TW200530629A - Laser calibration apparatus and method - Google Patents

Description

200530629 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明有關—種雷射校正裝置及其方》，且更特別有關 -種用於三角架及雷射頭總成之雷射校正裝置及其方法。 【先前技術】

-三角架及雷射頭總成對於雷射二極體之配置提供一移 定之平臺’以由該雷射二極體投料干雷射線。該等雷射 能具有極多之應用，例如由探勘至調平。於調平之案例中， 該雷射光束被投射於一物體之表面上，以便在其上面提供 一完全水平線。譬如，一雷射太卓墓 对了八十儀可被採用，以將圖畫 平坦地吊在一壁面上、於施工期間 一間5周平一小桁或樑柱、或 用於標記一直線。 典型的，-雷射水平儀具有僅只單—雷射光源，其朝外 投射單一水平之光束。視由該雷射光源至被該光束所投射 物體表面之距離而定，單一雷射光源可僅只提供一少於18〇 度之雷射光弧。實際上，這導致投射在該物體表面上之一 水平線的長度被限制。為了在一物體表面上投射一可見光 線而不會對其線長作限制，譬如於一方正房間中之四壁面 上投射一連續光束，必需採用超過一雷射光源。 然而，於單一裝置中校正超過一雷射光源可為困難的。 當調平或校正一雷射光束時，為了提供一真正水平線，六 項调整因素必需被考慮。前三項調整因素包含一 X軸、一 γ 軸及一Z軸（對應於空間中之三個移動方向）。該χ、丫及2方 向可藉著對該Z軸調整該等雷射光源之高度、及藉著使用一 99390.doc * 6 - 200530629 擺錘以校正該x及γ軸而被校正。後三項校正因素包含繞著 該X軸旋轉、亦即翻滾，繞著該丫軸旋轉、亦即俯仰，及繞 著該Ζ軸旋轉、亦即偏轉。當使用單一光源，翻滾、俯仰及 偏轉可藉著僅只調整該雷射光源之各種零件而被調整。然 而，當利用複數光源時，言周整該翻滾、俯仰及偏轉係更難， /此’本發明試圖提供-對於複數雷射光源有用之雷射 校正裝置，及一校正該複數雷射光源之方法。 【發明内容】 -雷射校正裝置包含-外殼；及—擺錘，其繞著拖轴旋 轉地耦接至該外殼及由該外殼往下懸垂。一雷射平台被安 裝至該擺錘。用於放射一雷射線之至少__雷射被 雷射平台。該雷射包含一雷射筒管，其可在一筒管^座内/ 旋轉；及一雷射透鏡，其繞著拖軸旋轉地搞接至該雷射筒 管。一第一調整機構被安裝在該雷射平台及該雷射之門， 用於相對該雷射平台繞著樞軸旋轉該雷射，以調整該雷射 線之俯仰角。-第二調整機構被安裝於該筒管支座及咳 雷射筒管之間，以相對該筒管支座轉動該雷射筒管俾；： 調整該雷射線之翻滾。一第三調整機構被安裝於該雷射筒 e及邊雷射透鏡之間’以相對該雷射筒管繞著樞輛旋轉該 ，射透鏡’俾能調整該雷射線之偏轉。一第四調整機構被 安裝至該擺錘，用於調整該擺錘之重心。該第…第二、 第二'及第四調整機構被用於使得由該雷射所放 線保持水平。 τ 本發明之進-步適用範圍將由下文所提供之詳細敘述而 99390.doc 200530629 變得明顯。應了解雖然指示本發明之較佳具體實施例，其 詳細敘述及特定範例係僅只意欲用於說明之目的及不欲限 制本發明之範圍。 【實施方式】 =佳具體實施例之以下敘述事實上係僅只示範用，且絕 不意欲限制本發明、其應用、或使用。 一參考圖1’ 一雷射校正裝置10被說明於一有關之示範雷射 # =角架總成12中。該雷射校正裝置10及相關之方法係用於 校正複數雷射光源，如將會在下面更詳細敘述者，使得該 雷射二角架總成12可用來投射一水平之連續雷射線至一給 表面上°亥运射二角架總成12大致上包含一雷射頭 14，其可移去地附接至一可伸展之頸部丨6，並由一三角架 基座18延伸。該三角架基座18包含複數支腳2〇。此示範雷 射三角架總成12之-詳細敘述可被發現於一般指派之同在 申請中申請案第_________號中。 • 現在翻至圖2,該雷射頭14包含一外殼22,其用於保護位 在其中之雷射校正裝置⑺⑷）。複數窗口24被形成在該外 设22之一頂部中，以允許位在其中之雷射光源由該雷射頭 14放射雷射光束。 參考圖3，以與該雷射頭14呈有效運作關係地說明該雷射 杈正裝置10。該雷射校正裝置1〇大致上包含一擺錘％、一 安裝至該擺錘26之雷射平台28、及安裝至該雷射平台以之 複數雷射光源3 0。 該擺錘26包含-長軸桿32，並延伸於位在其一端部之樞 99390.doc 200530629 抽...、占34及位在該軸桿32之一對面端部的加重磁鐵％之間。 3亥樞軸點3 4係於該雷射頭i 4中可旋轉地連接至該外殼2 2之 一頂部38。該樞軸點34允許該擺錘26移動於該乂及丫方向中 (如圖4所示）。該加重磁鐵3 6用於保持該軸桿3 2垂直於一完 全水平線。該加重磁鐵36嚙合一安裝至該外殼22之金屬接 頭40。該金屬接頭40可藉由喃合一開關（未示出）而被移動， 使得具有該加重磁鐵36之擺錘26端部可自由移動。當該金 # 4接頭40退後進人其喃合位置（如圖3所示）時，該加重磁鐵 36嚙合該金屬接頭4〇，藉此保持該擺錘^不會繞著該樞軸 點34轉動。當該雷射三角架總成12被運送時，該金屬接頭 40被用於保持該擺錘26不會移動，藉此防止該雷射校正裝 置10於運送期間移動。 參考圖4,該雷射平台28被安裝至接近該柩軸點34之擺錘 26的軸桿32。在此有一用於每一雷射光源3〇之雷射平台 28。於所提供之一特別範例中，有三雷射光源3〇，且因此 鲁有三雷射平台28(只能看見其中二雷射平台）。然而，本發明 可使用少於或超過三雷射光源3〇及三雷射平台28。每一雷 射光源30具有以包含一X軸、一 γ軸、一2軸、繞著該χ軸之 旋轉（翻滾）、繞著該Υ軸之旋轉（俯仰）、及繞著該2：軸之旋轉 (偏轉）的六度移動所界定之一校正位置。 該雷射平台28由該軸桿32垂直地朝外延伸。該雷射平台 28具有一下表面42，並在其中形成有一溝槽44。如將會在 下文更詳細敘述者，該溝槽44被用於允許一雷射光源3〇在 该點繞者樞轴旋轉’藉此調整俯仰角。 99390.doc 200530629 该雷射平台28另包含一位在該雷射光源3〇上方之頂部表 面46。该頂部表面46延長該雷射光源3〇之長度及被安裝至 該擺錘26。在此有用於每一雷射光源3〇之一頂部表面46。 孩頂部表面46包含一俯仰螺絲48，其在該頂部表面46之一 端部延伸穿過該頂部表面；及-偏向構件5〇，其由該俯仰 螺絲48在該頂部表面46之對面端部由該頂部表面粍延伸朝 向该雷射光源30。如將會在下文更詳細敘述者，該俯仰螺 • 絲48及該偏向構件50用於調整該雷射光源30之俯仰。 見在翻至圖5及6，現在將更詳細地敛述該等雷射光源3 〇 之一。該雷射光源30包含一筒管支座5〇、一雷射筒管”及 一透鏡支座54。該筒管支座5〇包含一開口兄，設計該開口 之尺寸以在其中承納該雷射筒管52。該開口 ％被形成在該 筒管支座50之前面58上。一槽口6〇由該開口兄延伸至該筒 管支座50之一頂部表面62上。該槽口6〇之尺寸被設計成可 承納該雷射筒管52之一部份70，如將在下文敘述者。該筒 * f支座50亦包含-形成在其一底部表面66上之肋條以。該 肋條64之尺寸被設計成可裝入該雷射平台28之溝槽料（圖句 内。 該雷射冑管52容置一產生本發明中所使用雷射光束之雷 射一極體（未示出）。一直立肋片7〇由該雷射筒管Μ向上延 伸。當該雷射筒管52被插入該開口 56時，該直立肋片7〇之 尺寸被設計成可裝入該筒管支座5〇之槽口 6〇内。該雷射筒 管52另包含一對溝槽72及一螺絲固定座74,該固定座形成 在该雷射同官52之-尾端，用於承納該透鏡支座54之諸部 99390.doc -10- 200530629 份。 透鏡支座54包含一安桊名甘丄^、土 ，、中之透鏡76，用於聚焦由該 雷射筒管52中之雷射二極體(未示出)所產生之雷射光束。該 透鏡支座54包含-對垂片78’其尺寸被設計成可裝入該雷 射筒管52之溝槽72内。該等垂片78使該透鏡支座η固定至 該雷射筒管52上。 該雷射光源30包含用於校正該雷射光源3〇之二調整裝 置，並包含-翻滾螺絲80及一冠形螺絲82。該翻滾螺絲 裝入該筒管支座50中所形成之螺絲孔及該雷射筒管52之直 立肋片70内。如將在下文敘述者，調整該翻滾螺絲8〇將轉 而移動該肋片70’藉此相對該筒管支座5G調整該雷射筒管 52。該冠形螺絲82裝入該透鏡支座54中之螺絲孔及該雷射 筒管52之螺絲固定座74内。如將在下文敘述者，調整该冠 形螺絲82將調整經過該透鏡支座54之透鏡％所放射之雷射 的偏轉效應。 一般參考圖4、5及6,現在將敘述該雷射校正裝置1〇之校 正。首先，一雷射光源30被選擇及作動，使得一雷射光束 由該選定雷射光源30放射至一物體上，藉此建立一雷射 線。然後，該選定雷射光源30之冠形螺絲82被調整至消除 該雷射線中之任何偏轉（例如移去該雷射線中之任何弧形 光，使得其為平直的）。既然該等垂片78保持該透鏡支座Μ 固定在該透鏡支座54之一頂部，冠形螺絲82之調整相對該 雷射筒管52移動該透鏡支座54。 其次，該選定雷射光源30之翻滾螺絲80被用於將該雷射 99390.doc 200530629 線凋整至一水平面。調整該翻滾螺絲80移動該直立肋片 7〇 ’並轉而相對該筒管支座50移動該雷射筒管52。-旦該 選定雷射光源30已使用兮3…^。 μ l形螺4 82及該翻滾螺絲8〇被調 整，以建立一平言之士亚& ^ 一、^ 水十線，其他複數雷射光源30之每一 光源接者使m形螺絲82及該翻滾螺絲⑽被同樣地調 i在此處纟所有该雷射光源30所放射之雷射線是呈直

線及水平的。然而，每—雷射線可能未與下_雷射線對齊、 或位於相同之平面中。 接下來’用於每一雷射光源30之俯仰螺絲48被調整，使 得由該等雷射光源30所放射之每一雷射線皆在相同之平面 上，I例如每一雷射線係彼此對齊），藉此形成一“雷射平 面”。該雷射平面應是平直且連續的，雖然不須呈水平。 既然該偏向構件50使該雷射光源30之一端部偏向遠離該雷 射平台28之頂部表面46，藉著調整該俯仰螺絲48，該等雷 射光源30被迫繞著該肋條64及溝槽44枢軸旋轉，直至該等 雷射光源3 0彼此位在同一平面時。 為了使得該雷射平面形成一水平面，該擺錘26被允許自 由地擺動，使得該擺錘26之軸桿32係完全直立。該雷射光 源30之雷射線是平直的，且於該雷射平面中彼此對齊。然 而β亥雷射平面可能非水平的。調整位在該軸桿3 2之一端 部上之平衡螺絲84，以使該雷射平面形成一水平面。該平 衡螺絲84藉著較接近該軸桿32或更遠離該軸桿32地移動該 平衡螺絲84之質量中心而調整該擺錘26之重心。 藉著使用上面之方法，該複數雷射光源3〇之每一光源被 99390.doc 12 200530629 帶入相同之平面，且接著被帶入該水平面。在此後任何位 置’忒权正方法可被重複，以便再次校正該雷射光源3 〇。 本發明之敘述事實上係僅只示範用，且如此，未脫離本 發明之要旨的諸變化係意欲涵括在本發明之範圍内。此等 變化不被視為由本發明之精神及範圍脫離。 【圖式簡單說明】 本發明將由該詳細敘述及所附圖面而變得更充分被了 解，其中： 圖1係一示範雷射三角架總成之一等角圖，該雷射三角架 總成具有一根據本發明之原理製成的雷射校正裝置； 圖2係本發明之雷射校正裝置的外殼之一等角圖； 圖3係圖2中外殼之一橫截面視圖，其取自箭頭3_3之方 向’並說明位於其中之本發明的雷射校正裝置； 圖4係本發明之雷射校正裝置的一等角圖； 圖5係結合本發明之雷射校正裝置所使用的單一雷射光 源之一等角圖；及 圖6係圖5之單一雷射光源於分解架構中的等角圖。 【主要元件符號說明】 10 雷射校正裝置 12 雷射三角架總成 14 雷射頭 16 頸部 18 三角架基座 20 支腳 99390.doc -13- 200530629

22 外殼 24 窗口 26 擺錘 28 雷射平台 30 雷射光源 32 長軸桿 34 才區轴點 36 加重磁鐵 38 頂部 40 金屬接頭 42 下表面 44、72 溝槽 46 頂部表面 48 俯仰螺絲 50 筒管支座 52 雷射筒管 54 透鏡支座 5 6 開口 58 前面 60 槽口 62 頂部表面 64 肋條 66 底部表面 70 肋片 99390.doc -14 200530629 74 螺絲固定座 76 透鏡 78 垂片 80 翻滾螺絲 82 冠形螺絲 84 平衡螺絲 99390.doc -15-

Claims (1)

1. 200530629 十、申請專利範圍： 1 · 一種雷射校正裝置，其包含： 一外殼； 一擺錘，其被枢接至該外殼且由該外殼往下懸垂； 一雷射平台，其被安裝至該擺錘； 至少-雷射，其用於放射一雷射線，該雷射被可拖轉 地安裳至該雷射平台，且具有—可在筒f支座内旋轉之 雷射筒管及一被樞接至該雷射筒管之雷射透鏡； 第凋整機構，其被安裝在該雷射平台及該雷射之 間，用於相對該雷射+台樞轉該雷射以調整該雷射線之 一俯仰角； 伙-第二調整機構’其被安裝於該筒管支座及該雷射筒 管之間’以相對該筒管支座轉動該雷射筒管以調整該雷 射線之翻滾； -第三調整機構，其被安裝於該雷射筒管及該雷射透 鏡之間’以相對該雷射筒管拖轉該雷射透鏡以調整該雷 射線之偏轉； 一苐四調整機構，其被安梦 女展至该擺錘以調整該擺錘之 重心； 其t該第一、第二、第二 昂一及苐四調整機構係用以使得 由該雷射所放射之雷射線保持水平。 2.—種雷射校正裝置，其包含： 一外殼； 一擺錘，其被樞接至該外 系外喊且由該外殼往下懸垂； 99390.doc 200530629 田射平台’其被安裝至該擺錘，該雷射平台包含複 數雷射安裝結構；及 ，田射|_雷射被安裝至該複數雷射安裝結構之 一個別結構，該福I ★ 〆禝數田射之母一雷射係可柩轉地及可旋 轉地安裝至該雷射平台。 3

   U項2之雷射校正裳置，其中該複數雷射具有一可在 筒管支座内旋轉之雷射筒管及—被柩接至該雷射筒管之 雷射透鏡。 4.如請，項3之雷射校正裝置，其進一步包含一與該複數雷 射，母-雷射相關聯的翻滾調整機構，用於轉動該雷射 筒管以調整由該雷射筒管所放射的雷射線之一翻滾。 5· 之雷射校正裝置’其中該翻滾調整機構被安裝 於該筒管支座及該雷射筒管之間。 6·如請，項3之雷射校正裝置，其進一步包含一與該複數雷 射之母-雷射相關聯的偏轉調整機構，其用於調整該雷

   射透鏡之- ^立置以調整由該雷射透鏡所放射的雷射線之 偏轉。 7.如請求項6之雷射校正裝置，其中該偏轉調整機構被安裝 於該雷射筒管及該雷射透鏡之間。 8·如請求項3之雷射校正裝置，進一步包含一重心調整機 構，其被女裝至該擺錘，用於調整該擺錘之重心。 9. 如請求項8之雷射校正裝置，其中該重心調整機構包含以 螺紋嚙合該擺錘之複數平衡螺絲。 10. 如請求項2之雷射校正裝置，其進一步包含一與該複數雷 99390.doc 200530629 射之每一雷射相關聯的俯仰調整機構，其用於樞轉該雷 射以調整由該雷射校正裝置所放射的雷射線之一俯仰 角。 11·如請求項10之雷射校正裝置，其中該俯仰調整機構被安 裝在該雷射平台及該雷射之間。 12· —種校正雷射之方法，該雷射包含被安裝至一雷射平台 之複數雷射光源，該雷射平台被安裝至一擺錘，每一雷 射光源包含一俯仰調整機構、一翻滾調整機構及一偏轉 調整機構，該方法包含： 調整該複數雷射光源之第一光源的偏轉調整機構，以 请除該第一雷射光源中之任何偏轉； 調整該複數雷射光源之第一光源的翻滾調整機構，以 將該雷射線調整至一水平線； 調整該複數雷射光源之其餘光源的偏轉調整機構及翻 滾調整機構，以致由所有該複數雷射光源所放射之雷射 線係呈直線及水平的； 调整用於該雷射光源之每一光源的俯仰調整機構，使 知由該複數雷射光源所放射之每一雷射線係全部位在同 一平面上。 13·如請求項12之方法，其進一步包含調整該擺錘之一重心 調整機構。 14· 一種雷射校正裝置，其包含： 一外殼； 一擺鐘’其被樞接至該外殼及由該外殼往下懸垂； 99390.doc 200530629

   一雷射平台，其被安裝至該擺錘；及 至少一雷射，其用於放射一雷射線，該雷射被可樞轉 地安裝至該雷射平台，且具有一可在筒管支座内旋轉之 雷射筒管及一被樞接至該雷射筒管之雷射透鏡。 99390.doc