CN1831476A - 多个激光器的激光水准仪 - Google Patents

Abstract

激光水准仪投射一至四条激光线到平面，所述平面位于激光水准仪周围的投影包络层内部，并能反射光线。因而，所述线能提供铅垂、水平，和/或其它位于激光水准仪的投影包络层内部、面向激光水准仪的任意平面上的导向线。

Description

多个激光器的激光水准仪

可相互参照的相关申请

本申请要求以美国2004年2月19日提交的临时申请60/546,275为优先权。

技术领域

本发明涉及一种将由一个或多个激光器产生的一条或多条光线投射到类似墙壁之类表面和/或将这些光线用作例如水平线和铅垂线导向的装置。

背景技术

使用电池供能激光器的水准仪将光束投射到表面以帮助家庭主妇和专业人士定位导向线是本领域的公知技术，参见美国专利公开号2002/0166249。这样的装置通常安装在房间中央处的三角架上，并放置在水平位置，投射水平和/或垂直光束到墙壁，参见美国专利号5,864,956。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种容易调节的、在与激光源的距离处于某个范围之内的任何位置都能独立投射两条或更多导向线的激光水准仪。

本发明的另一目的是提供一种容易调节的、在包括水平和垂直位置的多个方向中任一方向都能独立投射两条或更多导向线的激光水准仪。

本发明进一步的目的是提供一种能投射亮的红色光束到表面的电池供能的激光水准仪，以帮助家庭主妇和专业人士完成定位和水平校准图片、照片、海报、墙面铸型、木制品、铺设墙壁和地面砖的任务，以及其它要求铅垂线、水平线、成角度的线、直线和/或其它投影导向线的任务。

本发明的附加目的是提供一种能适用于所有类型表面的激光水准仪，包括但不限于干燥墙壁、木材、石膏表面、乙烯基、塑料、钢、瓷砖和任何无孔表面。

附图说明

图1阐明了本发明的一个实施例中的靠近两面墙壁的激光水准仪的透视图；

图2阐明了本发明实施例中的激光水准仪的部分剖面透视图；

图3阐明了本发明实施例中的激光水准仪的俯视图；

图4阐明了本发明实施例中的激光水准仪的剖视侧视图；

图5阐明了本发明实施例中的带基座的激光水准仪的侧视图；

图6阐明了本发明实施例中的激光水准仪的仰视图。

具体实施方式

本发明实施例中的激光水准仪10如图1所示。激光水准仪10包括壳体12，四个独立的、充分可调的激光器舱14，四个舱姿态控制装置16，四个舱旋转控制装置18，液体气泡水准仪20和开关24。在该实施例中，每个舱控制装置16、18都是拇指旋转控制器。壳体12也可以包括指状抓取装置26，以便于操作激光水准仪10。图1中还显示了能将激光水准仪10可拆卸地安装其上的支架22。

如图2所示，每个舱14可调地安装在壳体12上。每个舱包括带有关联电子设备32的电池供能激光器模块30。每个激光器模块30包括激光源36和透镜38安装其上的可旋转框架34。配置的每个激光源36和透镜38用来将通过各自点210的各自导向线200投射到一个或多个表面220，被投影的导向线200射到该表面。

本实施例中，每个激光源36沿着舱的中心轴线110投射出光束并穿过各自的透镜38。每个透镜38具有圆柱形的外形，其对称轴线垂直于激光源36发射的光束。因此，每个透镜38将光束分散成广角度，以便在表面220上出现导向线200。

因为每个旋转框架34允许各个激光器模块30绕着其中心舱轴线110旋转+/-180度，因此，通过使用相应的舱旋转控制装置18转动旋转框架34，相应的导向线200能被定向在任何方向，更确切地说是通过表面220上的点210的任何角度。

此外，因为通过使用相应的舱姿态控制装置16，每个舱14相对中心体轴线120的角度可在+/-180度之内调节，本实施例中舱姿态控制装置与舱通过齿轮42连接，所以，导向线200在表面220上的位置能在至少两个方向230上沿着该表面移动。

此外，因为每个舱14安装在壳体12上，所以壳体绕着中心体轴线120的旋转会使表面220上的点210的位置沿着与第一方向230正交的第二方向240移动。因此，根据本发明的实施例，通过调节舱姿态控制装置16、舱旋转控制装置18、壳体12，每个舱14都能在从激光器模块30获得的光可到达的任意表面220上，投射通过任意点的任意方向的导向线200。换句话说，激光水准仪10投射1至4条激光线200到平面220，该平面位于激光水准仪周围的投影包络层内部，并能反射光线。因而，线200能提供铅垂、水平，和/或其它位于激光水准仪的投影包络层内部的任意平面上、围绕中心体轴线120成360度范围内的导向线。

本发明的实施例中，舱14和壳体12的一个或多个特殊位置可以告知使用者，例如，通过舱控制装置16、18和壳体12上的标记，或者通过限制舱14或舱控制装置16、18移动到特殊位置的限位装置。本发明实施例感兴趣的具有限位作用的特殊位置包括但并不限于，当舱14的导向线200符合：(1)与中心体轴线120位于同一平面；(2)位于与中心体轴线垂直的平面；(3)位于壳体12的中心平面，更确切地说，当舱中心轴线110垂直于中心体轴线120时定义的平面。例如，图3显示了舱14的限位装置46。当舱14的边缘邻接壳体12上的边缘/限位装置46时，从该舱中发射出来的水平导向线200位于与壳体12的中心平面相同的平面内。类似地，实施例中，当垂直导向线200与中心体轴线120位于同一平面时，拇指旋转控制器16、18的运动被在一个方向限制，而当水平导向线位于与中心体轴线120垂直的平面内时，拇指旋转控制器16、18的运动被在另一个方向限制。实施例中，一个或多个限位装置并没有限制运动，而是替代地提供一些阻力(“阻力限位装置”)，其进一步的运动指示已经到达一个感兴趣的位置。

实施例中，激光源36通过单个多位开关24接通。位置可以是，例如，断开，激光器1接通，激光器1和2接通，激光器1，2和3接通，激光器1，2，3和4接通。可作为选择的，设置两位开关同时接通或断开所有光源。

实施例中，为了操作激光水准仪10，使用者或者拿着激光水准仪，或者将激光水准仪放在平面上。如果希望导向线200基于真正的水平，使用者可以利用气泡水准仪20将激光水准仪10完全地放置在真正的水平位置。接着使用者旋转激光水准仪，利用拇指旋转控制器16将每个导向线200放置到希望的平面220上，然后利用拇指旋转控制器18旋转每个导向线200到各自希望的方向。

实施例中，可以使用基座或者支架22。支架22包括容纳或者接受壳体12的上部。通过利用金属板57、59上的磁体56、58，或者其它任何附加装置，例如钩环紧固件，壳体12能被保持在支架上一个或多个预定位置。支架22还包括气泡指示器(没有显示)，以判断支架22是否处于真正的水平。实施例中，支架22的上部52和下部54可旋转地连接，能相对彼此旋转。更进一步地，实施例中，每个部分52、54上设置了对齐标记72、74，因而，通过两部分相对彼此的旋转，可以精确地选择多种角度。满360度的旋转是可能的，此时“起始位置”对齐标记74位于0度处，通过阻力限位装置的指示可以看出相对于起始位置的感兴趣角度，例如45度的增量。

实施例中，为了操作带支架22的激光水准仪10，使用者可以将支架22放置在表面上，利用支架上的气泡指示器调整支架22到真正水平。接着，使用者可以将激光水准仪10连接到上部52，位于预定中的一个位置。因为支架22已处于真正的水平，所以激光水准仪10也应该处于真正水平。接着使用者就可以按照上面讨论的内容操作激光水准仪。

为了将支架22保持在表面220上，特别当表面为垂直面时，例如墙壁，本实施例如图4所示，下部54包括两个弹簧复位的按钮式销钉单元62，受到按压时，每单元从支架22的底部伸出三个销钉64，以便连接到多孔或者具有延展性的坚硬表面，例如干燥的壁或木材。可作为选择的，如图5所示，吸盘单元66的凸侧68与下部54的底部相连，朝着表面的方向按压其凹侧70可将支架22和附加的激光水准仪10保持在适当的位置。吸盘单位66在无孔表面上特别有用，例如玻璃、瓷砖或者钢。

可作为选择的，下部54是可拆卸式的，所以单独的下部可以设置按钮式单元62、吸盘单元66或者扁平的底部。

带或不带支架22的激光水准仪10都能提供两个特别有用的构形，将光线投射到激光水准仪位于的平面，如图3所示，让导向线200形成矩形形状310，或者如图6所示，形成十字形状320。

为了获得矩形构形310，利用舱旋转控制装置16调节四条导向线200位于与中心体轴线120垂直的平面内。接着，调节舱姿态控制装置18直至将矩形的边330设置到希望尺寸位置。姿态控制装置18沿着方向230移动每条线，从而移动各条边330，增加或者减小相邻边的长度。

矩形构形320的用途之一是在表面220上投影一个方框，因为这个方框的大小和角度可调，所以它可以用来显示能在壁上观看的物体，例如图片或窗户。这个覆盖区能描述的物体包括，但并不限于：像帧，瓷砖，窗户，门，吊扇，电灯器具、图片、海报、照片、墙面铸型、木制品、墙面和地面砖，或者其它任何能用高度和宽度属性描述的物体。

为了获得十字构形320，利用舱旋转控制装置16调节四条线200与中心体轴线120位于同一平面，这使得导向线200沿着远离壳体12中心的方向定向，彼此的交角成直角。

实施例中，激光水准仪10包括安装在支架22上的卷尺44，允许使用者测量沿着或者到导向线200的距离，该导向线由卷尺上部的激光器舱14投射。

激光水准仪也能安装在使用三角架安装基座的三角架上(图中未显示)，与支架22类似，该三角架也包括上部和下部。然而，三角架允许使用者通过升高、降低或者倾斜激光水准仪10附于其上的安装基座，轻松地调节投影包络层的高度和方位。投影包络层(和激光水准仪自身)的方位可以垂直于三角架主臂的中心轴线，或者平行于三角架主臂的中心轴线和位于上述位置之间的任意角度。这些方位允许使用者在所有邻接和不邻接的垂直表面、或者所有邻接和不邻接的水平表面、以及所有位于上述位置之间的角度的表面创建投影包络层。

实施例中，三角架的安装基座包括围绕基座周边等间距的三个调节柄位于其上的底部。每一个调节柄都连接到底部和顶部，采用这种方式使得旋转调节柄时顶部能处于水平。与支架22类似，三角架安装基座的顶部也包括气泡水准仪。

为了使用带有三角架的激光水准仪10，例如，为了在房间的墙面上提供真正的水平：(1)通过伸长和扩展腿部将三角架安放在房间的任何位置；(2)将三角架安装基座连接到三角架顶部；(3)使三角架安装基座处于水平位置，顺时针或逆时针旋转与地面平行的位于支架上的三个调节柄，直至气泡水准仪指示安装基座已处于真正的水平位置；(4)将激光水准仪连接到三角架上的安装位置；(5)打开开关24接通激光器；(6)调节激光器直到光束水平地投射到墙面，并在角落相交。

激光水准仪10的主要部分包括壳体12，舱14和支架22，其可由任何合适的材料制成，例如模制塑料。

使用者能将激光线投射到任何表面，例如，墙面、地面和天花板。激光线不受不平坦表面结构的影响，能沿着激光投影的路径投射到所有表面。液体气泡水准仪20确保激光水准仪(和相应的导向线200)都基于真正的水平。

尽管结合某个实施例详细描述了本发明，但后附的权利要求书不应该被理解成限于该实施例，因为对熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明实质和保护范围的前提下，对部件和方法所做的各种变动和修改都是显而易见的。

Claims (20)

1、一种提供导向线的装置包括：

壳体；

至少两个舱连接在壳体上，并能相对壳体运动，每个舱包括光源，以便在相应表面上投射通过相应点的光的导向线；

每个舱具有第一调节器，以便在相应表面定位相应点；以及

每个舱具有第二调节器，以便使相应的导向线通过相应点旋转。

2、如权利要求1所述的装置，其特征在于，至少两个舱投射彼此交角为直角的相应点。

3、如权利要求1所述的装置，其特征在于，第一调节器包括：

姿态控制装置，使舱相对于壳体移动。

4、如权利要求1所述的装置，其特征在于，第二调节器包括：

透镜，将光源发出的光束转换成导向线；

框架，支承透镜；以及

旋转控制装置，使框架旋转。

5、如权利要求1所述的装置还包括：

可旋转的基座，其第一部分连接壳体，第二部分放置在表面上，旋转机构允许第一部分相对于第二部分旋转。

6、如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述旋转基座还包括一个或多个销钉单元，每个销钉单元包括：

一个或多个销钉，连接到基座放置的平面；以及

执行器，使销钉从位于第二部分内部的缩回位置移动到伸出位置，因此销钉能刺入表面。

7、如权利要求5所述的装置还包括吸盘单元，所述吸盘单元包括：

一个或多个连接表面的吸盘；以及

吸盘连接器，将吸盘连接到基座。

8、如权利要求5所述的装置，其特征在于，第一部分还包括：

连接装置，可释放地将壳体连接到第一部分。

9、如权利要求8所述的装置，其特征在于，连接装置包括一个或多个磁体。

10、如权利要求5所述的装置还包括：

限位装置，位于第一部分相对于第二部分旋转的某些角度处。

11、如权利要求5所述的装置还包括测量装置。

12、如权利要求5所述的装置，其特征在于，第一部分还包括水准仪，所述水准仪指示基座的真正水平。

13、如权利要求1所述的装置，其特征在于，壳体还包括水准仪，所述水准仪指示壳体的真正水平。

14、如权利要求1所述的装置，其特征在于，壳体还包括：

开关，触发所述光源的任何组合；以及

能量源。

15、如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述能量源是设置在所述装置内部的电池。

16、一种利用设置水平线的装置的方法，所述装置包括：壳体；至少两个舱连接在壳体上，并能相对壳体运动，每个舱包括光源，以便在相应表面上投射通过相应点的光的导向线；每个舱具有第一调节器，以便在相应表面定位相应点；以及每个舱具有第二调节器，以便使相应的导向线通过相应点旋转。所述方法包括以下步骤：

将壳体放置在第一表面；

利用各自相应的第一调节器调节每个舱，以便在相应目标表面定位相应点；以及

利用各自相应的第二调节器调节每个舱，以便旋转相应的导向线到希望的位置。

17、如权利要求16所述的方法还包括以下步骤：

将所述壳体连接到基座，所述基座具有可旋转地连接到第二部分的第一部分；以及

相对于第二部分旋转第一部分来定位舱的位置。

18、如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述将壳体放置在第一表面的步骤包括以下步骤：

接合基座上的执行器，使销钉从位于第二部分内部的缩回位置移动到伸出位置，因此所述销钉能刺入所述第一表面。

19、如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述将壳体放置在第一表面的步骤包括以下步骤：

将吸盘的凸侧连接到基座，以及将所述吸盘的凹侧连接到所述第一表面。

20、如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述将壳体放置在第一表面的步骤包括以下步骤：

将三角架基座连接到三角架；

调节所述三角架基座到真正水平；以及

将所述激光水准仪连接到三角架基座。

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