CN209310806U - 一种可调间距的激光标线仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可调间距的激光标线仪，其特征在于：包括壳体、驱动装置、控制系统、电源和测距模块，驱动装置包括电机和传动装置，控制系统包括微处理器、方向传感器、激光模组和驱动电路，所述电机经驱动电路与微处理器相连，方向传感器与微处理器相连，测距模块与微处理器相连激光模组与微处理器相连，激光模组设在Y轴传动装置上，驱动装置实现令激光模组绕X轴、Y轴和Z轴转动；本实用新型的一种可调间距的激光标线仪结构简单，不仅能产生任意角度的激光线还能在产生特定距离的平行线，还可远程控制来调整任意角度的激光线以及产生特定距离的任意角度的激光线，不需要尺子便能做参考线，缩短施工的时间。

Description

一种可调间距的激光标线仪

技术领域

本实用新型涉及光学仪器制造领域，特别是涉及一种可调间距的激光标线仪。

背景技术

激光标线仪或水平仪在建筑行业通常被使用。一种传统激光标线仪包括：框架，摆锤，其中摆锤通过万向机构悬挂在框架上并且利用重力限定出竖直的铅垂线，至少包含一个激光束发射器，其安装在摆锤上，用于发射激光平面，所述激光平面被投射在对象上以形成笔直的激光线，该激光线用作铅垂或水平线以方便建筑或装修中的操作。

目前的激光标线仪通过悬挂重物利用重力的方式来投射出笔直的激光线，重物越重精度越高。由于仪器重量大，在客户运输移动或者日常使用的过程中仪器意外跌落经常发生，万向机构极易因受较大冲击力导致轴承受伤，轴系弯曲等不良现象，导致万向结构的灵敏度降低，机芯无法精确复位，影响光线的指标，传统的激光标线仪因此故障率很高，此外，传统的激光标线仪仅仅只能用于标线，并不能满足某些建筑施工的要求，如需要某个位置的水平线，但只能通过尺子来量取。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可调间距的激光标线仪。

本实用新型的技术方案为：一种可调间距的激光标线仪，其特征在于：包括壳体、驱动装置、控制系统和电源；

所述驱动装置包括电机和传动装置，电机包括X轴电机、Y轴电机和Z轴电机，传动装置包括X轴传动装置、Y轴传动装置和Z轴传动装置，Z轴电机一端与Z轴传动装置相连，另一端设置在所述壳体上，X轴电机一端与X轴传动装置相连，另一端设在Z轴传动装置上，Y轴电机一端与Y轴传动装置相连，另一端设在X轴传动装置上；

所述控制系统包括微处理器、方向传感器、激光模组、驱动电路和测距模块，所述电机经驱动电路与微处理器相连，方向传感器与微处理器相连，激光模组与微处理器相连，测距模块与微处理器相连；

所述激光模组设在Y轴传动装置上，所述驱动装置实现令激光模组绕X轴、Y轴和Z轴转动，X轴Y轴和Z轴互相垂直，且X轴和Y轴都与水平方向平行。

所述电源为所述控制系统和电机供电。

优选的，上述控制系统还包括编码器，编码器与所述微处理器相连，且安装在所述电机上。

优选的，上述控制系统还包括触摸屏和触摸屏驱动电路，触摸屏经触摸屏驱动电路与所述微处理器相连。

优选的，上述激光模组包括激光发射器和放大电路，激光发射器经放大电路与所述微处理器相连。

优选的，所述的一种可调间距的激光标线仪还包括移动终端，移动终端为手机或平板。

优选的，上述方向传感器为重力传感器或陀螺仪。

优选的，上述陀螺仪为三轴陀螺仪。

优选的，上述传动装置为转架。

优选的，上述控制系统还包括无线模块，无线模块与所述微处理器相连。

优选的，上述测距模块为超声波测距或激光测距模块。

优选的，上述测距模块至少两个，且放在不同的位置上。

优选的，上述控制系统还包括无线模块，无线模块与所述微处理器相连。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的一种可调间距的激光标线仪结构简单，不仅能产生任意角度的激光线还能在产生特定距离的平行线，还可远程控制来调整任意角度的激光线以及产生特定距离的任意角度的激光线，不需要尺子便能做参考线，缩短施工的时间。

附图说明

图1为本实用新型一种可调间距的激光标线仪的主视图

图2为本实用新型一种可调间距的激光标线仪的右视图

图3为本实用新型一种控制系统原理图

图4为本实用新型一种可调间距的激光标线仪的测量原理图

图5为本实用新型二种可调间距的激光标线仪的主视图

图6为本实用新型二种可调间距的激光标线仪的右视图

图7为本实用新型二种控制系统原理图

图8为本实用新型二种可调间距的激光标线仪的测量原理图

附图标记：X轴电机11、X轴编码器12、X轴转架13、Y轴电机21、Y轴编码器22、Y轴转架23、Z轴电机31、Z轴编码器32、Z轴转架33、激光模组4、激光线束41、激光发射器42、壳体5、微处理器61、方向传感器62、电池63、触摸屏64、第一超声波测距模块65、第二超声波测距模块66、第一激光测距模块67、第二激光测距模块68、墙面7、激光发射器离地的距离h1、激光发射器离墙的距离L、角度α、角度β。

具体实施方式

以下结合附图描述本实用新型的实施结构。

实施例一

如图1、图2、图3和图4所示，一种可调间距的激光标线仪，包括壳体5、驱动装置、控制系统和电源；

所述驱动装置包括电机和传动装置，电机包括X轴电机11、Y轴电机21和Z轴电机31，传动装置包括X轴传动装置、Y轴传动装置和Z轴传动装置，为使传动装置更加简单，反应速度更快，传动装置采用转架，其中X轴传动装置采用X轴转架13，Y轴传动装置采用Y轴转架23，Z轴传动装置采用Z轴转架33，Z轴电机31一端与Z轴转架33相连，另一端设置在所述壳体5上，Z轴电机用来驱动Z轴转架33绕Z轴转动，X轴电机11一端与X轴转架13相连，另一端设在Z轴转架33上，X轴电机11用来驱动X轴转架13绕X轴转动，Y轴电机21一端与Y轴转架23相连，另一端设在X轴转架13上，Y轴电机31用来驱动Y轴传动装置33绕Y轴转动。

所述控制系统包括微处理器、方向传感器、激光模组、驱动电路和测距模块，所述电机经驱动电路与微处理器相连，其中X轴电机11经第一驱动电路与微处理器相连，Y轴电机21经第二驱动电路与微处理器相连，Z轴电机31经第三驱动电路与微处理器相连，为了提高控制电机转动角度的精度，在电机上加入了编码器，用来测量电机转动的角度及转速等参数，其中X轴电机11安装上X轴编码器，Y轴电机21安装上Y轴编码器，Z轴电机31安装上Z轴编码器，测距模块选用超声波测距模块本实用新型的可调间距的激光标线仪离墙的距离L，超声波测距模块用来测量超声波测距模块包括包括超声波发射装置和超声波接收装置，超声波发射装置和超声波接收装置与所述微处理器相连，为了能使本实用新型的可调间距的激光标线仪向墙面投射光线时能正对着墙面7，因此采用了两个超声波测距模块，两个超声波测距模块为第一超声波测距模块和第二超声波测距模块66，两个超声波测距模块安装在本实用新型的可调间距的激光标线仪的不同位置上(如图1所示，两个超声波测距模块分布在左右两边)，以便能使本实用新型的可调间距的激光标线仪能调整自身的位置，使其正对着墙面7，其调整的过程为，因初始条件下，两个超声波测距模块分布在左右两边，且同时处于同一水平位置上，当微处理器从两个超声波测距模块检测到两者数据不同时，微处理器便会启动Z轴电机旋转，从而使本实用新型的可调间距的激光标线仪能正对着墙面7，当两者的数据相等时，就调整好仪器正对着墙面7，微处理器再从超声波测距模块中读取相应的距离数据，当然为了使测量距离的数据更加准确，可以采用更多的测距模块，然后来计算出距离的平均值以提高测量精度。

方向传感器62与微处理器相连，方向传感器62用来测量本激光标线仪放置于地上时倾斜的角度，并将其发送给微处理器，微处理器再进行控制电机的转动来产生任意角度的激光线，方向传感器62选用重力传感器，其工作的原理为利用压电效应来实现，压力越大，压电晶体的输出电压也越大，在一个重力块上不同方向上设置有重力传感器，当重力块向某个方向倾斜时，则对应的重力传感器因重力块的挤压而产生不同电压信号，从而判断倾斜的方向，当倾斜度越大，重力块挤压力越大，其重力传感器输出的电压也越大，重力传感器将其信号传到微处理器，以用来计算其倾斜的角度和倾斜的方向。

所述激光模组包括激光发射器42和放大电路，激光发射器42经放大电路与所述微处理器相连。激光模组4设在Y轴转架23上，控制系统通过控制驱动装置来实现令激光模组4绕X轴、Y轴转动和Z轴转动，X轴、Y轴和Z轴互相垂直且X轴和Y轴都与水平方向平行，激光模组绕Z轴转动可实现产生任意角度的激光线在不同位置的平行线。

为方便人机交互，在所述控制系统加入触摸屏64和触摸屏驱动电路，触摸屏64经触摸屏驱动电路与所述微处理器相连，通过操作触摸屏便可实现控制本实用新型的可调间距的激光标线仪来产生任意角度的激光线。

为方便移动及携带本仪器，所述电源为电池，其中电池选用可充电的锂电池，可节约资源，锂电池为整个装置提供电力。

有时施工人员需要在架子上施工，而标线又放置较远的位置，不方便施工人员来控制激光标线仪，故在加入无线模块，无线模块与述微处理器相连，手机或平板可通过无线模块来与激光标线仪通讯，从而可远程进行控制本激光标线仪。

本实用新型的工作原理如下：

本实用新型的一种可调间距的激光标线仪，假如初始值是能产生水平的激光线(初始值能产生水平的激光线或其他角度的激光线也可以，选用水平的激光仅为了方便表述其原理)且该水平线的高度与激光发射器离地面的高度相等，将本实用新型的激光线放置于工作面上，启动第一超声波测距模块和测距模块，用其来对着墙面7发送超声波来测量本仪器距离墙面7的距离L，若两者测量出来的数据不相等，如图4，若第一超声波测距模块65测量的数据比第二超声波测距模块66大，微处理器将启动Z轴电机31，并进行顺时针旋转(图4从上往下看是顺时针)，若第一超声波测距模块65测量的数据比第二超声波测距模块66小，微处理器将启动Z轴电机31，并进行逆时针旋转(图4从上往下看是逆时针)，直到这两个超声波测距模块测量出来的数据相等，并读取其距离数据L，并将L的数据大小存储，此时激光发射器到墙面的距离也为L，此时本实用新型的一种可调间距的激光标线仪正对着墙面7。

由于工作面的倾斜，其倾斜方向和倾斜的角度将由重力传感器来检测到，若本仪器从图1的方向看处于左高右低或左低右高的情况，安装在X轴方向上的重力传感器将检测到重力块的挤压，并将其信号传递给微处理器，微处理识别到是由X轴方向上的重力传感传来的信号便判定向右偏或左偏，并能判定出倾斜的角度γ，微处理器在控制Y轴电机21旋转，使激光模组绕Y轴逆时针(从图1看是逆时针)或顺时针旋转γ角度，便使得本实用新型的激光标线仪继续产生水平的激光线，若电机转动的角度不足或超过γ角度，将由Y轴编码器检测到并反馈给微处理器，微处理器将对Y轴电机进行进一步的控制，以达到高精度控制电机旋转的角度。若本仪器从图2的方向看处于左高右低或左低右高的情况，安装在Y轴方向上的重力传感器将检测到重力块的挤压，并将其信号传递给微处理器，微处理识别到是由Y轴方向上的重力传感传来的信号便判定向右偏或左偏，并能判定出倾斜的角度δ，微处理器在控制X轴电机21旋转，使激光模组绕X轴逆时针(从图2看是逆时针)或顺时针旋转δ角度，便使得本实用新型的激光标线仪继续产生竖直的激光线，若电机转动的角度不足或超过δ角度，将由X轴编码器检测到并反馈给微处理器，微处理器将对X轴电机进行进一步的控制，以达到高精度控制电机旋转的角度，本过程为本实用新型的一种可调间距的激光标线仪自动调整的过程。

调整完成后，当需要任意角度的激光线时，通过触摸屏或通过手机来与本实用新型的激光标线来通讯，从而控制X轴电机或Y轴电旋转来产生其不同角度的激光线，如需要水平的激光线，本实用新型的一种可调间距的激光标线仪控制Y轴电机旋转90度，便可得到水平的激光线，当需要特定高度的水平线H时，此时H＝h1+L*Tanα,其中h1为发射器距离地面的高度，其大小已在安装后本仪器时就默认确定好其大小值，因此将式子H＝h1+L*Tanα等价变换，α＝arc Tan[(H-h1)÷L]，其结果由微处理器来进行运算出来，计算出来后，又由于初始值是能产生水平的激光线且该水平线的高度与激光发射器离地面的高度相等，微处理器启动X轴电机11，使其顺时针旋转α角度，便能得到高为H的水平激光线，间隔特定的距离来产生其它角度的激光线(除水平线外)，间隔的距离大小计算公式这里不再叙述，采用本实用新型的一种可调间距的激光标线仪大大方便了建筑施工人员的操作，不用尺子来测量，能缩短其施工时间。

实施例二

如图5、图6、图7和图8所示，一种可调间距的激光标线仪，包括壳体5、驱动装置、控制系统和电源；

所述驱动装置包括电机和传动装置，电机包括X轴电机11、Y轴电机21和Z轴电机31，传动装置包括X轴传动装置、Y轴传动装置和Z轴传动装置，为使传动装置更加简单，反应速度更快，传动装置采用转架，其中X轴传动装置采用X轴转架13，Y轴传动装置采用Y轴转架23，Z轴传动装置采用Z轴转架33，Z轴电机31一端与Z轴转架33相连，另一端设置在所述壳体5上，Z轴电机用来驱动Z轴转架33绕Z轴转动，X轴电机11一端与X轴转架13相连，另一端设在Z轴转架33上，X轴电机11用来驱动X轴转架13绕X轴转动，Y轴电机21一端与Y轴转架23相连，另一端设在X轴转架13上，Y轴电机31用来驱动Y轴传动装置33绕Y轴转动。

所述控制系统包括微处理器、方向传感器、激光模组、驱动电路和测距模块，所述电机经驱动电路与微处理器相连，其中X轴电机11经第一驱动电路与微处理器相连，Y轴电机21经第二驱动电路与微处理器相连，Z轴电机31经第三驱动电路与微处理器相连，为了提高控制电机转动角度的精度，在电机上加入了编码器，用来测量电机转动的角度及转速等参数，其中X轴电机11安装上X轴编码器，Y轴电机21安装上Y轴编码器，Z轴电机31安装上Z轴编码器，测距模块选用激光测距模块本实用新型的可调间距的激光标线仪离墙的距离L，激光测距模块用来测量激光测距模块包括第一激光测距模块67和第二激光测距模块68，第一激光测距模块67和第二激光测距模块68与所述微处理器相连，为了能使本实用新型的可调间距的激光标线仪向墙面投射光线时能正对着墙面7，因此采用了两个激光测距模块，两个激光测距模块安装在本实用新型的可调间距的激光标线仪的不同位置上(如图5所示，两个激光测距模块分布在左右两边)，以便能使本实用新型的可调间距的激光标线仪能调整自身的位置，使其正对着墙面7，其调整的过程为，因初始条件下，两个激光测距模块分布在左右两边，且同时处于同一水平位置上，当微处理器从两个激光测距模块检测到两者数据不同时，微处理器便会启动Z轴电机旋转，从而使本实用新型的可调间距的激光标线仪能正对着墙面7，当两者的数据相等时，就调整好仪器正对着墙面7，微处理器再从激光测距模块中读取相应的距离数据，当然为了使测量距离的数据更加准确，可以采用更多的测距模块，然后来计算出距离的平均值以提高测量精度。

方向传感器与微处理器相连，方向传感器用来测量本激光标线仪放置于地上时倾斜的角度，并将其发送给微处理器，微处理器再进行控制电机的转动来产生任意角度的激光线，方向传感器选用陀螺仪，为了提高其精度，选用现有的集成化芯片MP67B，MP67B芯片与微处理器相连，该MP67B芯片内含有陀螺仪，不仅可以用它来测量倾斜度还能测量加速度。

所述激光模组包括激光发射器42和放大电路，激光发射器42经放大电路与所述微处理器相连。激光模组4设在Y轴转架23上，控制系统通过控制驱动装置来实现令激光模组4绕X轴、Y轴转动和Z轴转动，X轴、Y轴和Z轴互相垂直且X轴和Y轴都与水平方向平行，激光模组绕Z轴转动可实现产生任意角度的激光线在不同位置的平行线。

为方便人机交互，在所述控制系统加入触摸屏64和触摸屏驱动电路，触摸屏64经触摸屏驱动电路与所述微处理器相连，通过操作触摸屏便可实现控制本实用新型的可调间距的激光标线仪来产生任意角度的激光线。

为方便移动及携带本仪器，所述电源为电池，其中电池选用可充电的锂电池，可节约资源，锂电池为整个装置提供电力。

有时施工人员需要在架子上施工，而标线又放置较远的位置，不方便施工人员来控制激光标线仪，故在加入无线模块，无线模块与述微处理器相连，手机或平板可通过无线模块来与激光标线仪通讯，从而可远程进行控制本激光标线仪。

本实用新型的工作原理如下：

本实用新型的一种可调间距的激光标线仪，假如初始值是能产生竖直的激光线(初始值能产生水平的激光线或其他角度的激光线也可以，选用竖直的激光仅为了方便表述其原理)且该竖直线的方向与激光发射器离同在一个竖直方向，将本实用新型的激光线放置于工作面上，启动第一激光测距模块67和第二激光测距模块68，用其来对着墙面7发送超声波来测量本仪器距离墙面7的距离L，若两者测量出来的数据不相等，如图8，若第一激光测距模块67测量的数据比第二激光测距模块8大，微处理器将启动Z轴电机31，并进行顺时针旋转(图8从上往下看是顺时针)，若第一激光测距模块65测量的数据比第二激光测距模块66小，微处理器将启动Z轴电机31，并进行逆时针旋转(图8从上往下看是逆时针)，直到这两个激光测距模块测量出来的数据相等，并读取其距离数据L，并将L的数据大小存储，此时激光发射器到墙面的距离也为L，此时本实用新型的一种可调间距的激光标线仪正对着墙面7。

由于工作面的倾斜，其倾斜方向和倾斜的角度将由M67B芯片来检测到，若本仪器从图5的方向看处于左高右低或左低右高的情况，安装在X轴方向上的重力传感器将检测到重力块的挤压，并将其信号传递给微处理器，微处理识别到是由X轴方向上的重力传感传来的信号便判定向右偏或左偏，并能判定出倾斜的角度η，微处理器在控制Y轴电机21旋转，使激光模组绕Y轴逆时针(从图5看是逆时针)或顺时针旋转η角度，便使得本实用新型的激光标线仪继续产生水平的激光线，若电机转动的角度不足或超过η角度，将由Y轴编码器检测到并反馈给微处理器，微处理器将对Y轴电机进行进一步的控制，以达到高精度控制电机旋转的角度。若本仪器从图2的方向看处于左高右低或左低右高的情况，安装在Y轴方向上的重力传感器将检测到重力块的挤压，并将其信号传递给微处理器，微处理识别到是由Y轴方向上的重力传感传来的信号便判定向右偏或左偏，并能判定出倾斜的角度θ，微处理器在控制X轴电机21旋转，使激光模组绕X轴逆时针(从图6看是逆时针)或顺时针旋转θ角度，便使得本实用新型的激光标线仪继续产生竖直的激光线，若电机转动的角度不足或超过θ角度，将由X轴编码器检测到并反馈给微处理器，微处理器将对X轴电机进行进一步的控制，以达到高精度控制电机旋转的角度，本过程为本实用新型的一种可调间距的激光标线仪自动调整的过程。

调整完成后，当需要任意角度的激光线时，通过触摸屏或通过手机来与本实用新型的激光标线来通讯，从而控制X轴电机或Y轴电旋转来产生其不同角度的激光线，如需要水平的激光线，本实用新型的一种可调间距的激光标线仪控制Y轴电机旋转90度，便可得到水平的激光线，当需要特定间距为L1的竖直激光线时，此时L1＝L*Tanβ,其中L为激光发射器距离墙面的距离，将式子L1＝L*Tanβ等价变换，β＝arc Tan[L1÷L]，其结果由微处理器来进行运算出来，计算出来后，微处理器启动Z轴电机31，使其逆时针旋转β角度，便能得到间距为L1的竖直激光线，间隔特定的距离来产生其它角度的激光线(除水平线外)，间隔的距离大小计算公式这里不再叙述，采用本实用新型的一种可调间距的激光标线仪大大方便了建筑施工人员的操作，不用尺子来测量，能缩短其施工时间。

注：术语“X轴”、“Y轴”、“Z轴”、“顺时针”和“逆时针”等，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式。但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或简单替换，都应该涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可调间距的激光标线仪，其特征在于：包括壳体、驱动装置、控制系统和电源；

所述驱动装置包括电机和传动装置，电机包括X轴电机、Y轴电机和Z轴电机，传动装置包括X轴传动装置、Y轴传动装置和Z轴传动装置，Z轴电机一端与Z轴传动装置相连，另一端设置在所述壳体上，X轴电机一端与X轴传动装置相连，另一端设在Z轴传动装置上，Y轴电机一端与Y轴传动装置相连，另一端设在X轴传动装置上；

所述控制系统包括微处理器、方向传感器、激光模组、驱动电路和测距模块，所述电机经驱动电路与微处理器相连，方向传感器与微处理器相连，激光模组与微处理器相连，测距模块与微处理器相连；

所述激光模组设在Y轴传动装置上，所述驱动装置实现令激光模组绕X轴、Y轴和Z轴转动，X轴Y轴和Z轴互相垂直，且X轴和Y轴都与水平方向平行；

所述电源为所述控制系统和电机供电。

2.根据权利要求1所述的一种可调间距的激光标线仪，其特征在于：所述控制系统还包括编码器，编码器与所述微处理器相连，且安装在所述电机上。

3.根据权利要求1所述的一种可调间距的激光标线仪，其特征在于：所述控制系统还包括触摸屏和触摸屏驱动电路，触摸屏经触摸屏驱动电路与所述微处理器相连。

4.根据权利要求1所述的一种可调间距的激光标线仪，其特征在于：所述激光模组包括激光发射器和放大电路，激光发射器经放大电路与所述微处理器相连。

5.根据权利要求1所述的一种可调间距的激光标线仪，其特征在于：还包括移动终端。

6.根据权利要求1所述的一种可调间距的激光标线仪，其特征在于：所述方向传感器为重力传感器或陀螺仪。

7.根据权利要求1所述的一种可调间距的激光标线仪，其特征在于：所述传动装置为转架。

8.根据权利要求1所述的一种可调间距的激光标线仪，其特征在于：所述控制系统还包括无线模块，无线模块与所述微处理器相连。

9.根据权利要求1所述的一种可调间距的激光标线仪，其特征在于：所述测距模块为超声波测距或激光测距模块。

10.根据权利要求1或9所述的一种可调间距的激光标线仪，其特征在于：所述测距模块至少两个，且放在不同的位置上。