征在于所述激光探测器（3）内部电路包括顺序相连的接收模块、放大模块、编码识别信号处理模块、单片机和显示模块，所述重力加速度传感器和声光报警器均与单片机电相连。

4.根据权利要求1所述的静态远距离激光平面仪，其特征在于所述水平激光参考平面激光束发射器（1）内部电路包括顺序相连的水平激光束编码调制模块、驱动模块和激光束发射模块；而所述垂直激光参考平面激光束发射器（2）内部电路包括顺序相连的垂直激光束编码调制模块、驱动模块和激光束发射模块。

5.根据权利要求1所述的静态远距离激光平面仪，其特征在于所述垂直激光参考平面投射装置包括一个或多个垂直激光参考平面激光束发射器（2），所述垂直激光参考平面激光束发射器（2）是可于垂直平面内产生扇形激光光束的一字线激光束发射器。

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