CN107543534A - 一种光电补偿式电子激光扫平仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光电补偿式电子激光扫平仪，包括光电补偿式水泡传感器和扫平组件，所述的光电补偿式水泡传感器设置于扫平组件上；所述的光电补偿式水泡传感器由红外发射管、玻璃长水泡和PCB板组成，所述玻璃长水泡和PCB板沿红外发射管发射光的光路依次设置，且玻璃长水泡的中心正对红外发射管的中心；所述的PCB板上朝向玻璃长水泡的一面上焊接有两个光伏电池，所述的两个光伏电池关于玻璃长水泡中心点和红外发射管中心点的两点连线对称，两个光伏电池接入PCB上的信号处理电路。本发明可适应各种使用环境，适用范围更广，在恶劣环境下（粉尘、灰尘）环境中也有较高的精度和稳定性。
Description
技术领域
本发明属于激光扫平仪技术领域，尤其涉及一种光电补偿式电子激光扫平仪。
背景技术
扫平仪应用于建筑施工、室内装潢、农田或机场土地整平等，已经发展了两代较成熟的产品。
第一代产品主要是以“重力摆-磁阻尼”系统，作为仪器的安平核心；这一系统主要是以机械结构实现仪器的安平，核心在于仪器中间，类似于钟摆的摆体。当仪器放置于施工场所时，摆体本身所受的重力会产生一个垂直向下的力，就以这个力作为基准，配合激光线的打开，扫平仪随着激光头的旋转，可以提供一个绝对水平的360°的平面。目前国内同行业90%的企业，都运用这一技术。这一系统的弊端在于对机械加工的要求较高，另外在施工环境比较恶劣的情况下，一旦机械结构上有灰尘，仪器的精度便无法保障。另外在高层作业时，由于离地面较远，仪器的摆体会晃动得很厉害，会对施工造成不良的影响。
第二代产品以“电子水泡”作为安平传感器（如图1）；电子水泡是一个圆柱体，里面充满了电解液，只留一个气泡，每隔90°布一根电极。当气泡位于中间时，四根电极之间会达到一种平衡。以这个原理作为安平基准，再配合外围信号处理电路可制造出符合仪器生产需要得安平传感器。以这种技术生产出的扫平仪，被称为电子式激光仪器。第二代电子水泡传感器，技术含量较高，用此技术生产的扫平仪，产品精度和稳定性都有了极大程度的提升，不易仿制，市场竞争力也呈良性。但依然存在以下两个问题：一是电子水泡成本较高，且容易破碎，批量生产时，损耗比较大；二是电子水泡内的电解液受温度的影响比较大，里面电离子的活跃程度，极大影响了电极的导电性能，从而影响了仪器的整体性能。
发明内容
基于此，本发明提供一种光电补偿式电子激光扫平仪，能够完全有效解决上述技术问题。
本发明的技术方案是：一种光电补偿式电子激光扫平仪，包括光电补偿式水泡传感器和扫平组件，所述的光电补偿式水泡传感器设置于扫平组件上；所述的光电补偿式水泡传感器由红外发射管、玻璃长水泡和PCB板组成，所述玻璃长水泡和PCB板沿红外发射管发射光的光路依次设置，且玻璃长水泡的中心正对红外发射管的中心；所述的PCB板上朝向玻璃长水泡的一面上焊接有两个光伏电池，所述的两个光伏电池关于玻璃长水泡中心点和红外发射管中心点的两点连线对称，两个光伏电池接入PCB上的信号处理电路。
在优选的实施例中，所述的两个光伏电池电子特性相同但极性相反。
在优选的实施例中，所述的玻璃长水泡内的液体为酒精。
在优选的实施例中，所述的扫平组件包括光电补偿式水泡座组、摆体、内环、固定板、外环、安平支架、伺服马达、第一扫描齿轮、扫描座、第二扫描齿轮、光栅和棱镜座；所述的光电补偿式水泡传感器设置于光电补偿式水泡座组内，光电补偿式水泡座组与摆体的下端相对应，摆体的上端通过内环设置于固定板上，所述的外环设于固定板上与内环对应的位置处，所述的安平支架设于外环上；所述的伺服马达固定于安平支架上，所述的第一扫描齿轮固定于伺服马达的输出轴上，所述的扫描座通过第一轴承设于安平支架上，所述的第二扫描齿轮、光栅和棱镜座均设于扫描座上，第二扫描齿轮和第一扫描齿轮齿合连接。
在优选的实施例中，所述的扫平组件还包括安平马达组、报警座和扫描光耦座；所述的安平马达组和报警座均设置于固定板上，且均位于固定板的下方；所述的扫描光耦座设于安平支架上，扫描光耦座与光栅相对应。
在优选的实施例中，所述的外环上还设有滚针；所述的内环上还设有拉簧销；所述的摆体上还设有第二轴承。
本发明的有益效果是：
（1）、本发明可适应各种使用环境，适用范围更广，在恶劣环境下（粉尘、灰尘）环境中也有较高的精度和稳定性；
（2）、结构简单牢固，生产时损耗较小且可批量生产，生产成本较低；
（3）、由于红外发射管、玻璃水泡和光伏电池的电子特性在高温或低温状态下（零下20摄氏度，零上60摄氏度），都几乎无差异，故而本发明在高温或低温状态时的性能几乎不改变，稳定性极好。
附图说明
图1是第二代扫平仪中电子水泡的结构示意图；
图2是本发明实施例中所述的光电补偿式电子激光扫平仪的爆破图；
图3是图2中光电补偿式水泡传感器的结构示意图；
附图标记说明：
1-气泡，2-电解液，3-电极，4-光电补偿式水泡传感器，5-扫平组件，41-红外发射管，42-玻璃长水泡，43-PCB板，44-光伏电池；501-棱镜座，502-光栅，503-扫描座，504-第一轴承，505-伺服马达，506-扫描光耦座，507-外环，508-安平支架，509-滚针，510-固定板，511-报警座，512-内环，513-拉簧销，514-安平马达组，515-第二轴承，516-摆体，517-光电补偿式水泡座组。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
实施例1
如图2和图3所示，一种光电补偿式电子激光扫平仪，包括光电补偿式水泡传感器4和扫平组件5，所述的光电补偿式水泡传感器4设置于扫平组件5上；所述的光电补偿式水泡传感器4由红外发射管41、玻璃长水泡42和PCB板43组成，所述玻璃长水泡42和PCB板43沿红外发射管41发射光的光路依次设置，且玻璃长水泡42的中心正对红外发射管41的中心；所述的PCB板43上朝向玻璃长水泡42的一面上焊接有两个光伏电池44，所述的两个光伏电池44关于玻璃长水泡42中心点和红外发射管41中心点的两点连线对称，两个光伏电池44接入PCB板43上的信号处理电路。
实施例2
如图2和图3所示，一种光电补偿式电子激光扫平仪，包括光电补偿式水泡传感器4和扫平组件5，所述的光电补偿式水泡传感器4设置于扫平组件5上；所述的光电补偿式水泡传感器4由红外发射管41、玻璃长水泡42和PCB板43组成，所述玻璃长水泡42和PCB板43沿红外发射管41发射光的光路依次设置，且玻璃长水泡42的中心正对红外发射管41的中心；所述的PCB板43上朝向玻璃长水泡42的一面上焊接有两个光伏电池44，所述的两个光伏电池44关于玻璃长水泡42中心点和红外发射管41中心点的两点连线对称，两个光伏电池44接入PCB板43上的信号处理电路。
所述的两个光伏电池44电子特性相同但极性相反。
实施例3
如图2和图3所示，一种光电补偿式电子激光扫平仪，包括光电补偿式水泡传感器4和扫平组件5，所述的光电补偿式水泡传感器4设置于扫平组件5上；所述的光电补偿式水泡传感器4由红外发射管41、玻璃长水泡42和PCB板43组成，所述玻璃长水泡42和PCB板43沿红外发射管41发射光的光路依次设置，且玻璃长水泡42的中心正对红外发射管41的中心；所述的PCB板43上朝向玻璃长水泡42的一面上焊接有两个光伏电池44，所述的两个光伏电池44关于玻璃长水泡42中心点和红外发射管41中心点的两点连线对称，两个光伏电池44接入PCB板43上的信号处理电路。
所述的两个光伏电池44电子特性相同但极性相反。
所述的玻璃长水泡42内的液体为酒精。玻璃的凝固点极低，且，还有一个气泡，气泡的作用是使红外发射管发射出的光速产生折射，从而起到阻挡光线的效果。下部分是一个波长为940nm的红外发射管。
实施例4
如图2和图3所示，一种光电补偿式电子激光扫平仪，包括光电补偿式水泡传感器4和扫平组件5，所述的光电补偿式水泡传感器4设置于扫平组件5上；所述的光电补偿式水泡传感器4由红外发射管41、玻璃长水泡42和PCB板43组成，所述玻璃长水泡42和PCB板43沿红外发射管41发射光的光路依次设置，且玻璃长水泡42的中心正对红外发射管41的中心；所述的PCB板43上朝向玻璃长水泡42的一面上焊接有两个光伏电池44，所述的两个光伏电池44关于玻璃长水泡42中心点和红外发射管41中心点的两点连线对称，两个光伏电池44接入PCB板43上的信号处理电路。
所述的两个光伏电池44电子特性相同但极性相反。
所述的玻璃长水泡42内的液体为酒精。玻璃的凝固点极低，且，还有一个气泡，气泡的作用是使红外发射管发射出的光速产生折射，从而起到阻挡光线的效果。下部分是一个波长为940nm的红外发射管。
所述的扫平组件5包括光电补偿式水泡座组517、摆体516、内环512、固定板510、外环507、安平支架508、伺服马达505、第一扫描齿轮、扫描座503、第二扫描齿轮、光栅502和棱镜座501；所述的光电补偿式水泡传感器4设置于光电补偿式水泡座组517内，光电补偿式水泡座组517与摆体516的下端相对应，摆体516的上端通过内环512设置于固定板510上，所述的外环507设于固定板510上与内环512对应的位置处，所述的安平支架508设于外环507上；所述的伺服马达505固定于安平支架508上，所述的第一扫描齿轮固定于伺服马达505的输出轴上，所述的扫描座503通过第一轴承504设于安平支架508上，所述的第二扫描齿轮、光栅502和棱镜座501均设于扫描座503上，第二扫描齿轮和第一扫描齿轮齿合连接。
实施例5
如图2和图3所示，一种光电补偿式电子激光扫平仪，包括光电补偿式水泡传感器4和扫平组件5，所述的光电补偿式水泡传感器4设置于扫平组件5上；所述的光电补偿式水泡传感器4由红外发射管41、玻璃长水泡42和PCB板43组成，所述玻璃长水泡42和PCB板43沿红外发射管41发射光的光路依次设置，且玻璃长水泡42的中心正对红外发射管41的中心；所述的PCB板43上朝向玻璃长水泡42的一面上焊接有两个光伏电池44，所述的两个光伏电池44关于玻璃长水泡42中心点和红外发射管41中心点的两点连线对称，两个光伏电池44接入PCB板43上的信号处理电路。
所述的两个光伏电池44电子特性相同但极性相反。
所述的玻璃长水泡42内的液体为酒精。玻璃的凝固点极低，且，还有一个气泡，气泡的作用是使红外发射管发射出的光速产生折射，从而起到阻挡光线的效果。下部分是一个波长为940nm的红外发射管。
所述的扫平组件5包括光电补偿式水泡座组517、摆体516、内环512、固定板510、外环507、安平支架508、伺服马达505、第一扫描齿轮、扫描座503、第二扫描齿轮、光栅502和棱镜座501；所述的光电补偿式水泡传感器4设置于光电补偿式水泡座组517内，光电补偿式水泡座组517与摆体516的下端相对应，摆体516的上端通过内环512设置于固定板510上，所述的外环507设于固定板510上与内环512对应的位置处，所述的安平支架508设于外环507上；所述的伺服马达505固定于安平支架508上，所述的第一扫描齿轮固定于伺服马达505的输出轴上，所述的扫描座503通过第一轴承504设于安平支架508上，所述的第二扫描齿轮、光栅502和棱镜座501均设于扫描座503上，第二扫描齿轮和第一扫描齿轮齿合连接。
所述的扫平组件5还包括安平马达组514、报警座511和扫描光耦座506；所述的安平马达组514和报警座511均设置于固定板510上，且均位于固定板510的下方；所述的扫描光耦座506设于安平支架508上，扫描光耦座506与光栅502相对应。
实施例6
如图2和图3所示，一种光电补偿式电子激光扫平仪，包括光电补偿式水泡传感器4和扫平组件5，所述的光电补偿式水泡传感器4设置于扫平组件5上；所述的光电补偿式水泡传感器4由红外发射管41、玻璃长水泡42和PCB板43组成，所述玻璃长水泡42和PCB板43沿红外发射管41发射光的光路依次设置，且玻璃长水泡42的中心正对红外发射管41的中心；所述的PCB板43上朝向玻璃长水泡42的一面上焊接有两个光伏电池44，所述的两个光伏电池44关于玻璃长水泡42中心点和红外发射管41中心点的两点连线对称，两个光伏电池44接入PCB板43上的信号处理电路。
所述的两个光伏电池44电子特性相同但极性相反。
所述的玻璃长水泡42内的液体为酒精。玻璃的凝固点极低，且，还有一个气泡，气泡的作用是使红外发射管发射出的光速产生折射，从而起到阻挡光线的效果。下部分是一个波长为940nm的红外发射管。
所述的扫平组件5包括光电补偿式水泡座组517、摆体516、内环512、固定板510、外环507、安平支架508、伺服马达505、第一扫描齿轮、扫描座503、第二扫描齿轮、光栅502和棱镜座501；所述的光电补偿式水泡传感器4设置于光电补偿式水泡座组517内，光电补偿式水泡座组517与摆体516的下端相对应，摆体516的上端通过内环512设置于固定板510上，所述的外环507设于固定板510上与内环512对应的位置处，所述的安平支架508设于外环507上；所述的伺服马达505固定于安平支架508上，所述的第一扫描齿轮固定于伺服马达505的输出轴上，所述的扫描座503通过第一轴承504设于安平支架508上，所述的第二扫描齿轮、光栅502和棱镜座501均设于扫描座503上，第二扫描齿轮和第一扫描齿轮齿合连接。
所述的扫平组件5还包括安平马达组514、报警座511和扫描光耦座506；所述的安平马达组514和报警座511均设置于固定板510上，且均位于固定板510的下方；所述的扫描光耦座506设于安平支架508上，扫描光耦座506与光栅502相对应。
所述的外环507上还设有滚针509；所述的内环512上还设有拉簧销513；所述的摆体516上还设有第二轴承515。
上述实施例中，光电补偿式水泡传感器4的工作原理是：当中间部分玻璃长水泡42中的气泡位于正中时，红外发射管41发射到两个光伏电池44上的光束相等，由于两个光伏电池44的电子特性相同，故其产生的电流大小也相等，又由于两个光伏电池44的极性相反，故两个光伏电池44产生的电流方向相反，从而会达到一种平衡状态。反之如果玻璃长水泡42中的气泡发生偏移，这种平衡便会被打破。利用这种特性，配合PCB上的外围信号处理电路以及运放电路，即可制作出符合要求的光电补偿式水泡传感器4。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种光电补偿式电子激光扫平仪，其特征在于：包括光电补偿式水泡传感器和扫平组件，所述的光电补偿式水泡传感器设置于扫平组件上；所述的光电补偿式水泡传感器由红外发射管、玻璃长水泡和PCB板组成，所述玻璃长水泡和PCB板沿红外发射管发射光的光路依次设置，且玻璃长水泡的中心正对红外发射管的中心；所述的PCB板上朝向玻璃长水泡的一面上焊接有两个光伏电池，所述的两个光伏电池关于玻璃长水泡中心点和红外发射管中心点的两点连线对称，两个光伏电池接入PCB上的信号处理电路。
2. 根据权利要求1所述的光电补偿式电子激光扫平仪，其特征在于：所述的两个光伏电池电子特性相同但极性相反。
3. 根据权利要求1所述的光电补偿式电子激光扫平仪，其特征在于：所述的玻璃长水泡内的液体为酒精。
4. 根据权利要求1所述的光电补偿式电子激光扫平仪，其特征在于：所述的扫平组件包括光电补偿式水泡座组、摆体、内环、固定板、外环、安平支架、伺服马达、第一扫描齿轮、扫描座、第二扫描齿轮、光栅和棱镜座；所述的光电补偿式水泡传感器设置于光电补偿式水泡座组内，光电补偿式水泡座组与摆体的下端相对应，摆体的上端通过内环设置于固定板上，所述的外环设于固定板上与内环对应的位置处，所述的安平支架设于外环上；所述的伺服马达固定于安平支架上，所述的第一扫描齿轮固定于伺服马达的输出轴上，所述的扫描座通过第一轴承设于安平支架上，所述的第二扫描齿轮、光栅和棱镜座均设于扫描座上，第二扫描齿轮和第一扫描齿轮齿合连接。
5. 根据权利要求4所述的光电补偿式电子激光扫平仪，其特征在于：所述的扫平组件还包括安平马达组、报警座和扫描光耦座；所述的安平马达组和报警座均设置于固定板上，且均位于固定板的下方；所述的扫描光耦座设于安平支架上，扫描光耦座与光栅相对应。
6. 根据权利要求4所述的光电补偿式电子激光扫平仪，其特征在于：所述的外环上还设有滚针；所述的内环上还设有拉簧销；所述的摆体上还设有第二轴承。
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