RU123936U1

RU123936U1 - DEVICE FOR CREATING HORIZONTAL AND ORTHOGONAL LASER RAYS

Info

Publication number: RU123936U1
Application number: RU2012136403/28U
Authority: RU
Inventors: Иван Иванович Канаев; Игорь Григорьевич Федосеев; Александра Юрьевна Новичкова
Priority date: 2012-08-17
Filing date: 2012-08-17
Publication date: 2013-01-10

Abstract

1. Устройство создания горизонтальных и ортогональных лазерных лучей, содержащее лазер, луч которого направлен вертикально вниз, последовательно установленные оптический блок обработки лазерного луча, жидкостный компенсатор и пентапризму, направляющую луч в горизонтальную плоскость, при этом за пентапризмой, на пути горизонтального луча установлен первый оптический компенсационный блок и разделяющая пентапризма, формирующая прямой луч по направлению входящего луча, и второй луч, направленный под углом 90° к первому лучу в горизонтальной плоскости, а за разделяющей пентапризмой, на пути второго луча установлен второй оптический компенсационный блок.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что упомянутый оптический блок предназначен для создания кольцевого лазерного луча с яркой центральной точкой.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что жестко закреплено на основание, выполненное с возможностью предварительной установки устройства в горизонтальное положение.4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что жидкостный компенсатор выполнен в виде двух компенсаторов с жидкостными оптическими клиньями, расположенными в двух пересекающихся плоскостях.5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что первый оптический компенсационный блок выполнен с одним оптическим компенсационным клином для регулировки луча относительно линии горизонта.6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что второй оптический компенсационный блок выполнен с двумя оптическими компенсационными клиньями.1. A device for creating horizontal and orthogonal laser beams, comprising a laser whose beam is directed vertically downward, a sequentially mounted optical unit for processing a laser beam, a liquid compensator, and a pentaprism directing the beam into a horizontal plane, with the first optical beam being installed behind the pentaprism a compensation unit and a separating pentaprism, forming a direct beam in the direction of the incoming beam, and a second beam directed at an angle of 90 ° to the first beam horizontally second plane and for separating pentaprism in the path of the second beam has a second optical compensation blok.2. The device according to claim 1, characterized in that the said optical unit is designed to create an annular laser beam with a bright center point. The device according to claim 1, characterized in that it is rigidly fixed to the base, made with the possibility of pre-installation of the device in a horizontal position. The device according to claim 1, characterized in that the liquid compensator is made in the form of two compensators with liquid optical wedges located in two intersecting planes. The device according to claim 1, characterized in that the first optical compensation unit is made with one optical compensation wedge for adjusting the beam relative to the horizon line. The device according to claim 1, characterized in that the second optical compensation unit is made with two optical compensation wedges.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к устройствам лазерного нивелирования с жидкостными компенсаторами положения лазерного луча в пространстве.The proposed utility model relates to laser leveling devices with liquid compensators for the position of the laser beam in space.

Известны конструкции устройств нивелирования с использованием жидкостных компенсаторов. Жидкостные компенсаторы в данных приборах предназначены для компенсации неточности установки прибора относительно горизонта.Known constructions of leveling devices using liquid compensators. Liquid compensators in these devices are designed to compensate for inaccuracies in the installation of the device relative to the horizon.

В изобретении по патенту ЕР 1245926, G01C 9/20, публикация 02.10.2002 описано устройство нивелира для формирования горизонтального и вертикального лазерного луча, содержащего лазер, жидкостный компенсатор со свободной поверхностью, оптическую систему и поворотную пентапризму.In the invention according to patent EP 1245926, G01C 9/20, publication 02.10.2002 a leveling device for forming a horizontal and vertical laser beam containing a laser, a liquid compensator with a free surface, an optical system and a rotary pentaprism is described.

В полезной модели RU 23196, G01C 15/00, публикация 27.05.2002 описан лазерный нивелир содержащий, корпус с закрепленной в нем телескопической системой лазер и жидкостный компенсатор.Utility model RU 23196, G01C 15/00, publication 05.27.2002 describes a laser level containing a housing with a laser attached to it and a telescopic system and a liquid compensator.

Наиболее близким аналогом является Прибор вертикального проектирования ЛЗП (http://www.drillings.ru/pribor-lzp) содержащий, корпус, установленный в нем лазер, жидкостный компенсатор и две пентапризмы. Прибор предназначен для формирования одного вертикального луча.The closest analogue is the LZP Vertical Design Device (http://www.drillings.ru/pribor-lzp) containing, a housing, a laser installed in it, a liquid compensator and two pentaprisms. The device is designed to form one vertical beam.

Известные устройства устраняют погрешность, связанную с неточностью установки приборов относительно горизонта, однако необходимы простые приборы, в которых точность формирования лазерных лучей была выше, в том числе ортогональных лазерных лучей.Known devices eliminate the error associated with inaccurate installation of instruments relative to the horizon, however, simple instruments are needed in which the accuracy of the formation of laser beams was higher, including orthogonal laser beams.

Решенная полезной моделью техническая задача заключается в создании устройства создания горизонтальных и ортогональных лазерных лучей, в которых погрешность формирования лучей относительно горизонта и друг друга составляла бы минимальную величину.The technical problem solved by the utility model is to create a device for creating horizontal and orthogonal laser beams, in which the error in the formation of beams relative to the horizon and to each other would be a minimum value.

Сущность предлагаемой полезной модели состоит в том, что устройство создания горизонтальных и ортогональных лазерных лучей содержит лазер, луч которого направлен вертикально вниз, последовательно установленные оптический блок обработки лазерного луча, жидкостный компенсатор и пентапризму, направляющую луч в горизонтальную плоскость. При этом за пентапризмой, на пути горизонтального луча установлен первый оптический компенсационный блок и далее разделяющая пентапризма, формирующая прямой луч по направлению входящего луча и второй луч, направленный под углом 90° к первому лучу в горизонтальной плоскости. За разделяющей пентапризмой, на пути второго луча, установлен второй оптический компенсационный блок.The essence of the proposed utility model consists in the fact that the device for creating horizontal and orthogonal laser beams contains a laser whose beam is directed vertically downward, sequentially mounted optical block for processing the laser beam, a liquid compensator, and a pentaprism directing the beam into a horizontal plane. In this case, behind the pentaprism, on the path of the horizontal beam, the first optical compensation unit is installed and then separating the pentaprism, forming a direct beam in the direction of the incoming beam and the second beam directed at an angle of 90 ° to the first beam in the horizontal plane. Behind the separating pentaprism, in the path of the second beam, a second optical compensation unit is installed.

Использование жидкостного компенсатора позволяет автоматически исключить неточности установки прибора относительно горизонтальной плоскости. Первый оптический компенсационный блок служит для компенсации погрешностей устройства, связанных с неточностями изготовления деталей, узлов, пентапризм, стеклянных кювет жидкостного компенсатора, состава и объемов жидкости, а также установки лазера и сборке прибора, влияющих на угловую погрешность от линии горизонта выходящего лазерного луча. Второй оптический компенсационный блок служит для устранения погрешностей второго луча, перпендикулярного первому, связанных с возможными неточностями деталей и второй пентапризмы и их сборки. Первый и второй компенсационный блок служат также для обеспечения удобной юстировки пробора.Using a liquid compensator allows you to automatically eliminate inaccuracies in the installation of the device relative to the horizontal plane. The first optical compensation unit is used to compensate for device errors associated with inaccuracies in the manufacture of parts, assemblies, pentaprisms, glass cuvettes of a liquid compensator, the composition and volume of liquid, as well as the installation of the laser and the assembly of the device, which affect the angular error from the horizon line of the emerging laser beam. The second optical compensation unit serves to eliminate the errors of the second beam perpendicular to the first, associated with possible inaccuracies in the parts and the second pentaprism and their assembly. The first and second compensation unit also serve to provide convenient alignment of the parting.

Оптический блок может быть предназначен для создания кольцевого лазерного луча с яркой центральной точкой, что позволяет добиться лучшей точности визирования луча.The optical unit can be designed to create an annular laser beam with a bright center point, which allows to achieve better accuracy of sighting the beam.

Устройство может быть жестко закреплено на основание, выполненное с возможностью предварительной установки устройства в горизонтальное положение.The device can be rigidly fixed to the base, made with the possibility of pre-installation of the device in a horizontal position.

Жидкостный компенсатор может быть выполнен в виде двух компенсаторов с жидкостными оптическими клиньями, расположенными в двух пересекающихся плоскостях, что также автоматически повышает точность установки луча в горизонтальной плоскости.The liquid compensator can be made in the form of two compensators with liquid optical wedges located in two intersecting planes, which also automatically increases the accuracy of the beam in the horizontal plane.

В частном случае, первый оптический компенсационный блок выполнен с одним оптическим компенсационным клином для регулировки луча относительно линии горизонта.In the particular case, the first optical compensation unit is made with one optical compensation wedge to adjust the beam relative to the horizon.

Второй оптический компенсационный блок может быть выполнен с двумя оптическими компенсационными клиньями. Первый оптический клин позволяет компенсировать постоянные погрешности отклонения от линии горизонта для второго ортогонально направленного луча, а второй оптический клин позволяет компенсировать постоянную погрешность отклонения от угла 90° относительно первого выходящего из устройства луча.The second optical compensation unit can be made with two optical compensation wedges. The first optical wedge allows you to compensate for the constant error of deviation from the horizon for the second orthogonally directed beam, and the second optical wedge allows you to compensate for the constant error of deviation from the angle of 90 ° relative to the first beam exiting the device.

Полезная модель иллюстрируется чертежами.The utility model is illustrated by drawings.

На Фиг.1 показано сечение вертикальной плоскостью прибора по оси лазерного луча, а на Фиг.2. приведен схематический вид сверху на устройство со снятым кожухом.Figure 1 shows the cross section of the vertical plane of the device along the axis of the laser beam, and figure 2. a schematic top view of a device with a cover removed.

Устройство создания горизонтальных и ортогональных лазерных лучей (Фиг.1 и Фиг.2) содержит лазер 1, оптический блок 2 обработки лазерного луча, жидкостный компенсатор 3 и пентапризму 4, направляющую луч в горизонтальную плоскость. За пентапризмой 4, на пути горизонтального луча установлен первый оптический компенсационный блок 5 и далее разделяющая пентапризма 6, формирующая прямой луч 7 по направлению входящего луча и второй луч 8, направленный под углом 90° к первому лучу в горизонтальной плоскости. За разделяющей пентапризмой 4, на пути второго луча, установлен второй оптический компенсационный блок 9, состоящий из двух компенсационных клиньев 10 и 11. Оптический блок, предназначенный для формирования в поперечном сечении контрастной кольцевой структуры лазерного луча с яркой точкой в центре может содержать одну или две отрицательные линзы. Жидкостный компенсатор содержит две кюветы 12 и 13. Устройство содержит также блок питания 14, который обеспечивает автономную работу устройства от батарей или от сети. Все элементы устройства установлены на основании (на чертежах не показано), которое позволяет установить устройство на горизонтальном основании или закрепить его на трегере или штативе. К основанию устройства крепится защитный кожух с отверстиями для выхода лучей.A device for creating horizontal and orthogonal laser beams (FIG. 1 and FIG. 2) comprises a laser 1, an optical unit for processing a laser beam, a liquid compensator 3, and a pentaprism 4 directing the beam in a horizontal plane. Behind the pentaprism 4, in the path of the horizontal beam, a first optical compensation unit 5 is installed and then separating the pentaprism 6, forming a direct beam 7 in the direction of the incoming beam and the second beam 8, angled 90 ° to the first beam in the horizontal plane. Behind the separating pentaprism 4, in the path of the second beam, a second optical compensation unit 9 is installed, consisting of two compensation wedges 10 and 11. An optical unit designed to form a cross-sectional contrast ring structure of the laser beam with a bright dot in the center may contain one or two negative lenses. The liquid compensator contains two cuvettes 12 and 13. The device also contains a power supply 14, which provides autonomous operation of the device from batteries or from the network. All elements of the device are mounted on a base (not shown in the drawings), which allows you to install the device on a horizontal base or mount it on a tribrach or tripod. A protective casing with holes for the exit of the rays is attached to the base of the device.

Устройство может быть использовано в приборах типа нивелир, теодолит, зенит, лотстворник и в различных комбинациях лазерно-измерительных систем и комплексов для создания лазерного горизонта и определения плоскости по линии горизонта между лучами, без поворота прибора.The device can be used in devices such as level, theodolite, zenith, lotovnik and in various combinations of laser measuring systems and complexes to create a laser horizon and determine the plane along the horizon between the rays, without turning the device.

Устройство устанавливается горизонтально, например, с помощью уровнемера. Включается лазер 1. лазерный луч проходит оптический блок 2, на выходе которого образуется кольцевая структура лазерного луча с яркой точкой в центре. Далее луч проходит жидкостный компенсатор 3 с кюветами 12 и 13. Луч, прошедший компенсатор 3, автоматически устанавливается по вертикали, даже если первоначально устройство не было установлено точно по горизонту. После прохождения пентапризмы 4 формируется луч в горизонтальной плоскости. Это положение луча в пространстве обозначает линию горизонта с некоторой постоянной погрешностью пять минут - две секунды (5′-2′′). Первый оптический компенсационный блок 5 путем вращения компенсационного клина позволяет сократить эту погрешность до менее 0,5′′. Посредством разделяющей пентапризмы 6 формируется два луча, прямой луч 7 по направлению входящего луча и второй луч 8, направленный под углом 90° к первому лучу. Вращением компенсационного клина 10 второго оптического компенсационного блока 9 снижается постоянная погрешность от линии горизонта луча 8 и постоянная погрешность отклонения от угла 90° относительно первого луча 7.The device is installed horizontally, for example, using a level gauge. The laser 1 is turned on. The laser beam passes through the optical unit 2, at the output of which an annular structure of the laser beam with a bright dot in the center is formed. Further, the beam passes through the liquid compensator 3 with cuvettes 12 and 13. The beam passing through the compensator 3 is automatically installed vertically, even if the device was not originally installed exactly horizontally. After passing through the pentaprism 4, a beam is formed in the horizontal plane. This position of the beam in space denotes the horizon line with some constant error of five minutes - two seconds (5′-2 ′ ′). The first optical compensation unit 5 by rotating the compensation wedge allows to reduce this error to less than 0.5 ″. Through the dividing pentaprism 6, two beams are formed, a direct beam 7 in the direction of the incoming beam and a second beam 8 directed at an angle of 90 ° to the first beam. The rotation of the compensation wedge 10 of the second optical compensation unit 9 reduces the constant error from the horizon line of the beam 8 and the constant error of deviation from the angle of 90 ° relative to the first beam 7.

Устройство позволяет генерировать два ортогональных луча в горизонтальной плоскости, стабилизированных в плоскости горизонта с погрешностью 0,5′′ и ортогональностью между лучами с погрешностью не более ±1,3′′.The device allows you to generate two orthogonal rays in the horizontal plane, stabilized in the horizontal plane with an error of 0.5 ″ and orthogonality between the rays with an error of not more than ± 1.3 ″.

Claims

1. A device for creating horizontal and orthogonal laser beams, comprising a laser whose beam is directed vertically downward, a sequentially mounted optical unit for processing a laser beam, a liquid compensator, and a pentaprism directing the beam into a horizontal plane, with the first optical beam being installed behind the pentaprism a compensation unit and a separating pentaprism, forming a direct beam in the direction of the incoming beam, and a second beam directed at an angle of 90 ° to the first beam horizontally second plane and for separating pentaprism in the path of the second beam has a second optical compensation unit.

2. The device according to claim 1, characterized in that the said optical unit is designed to create an annular laser beam with a bright center point.

3. The device according to claim 1, characterized in that it is rigidly fixed to the base, made with the possibility of pre-installation of the device in a horizontal position.

4. The device according to claim 1, characterized in that the liquid compensator is made in the form of two compensators with liquid optical wedges located in two intersecting planes.

5. The device according to claim 1, characterized in that the first optical compensation unit is made with one optical compensation wedge for adjusting the beam relative to the horizon.

6. The device according to claim 1, characterized in that the second optical compensation unit is made with two optical compensation wedges.