CN1955637A - 激光测量机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种激光测量机，支承激光投光器的构造即使具有游隙，也可以精确地设定倾角。本发明的激光测量机使来自激光光源部10的激光光束旋转，形成基准平面。激光测量机包括：激光投光器8，可倾斜活动地被支撑且旋转照射激光光束；倾斜活动支杆17、25，在与激光投光器8直交的X方向以及Y方向的两端延伸；倾斜驱动部，设置于位于X方向以及Y方向两端的倾斜活动支杆17、25的至少其中之一；以及检测器23、29，检测位于X方向以及Y方向两端的倾斜活动支杆17、25的移动量，且本发明的激光测量机利用该移动量检测X方向以及Y方向的倾斜度。

Description

激光测量机

技术领域

本发明涉及一种利用万向节机构支承倾斜活动激光投光部的改良的激光测量机。

背景技术

如图8所示的现有习知激光测量机中，在外壳50中形成中央开孔的半球状的凹部，发出激光光线的激光投光器51被倾斜活动自如地接合支撑于该凹部。

在激光投光器51的头部，设置有围绕该激光投光器51的轴心旋转的棱镜保持体52。扫描齿轮嵌装在该棱镜保持体52中，该棱镜保持体52通过所述扫描齿轮、被扫描马达53’驱动而围绕轴心旋转。而且，该棱镜保持体52与扫描齿轮构成转动部53。

此外，在棱镜保持体52上设置有五棱镜54，使从激光投光器51的轴心方向发出的激光光线产生直角偏向，向水平方向上射出。

在从凹部突出的激光投光器51的中途部，以与激光投光器51的轴线直交的方式，设置固定气泡管55与固定气泡管56，二者互相垂直，构成侦测倾斜度的倾斜监测器，用于侦测激光投光器51的垂直。

此外，在激光投光器51的下端部设置有底板57，该底板57设置成可在相对于激光投光器51直交的方向上倾斜，且在底板57上设置有侦测倾斜度的任意角设定气泡管58与任意角设定气泡管59。

底板57通过任意角设定驱动部60以及任意角设定驱动部61而倾斜。另外，底板57的倾斜方向，以及任意角设定气泡管58与任意角设定气泡管59的设定方向，与激光投光器51的倾斜方向一致。

用以使激光投光器51倾斜的倾斜活动支杆62与倾斜活动支杆63，与该激光投光器51垂直并向水平方向上延伸。倾斜活动支杆62与倾斜活动支杆63分别通过接合销而接合在倾斜驱动部64以及倾斜驱动部65上。

以下，对使激光投光器51垂直校准进行说明。

根据固定气泡管55、固定气泡管56的侦测结果，驱动倾斜驱动部64以及倾斜驱动部65修正倾斜度，直到固定气泡管55以及固定气泡管56检测出水平为止。当固定气泡管55、固定气泡管56已侦测出水平时，激光投光器51的轴线被校准为垂直。

其次，对使激光投光器51在任意方向上自如倾斜的倾斜设定进行说明。首先，对设定X方向的倾斜的方法进行说明。

驱动任意角设定驱动部60，并使底板57倾斜成X方向的任意角。任意角设定驱动部60根据驱动脉冲数来设定预定倾斜角。驱动倾斜驱动部62，使激光投光器51倾斜，直到被倾斜的任意角设定气泡管58侦测出水平为止。当任意角设定气泡管58侦测出水平时，激光投光器51被设定成预定的倾斜角。

此外，与任意角设定驱动部60、任意角设定气泡管58及倾斜驱动部62分别直交的另一个任意角设定驱动部61、任意角设定气泡管59、以及倾斜驱动部63也同样地进行检测操作，对激光投光器51在Y方向进行倾斜设定。

然而，因该现有习知的激光测量机采用为将激光投光器(激光投光部)支撑在半球状的凹部中的枢轴构造，虽然在构造上游隙(play)很少，但是存在无法取得较大倾斜范围的问题。

虽然也存在利用万向节机构支承激光投光器在，且使用倾斜活动机构使激光投光器倾斜活动这种结构的激光测量机，但是由于无法避免在万向节机构的轴承部分产生游隙(play)的问题，因此这种结构不适合用于要求精密倾角的激光测量机上。

[专利文献1]日本专利特开平6-26861号公报

发明内容

本发明是鉴于所述情况开发而成的，目的在于提供一种激光测量机，即使具有游隙(play)的构造，也可以精密地设定倾角。

本发明的激光测量机，使来自激光光源部的激光光束旋转，形成基准平面，特征在于包括：激光投光部，可倾斜活动地被支撑且旋转照射激光光束；支撑机构，其可倾斜活动地支撑所述激光投光部；倾斜活动支杆，在与该激光投光部直交的X方向以及Y方向的两端延伸；倾斜驱动部，设置于位于X方向以及Y方向两端的倾斜活动支杆的至少其中之一；检测器，检测位于X方向以及Y方向两端的倾斜活动支杆的移动量；以及运算部，根据由位于所述倾斜活动支杆两端的检测器所检测出的移动量，计算X方向以及Y方向的倾斜度。

较为理想的是，所述检测器检测接合于所述倾斜活动支杆的倾斜驱动部的移动量。

可倾斜活动地支撑所述激光投光部的机构为万向节机构，特征在于从位于所述倾斜活动支杆两端的检测器的移动量而检测由该万向节机构产生的误差。

对于本发明的激光测量机而言，较为理想的是，所述X方向与所述Y方向中的任一方向上、互相沿相反方向延伸且支撑所述万向节机构的框体的一对轴部的轴线连线，以及在X方向与Y方向中的另一任一方向上且互相沿相反方向延伸的一对轴部的轴线连线的交点，为所述激光投光部的倾斜活动中心。

较为理想的是，所述倾斜驱动部是由驱动马达、以该驱动马达驱动的螺栓棒、以及分别接合于所述各倾斜活动支杆且通过该螺栓棒而在上下方向上往复移动的滑动器构成。

较为理想的是，所述各检测器是由面对所述滑动器且光学性检测该滑动器的移动量的线性检测器构成。

较为理想的是，根据所述滑动器距离基准位置的移动量与倾斜活动支杆的长度，计算求出所述激光投光部从水平面倾斜活动的倾斜角度。根据本发明，由于是直接地对向读取激光投光部的倾斜机构的倾斜度的结构，因此即使在激光投光部与其支撑机构中有游隙的场合下，也可以设定正确的倾斜角。此外，由于可采用如万向节支撑机构的可获得较大倾斜角的支撑机构，因此可以扩大倾斜范围。

附图说明

图1为表示本发明激光测量机的万向节机构的主要部分结构的侧视图，且为用以说明万向节机构与激光投光器的保持关系的图，并且为从与XZ平面直交的方向目测万向节机构与激光投光器的保持关系的局部截面图。

图2为表示图1所示的万向节机构与激光投光器的保持关系的平面图。

图3为用以说明图1所示的万向节机构、激光投光器、及倾斜活动机构三者关系的图，且为从与XZ平面直交的方向目视三者关系的局部截面图。

图4为从与XY面直交的方向目视图3所示的万向节机构、激光投光器、及倾斜活动机构三者关系的图。

图5为用以说明图3所示的倾斜活动机构的驱动部的图。

图6为用以说明图3所示的万向节机构、激光投光器、及倾斜活动机构三者关系的图，且为从与YZ面直交的方向进行目视的图。

图7为表示用以求出图1所示激光投光器的倾角的运算的一例的说明图，且为表示从激光投光器的倾斜活动中心到螺栓棒为止的水平方向的距离与滑动器的移动量的关系的说明图。

图8为表示现有习知的激光测量机的主要部分结构的图。

具体实施方式

以下，参照图式，对本发明的激光测量机的实施例进行说明。

[实施例]

图1中，1为激光测量机的外壳。在此外壳1的下部设置有校准螺栓2。该校准螺栓2有将外壳1进行垂直校准的功能。

在此外壳1内，如图2所示，设置有万向节机构3。此处，该万向节机构3由矩形的外框4与该外框4所包围的矩形的内框5构成。

如图2所示，外框4具有沿X方向延伸的一对平行板4a、4a与沿Y方向延伸的一对平行板4b、4b。该外框4固定在外壳1上。该内框5具有沿X方向延伸的一对平行板5a、5a与沿Y方向延伸的一对平行板5b、5b。

在该内框5的一对平行板5b、5b上，在X方向上且互相沿相反方向延伸的一对轴部6、6，突出形成于以下述激光投光器8的光轴O(Z方向)为分界且对称的位置上。该一对轴部6、6通过滚珠轴承7a、7a等轴承，可转动地支承在外框4的一对平行板部4b、4b上。在该内框5中设置有激光投光器8，且在该激光投光器8上，在Y方向上且互相沿相反方向延伸的一对轴部9、9，突出形成于以激光投光器8的光轴O为分界且对称的位置上。该一对轴部9、9通过滚珠轴承7b、7b，可转动地支承在内框4的一对平行板部5a、5a上。

该一对轴部6、6的轴线连线K2与该一对轴部9、9的轴线连线K1的交点为激光投光器8的倾斜活动中心。

如图1所示，激光光源部10设置在该激光投光器8的底部，旋转筒11可转动地设置在该激光投光器8的上部，五棱镜12设置在该旋转筒11的内部。驱动马达13通过支架14而安装在激光投光器8上部的外周部，齿轮15形成在旋转筒11的下部，驱动马达13的输出齿轮16与该齿轮15啮合。

如图3、图4所示，在该激光投光器8上形成有一对倾斜活动支杆部17、17，所述一对倾斜活动支杆部17、17在X方向上且以激光投光器8的光轴O为分界并互相沿相反方向延伸。该倾斜活动支杆部17、17，其互相延伸方向的前端部向下方弯曲为直角，并且在该弯曲方向的下方端部分别形成有互相向相反方向突出的接合销部17a。该一对倾斜活动支杆部17、17在ZX平面上，构成使激光投光器8向X方向倾斜活动的ZX面倾斜活动机构的一部分。

如图5所示，该ZX面倾斜活动机构具有构成倾斜驱动部的一部分的驱动马达18。该驱动马达18被固定在外壳1内的适当处，在该驱动马达18上设置有输出齿轮19。在该外壳1内，设置有与驱动马达18相邻的可旋转螺栓棒20。在该螺栓棒20上设置有旋转传递齿轮21，旋转传递齿轮21与输出齿轮19啮合。螺栓棒20利用其驱动马达18而被旋转驱动。在该螺栓棒20上设置有滑动器22。该滑动器22利用螺栓棒20的旋转而在上下方向上往复移动。一对接合爪22a、22a在上下方向上间隔分开，形成于该滑动器22上。该一对接合爪22a具有可挠性。接合销部17a分别位于该一对接合爪22a、22a之间。

该接合销部17a、17a与该一对轴部6、6位于同一直线上。通过将该接合爪22a、22a与接合销部17a、17a接合，该激光投光器8在ZX面上向X方向倾斜活动。

在该外壳1内，以面对该滑动器22的往复移动区域的方式，固定设置线性检测器23。该线性检测器23用于对滑动器22距离基准位置(水平位置)的移动量进行光学性检测。将该滑动器22的检测输出输入到运算部24中。在下文中对该运算部24的功能进行叙述。

如图4、图6所示，在内框5上，在Y方向上且沿相反方向延伸的一对倾斜活动支杆25、25设置在平行板5a、5a上。符号26、26是对该倾斜活动支杆25、25的一端部进行固定保持的固定块。该一对倾斜活动支杆25、25在ZY平面上，构成使激光投光器8向Y方向倾斜活动的Zy面倾斜活动机构的一部分。

一对螺丝棒27、27可旋转地设置在外壳1内，滑动器28、28可上下移动地设置在螺丝棒27、27上。一对接合爪28a、28a在上下方向上分开一间隔，形成在滑动器28、28上。一对倾斜活动臂的接合端部25a、25a位于该一对接合爪28a、28a之间。使用与图5所示的构造相同的驱动马达和旋转传递齿轮，驱动该螺丝棒27、27。

通过将该接合爪28a、28a与接合端部25a、25a接合，该激光投光器8在ZY面上作Y方向倾斜运动。在该外壳1内，以面对该滑动器28的往复移动区域的方式，固定设置有线性检测器29。该线性检测器29用于对滑动器28距离基准位置(水平位置)的移动量进行光学检测。将该滑动器28的检测输出输入到运算部24中。

使激光投光器8在ZX平面上X方向倾斜活动时，例如，若使一边的滑动器22上升，同时使另一边的滑动器22下降，通过一边的线性检测器23检测距离基准位置的上升量，并通过另一边的线性检测器23检测距离基准位置的下降量。

如图7所示，如果将从激光投光器8的倾斜活动中心O’到螺丝棒的中心轴(滑动器22、22)为止的距离分别设为L1、L2，并将位于X轴方向两端的滑动器22、22的移动量设为ΔX1、ΔX2，则在X方向的水平面的倾斜角度θX：

θX＝tan^-1((ΔX1+ΔX2)/(L1+L2))

因此即使支撑机构中存在游隙(play)，也可以计算出倾斜角度。

此外，当使激光投光器8在ZY平面上且在Y方向倾斜活动时，例如，使一边的滑动器28上升，同时使另一边的滑动器28下降。通过一边的线性检测器29检测距离基准位置的上升量，并通过另一边的线性检测器29检测距离基准位置的下降量。运算部24利用该一对线性检测器29的检测输出，求出在Y方向的水平面的倾斜角度。

如果是使用一对倾斜活动支杆使激光投光器8倾斜移动的结构，则即使在支撑机构中存在游隙(play)的场合下，也可以精确地求出激光投光器8的倾斜活动角度。

如果使该激光投光器8相对于水平面，向X方向、Y方向倾斜预定角度，并使旋转筒11旋转，则可以形成与水平面成角度θX、θY的旋转基准面(基准平面)。

另外，在本发明的实施形态中，将倾斜驱动机构设置在倾斜支杆的两端，但即使仅将其中一端设为检测滑动器的移动量的倾斜检测机构，并仅在另一端上设置倾斜驱动机构，也可以进行正确的倾斜设定。

以上，参照附图通过实施例对本发明进行详细地说明。

然而，实施例仅为说明本发明的示例而已，并不对本发明产生任何限定。因此，在没有脱离本发明要旨的前提下，对于本发明所进行的人和修正或变更，均属于本发明的包含范围。

Claims (7)

1、一种激光测量机，使来自激光光源部的激光光束旋转，形成基准平面，其特征在于其包括：

激光投光部，其被可倾斜活动地支撑且旋转照射激光光束；

支撑机构，其可倾斜活动地支撑所述激光投光部；

倾斜活动支杆，其在与所述激光投光部垂直的X方向以及Y方向的两端延伸；

倾斜驱动部，其设置于所述倾斜活动支杆的至少一个上；

检测器，其设置于所述倾斜活动支杆的两端并检测所述倾斜活动支杆的移动量；以及

运算部，其利用由所述检测器所检测的移动量，计算X方向以及Y方向的倾斜度。

2、如权利要求1所述的激光测量机，其特征在于：检测所述倾斜活动支杆的移动量的检测器，检测与所述倾斜活动支杆接合的倾斜驱动部的移动量。

3、如权利要求1所述的激光测量机，其特征在于：可倾斜活动地支撑所述激光投光部的机构为万向节机构，且从位于所述倾斜活动支杆两端的检测器的移动量，检测由此万向节机构产生的误差。

4、如权利要求1所述的激光测量机，其特征在于：所述X方向与所述Y方向中的任一方向上互相沿相反方向延伸且支撑所述万向节机构的框体的一对轴部的轴线连线，和所述X方向与所述Y方向中的另一任一方向上互相沿相反方向延伸的一对轴部的轴线连线的交点，为所述激光投光部的倾斜活动中心。

5、如权利要求4所述的激光测量机，其特征在于：所述倾斜驱动部是由驱动马达、以所述驱动马达驱动的螺栓棒、以及分别与所述各倾斜活动支杆接合且通过所述螺栓棒上下往复移动的滑动器构成。

6、如权利要求5所述的激光测量机，其特征在于：所述各检测器是由面对所述滑动器且光学性检测所述滑动器的移动量的线性检测器构成。

7、如权利要求5所述的激光测量机，其特征在于：根据所述滑动器距离基准位置的移动量与倾斜活动支杆的长度，计算出所述激光投光部从水平面倾斜活动的倾斜角度。

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