CN102347583A - 用于调整激光功率的激光器和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种激光器(1)，包括一个产生一束激光射线(5)的激光装置(3)和一个旋转装置(9)，该旋转装置使激光装置(3)绕一条旋转轴线(4)在一个第一转折点(W1)与一个第二转折点(W2)之间来回运动，其中激光射线(5)在一个目标面(14)上产生一个在一个第一端点(E1)与一个第二端点(E2)之间的激光线(15)，其中，设置一个控制装置(8)，该控制装置根据旋转装置(9)的一个旋转角和/或一个角速度调整激光射线(5)的激光功率。

Description

用于调整激光功率的激光器和方法
技术领域
本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分所述的激光器。本发明还涉及一种按照权利要求6的前序部分所述的用于调整一束激光射线的激光功率的方法。
背景技术
为了在室内区域和室外区域实施抄平和标记工作，已知一些激光器，它们产生点和/或线形的激光射线。激光射线用于在墙壁、天花板和地板上显示基准点或基准线。在这些激光器中区分为旋转激光器和点和/或线激光器，前者通过绕一条旋转轴线旋转一个激光射线源或一个射线偏转的镜组产生一束线形的激光射线，后者借助射线形成的镜组如圆柱形透镜和棱镜产生点和/或线形的激光射线。
已知的旋转激光器在一种第一运行模式中以旋转模式运行，在一种第二运行模式中以行模式运行和/或在一种第三运行模式中以点模式运行。激光射线在旋转模式中以一个不变的转速绕旋转轴线运动。在行模式中，激光射线在一个有限的角度范围内在一个第一与第二端点之间来回运动，而在点模式中，激光射线静止，即转速变为零。
在无防护措施如防护眼镜可以使用的激光器中，限制最大允许的激光功率。在偶然、短时向里看到激光射线时，通过眨眼反射保护人的眼睛。最大允许的激光功率取决于运行激光器的运行模式。在旋转模式中，激光射线以一个不变的转速绕旋转轴线旋转并且人的眼睛只短时地被激光射线射到。在行模式中，在各端点的范围内实现激光射线的制动和加速，其中激光射线在各端点静止。如果激光射线在各端点的范围内射到人的眼睛上，则激光射线的由眼睛吸收的部分是较大的并且增大了伤害的危险。
DE 44 21 073公开了一种已知的旋转激光器，它以一种旋转模式和一种点模式运行。根据旋转镜组的转速调整激光射线的激光功率。在DE 44 21 073中未设置一种行模式。
以行模式运行的已知的旋转激光器的另一问题在于，激光线在各端点的范围内变得不清晰。由于激光装置通过电机单元的制动和紧接着的加速形成了激光线的不清晰。
发明内容
值得追求的是，在上述缺点方面对用于调整激光功率的一种激光器和一种方法进行改进。与此相对，本发明的目的在于，提供一种激光器，其中激光射线在行模式中是尽可能好地看得见的并且减小了对操作员伤害的危险。此外要尽可能精确和清晰地界定激光线。
按照本发明，在开头所述的激光器中通过独立权利要求1的特征和在开头所述的用于调整一束激光射线的激光功率的方法中通过独立权利要求6的特征达到所述目的。
按照本发明，在激光器中设置一个控制装置，它根据旋转装置的一个旋转角和/或一个角速度调整激光射线的激光功率。激光功率根据旋转装置的旋转角或角速度进行的调整能够最佳地充分利用激光装置的最大可动用的激光功率并且同时减少对操作员眼睛伤害的危险。
优选设置一个测量装置，它确定旋转装置绕旋转轴线的旋转角，其中测量装置特别优选构成为带有一个具有分度元件的分度盘和一个光电断路器的编码器装置，其中分度盘与旋转装置抗扭地连接。在此分度盘可以固定地与一个可旋转的轴连接或经由齿轮或传动带与可旋转的轴抗扭地连接。一个固定连接的分度盘的优点是，旋转角的测量相对外部的影响特别是温度是稳定的。通过中间连接一种传动比，可以提高旋转角的分辨率。
在一种优选的实施形式中，设置一个第二测量装置，它确定旋转装置绕旋转轴线的角速度。在此第二测量装置特别优选从第一测量装置的旋转角和由一个时间装置检测的时间确定角速度。
按照本发明，在用于调整激光功率的方法中设定，根据旋转装置的一个旋转角和/或一个角速度调整激光射线的激光功率。
在第一种优选的方法变化方案中，在低于一个相应于激光线的第一端点的第一旋转角时和/或在高于一个相应于激光线的第二端点的第二旋转角时，将激光射线的激光功率减小到零。在此特别优选在激光线的第一端点与第一转折点之间的一个第一角度范围内和/或在激光线的第二端点与第二转折点之间的一个第二角度范围内制动或加速旋转装置。通过在激光线之外实现旋转装置的制动和加速，可以以最大的激光功率在激光线之内发射激光射线。激光功率从一个最大的激光功率到零的跳跃式的转换导致在第一与第二端点之间的一种清晰界定的激光线。
在第二种优选的方法变化方案中，在低于旋转装置的一个预调的第一角速度时，将激光射线的激光功率从一个第一功率值减小到一个较低的第二功率值，和/或在高于旋转装置的一个预调的第二角速度时，将其从第二功率值提高到第一功率值。特别优选的是，将激光射线的激光功率连续地或跳跃式地从第一功率值改变到第二功率值。
以下借助附图说明本发明的实施例。附图不必按比例地描述各实施例，而为了进行有用说明，附图以示意和/或稍微走样的形式示出。考虑到补充完善由附图可直接看出的教导，请参照有关的现有技术。在此要考虑到，在不偏离本发明的一般构思情况下，可以关于一种实施形式的形式和细节进行各种改进和变化。重要的是，本发明在说明书、附图以及权利要求中公开的特征既可单独地又可任意组合地用于本发明的进一步构成。为此，由至少两个在说明书、附图和/或权利要求中公开的特征构成的一切组合都属于本发明的范畴。本发明的一般构思不局限于下面示出和说明的优选的实施形式的精确形式或细节，或不局限于一个与在权利要求中要求的主题相比可能受到限制的主题。在已经给出的设计范围内，也在所谓的界限范围内现存的值应作为极限值公开并且应可任意使用和申请权利要求。为了简单起见，下面对于具有相同或类似功能的相同或类似的部件均采用相同的附图标记。
附图说明
由下面对各优选的实施例的描述以及借助附图得出本发明的其他的优点、特征和细节。其中：
图1按照本发明的具有一个用于测量一个旋转装置的旋转角的编码器装置的旋转激光器；
图2a、b用于根据旋转装置的旋转角控制激光功率的第一种方法变化方案；和
图3用于根据旋转装置的角速度控制激光功率的第二种方法变化方案。
具体实施方式
图1示出一个按照本发明的激光器1的示意图，它构成为旋转激光器并且以行模式可运行。旋转激光器1包括一个壳体2和一个设置在壳体2中的激光装置3，它构成为绕一个旋转轴线4可旋转。
激光装置3产生一束激光射线5并且包括一个射线源6和一个用于激光射线的射线形成的光学元件7，它被称为射线形成镜组。射线源6构成为半导体激光器，它在可见的光谱内产生一个激光射线5，例如一个具有635nm波长的红色激光射线或一个具有532nm波长的绿色的激光射线。在激光射线5从射线源6中出来以后，由于发散导致激光射线5的扩大。借助于射线形成镜组7使激光射线校直并且产生一个平行的激光射线。经由一个第一控制装置8实现射线源6的控制。
激光射线5在一个垂直于旋转轴线4定位的平面内延伸。激光装置3与一个旋转装置9连接，该旋转装置使激光装置3绕旋转轴线4在一个第一转折点与一个第二转折点之间来回运动。旋转装置9包括一个可旋转的轴10、一个电机单元11和一个传动装置，传动装置构成为一种齿形带12的形式并且将电机单元11的运动传递到轴10上。激光装置3与可旋转的轴10联接并且绕旋转轴线4可旋转。经由一个第二控制装置13实现旋转装置9的控制。
在旋转激光器1的行模式中，将激光射线5投射到一个目标面14上。在目标面14上产生一个在一个第一端点E1和一个第二端点E2之间的激光线15。
根据旋转装置9的旋转角或角速度控制激光射线5的激光功率。利用一个构成为编码器装置的测量装置16确定旋转角。编码器装置16包括一个抗扭地与可旋转的轴10连接的分度盘17和一个光电断路器18。分度盘17具有许多分度元件19，它们构成为相同的并且分布在分度盘17的外圆周上。在分度盘17上除分度元件19外还设置一个基准元件20，它相应于旋转角的零位。在角度测量之前，编码器装置16经由基准元件20定标。为此将可旋转的轴10绕旋转轴线4旋转360°并且利用光电断路器18检测分度盘17的花纹。经由一个第三控制装置21实现光电断路器18的评价和编码器装置16的控制。
用于控制射线源6的第一控制装置8、用于控制旋转装置9的第二控制装置13和用于控制编码器装置16的第三控制装置21集成到一个构成为微控制器22的控制装置中。
由微控制器22从旋转角和由一个时间装置23测量的相应的时间算出旋转装置9的角速度。时间装置23同样集成到微控制器22中。在这种情况下通过分度元件19的宽度确定角速度的分辨率。
图1示出一种激光装置3，其中与射线源6脱开的激光射线5垂直于旋转轴线4定位。或者可以这样设置射线源6，以致激光射线5平行于旋转轴线4延伸。在这种情况下设置一个用于射线偏转的光学元件，它被称为偏转镜组并且使激光射线以90°偏转到一个垂直于旋转轴线4的平面内。产生激光射线的射线源6在第一种变化方案中与可旋转的轴10抗扭地连接并且与可旋转的轴10一起绕旋转轴线4旋转。在第二种变化方案中，射线源6与可旋转的轴10脱开而偏转镜组与可旋转的轴10抗扭地连接。
图2a、b中示出按照本发明用于调整激光功率的方法的第一种变化方案，其中根据旋转装置9的旋转角调整或控制激光功率。在此图2a示出目标面14，激光射线5在第一端点E1与第二端点E2之间产生的激光线15到该目标面上，而图2b示出激光功率根据旋转装置9的旋转角的变化曲线。
操作员在激光器1的行模式中选择激光线15的张角并确定激光线15在空间的位置。典型的张角为10°、45°和90°。激光线15在空间的位置可以通过绕旋转轴线4以360°旋转可旋转的轴10而进行任意调整。
借助于编码器装置16确定可旋转的轴10的旋转角。激光线15的第一端点E1相应于一个第一旋转角
Figure BDA0000076688140000061
而第二端点E2相应于一个第二旋转角
Figure BDA0000076688140000062
在第二旋转角和第一旋转角之间的差值相应于激光线15的调整的张角。将激光装置3在一个第一转折点W1与一个第二转折点W2之间绕旋转轴线4来回运动。
在低于第一旋转角
Figure BDA0000076688140000064
时和在高于第二旋转角
Figure BDA0000076688140000065
时将射线源6的激光功率从一个不变的功率值减小到零。在激光线15的第一端点E1与激光装置3的第一转折点W1之间的一个角度范围
Figure BDA0000076688140000066
内或在激光线15的第二端点E2与激光装置3的第二转折点W2之间的一个角度范围
Figure BDA0000076688140000067
内实现可旋转的轴10从一个不变的角速度到零或从零到所述角速度的制动和加速。
图3示出按照本发明用于调整激光功率的方法的第二种变化方案，其中根据旋转装置9的角速度控制激光功率。由于激光功率对激光线15的可见度具有直接的影响，其目标是，这样调整激光功率，以致在激光线15的每个点都应用最大可能的激光功率。
由微控制器22从编码器装置16确定的旋转角和时间装置23所检测的相应的时间算出角速度，以该角速度由旋转装置9绕旋转轴线4驱动可旋转的轴10。
在第一和第二端点E1、E2的区域内实现可旋转的轴10的制动和加速，其中激光射线5在端点E1、E2静止，亦即角速度为零。出于安全原因，在低于角速度的一个预调的极限值时减小激光功率。图3示出一个实例，其中激光功率为5mW，而在低于极限值时减小到1mW。一个1mW的激光功率确保，即使在两个端点E1、E2对于操作员也没有危险。如果激光射线5在端点E1、E2的区域内射到人的眼睛上，则激光射线的由眼睛吸收的部分由于较长的作用时间而是较大的并且增大了伤害的危险。通过减小的激光功率抵消该较长的作用时间。
在图3中示出的用于调整激光功率的方法的第二种变化方案与图2a、b的第一种方法变化方案的不同在于，在激光线15的第一端点E1与第二端点E2之间实现可旋转的轴10的制动和加速。

Claims (11)

1.激光器(1)，包括一个产生一束激光射线(5)的激光装置(3)和一个旋转装置(9)，该旋转装置使激光装置(3)绕一条旋转轴线(4)在一个第一转折点(W1)与一个第二转折点(W2)之间来回运动，其中激光射线(5)在一个目标面(14)上产生一个在一个第一端点(E1)与一个第二端点(E2)之间的激光线(15)，其特征在于，设置一个控制装置(8)，该控制装置根据旋转装置(9)的一个旋转角和/或一个角速度调整激光射线(5)的激光功率。
2.按照权利要求1所述的激光器，其特征在于，设置一个第一测量装置(16)，该第一测量装置确定旋转装置(9)绕旋转轴线(4)的旋转角。
3.按照权利要求2所述的激光器，其特征在于，第一测量装置构成为带有一个具有分度元件(19)的分度盘(17)和一个光电断路器(18)的编码器装置(16)，其中分度盘(17)与旋转装置(9)抗扭地连接。
4.按照权利要求1至3之一所述的激光器，其特征在于，设置一个第二测量装置，该第二测量装置确定旋转装置(9)绕旋转轴线(4)的角速度。
5.按照权利要求4所述的激光器，其特征在于，第二测量装置从第一测量装置(16)的旋转角和由一个时间装置(23)检测的时间确定旋转装置(9)的角速度。
6.用于调整一束激光射线(5)的激光功率的方法，其中借助一个旋转装置(9)使一个激光装置(3)绕一条旋转轴线(4)在一个第一转折点(W1)与一个第二转折点(W2)之间来回运动，并且由激光射线(5)在一个目标面(14)上产生一个在一个第一端点(E1)与一个第二端点(E2)之间的激光线(15)，其特征在于，根据旋转装置(9)的一个旋转角和/或一个角速度调整激光射线(5)的激光功率。
7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于，在低于一个相应于激光线(15)的第一端点(E1)的第一旋转角时和/或在高于一个相应于激光线(15)的第二端点(E2)的第二旋转角
Figure FDA0000076688130000022
时，将激光射线(5)的激光功率减小到零。
8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于，在激光线(15)的第一端点(E1)与第一转折点(W1)之间的一个第一角度范围
Figure FDA0000076688130000023
内和/或在激光线(15)的第二端点(E2)与第二转折点(W2)之间的一个第二角度范围
Figure FDA0000076688130000024
内制动或加速旋转装置(9)。
9.按照权利要求6所述的方法，其特征在于，在低于旋转装置(9)的一个预调的第一角速度时，将激光射线(5)的激光功率从一个第一功率值减小到一个较低的第二功率值，而在高于旋转装置(9)的一个预调的第二角速度时，则将其从第二功率值提高到第一功率值。
10.按照权利要求9所述的方法，其特征在于，将激光射线(5)的激光功率连续地从第一功率值改变到第二功率值。
11.按照权利要求9所述的方法，其特征在于，将激光射线(5)的激光功率跳跃式地从第一功率值改变到第二功率值。
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