CN205373710U - 一种多用途平行线激光标线仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多用途平行线激光标线仪，包括激光部分及测量部分，所述激光部分包括水平基准激光器及角度测量激光器，角度测量激光器所射出的激光线与水平基准激光保持平行；所述测量部分包括外壳、角度传感器和二轴倾角传感器；所述角度传感器与角度测量激光器通过转轴连接；还包括控制单元及数据处理单元，控制单元及数据处理单元与角度传感器、二轴倾角传感器连接。这种标线仪可射出任意需要坡度的直线及平行线，且两条平行线的距离可任意调节，方便施工；这种标线仪为绝对角度与水平面角测量，不需用户校准零位，通电即可直接用于倾角面、角度测量及激光标线，使用方便、读数准确，不受制造公差或安装公差的影响，成本低、适应面较宽。

Description

一种多用途平行线激光标线仪

技术领域

本实用新型涉及一种在工程建筑、室内装修、测量测绘领域的测量装置标线，尤其是一种多用途平行线激光标线仪。

背景技术

随着激光光源技术的迅速发展，激光标线仪作为一种提供参照线的装置，为使用者提供划线指导。由于采用光照方式，减少了人工划线、标线的繁琐工序，提高了生产效率，又避免了人工划线带来的痕迹，且其可单人操作、在工程建筑、室内装修、测量测绘领域得到了广泛应用。

现有技术中公开了不同的激光标线仪，借此能投射水平的和/或竖直的激光线。可是，在工程建筑、室内装修施工时，装修工人往往都不是单独在某一条水平线或铅垂线上施工，装修工人还可能在某些固定平面倾角/坡度上施工或在某个方向同样的坡度做平行线施工，现有技术中能够产生两条平行光线的激光标线仪的结构通过棱镜组将经聚光镜聚焦的一个光点分成两个光点，再由这两个光点打在分光镜上产生两条平行的直线。这种激光标线仪的结构较为复杂，并且容易受棱镜组本身制造公差或安装公差影响，这就导致对镜片和组装操作具有更高要求，装配费时费工，进而导致生产成本高昂，并且质量难以控制且由激光打出的两条平行线距离是固定的，不可调节，适应面较窄。

在实际施工过程中，施工的距离、间隔等都是在不断变化的，装修工人在现有标线仪的基础上必须还得借助其他测量工具(如直尺、水平尺等)才能方便施工。且无论是尺量刻线或电子数值的角度数值显示皆为实体手动测量，再者，对建筑工程的室内外对象建造施工的标示，或建造中和建造后的检测而言，其并不适用于远距离测量或标示而必须使用多种的测量工法而显费事费时费工。

实用新型内容

为解决上述平行线建筑施工需要多种计量检测工具的不便，本实用新型提供一种多用途平行线激光标线仪，这种激光标线仪不受制造公差或安装公差的影响，成本低、方便施工、适应面较宽。

一种多用途平行线激光标线仪，包括激光部分及测量部分，

所述激光部分包括水平基准激光器及角度测量激光器，角度测量激光器所射出的激光线与水平基准激光保持平行；

所述测量部分包括外壳、角度传感器和二轴倾角传感器；

所述角度传感器与角度测量激光器通过转轴连接；

还包括控制单元及数据处理单元，控制单元及数据处理单元与角度传感器、二轴倾角传感器连接。

还包括角度调节轮，所述角度调节轮与角度测量激光器连接。

所述的角度调节轮包括角度粗调轮和角度微调轮。

进一步，包括显示单元，所述显示单元与控制单元及数据处理单元连接。

所述二轴倾角传感器为MEMS重力加速度传感器。

所述的角度传感器为绝对型圆容栅角度传感器。

进一步，所述测量部分包括蜂鸣器，所述蜂鸣器与控制单元及数据处理单元连接。

所述测量部分包括USB接口，所述USB接口与控制单元及数据处理单元连接。

所述水平基准激光器、角度测量激光器与控制单元及数据处理单元连接。

所述外壳的左侧面设有第一定位针。

所述外壳的右侧面设有第二定位针。

所述外壳的下表面设有水平调节轮，所述水平调节轮为三个。

这种标线仪通过两个激光发光装置与1个角度测量传感器及1个二轴倾角传感器相结合，可射出任意需要坡度的直线及平行线，且两条平行线的距离可任意调节，方便施工；这种标线仪为绝对角度与水平面角测量，不需用户校准零位，通电即可直接用于倾角面、角度测量及激光标线，使用方便、读数准确，且结构简单，不受制造公差或安装公差的影响，成本低、适应面较宽。

附图说明

图1为实施例的结构示意图；

图2为图1的仰视结构示意图；

图3为图2中的标线仪移开下表面后的结构示意图；

图4为实施例的右侧面结构示意图；

图5为实施例的电路连接方框图。

图中，1.水平基准激光器2.角度测量激光器3.角度粗调轮4.角度微调轮5.显示单元6.控制单元及数据处理单元7-1.第一定位针7-2.第二定位针8.水平调节轮9.左侧面10.右侧面11.下表面12.底面13.第二水平直线14.第一水平直线15.二轴倾角传感器16.角度传感器17.USB接口。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

实施例：

参照图1-图5，一种水平激光标线仪，包括激光部分及测量部分，

所述激光部分包括水平基准激光器1及角度测量激光器2，角度测量激光器2所射出的激光线与水平基准激光保持平行；；

所述测量部分包括外壳、角度传感器16和二轴倾角传感器15；

所述角度传感器16与角度测量激光器2通过转轴连接；

还包括控制单元及数据处理单元6，控制单元及数据处理单元6与角度传感器16、二轴倾角传感器15连接。

包括角度调节轮，所述角度调节轮与角度测量激光器2连接。所述的角度调节轮包括角度粗调轮3和角度微调轮4。

包括显示单元5，所述显示单元5与控制单元及数据处理单元6连接。显示单元5为液晶显示器，显示单元5可直接显示水平基准激光器1所射出的扇形面与水平面的夹角。

所述二轴倾角传感器15为MEMS重力加速度传感器。

所述的角度传感器16为绝对型圆容栅角度传感器，可采用公开号为CN101206126A“用于绝对位置测量的绝对型圆容栅传感器测量装置”所公开的绝对型圆容栅角度传感器，其具有绝对角度位置检测能力，可直接测出水平基准激光和角度测量激光间的夹角位置值，通过显示单元5的液晶显示成直观读数。

所述测量部分包括蜂鸣器，所述蜂鸣器与控制单元及数据处理单元6连接。

所述测量部分包括USB接口17，所述USB接口17与控制单元及数据处理单元6连接。

所述水平基准激光器1、角度测量激光器2与控制单元及数据处理单元6连接。由控制单元及数据处理单元6控制水平基准激光器1、角度测量激光器2的电源。

所述外壳包括左侧面9、右侧面10和下表面11和底面12。

所述外壳的左侧面9设有第一定位针7-1。所述外壳的右侧面10设有第二定位针7-2。定位针与角度传感器16同轴。

所述第一定位针7-1与第二定位针7-2与角度传感器同轴。

所述外壳的下表面11设有水平调节轮8。所述水平调节轮8为三个，其中下表面11的底边设置两个，中部设置一个。外表面11下设3个螺纹孔，拧上水平调节轮8后，用户可通过调节水平调节轮8位置的高度而使下表面11的工作面与水平面平行。

所述控制单元及数据处理单元6与电源、按键连接。

所述激光部分在通电时可以利用激光形成一条高亮度的扇形面，当激光投射到物体上时形成一条高亮度的激光线，为使用者提供划线指导。所述测量部分用于测量水平基准激光器1与角度测量激光器2所射出激光面之间的夹角及水平基准激光器1所射出激光面的平面角。

所述测量部分的角度传感器16、二轴倾角传感器15和数据处理单元设置在外壳内。角度传感器16、二轴倾角传感器15的数据经数据处理单元处理后输出到显示单元5。当角度传感器16转动时，角度测量激光器2会同步转动。所述角度传感器16输出水平基准激光器1与角度测量激光器2所射出激光面之间的夹角。所述二轴倾角传感器15输出水平基准激光器1所射出的扇形面的平面角。当工作面非水平时，可通过调整水平调节轮8达到调平目的。

用户调整下表面11底边的两个水平调节轮调平时，使显示单元5显示倾角值逐渐变小，当显示数值出现拐点，即显示数值又要变大，说明已经调到了最小值，此时蜂鸣器发出“滴、滴”的报警声提示已经完成了这个测量轴的调整，然后开始调整下表面11中部的水平调节轮直至拐点，即显示数值为最小值，如此交替几次，使显示数值逐渐变小直至零位即完成了平面的调平。

经数据处理单元处理好的数据可通过USB接口17输出到电脑、手机等其他设备及用于自动水平调整装置的调平控制。

当角度传感器16在零位时，角度测量激光线与水平基准激光线重合。

外壳的下表面11可作为测量面使用，当下表面11放置在标准平台上时，二轴倾角传感器视值为零且水平基准激光器1射出的激光面与水平面平行，角度测量激光器2所射出的激光线与水平基准激光保持平行，当转动角度粗调轮3时，角度测量激光会平行于水平基准激光移动，两条激光平行线的距离与角度传感器16的旋转角度及投射距离成正比。当下表面11呈某一坡度放置时，本激光标线仪会打出两条与测量面呈同样坡度的激光线。

当外壳的下表面11呈任意坡度放置时，激光器则射出为该坡度的激光平面，并在投射面上形成一条激光线。

显示单元5与角度传感器16、二轴倾角传感器15通过带缆连接。

所述二轴倾角传感器工作原理如下：当待测平面绕任意方位的旋转轴旋转方位角为α，使待测平面倾斜θ时，待测平面的两轴与它们在水平面上的投影轴之间的夹角θ_x、θ_y与载体倾斜角θ的几何关系，如图所示：

设待测平面两轴x′、y′与在水平面上的投影轴之间的夹角分别为θ_x、θ_y，待测平面的法向轴z′与水平面的法向轴z之间的角度为θ，而同时倾角传感器的输入基准轴感受的加速度ai与基准轴倾角θi的关系两者之间的关系为：

$ai=\sin \mathrm{\θ}i=\frac{g_{\mathrm{\θ}i}}{g}$

其中g为重力加速，gθi为基准轴倾角是θi时在基准轴上重力加速度的分量。设传感器的两个输入基准轴分别为x、y轴方向，输入基准轴方向的加速度分别为a_x、a_y，则重力加速度在坐标系xoy平面内的分量a_xoy为：

$a_{xoy}=\sqrt{a_x^2+a_y^2}$

则代入加速度和倾角的关系式可得到θ_x、θ_y与θ间的关系为：

$sin\mathrm{\θ}=\sqrt{{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_x+{\sin }^2{\mathrm{\θ}}_y}$

但上式在进行信号处理时是不方便的。使用硬件电路求取信号的正弦函数和反正弦函数是非常困难的，不精确的。若使用单片机对信号进行软件处理，求解正切函数和反正切函数，在高精度要求情况下，需要大量内存和很高的计算速度，这又是单片机很难具备的条件，因此在实际使用中往往采用近似算法，在θ较小时，待测平面的倾角可以通过下式计算：

$\mathrm{\θ}=\sqrt{{{\mathrm{\θ}}_x}^2+{\mathrm{\θ}}_y^2}$

这种设计的优点是全方位倾角型号由计算得出，不会存在某个角度信号误差太大的情况，并且在两轴信号有很好的一致性，可输出较为精确的倾角信号。

针对更高精度的需求，可通过对产品实际精度检测然后由单片机以查表或插值等方法加以修正。

显示单元5可直接显示激光平面的倾斜方向提示及该平面的倾斜角数值。用户可根据测量的水平面夹角值的趋零特性分别调整两个控制轴输出使水平面夹角值趋零即可实现测量面的水平面调平，使用简便、结果精准。

当左侧面9或下表面11作为工作面使用时，水平基准激光及角度测量激光会在工作面上形成两条特定角度的角度线，两条线的角度值可以通过显示单元读出。

MEMS重力加速度传感器与数据处理单元及蜂鸣器集成在一片PCB板上。MEMS重力加速度传感器处于零位时，水平基准激光器1射出的激光面与水平面平行，并在投射面上形成一条第一水平直线14。角度测量激光器2与绝对型圆容栅角度传感器16通过转轴连接，当角度测量激光器2转动时，绝对型圆容栅角度传感器16会在转轴的带动下同步转动，角度测量激光器2射出的激光面与水平基准激光1射出的激光面平行，在投射面上会形成一条激光线第二水平直线13。转动角度粗调轮3或角度微调轮4都能带动角度测量激光器2转动。

控制单元及数据处理单元6可以作为水平基准激光器1及角度测量激光器2的电源控制开关。控制单元及数据处理单元6通过带缆与绝对型圆容栅角度传感器16及MEMS重力加速度传感器连接，在显示单元5上切换显示绝对型圆容栅角度传感器16或MEMS重力加速度传感器的数据。

控制单元及数据处理单元6的数据还可经USB接口17输出。

下面描述几个具体的使用办法：

使用方法1：将产品的下表面11作为测量基准面(产品默认当下表面11置于水平面时，射出水平基准激光面与水平面平行)，如果产品的工作面非水平，可在下测量面上安装上三个水平调节轮8，然后用户根据倾斜角度数值的变化趋势提示，通过调整后边两调整手轮达到目的：先调整其中任一调节轮，使显示倾角值逐渐变小，当显示数值出现拐点，在拐点处蜂鸣器会发出“滴、滴”的提示音，即显示数值又要变大，说明已经调到了最小值，此时开始调整另一个调节轮直至拐点，即显示数值为最小值，如此交替几次，使显示数值逐渐变小直至零位即完成了平面的调平。调平后，水平基准激光器1射出的激光面即为水平面，由于当角度传感器16显示角度为零时，水平基准激光与可旋转激光是重合的，当可旋转激光旋转到任意角度，两条激光线在投射面上形成的两条激光线始终平行，用户可以通过调整角度粗调轮3或角度微调轮4来改变两条平行线的距离，以方便施工。

使用方法2：如图4，使用时，将产品的左侧面9或右侧面10作为工作面使用，激光器会在工作面上显示两条激光线，两条激光线夹角的角度值可以在显示单元5上显示出来。

使用方法3：将产品底面12置于地面上，此产品可在天花板上显示出两条相互平行的直线，用户可以通过调整角度粗调轮3或角度微调轮4来改变两条平行线的距离，工人只需要在激光线上施工，无需划线。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多用途平行线激光标线仪，其特征在于，包括激光部分及测量部分，

所述激光部分包括水平基准激光器及角度测量激光器，角度测量激光器所射出的激光线与水平基准激光保持平行；

所述测量部分包括外壳、角度传感器和二轴倾角传感器；

所述角度传感器与角度测量激光器通过转轴连接；

还包括控制单元及数据处理单元，控制单元及数据处理单元与角度传感器、二轴倾角传感器连接。

2.根据权利要求1所述的多用途平行线激光标线仪，其特征在于，还包括角度调节轮，所述角度调节轮与角度测量激光器连接。

3.根据权利要求2所述的多用途平行线激光标线仪，其特征在于，所述的角度调节轮包括角度粗调轮和角度微调轮。

4.根据权利要求1所述的多用途平行线激光标线仪，其特征在于，包括显示单元，所述显示单元与控制单元及数据处理单元连接。

5.根据权利要求1所述的多用途平行线激光标线仪，其特征在于，所述测量部分包括蜂鸣器，所述蜂鸣器与控制单元及数据处理单元连接。

6.根据权利要求1所述的多用途平行线激光标线仪，其特征在于，所述测量部分包括USB接口，所述USB接口与控制单元及数据处理单元连接。

7.根据权利要求1所述的多用途平行线激光标线仪，其特征在于，所述水平基准激光器、角度测量激光器与控制单元及数据处理单元连接。

8.根据权利要求1所述的多用途平行线激光标线仪，其特征在于，所述外壳的左侧面设有第一定位针。

9.根据权利要求1所述的多用途平行线激光标线仪，其特征在于，所述外壳的右侧面设有第二定位针。

10.根据权利要求1所述的多用途平行线激光标线仪，其特征在于，所述外壳的下表面设有水平调节轮。