WO2012000714A1 - Device for producing a laser marking - Google Patents

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WO2012000714A1
WO2012000714A1 PCT/EP2011/058056 EP2011058056W WO2012000714A1 WO 2012000714 A1 WO2012000714 A1 WO 2012000714A1 EP 2011058056 W EP2011058056 W EP 2011058056W WO 2012000714 A1 WO2012000714 A1 WO 2012000714A1
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WO
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laser
optical element
laser beam
laser beams
axis
Prior art date
Application number
PCT/EP2011/058056
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German (de)
French (fr)
Inventor
Thomas Zimmermann
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2012000714A1 publication Critical patent/WO2012000714A1/en

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C15/00—Surveying instruments or accessories not provided for in groups G01C1/00 - G01C13/00
    • G01C15/002—Active optical surveying means
    • G01C15/004—Reference lines, planes or sectors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/106—Beam splitting or combining systems for splitting or combining a plurality of identical beams or images, e.g. image replication
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/14—Beam splitting or combining systems operating by reflection only
    • G02B27/143—Beam splitting or combining systems operating by reflection only using macroscopically faceted or segmented reflective surfaces
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/14—Beam splitting or combining systems operating by reflection only
    • G02B27/144—Beam splitting or combining systems operating by reflection only using partially transparent surfaces without spectral selectivity

Definitions

  • the invention relates to a device for generating laser marking
  • Laser markings in particular for generating laser lines and laser spots for use in leveling tasks.
  • rotary lasers a rotary laser typically consists of one
  • the body a head rotatable with respect to the body, a motor, a laser source disposed on the rotatable head which generates a laser beam, and leveling means.
  • the rotation laser is mounted on a tripod and aligned with the leveling means.
  • the rotatable head is rotated by the motor, so that the laser beam also rotates and generates a reference plane aligned with the solder. If the rotating laser beam strikes a surface, it generates a laser line there.
  • the leveling staff has a scale on which the reference level generates a marking.
  • the leveling staff is placed in the two locations and the vertical distance of the reference plane from the ground is read off the mark on the leveling staff.
  • the second body is not rotated. If the laser beam strikes a surface, it generates a laser spot there.
  • the laser beam can from the
  • DE10116018 Al and DE10054627 AI describe such devices for generating laser markings.
  • rotary lasers are also classified into laser classes, which is dependent on the power of the laser beam generated by the laser source.
  • the laser beam of a device for producing laser markings may reach at most a power of 1 mW so that the device is still classified as laser class 2.
  • this power is so low that in bright ambient light or when there is a large distance between the rotating laser and the leveling staff, the marking created on the leveling staff by the reference plane is difficult to recognize.
  • the device according to the invention should continue to be designed for generating a laser light-based, rotatable coordinate system.
  • An apparatus for producing a laser mark according to the present invention comprises a first body, a second body, a laser source and an optical element.
  • the second body is freely rotatable connected to the first body about an axis of rotation, that is, the first body and the second body can be rotated against each other, but not moved.
  • the first body and the second body can be completely rotated against each other as often as desired.
  • Examples of combinations of first bodies and second bodies according to the invention are devices which are connected rotatably via an axle and an axle bearing, in particular a radial bearing.
  • the laser source can generate a first laser beam.
  • Suitable laser sources are devices which can generate a substantially collimated laser beam.
  • An example of a laser source according to the invention is a combination of laser diode and collimator lens for producing a substantially collimated laser beam.
  • a laser fan according to the invention is a laser beam whose beam bundles are divergent in a first spatial direction and are substantially collimated in a second spatial direction which is perpendicular to the first spatial direction.
  • An inventive laser fan has a propagation plane which is spanned by the propagation directions of the individual beam bundles of the laser fan.
  • a laser fan has an aperture angle, wherein the aperture angle is the angle enclosed by the two marginal beams of the laser fan.
  • An inventive laser fan can be generated for example by a cylindrical lens.
  • the advantage of the device according to the invention is that the reference plane generated is much better visible with the same laser class than with conventional rotary lasers.
  • This advantage results from the advantageous combination of the first body, the second body and a laser source with the optical element.
  • a single second laser beam instead of a single second laser beam, at least two second laser beams or at least one laser fan are used according to the invention to generate the reference plane.
  • the Total laser power is multiplied - the laser class of the device remains the same. This follows from the fact that the classification of the laser class is not based on the total laser power of the system, but on the laser power per area or per laser beam.
  • the second laser beams or the at least one laser fan can be used as a rotatable coordinate system.
  • the second laser beams may be configured to provide a Cartesian coordinate system that can assist a user in engineering and design
  • the arrangement of the second laser beams or the at least one laser fan with respect to the second body is substantially independent of the angular position of the second
  • the laser source is connected to the first body.
  • the first body has an im
  • the laser source is connected to the stationary first body and not to the rotatable second body. This is on the one hand advantageous because the mass of the rotatable second body is not increased by the laser source. On the other hand, this is advantageous because no means for controlling the laser source and supplying the laser source with power on the rotatable second body, such as electrical sliding contacts or inductive
  • the first laser beam in relation to the rotatable second body always the same position.
  • the first laser beam can be fed into the optical element independently of the angular position of the second body relative to the first body.
  • this embodiment makes it possible to generate the second laser beams so that the arrangement of the second laser beams with respect to the second body in the
  • the laser source is connected to the second body.
  • a power supply of the laser source via an electrical sliding contact.
  • Examples of an electrical sliding contact according to the invention are carbon brushes or slip ring systems.
  • Element comprises a reflective optical element for creating a third laser beam from the first laser beam, wherein the third laser beam is substantially orthogonal to the axis of rotation.
  • the optical element further comprises a fan-out optical element for producing the second laser beams or the at least one laser fan from the third laser beam.
  • This embodiment has the advantage that a plurality of second laser beams or at least one laser fan can be created in a simple manner.
  • the first laser beam is deflected via a reflective optical element substantially orthogonal to the axis of rotation to a third laser beam.
  • the third laser beam impinges on a fan-out optical element and a multiplicity of second laser beams or at least one laser fan is formed.
  • a laser fan or a plurality of laser fans the second laser beams or the propagation plane of a laser fan or the propagation planes of a laser beam can preferably be used
  • a plurality of laser compartments lie in a plane which is orthogonal to the axis of rotation.
  • the second laser beams or the at least one laser fan may be arranged in other, certain directions, for example to produce a coordinate system.
  • a reflective optical element according to the invention are prisms, in particular pentaprisms, or mirrors.
  • the inventive fanning may be a diffractive optical element, such as optical grating or acousto-optic modulators, or a refractive optical element, such as a cylindrical lens for producing a laser fan.
  • the fanning-out optical element can be moved out of the beam path of the third laser beam. This embodiment has the advantage of allowing the user to use the device with fanning or without fanning the third laser beam.
  • the device further comprises a linear motor and a switch.
  • the extendable fan-out optical element is coupled to the linear motor and the linear motor is electrically connected to a switch.
  • the fanning-out optical element can be automatically moved into the beam path of the third laser beam or out of the beam path of the third laser beam. This is particularly advantageous if the fanning element is not accessible to the user.
  • An example of a linear motor according to the invention is a
  • a relay is used as the switch according to the invention, wherein the relay is an electrically operated, remotely operated switch with two switching positions, and wherein the relay is activated via a control circuit.
  • the remote-controlled switch is arranged on the rotatable second body.
  • the control circuit is arranged in the first body.
  • a relay according to the invention is a reed relay: a reed relay has a reed switch with two contact tongues, which are sealed under vacuum or inert gas in a glass flask. The two reeds of the reed switch form a contact spring and a magnet armature.
  • Contact tongues are made of precious metal, for example ferromagnetic material produced.
  • a contact operation is effected by an externally applied magnetic field, which is generated by the control circuit either by means of a brought into the vicinity of the remote-controlled switch permanent magnet or a magnetic coil. Due to the externally applied magnetic field, the two contact tongues attract and thus close the circuit. If the externally applied magnetic field drops and falls below a certain field strength in the relay, the contact reopens due to a spring action of the contact spring.
  • the reflective optical element is a pentaprism.
  • a pentaprism has the advantage that it deflects the incoming first laser beam substantially at right angles, even if the pentaprim is not perfectly aligned with the first laser beam.
  • the pentaprism has a first reflective surface on which the first laser beam is first reflected within the pentaprism and which transmits a portion of the first laser beam.
  • a prism is arranged at the first reflecting surface of the pentaprism.
  • the prism is configured to align the transmitted portion of the first laser beam substantially along the axis of rotation.
  • the optical element has a beam splitter for producing the second laser beams from the first laser beam.
  • This embodiment has the advantage that no combination of reflective optical element and fan-out optical element is required for generating a plurality of second laser beams.
  • a beam splitter is sufficient to produce a plurality of second laser beams.
  • Beam splitters have the advantage that they can be produced with a very high angular accuracy of + / "0.005 °. [5 0,00] Suitable beam splitters are devices which have a plurality of can generate second laser beams from the first laser beam.
  • An example of a beam splitter according to the invention is a pyramid, which has reflective lateral surfaces.
  • a beam splitter is a substantially pyramid-shaped body having a central, continuous opening, and further comprising the reflective lateral surfaces.
  • a Cartesian coordinate system can be produced with the aid of the latter embodiment of the beam splitter: for this purpose the pyramidal body has four lateral surfaces which are designed to produce four second laser beams, the second laser beams being orthogonal to the first laser beam, and wherein each of the second laser beams second
  • Laser beams orthogonal to two second laser beams An inner part of the first laser beam is transmitted through the through-hole of the beam splitter.
  • the inner part of the first laser beam and the four second laser beams thus span a Cartesian coordinate system, which due to the high angular accuracy of the beam splitter also a high
  • the optical element has a beam splitter for producing at least two third laser beams, wherein the third laser beams are substantially orthogonal to the axis of rotation.
  • the optical element further comprises at least two fanning-out optical elements for producing the second laser beams or the at least one laser fan from the third laser beams, wherein a fanned-out optical element is uniquely associated with each third laser beam.
  • This embodiment has an advantageous combination of a beam splitter and fanning optical elements, wherein the advantageous combination increases the maximum number of producible second laser beams or laser fan. For example, the number of producible second laser beams in the embodiment with only one beam splitter due to production is limited.
  • the aperture angle of the marginal rays of the second laser beams or the aperture angle of the laser fan is limited - the aperture angle is typically less than 160 ° in both cases. For example, if a beam splitter with two optical gratings is combined to generate second laser beams, the maximum number of generators that can be generated is second
  • Laser beams compared to the embodiment with only one optical Doubled grids for generating second laser beams.
  • 320 ° instead of only 160 ° of the space is covered by the laser beams.
  • three or four cylindrical lenses can even create a seamless laser plane - a rotation operation of the device for generating a laser plane is no longer necessary.
  • the fanning-out optical elements can be moved out of the beam paths of the third laser beams.
  • This embodiment has the advantage that the user has the possibility of using the device with fanning the third laser beams to produce a laser plane or without fanning the third laser beams to produce a coordinate system.
  • the Navigerbaren fanning optical elements are coupled to linear motors and the linear motors connected to a switch, in particular a reed switch.
  • a switch in particular a reed switch.
  • the fanning-out optical elements can be automatically moved into the beam paths of the third laser beams or out of the beam paths of the third laser beams. This is particularly advantageous if the fan-out elements are not accessible to the user.
  • the device further comprises at least one linear motor and a switch.
  • the Pleasebewegbaren fanning optical elements are coupled to the at least one linear motor and the at least one linear motor is electrically connected to a switch. With the aid of the switch and the at least one linear motor, the fanning-out optical elements can be moved automatically into the beam path of the third laser beam or out of the beam path of the third laser beam. This is particularly advantageous if the fanning element is not accessible to the user.
  • An example of a linear motor according to the invention is a voice coil motor.
  • a relay is used as the switch according to the invention, wherein the relay is an electrically operated, remotely operated switch with two switching positions, and wherein the relay is activated via a control circuit.
  • the remote-controlled switch is arranged on the rotatable second body.
  • the control circuit is arranged in the first body.
  • a relay according to the invention is a reed relay: a reed relay has a reed switch with two contact tongues, which are sealed under vacuum or inert gas in a glass flask.
  • the two reeds of the reed switch form a contact spring and a magnet armature.
  • the contact tongues are made, for example, of noble metal-coated ferromagnetic material.
  • Apparatus further comprises a motor for rotating the second body with respect to the first body and leveling means for aligning the first body with respect to a tripod and / or the solder.
  • leveling means are devices which can tilt a body about two mutually perpendicular axes.
  • the second laser beams are substantially orthogonal to the axis of rotation. This embodiment has the advantage that the second laser beams lie in the same plane, in particular independently of the angular position of the second body relative to the first body.
  • the motor makes it possible to rotate the second body to produce a reference plane with the second laser beams. If the rotating second laser beams hit a surface, they create a laser line there.
  • the user can align the first body and thus also an angular position of the reference plane with respect to, for example, a tripod and / or the solder by means of the leveling means.
  • the leveling means may include tilt sensors and servo motors, wherein the tilt sensors are adapted to determine the angular position of the first body with respect to the solder, and wherein the servomotors are suitable depending on the angular position of the first body with respect to the solder the first body and Accordingly, the reference plane automatically align with respect to the solder.
  • the device further comprises a cap which surrounds the optical element.
  • the cap may be part of an outer housing of the device.
  • the cap may have one or more windows such that the second laser beams are not blocked by the cap of the second body.
  • the one or more windows consist of either openings in the cap or of a material that is permeable to the second laser beams.
  • the entire cap may be made of a material which is permeable to the second laser beams.
  • the fanning-out optical element is a diffractive element or the fanning-out optical elements are diffractive optical elements.
  • the fanning-out optical element is a refractive element or the fanning-out optical elements are refractive optical elements.
  • Fig. 1 is a perspective view of a first preferred embodiment
  • Fig. 2 is a schematic x-z sectional view of the first preferred
  • Embodiment of the device according to the invention (main image) and a schematic x-y sectional view of the second laser beams of this embodiment (inserted image);
  • Fig. 3 is a perspective view of a second preferred embodiment
  • Fig. 4 is a schematic x-z sectional view of the second
  • Fig. 5 is a schematic x-z sectional view of a third
  • the device according to the invention comprises a first body (1) and a second body (2).
  • the first body (1) has an axle bearing (3).
  • the second body (2) has a substantially cylindrically symmetrical hollow axle (4).
  • the first body (1) and the second body (2) are connected via the axle bearing (3) of the first body (1) and the substantially cylindrically symmetrical hollow axle (4) of the second body. The connection of the first
  • Body (1) and the second body (2) is designed so that the two against each other substantially not displaceable, but about a rotation axis (5) are rotatable.
  • a laser source (6) is arranged, which has a laser diode (7) and a collimator lens (8).
  • the laser source (6) generates a first laser beam (9), wherein the
  • the first embodiment of the device according to the invention further comprises a motor (10) which is arranged between the first body (1) and the second body (2).
  • the motor (10) can set the second body (2) in rotation with respect to the first body (1).
  • the second body (2) has an optical element (11) which in the first embodiment has a pentaprism (12) and a diffractive optical element (13).
  • the pentaprism (12) receives the first laser beam (9) and directs the first laser beam (9) in
  • the third laser beam (14) is directed to the diffractive optical element (13) which generates fifteen second laser beams (15) from the third laser beam (14).
  • the second laser beams (15) are arranged substantially orthogonal to the rotation axis (5) in a plane and like a fan with an opening angle of 30 °, that is, the two of the second laser beams (15) with an opening angle of substantially 30 ° and cut each of the other thirteen second laser beams (15) two second laser beam (15) with an opening angle of substantially 30/14 °.
  • the pentaprism (12) has a first reflective surface (16) at which the first
  • a prism (18) is disposed on the first reflective surface of the pentaprism (16), the prism (18) being configured to align the transmitted portion of the first laser beam (9) substantially along the axis of rotation (5).
  • the prism (18) has the same refractive index as that
  • the device further comprises a cap which is part of an outer housing of the device.
  • the cap surrounds the optical element (11).
  • the cap is made of a plastic which is permeable to the second laser beams (15). The cap does not deflect the second laser beams (15).
  • the pentaprism (12) and the beam path of the first laser beam (9), the second laser beams (15) and the third laser beam (14) of the first embodiment can be seen:
  • the first laser beam (9) penetrates the pentaprism (12) from a side (19) facing the first body (1).
  • the first reflecting surface (16) a part of the first laser beam (9) is reflected and a part (17) of the first laser beam (9) is transmitted.
  • 70% of the laser radiation is reflected and 30% transmitted.
  • the reflected laser beam is still reflected at a second reflective surface (20).
  • the reflection at the second reflecting surface (20) produces the third laser beam (14), which is orthogonal to the first laser beam (9).
  • the third laser beam (14) emerges from the pentaprism (12) and strikes a diffractive optical element (13).
  • the diffractive optical element (13) in this embodiment is an optical grating (13) and generates from the third laser beam (14) fifteen second laser beams (15) all orthogonal to the rotation axis (5) and like a fan having an opening angle of 30 ° are arranged. That is, two of the second laser beams (15) intersect at an opening angle of substantially 30 °, and each of the other thirteen second laser beams (15) intersects two second laser beams (15) with an opening angle of substantially 30/14 °. In a rotation of the second body (2) relative to the first body (1) there is no change in the position of the second laser beams (15) with respect to the second body (2).
  • the second embodiment differs from the first embodiment by the optical element (11).
  • the optical element (11) of the second embodiment has a beam splitter (22).
  • the beam splitter (22) has a cylindrical
  • the cylindrical portion (23) and the pyramidal portion (24) are connected to each other via a flat surface (25) of the cylindrical portion (23) and a base surface (26) of the pyramidal portion (24) and form a coherent body.
  • Tip (27) of the pyramidal portion (24) lies on a rotational symmetry axis (28) of the cylindrical portion (23).
  • the four lateral surfaces (29) of the pyramidal portion (24) are reflective surfaces.
  • the beam splitter (22) has a continuous cylindrical
  • the rotational symmetry axis (28) of the cylindrical portion (23) is substantially identical to the axis of rotation (5) and the axis of symmetry of the first laser beam (9).
  • the four reflective lateral surfaces (29) of the pyramidal section (24) and the continuous cylindrical opening (30) of the beam splitter (22) are dimensioned and arranged such that an inner part of the first laser beam (9) passes through the continuous cylindrical opening (30). of the beam splitter (22) and an outer part (32) of the first laser beam (9) is divided into four second laser beams (15).
  • the four second laser beams (15) are orthogonal to the axis of rotation and each of the second laser beams (15) intersects two other second laser beams (15) with an aperture angle of substantially 90 °.
  • the optical element (11) further comprises a sheath (33) surrounding the optical element (11).
  • Enclosure (33) of the optical element (11) has openings (34) so that the second laser beams (15) are not blocked by the cladding (33) of the optical element (11). Furthermore, the device has a cap which is part of an outer housing of the device. The cap surrounds the optical element (11). The cap is made of a plastic material for the second laser beams (15) is permeable. The cap does not deflect the second laser beams (15) substantially.
  • the optical element (11) further comprises four diffractive optical elements (13).
  • the optical element (11) has a beam splitter (22).
  • the beam splitter (22) has a cylindrical portion (23) and a pyramidal portion (24) with five corners.
  • the cylindrical portion (23) and the pyramidal portion (24) are connected to each other via the flat surface (25) of the cylindrical portion (23) and the base surface (26) of the pyramidal portion (24) and form a coherent body.
  • the tip (27) of the pyramidal portion (24) lies on a rotational symmetry axis (28) of the cylindrical portion (23).
  • the beam splitter (22) has a continuous cylindrical opening (30).
  • the rotational symmetry axis (28) of the cylindrical portion (23) is in the
  • the four reflective lateral surfaces (29) of the pyramidal section (24) and the continuous cylindrical opening (30) of the beam splitter (22) are dimensioned and arranged such that an inner part of the first laser beam (9) passes through the continuous cylindrical opening (30). of the beam splitter (22) and an outer part (32) of the first laser beam (9) is divided into four third laser beams (14).
  • the four third laser beams (14) are orthogonal to the axis of rotation and each of the third laser beams (14) intersects two other third laser beams (14) with an aperture angle of substantially 90 °.
  • Each of the four third laser beams (14) strikes one of the four diffractive optical elements (13), which in this embodiment are optical gratings (13).
  • the diffractive optical elements (13) generate fifteen second laser beams (15) from the third laser beam (14), all of which are orthogonal to the axis of rotation (5) and arranged like a fan having an aperture angle of 30 °. That is, two of the second laser beams (15) interfere with cut an opening angle of substantially 30 ° and cut each of the other thirteen second laser beams (15) two second laser beam (15) with an opening angle of substantially 30/14 °.
  • a rotation of the second body (2) relative to the first body (1) results in substantially no change in the position of the second laser beams (15) with respect to the second body (2).

Abstract

The invention relates to a device for producing a laser marking, having: a) a first body, b) a second body connected to the first body so as to be freely rotatable about a rotational axis, c) a laser source for producing a first laser beam and d) an optical element that is connected to said second body. Said device is characterised in that the optical element is designed to produce at least two second laser beams or at least one laser fan from the first laser beam.

Description

Beschreibung Titel  Description title
Vorrichtung zum Erzeugen einer Lasermarkierung Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erzeugen von The invention relates to a device for generating laser marking
Lasermarkierungen, insbesondere zum Erzeugen von Laserlinien und Laserpunkten für den Einsatz bei Nivellieraufgaben. Laser markings, in particular for generating laser lines and laser spots for use in leveling tasks.
Stand der Technik State of the art
Vorrichtungen und Verfahren zum Erzeugen von Lasermarkierungen, insbesondere zum Erzeugen von Laserlinien und Laserpunkten für den Einsatz bei Nivellieraufgaben sind aus dem Stand der Technik bekannt. Ein Beispiel hierfür sind Rotationslaser: ein Rotationslaser besteht typischerweise aus einemDevices and methods for generating laser markings, in particular for generating laser lines and laser spots for use in leveling tasks are known from the prior art. An example of this are rotary lasers: a rotary laser typically consists of one
Körper, einem in Bezug auf den Körper drehbaren Kopf, einem Motor, einer auf dem drehbaren Kopf angeordneten Laserquelle, die einen Laserstrahl erzeugt, und Nivelliermittel. Der Rotationslaser wird auf einem Stativ befestigt und anhand der Nivelliermittel zum Lot ausgerichtet. Im Rotationsbetrieb wird der drehbare Kopf über den Motor in Rotation versetzt, so dass der Laserstrahl ebenfalls rotiert und eine zum Lot ausgerichtete Referenzebene erzeugt. Trifft der rotierende Laserstrahl auf eine Oberfläche, erzeugt er dort eine Laserlinie. Mit Hilfe der Referenzebene und einer Nivellierlatte kann beispielsweise die Höhe beliebiger Orte miteinander verglichen werden: Die Nivellierlatte weist eine Skalierung auf, auf der die Referenzebene eine Markierung erzeugt. Um den Höhenunterschied zweier Orte miteinander zu vergleichen, wird die Nivellierlatte an den zwei Orten aufgestellt und der senkrechte Abstand der Referenzebene vom Boden anhand der Markierung auf der Nivellierlatte abgelesen. Im Punktlaserbetrieb wird der zweite Körper nicht in Rotation versetzt. Trifft der Laserstrahl auf eine Oberfläche, erzeugt er dort einen Laserpunkt. Der Laserstrahl kann vomBody, a head rotatable with respect to the body, a motor, a laser source disposed on the rotatable head which generates a laser beam, and leveling means. The rotation laser is mounted on a tripod and aligned with the leveling means. In rotary operation, the rotatable head is rotated by the motor, so that the laser beam also rotates and generates a reference plane aligned with the solder. If the rotating laser beam strikes a surface, it generates a laser line there. With the aid of the reference plane and a leveling staff, for example, the height of any locations can be compared with one another: the leveling staff has a scale on which the reference level generates a marking. To compare the difference in height between two places, the leveling staff is placed in the two locations and the vertical distance of the reference plane from the ground is read off the mark on the leveling staff. In point laser mode, the second body is not rotated. If the laser beam strikes a surface, it generates a laser spot there. The laser beam can from the
Benutzer beispielsweise zum Übertragen von Höhen oder zum Überprüfen von Fluchten verwendet werden. Die DE10116018 AI und die DE10054627 AI beschreiben derartige Vorrichtungen zum Erzeugen von Lasermarkierungen. For example, users can transfer heights or check heights Escapes are used. DE10116018 Al and DE10054627 AI describe such devices for generating laser markings.
Wie alle Lasergeräte, werden auch Rotationslaser in Laserklassen eingeteilt, die abhängig von der Leistung des durch die Laserquelle erzeugten Laserstrahls ist.Like all laser devices, rotary lasers are also classified into laser classes, which is dependent on the power of the laser beam generated by the laser source.
Beispielsweise darf der Laserstrahl einer Vorrichtung zum Erzeugen von Lasermarkierungen höchstens eine Leistung von 1 mW erreichen, damit die Vorrichtung noch als Laserklasse 2 eingestuft wird. Im Rotationsbetrieb ist diese Leistung ist jedoch so gering, dass es bei hellem Umgebungslicht oder bei großem Abstand zwischen Rotationslaser und Nivellierlatte dazu führt, dass die durch die Referenzebene erzeugt Markierung auf der Nivellierlatte nur noch schwer zu erkennen ist. For example, the laser beam of a device for producing laser markings may reach at most a power of 1 mW so that the device is still classified as laser class 2. However, in rotary operation, this power is so low that in bright ambient light or when there is a large distance between the rotating laser and the leveling staff, the marking created on the leveling staff by the reference plane is difficult to recognize.
Aufgabe der Erfindung Object of the invention
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Erzeugen einer auf Laserlicht basierenden Referenzebene bereitzustellen, wobei jeder der von der Vorrichtung erzeugten Laserstrahlen eine möglichst niedrige Intensität aufweist, wobei die Vorrichtung einer möglichst niedrigen Laserklasse angehört, und wobei die Referenzebene trotzdem gut sichtbar ist. Außerdem soll die erfindungsgemäße Vorrichtung weiterhin zum Erzeugen eines auf Laserlicht basierenden, drehbaren Koordinatensystems ausgestaltet sein. It is an object of the present invention to provide a device for generating a laser light-based reference plane, wherein each of the laser beams generated by the device has the lowest possible intensity, the device belongs to the lowest possible class of lasers, and wherein the reference plane is still clearly visible. In addition, the device according to the invention should continue to be designed for generating a laser light-based, rotatable coordinate system.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Erzeugen einer Lasermarkierung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in den auf diesen rückbezogenen Unteransprüchen angegeben. This object is achieved by a device for generating a laser mark having the features of the independent claim. Further embodiments of the invention are specified in the dependent on these subclaims.
Eine Vorrichtung zum Erzeugen einer Lasermarkierung gemäß der vorliegenden Erfindung weist einen ersten Körper, einen zweiten Körper, eine Laserquelle und ein optisches Element auf. Der zweite Körper ist mit dem ersten Körper frei rotierbar um eine Rotationsachse verbunden, das heißt der erste Körper und der zweite Körper können gegeneinander gedreht, aber nicht verschoben werden. Insbesondere können der erste Körper und der zweite Körper beliebig häufig vollständig gegeneinander gedreht werden. Beispiele für erfindungsgemäße Kombinationen aus ersten Körpern und zweiten Körpern, sind Vorrichtungen, die drehbar über eine Achse und ein Achsenlager, insbesondere ein Radiaxlager, verbunden sind. An apparatus for producing a laser mark according to the present invention comprises a first body, a second body, a laser source and an optical element. The second body is freely rotatable connected to the first body about an axis of rotation, that is, the first body and the second body can be rotated against each other, but not moved. In particular, the first body and the second body can be completely rotated against each other as often as desired. Examples of combinations of first bodies and second bodies according to the invention are devices which are connected rotatably via an axle and an axle bearing, in particular a radial bearing.
Die Laserquelle kann einen ersten Laserstrahl erzeugen. Als Laserquellen kommen Vorrichtungen in Frage, die einen im Wesentlichen kollimierten Laserstrahl erzeugen können. Ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Laserquelle ist eine Kombination aus Laserdiode und Kollimatorlinse zum Erzeugen eines im Wesentlichen kollimierten Laserstrahls. The laser source can generate a first laser beam. Suitable laser sources are devices which can generate a substantially collimated laser beam. An example of a laser source according to the invention is a combination of laser diode and collimator lens for producing a substantially collimated laser beam.
Das optische Element ist mit dem zweiten Körper verbunden und kann mindestens zwei zweite Laserstrahlen oder mindestens einen Laserfächer aus dem ersten Laserstrahl erzeugen. Beispiele für erfindungsgemäße optische Elemente werden in den rückbezogenen Unteransprüchen beschrieben. Ein erfindungsgemäßer Laserfächer ist ein Laserstrahl, dessen Strahlenbündel in einer ersten Raumrichtung divergent sind und in einer zweiten Raumrichtung, die senkrecht zu der ersten Raumrichtung ist, im Wesentlichen kollimiert sind. Ein erfindungsgemäßer Laserfächer weist eine Ausbreitungsebene auf, die durch die Ausbreitungsrichtungen der einzelnen Strahlenbündel des Laserfächers aufgespannt wird. Als Maß der Divergenz des Laserfächers in der ersten Raumrichtung weist ein Laserfächer einen Öffnungswinkel auf, wobei der Öffnungswinkel der Winkel ist, den die beiden Randstrahlenbündel des Laserfächers einschließen. Ein erfindungsgemäßer Laserfächer kann beispielsweise durch eine Zylinderlinse erzeugt werden. The optical element is connected to the second body and can generate at least two second laser beams or at least one laser fan from the first laser beam. Examples of optical elements according to the invention are described in the dependent claims. A laser fan according to the invention is a laser beam whose beam bundles are divergent in a first spatial direction and are substantially collimated in a second spatial direction which is perpendicular to the first spatial direction. An inventive laser fan has a propagation plane which is spanned by the propagation directions of the individual beam bundles of the laser fan. As a measure of the divergence of the laser fan in the first spatial direction, a laser fan has an aperture angle, wherein the aperture angle is the angle enclosed by the two marginal beams of the laser fan. An inventive laser fan can be generated for example by a cylindrical lens.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Vorteil verbunden, dass die erzeugte Referenzebene bei gleicher Laserklasse viel besser sichtbar ist als bei konventionellen Rotationslasern. Dieser Vorteil ergibt sich aus der vorteilhaften Kombination des ersten Körpers, des zweiten Körpers und einer Laserquelle mit dem optischen Element. Anstelle eines einzelnen zweiten Laserstrahls werden erfindungsgemäß mindestens zwei zweite Laserstrahlen oder mindestens ein Laserfächer verwendet, um die Referenzebene zu erzeugen. Die Gesamtlaserleistung vervielfacht sich - die Laserklasse der Vorrichtung bleibt gleich. Dies folgt aus der Tatsache, dass die Einstufung der Laserklasse nicht nach der Gesamtlaserleistung des Systems, sondern nach der Laserleistung pro Fläche beziehungsweise pro Laserstrahl erfolgt. The advantage of the device according to the invention is that the reference plane generated is much better visible with the same laser class than with conventional rotary lasers. This advantage results from the advantageous combination of the first body, the second body and a laser source with the optical element. Instead of a single second laser beam, at least two second laser beams or at least one laser fan are used according to the invention to generate the reference plane. The Total laser power is multiplied - the laser class of the device remains the same. This follows from the fact that the classification of the laser class is not based on the total laser power of the system, but on the laser power per area or per laser beam.
Als weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung kommt hinzu, dass die zweiten Laserstrahlen oder der mindestens eine Laserfächer als ein drehbares Koordinatensystem verwendet werden können. Die zweiten Laserstrahlen können beispielsweise so ausgestaltet sein, dass sie ein kartesisches Koordinatensystem vorgeben, welches einen Benutzer bei Konstruktions- undAnother advantage of the device according to the invention is that the second laser beams or the at least one laser fan can be used as a rotatable coordinate system. For example, the second laser beams may be configured to provide a Cartesian coordinate system that can assist a user in engineering and design
Vermessungsaufgaben unterstützt. Surveying tasks supported.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Anordnung der zweiten Laserstrahlen oder des mindestens einen Laserfächers in Bezug auf den zweiten Körper im Wesentlichen unabhängig von der Winkellage des zweitenIn a preferred embodiment of the invention, the arrangement of the second laser beams or the at least one laser fan with respect to the second body is substantially independent of the angular position of the second
Körpers gegenüber dem ersten Körper. Diese Anordnung ist von Vorteil, wenn ein drehbares Koordinatensystem mit Hilfe der zweiten Laserstrahlen oder des mindestens einen Laserfächers erzeugt und ausgerichtet werden soll. Die zweiten Laserstrahlen oder der mindestens eine Laserfächer bewegen sich mit dem zweiten Körper mit und der Benutzer kann die zweiten Laserstrahlen oder den mindestens einen Laserfächer einfach und vorhersehbar im Raum ausrichten, indem er den zweiten Körper in Bezug auf den ersten Körper dreht. Body opposite the first body. This arrangement is advantageous if a rotatable coordinate system with the aid of the second laser beams or the at least one laser fan is to be generated and aligned. The second laser beams or the at least one laser fan move with the second body and the user can easily and predictably align the second laser beams or the at least one laser fan in space by rotating the second body with respect to the first body.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Laserquelle mit dem ersten Körper verbunden. Außerdem weist der erste Körper eine imIn a further preferred embodiment of the invention, the laser source is connected to the first body. In addition, the first body has an im
Wesentlichen zylindersymmetrische Hohlachse auf, wobei eine Symmetrieachse der zylindersymmetrischen Hohlachse, eine Symmetrieachse des ersten Laserstrahls und die Rotationsachse im Wesentlichen miteinander übereinstimmen. Mit dieser Ausführungsform sind verschiedene Vorteile verbunden: die Laserquelle ist mit dem stationären ersten Körper und nicht mit dem drehbaren zweiten Körper verbunden. Dies ist zum einen von Vorteil, weil die Masse des drehbaren zweiten Körpers nicht durch die Laserquelle erhöht wird. Zum anderen ist dies von Vorteil, weil keine Mittel zur Steuerung der Laserquelle und Versorgung der Laserquelle mit Strom auf dem drehbaren zweiten Körper, wie zum Beispiel elektrische Gleitkontakte oder induktiveSubstantially cylindrically symmetric hollow axis, wherein an axis of symmetry of the cylinder-symmetrical hollow axis, an axis of symmetry of the first laser beam and the axis of rotation substantially coincide with each other. Various advantages are associated with this embodiment: the laser source is connected to the stationary first body and not to the rotatable second body. This is on the one hand advantageous because the mass of the rotatable second body is not increased by the laser source. On the other hand, this is advantageous because no means for controlling the laser source and supplying the laser source with power on the rotatable second body, such as electrical sliding contacts or inductive
Schalter, benötigt werden. Trotzdem hat der erste Laserstrahl in Bezug auf den drehbaren zweiten Körper immer die gleiche Lage. Dadurch lässt sich der erste Laserstrahl unabhängig von der Winkellage des zweiten Körpers gegenüber dem ersten Körper in das optische Element einspeisen. Insbesondere ermöglicht diese Ausführungsform, die zweiten Laserstrahlen so zu erzeugen, dass die Anordnung der zweiten Laserstrahlen in Bezug auf den zweiten Körper imSwitch, needed. Nevertheless, the first laser beam in relation to the rotatable second body always the same position. As a result, the first laser beam can be fed into the optical element independently of the angular position of the second body relative to the first body. In particular, this embodiment makes it possible to generate the second laser beams so that the arrangement of the second laser beams with respect to the second body in the
Wesentlichen unabhängig von der Winkellage des zweiten Körpers gegenüber dem ersten Körper ist. Is substantially independent of the angular position of the second body relative to the first body.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Laserquelle mit dem zweiten Körper verbunden. Eine Stromversorgung der Laserquelle erfolgt über einen elektrischen Gleitkontakt. Beispiele für einen erfindungsgemäßen elektrischen Gleitkontakt sind Kohlebürsten oder Schleifringsysteme. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das optischeIn a further preferred embodiment of the invention, the laser source is connected to the second body. A power supply of the laser source via an electrical sliding contact. Examples of an electrical sliding contact according to the invention are carbon brushes or slip ring systems. In a further preferred embodiment of the invention, the optical
Element ein reflektierendes optisches Element zum Erstellen eines dritten Laserstrahls aus dem ersten Laserstrahl auf, wobei der dritte Laserstrahl im Wesentlichen orthogonal zu der Rotationsachse ist. Außerdem weist das optische Element weiterhin ein auffächerndes optisches Element zum Erstellen der zweiten Laserstrahlen oder des mindestens einen Laserfächers aus dem dritten Laserstrahl auf. Mit dieser Ausführungsform ist der Vorteil verbunden, dass auf einfache Art und Weise eine Vielzahl von zweiten Laserstrahlen oder mindestens ein Laserfächer erstellt werden können. Der erste Laserstrahl wird über ein reflektierendes optisches Element im Wesentlichen orthogonal zu der Rotationsachse zu einem dritten Laserstrahl abgelenkt. Anschließend trifft der dritte Laserstrahl auf ein auffächerndes optisches Element und es entsteht eine Vielzahl zweiter Laserstrahlen oder mindestens ein Laserfächer. Bevorzugt können - je nachdem ob zweite Laserstrahlen, ein Laserfächer oder eine Mehrzahl von Laserfächern vorliegen - die zweiten Laserstrahlen oder die Ausbreitungsebene eines Laserfächers oder die Ausbreitungsebenen einerElement comprises a reflective optical element for creating a third laser beam from the first laser beam, wherein the third laser beam is substantially orthogonal to the axis of rotation. In addition, the optical element further comprises a fan-out optical element for producing the second laser beams or the at least one laser fan from the third laser beam. This embodiment has the advantage that a plurality of second laser beams or at least one laser fan can be created in a simple manner. The first laser beam is deflected via a reflective optical element substantially orthogonal to the axis of rotation to a third laser beam. Subsequently, the third laser beam impinges on a fan-out optical element and a multiplicity of second laser beams or at least one laser fan is formed. Depending on whether there are second laser beams, a laser fan or a plurality of laser fans, the second laser beams or the propagation plane of a laser fan or the propagation planes of a laser beam can preferably be used
Mehrzahl von Laserfächern in einer Ebene liegen, die orthogonal zu der Rotationsachse ist. Alternativ können die zweiten Laserstrahlen oder der mindestens eine Laserfächer in andere, bestimmte Richtungen angeordnet sein, um beispielsweise ein Koordinatensystem zu erzeugen. Beispiele für ein erfindungsgemäßes reflektierendes optisches Element sind Prismen, insbesondere Pentaprismen, oder Spiegel. Das erfindungsgemäße auffächernde optische Element kann zum Beispiel ein beugendes optisches Element, wie zum Beispiel optische Gitter oder Akustooptische Modulatoren, oder ein brechendes optisches Element, wie zum Beispiel eine Zylinderlinse zum Erzeugen eines Laserfächers, sein. A plurality of laser compartments lie in a plane which is orthogonal to the axis of rotation. Alternatively, the second laser beams or the at least one laser fan may be arranged in other, certain directions, for example to produce a coordinate system. Examples of a reflective optical element according to the invention are prisms, in particular pentaprisms, or mirrors. The inventive fanning For example, the optical element may be a diffractive optical element, such as optical grating or acousto-optic modulators, or a refractive optical element, such as a cylindrical lens for producing a laser fan.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das auffächernde optische Element aus dem Strahlengang des dritten Laserstrahls herausbewegbar. Diese Ausführungsform ist mit dem Vorteil verbunden, dass der Benutzer die Möglichkeit hat, die Vorrichtung mit einer Auffächerung oder ohne eine Auffächerung des dritten Laserstrahls zu verwenden. In a further preferred embodiment of the invention, the fanning-out optical element can be moved out of the beam path of the third laser beam. This embodiment has the advantage of allowing the user to use the device with fanning or without fanning the third laser beam.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung weiterhin einen Linearmotor und einen Schalter auf. Das herausbewegbare auffächernde optische Element ist an den Linearmotor gekoppelt und der Linearmotor ist mit einem Schalter elektrisch verbunden. MitIn a further preferred embodiment of the invention, the device further comprises a linear motor and a switch. The extendable fan-out optical element is coupled to the linear motor and the linear motor is electrically connected to a switch. With
Hilfe des Schalters und des Linearmotors kann das auffächernde optische Element automatisch in den Strahlengang des dritten Laserstrahls hinein oder aus dem Strahlengang des dritten Laserstrahls heraus bewegt werden. Dies ist insbesondere von Vorteil, falls das auffächernde Element für den Benutzer nicht zugänglich ist. Ein Beispiel für einen erfindungsgemäßen Linearmotor ist einWith the aid of the switch and the linear motor, the fanning-out optical element can be automatically moved into the beam path of the third laser beam or out of the beam path of the third laser beam. This is particularly advantageous if the fanning element is not accessible to the user. An example of a linear motor according to the invention is a
Tauchspulenmotor. Voice coil motor.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird ein Relais als erfindungsgemäßer Schalter verwendet, wobei das Relais ein durch elektrischen Strom betriebener, fernbetätigter Schalter mit zwei Schaltstellungen ist, und wobei das Relais über einen Steuerstromkreis aktiviert wird. Der fernbetätigte Schalter ist auf dem drehbaren zweiten Körper angeordnet. Der Steuerstromkreis ist in dem ersten Körper angeordnet. Diese Ausführungsform bringt den Vorteil mit sich, dass der Linearmotor kontaktlos gesteuert werden kann und keine Schleifverbindung oder ähnliches zwischen dem ersten und dem drehbaren zweiten Körper benötigt wird, um den Linearmotor zu kontrollieren. Beispiele für ein erfindungsgemäßes Relais ist ein Reedrelais: ein Reedrelais weist einen Reedschalter mit zwei Kontaktzungen auf, die unter Vakuum oder Schutzgas in einen Glaskolben eingeschmolzen sind. Die zwei Kontaktzungen des Reedschalters bilden eine Kontaktfeder und einen Magnetanker. DieIn a further preferred embodiment, a relay is used as the switch according to the invention, wherein the relay is an electrically operated, remotely operated switch with two switching positions, and wherein the relay is activated via a control circuit. The remote-controlled switch is arranged on the rotatable second body. The control circuit is arranged in the first body. This embodiment has the advantage that the linear motor can be controlled without contact and no grinding connection or the like between the first and the rotatable second body is required to control the linear motor. Examples of a relay according to the invention is a reed relay: a reed relay has a reed switch with two contact tongues, which are sealed under vacuum or inert gas in a glass flask. The two reeds of the reed switch form a contact spring and a magnet armature. The
Kontaktzungen werden beispielsweise aus edelmetallbeschichtetem ferromagnetischem Material hergestellt. Eine Kontaktbetätigung erfolgt durch ein von außen einwirkendes Magnetfeld, das durch den Steuerstromkreis entweder mittels eines in die Nähe des fernbetätigten Schalters gebrachten Dauermagneten oder einer Magnetspule elektrisch erzeugt wird. Durch das von außen einwirkende Magnetfeld ziehen sich die beiden Kontaktzungen an und schließen somit die Schaltung. Fällt das von außen einwirkende Magnetfeld ab und unterschreitet im Relais eine bestimmte Feldstärke, öffnet sich der Kontakt aufgrund einer Federwirkung der Kontaktfeder wieder. Contact tongues are made of precious metal, for example ferromagnetic material produced. A contact operation is effected by an externally applied magnetic field, which is generated by the control circuit either by means of a brought into the vicinity of the remote-controlled switch permanent magnet or a magnetic coil. Due to the externally applied magnetic field, the two contact tongues attract and thus close the circuit. If the externally applied magnetic field drops and falls below a certain field strength in the relay, the contact reopens due to a spring action of the contact spring.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das reflektierende optische Element ein Pentaprisma. Ein Pentaprisma weist den Vorteil auf, dass es den einkommenden ersten Laserstrahl im Wesentlichen im rechten Winkel ablenkt, selbst wenn das Pentaprimsa nicht perfekt zu dem ersten Laserstrahl ausgerichtet ist. In a further preferred embodiment of the invention, the reflective optical element is a pentaprism. A pentaprism has the advantage that it deflects the incoming first laser beam substantially at right angles, even if the pentaprim is not perfectly aligned with the first laser beam.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Pentaprisma eine erste reflektierende Oberfläche auf, an der der erste Laserstrahl innerhalb des Pentaprismas zuerst reflektiert wird, und die einen Teil des ersten Laserstrahls durchlässt. An der ersten reflektierenden Oberfläche des Pentaprismas ist ein Prisma angeordnet. Das Prisma ist zum Ausrichten des durchgelassenen Teils des ersten Laserstrahls im Wesentlichen entlang der Rotationsachse ausgestaltet. Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass ein Teil des ersten Laserstrahls durch das optische Element durchgelassen wird. Dieser durchgelassene Teil des ersten Laserstrahls kann dem Benutzer als weitere Orientierungshilfe dienen, insbesondere wenn er die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erzeugen eines Koordinatensystems verwendet. In a further preferred embodiment of the invention, the pentaprism has a first reflective surface on which the first laser beam is first reflected within the pentaprism and which transmits a portion of the first laser beam. At the first reflecting surface of the pentaprism a prism is arranged. The prism is configured to align the transmitted portion of the first laser beam substantially along the axis of rotation. This embodiment has the advantage that a part of the first laser beam is transmitted through the optical element. This transmitted part of the first laser beam can serve as a further orientation aid for the user, in particular if he uses the device according to the invention for generating a coordinate system.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das optische Element einen Strahlteiler zum Erstellen der zweiten Laserstrahlen aus dem ersten Laserstrahl auf. Diese Ausführungsform ist mit dem Vorteil verbunden, dass keine Kombination aus reflektierendem optischen Element und auffächerndem optischen Element zum Erzeugen einer Mehrzahl von zweiten Laserstrahlen benötigt wird. Ein Strahlteiler ist ausreichend, um eine Vielzahl zweiter Laserstrahlen zu erzeugen. Strahlteiler weisen den Vorteil auf, dass sie mit einer sehr hohen Winkelgenauigkeit von +/" 0,005° hergestellt werden können. Als Strahlteiler kommen Vorrichtungen in Frage, die eine Mehrzahl von zweiten Laserstrahlen aus dem ersten Laserstrahl erzeugen können. Ein Beispiel für einen erfindungsgemäßen Strahlteiler ist eine Pyramide, die reflektierende Mantelflächen aufweist. Ein weiteres Beispiel für einen erfindungsgemäßen Strahlteiler ist ein im Wesentlichen pyramidenförmiger Körper, der eine mittige, durchgehende Öffnung aufweist, und der weiterhin reflektierende Mantelflächen aufweist. Ein kartesisches Koordinatensystem kann mit Hilfe der letztgenannten Ausführungsform des Strahlteilers erzeugt werden: dazu weist der pyramidenförmige Körper vier Mantelflächen auf, die so ausgestaltet sind, dass sie vier zweite Laserstrahlen erzeugen, wobei die zweiten Laserstrahlen orthogonal zu dem ersten Laserstrahl sind, und wobei jeder der zweitenIn a further preferred embodiment of the invention, the optical element has a beam splitter for producing the second laser beams from the first laser beam. This embodiment has the advantage that no combination of reflective optical element and fan-out optical element is required for generating a plurality of second laser beams. A beam splitter is sufficient to produce a plurality of second laser beams. Beam splitters have the advantage that they can be produced with a very high angular accuracy of + / "0.005 °. [5 0,00] Suitable beam splitters are devices which have a plurality of can generate second laser beams from the first laser beam. An example of a beam splitter according to the invention is a pyramid, which has reflective lateral surfaces. Another example of a beam splitter according to the invention is a substantially pyramid-shaped body having a central, continuous opening, and further comprising the reflective lateral surfaces. A Cartesian coordinate system can be produced with the aid of the latter embodiment of the beam splitter: for this purpose the pyramidal body has four lateral surfaces which are designed to produce four second laser beams, the second laser beams being orthogonal to the first laser beam, and wherein each of the second laser beams second
Laserstrahlen zu zwei zweiten Laserstrahlen orthogonal ist. Ein innerer Teil des ersten Laserstrahls wird durch die durchgehende Öffnung des Strahlteilers durchgelassen. Der innere Teil des ersten Laserstrahls und die vier zweiten Laserstrahlen spannen somit ein kartesisches Koordinatensystem auf, das aufgrund der hohen Winkelgenauigkeit des Strahlteilers ebenfalls eine hoheLaser beams orthogonal to two second laser beams. An inner part of the first laser beam is transmitted through the through-hole of the beam splitter. The inner part of the first laser beam and the four second laser beams thus span a Cartesian coordinate system, which due to the high angular accuracy of the beam splitter also a high
Winkelgenauigkeit aufweist. Angular accuracy has.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das optische Element einen Strahlteiler zum Erstellen von mindestens zwei dritten Laserstrahlen auf, wobei die dritten Laserstrahlen im Wesentlichen orthogonal zu der Rotationsachse sind. Das optische Element weist weiterhin mindestens zwei auffächernde optische Elemente zum Erstellen der zweiten Laserstrahlen oder des mindestens einen Laserfächers aus den dritten Laserstrahlen auf, wobei jedem dritten Laserstrahl ein auffächerndes optisches Element eineindeutig zugeordnet ist. Diese Ausführungsform weist eine vorteilhafte Kombination aus einem Strahlteiler und auffächernden optischen Elementen auf, wobei die vorteilhafte Kombination die maximale Anzahl erzeugbarer zweiter Laserstrahlen oder Laserfächer erhöht. Beispielsweise ist die Anzahl der erzeugbaren zweiten Laserstrahlen in der Ausführungsform mit nur einem Strahlteiler fertigungsbedingt begrenzt. In der Ausführungsform mit nur einem auffächernden optischen Element, ist der Öffnungswinkel der Randstrahlen der zweiten Laserstrahlen oder der Öffnungswinkel des Laserfächers begrenzt - der Öffnungswinkel ist in beiden Fällen typischerweise geringer als 160°. Werden zum Beispiel ein Strahlteiler mit zwei optischen Gittern zum Erzeugen von zweiten Laserstrahlen kombiniert, ist die maximale Anzahl erzeugbarer zweiterIn a further preferred embodiment of the invention, the optical element has a beam splitter for producing at least two third laser beams, wherein the third laser beams are substantially orthogonal to the axis of rotation. The optical element further comprises at least two fanning-out optical elements for producing the second laser beams or the at least one laser fan from the third laser beams, wherein a fanned-out optical element is uniquely associated with each third laser beam. This embodiment has an advantageous combination of a beam splitter and fanning optical elements, wherein the advantageous combination increases the maximum number of producible second laser beams or laser fan. For example, the number of producible second laser beams in the embodiment with only one beam splitter due to production is limited. In the embodiment with only one fanning optical element, the aperture angle of the marginal rays of the second laser beams or the aperture angle of the laser fan is limited - the aperture angle is typically less than 160 ° in both cases. For example, if a beam splitter with two optical gratings is combined to generate second laser beams, the maximum number of generators that can be generated is second
Laserstrahlen im Vergleich zu der Ausführungsform mit nur einem optischen Gittern zum Erzeugen von zweiten Laserstrahlen verdoppelt. In der Ausführungsform, die einen Strahlteiler mit zwei Zylinderlinsen anstatt nur einer Zylinderlinse kombiniert, werden 320° anstatt von nur 160° des Raums durch die Laserfächer abgedeckt. Mit Hilfe von drei oder vier Zylinderlinsen lässt sich sogar eine steglose Laserebene erstellen - ein Rotationsbetrieb der Vorrichtung zum Erzeugen einer Laserebene ist nicht mehr notwendig. Laser beams compared to the embodiment with only one optical Doubled grids for generating second laser beams. In the embodiment combining a beam splitter with two cylindrical lenses rather than just one cylindrical lens, 320 ° instead of only 160 ° of the space is covered by the laser beams. With the help of three or four cylindrical lenses can even create a seamless laser plane - a rotation operation of the device for generating a laser plane is no longer necessary.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die auffächernden optischen Elemente aus den Strahlengängen der dritten Laserstrahlen herausbewegbar. Diese Ausführungsform ist mit dem Vorteil verbunden, dass der Benutzer die Möglichkeit hat, die Vorrichtung mit einer Auffächerung der dritten Laserstrahlen zum Erzeugen einer Laserebene oder ohne eine Auffächerung der dritten Laserstrahlen zum Erzeugen eines Koordinatensystems zu verwenden. In a further preferred embodiment of the invention, the fanning-out optical elements can be moved out of the beam paths of the third laser beams. This embodiment has the advantage that the user has the possibility of using the device with fanning the third laser beams to produce a laser plane or without fanning the third laser beams to produce a coordinate system.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die herausbewegbaren auffächernden optischen Elemente an Linearmotoren gekoppelt und die Linearmotoren mit einem Schalter, insbesondere einem Reedschalter, verbunden. Mit Hilfe des Schalters und der Linearmotoren können die auffächernden optischen Elemente automatisch in die Strahlengänge der dritten Laserstrahlen hinein oder aus den Strahlengängen der dritten Laserstrahlen heraus bewegt werden. Dies ist insbesondere von Vorteil, falls die auffächernden Elemente für den Benutzer nicht zugänglich sind. In a further preferred embodiment, the herausbewegbaren fanning optical elements are coupled to linear motors and the linear motors connected to a switch, in particular a reed switch. With the aid of the switch and the linear motors, the fanning-out optical elements can be automatically moved into the beam paths of the third laser beams or out of the beam paths of the third laser beams. This is particularly advantageous if the fan-out elements are not accessible to the user.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung weiterhin mindestens einen Linearmotor und einen Schalter auf. Die herausbewegbaren auffächernden optischen Elemente sind an den mindestens einen Linearmotor gekoppelt und der mindestens eine Linearmotor ist mit einem Schalter elektrisch verbunden. Mit Hilfe des Schalters und des mindestens einen Linearmotors können die auffächernden optischen Elemente automatisch in den Strahlengang des dritten Laserstrahls hinein oder aus dem Strahlengang des dritten Laserstrahls heraus bewegt werden. Dies ist insbesondere von Vorteil, falls das auffächernde Element für den Benutzer nicht zugänglich ist. Ein Beispiel für einen erfindungsgemäßen Linearmotor ist ein Tauchspulenmotor. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird ein Relais als erfindungsgemäßer Schalter verwendet, wobei das Relais ein durch elektrischen Strom betriebener, fernbetätigter Schalter mit zwei Schaltstellungen ist, und wobei das Relais über einen Steuerstromkreis aktiviert wird. Der fernbetätigte Schalter ist auf dem drehbaren zweiten Körper angeordnet. Der Steuerstromkreis ist in dem ersten Körper angeordnet. Diese Ausführungsform bringt den Vorteil mit sich, dass der mindestens eine Linearmotor kontaktlos gesteuert werden kann und keine Schleifverbindung oder ähnliches zwischen dem ersten und dem drehbaren zweiten Körper benötigt wird, um den mindestens einen Linearmotor zu kontrollieren. Beispiele für ein erfindungsgemäßes Relais ist ein Reedrelais: ein Reedrelais weist einen Reedschalter mit zwei Kontaktzungen auf, die unter Vakuum oder Schutzgas in einen Glaskolben eingeschmolzen sind. Die zwei Kontaktzungen des Reedschalters bilden eine Kontaktfeder und einen Magnetanker. Die Kontaktzungen werden beispielsweise aus edelmetallbeschichtetem ferromagnetischem Material hergestellt. EineIn a further preferred embodiment of the invention, the device further comprises at least one linear motor and a switch. The herausbewegbaren fanning optical elements are coupled to the at least one linear motor and the at least one linear motor is electrically connected to a switch. With the aid of the switch and the at least one linear motor, the fanning-out optical elements can be moved automatically into the beam path of the third laser beam or out of the beam path of the third laser beam. This is particularly advantageous if the fanning element is not accessible to the user. An example of a linear motor according to the invention is a voice coil motor. In a further preferred embodiment, a relay is used as the switch according to the invention, wherein the relay is an electrically operated, remotely operated switch with two switching positions, and wherein the relay is activated via a control circuit. The remote-controlled switch is arranged on the rotatable second body. The control circuit is arranged in the first body. This embodiment has the advantage that the at least one linear motor can be controlled without contact and no grinding connection or the like between the first and the rotatable second body is required to control the at least one linear motor. Examples of a relay according to the invention is a reed relay: a reed relay has a reed switch with two contact tongues, which are sealed under vacuum or inert gas in a glass flask. The two reeds of the reed switch form a contact spring and a magnet armature. The contact tongues are made, for example, of noble metal-coated ferromagnetic material. A
Kontaktbetätigung erfolgt durch ein von außen einwirkendes Magnetfeld, das durch den Steuerstromkreis entweder mittels eines in die Nähe des fernbetätigten Schalters gebrachten Dauermagneten oder einer Magnetspule elektrisch erzeugt wird. Durch das von außen einwirkende Magnetfeld ziehen sich die beiden Kontaktzungen an und schließen somit die Schaltung. Fällt das von außen einwirkende Magnetfeld ab und unterschreitet im Relais eine bestimmte Feldstärke, öffnet sich der Kontakt aufgrund einer Federwirkung der Kontaktfeder wieder. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist dieContacting is accomplished by an externally applied magnetic field, which is electrically generated by the control circuit either by means of a permanent magnet placed in proximity to the remotely operated switch or a magnetic coil. Due to the externally applied magnetic field, the two contact tongues attract and thus close the circuit. If the externally applied magnetic field drops and falls below a certain field strength in the relay, the contact reopens due to a spring action of the contact spring. In a further preferred embodiment of the invention, the
Vorrichtung weiterhin einen Motor zum Drehen des zweiten Körpers in Bezug auf den ersten Körper und Nivelliermittel zum Ausrichten des ersten Körpers in Bezug auf ein Stativ und/oder das Lot auf. Beispiele für erfindungsgemäße Nivelliermittel sind Vorrichtungen, die einen Körper um zwei senkrecht zueinander stehende Achsen verkippen können. Weiterhin sind in dieser bevorzugten Ausführungsform die zweiten Laserstrahlen im Wesentlichen orthogonal zu der Rotationsachse. Diese Ausführungsform bringt den Vorteil mit sich, dass die zweiten Laserstrahlen, insbesondere unabhängig von der Winkellage des zweiten Körpers gegenüber dem ersten Körper, in der gleichen Ebene liegen. Der Motor ermöglicht es, den zweiten Körper in Rotation zu versetzen, um mit den zweiten Laserstrahlen eine Referenzebene zu erzeugen. Treffen die rotierenden zweiten Laserstrahlen auf eine Oberfläche, erzeugen sie dort eine Laserlinie. Der Benutzer kann mit Hilfe der Nivelliermittel den ersten Körper und damit auch eine Winkellage der Referenzebene in Bezug auf beispielsweise ein Stativ und/oder das Lot ausrichten. Die Nivelliermittel können Neigungssensoren und Stellmotoren aufweisen, wobei die Neigungssensoren geeignet sind, die Winkellage des ersten Körpers in Bezug auf das Lot zu bestimmen, und wobei die Stellmotoren geeignet sind, abhängig von der Winkellage des ersten Körpers in Bezug auf das Lot den ersten Körper und demgemäß die Referenzebene in Bezug auf das Lot automatisch auszurichten. Apparatus further comprises a motor for rotating the second body with respect to the first body and leveling means for aligning the first body with respect to a tripod and / or the solder. Examples of leveling means according to the invention are devices which can tilt a body about two mutually perpendicular axes. Furthermore, in this preferred embodiment, the second laser beams are substantially orthogonal to the axis of rotation. This embodiment has the advantage that the second laser beams lie in the same plane, in particular independently of the angular position of the second body relative to the first body. The motor makes it possible to rotate the second body to produce a reference plane with the second laser beams. If the rotating second laser beams hit a surface, they create a laser line there. The user can align the first body and thus also an angular position of the reference plane with respect to, for example, a tripod and / or the solder by means of the leveling means. The leveling means may include tilt sensors and servo motors, wherein the tilt sensors are adapted to determine the angular position of the first body with respect to the solder, and wherein the servomotors are suitable depending on the angular position of the first body with respect to the solder the first body and Accordingly, the reference plane automatically align with respect to the solder.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung weiterhin eine Kappe auf, die das optische Element umgibt. Die Kappe kann Teil eines äußeren Gehäuses der Vorrichtung sein. Die Kappe kann ein oder mehr Fenster aufweisen, so dass die zweiten Laserstrahlen nicht durch die Kappe des zweiten Körpers geblockt werden. Die ein oder mehr Fenster bestehen entweder aus Öffnungen in der Kappe oder aus einem Material, das für die zweiten Laserstrahlen durchlässig ist. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann die gesamte Kappe aus einem Material bestehen, das für die zweiten Laserstrahlen durchlässig ist. Diese Ausführungsform ist mit dem Vorteil verbunden, dass der Benutzer mit seinem Auge nicht so nahe an die Vorrichtung heran kann, dass mehrere Laserstrahlen sein Auge gleichzeitig treffen können. In a further preferred embodiment of the invention, the device further comprises a cap which surrounds the optical element. The cap may be part of an outer housing of the device. The cap may have one or more windows such that the second laser beams are not blocked by the cap of the second body. The one or more windows consist of either openings in the cap or of a material that is permeable to the second laser beams. In a particularly preferred embodiment, the entire cap may be made of a material which is permeable to the second laser beams. This embodiment has the advantage that the user can not approach his eye with the eye so close to the device that several laser beams can hit his eye simultaneously.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das auffächernde optische Element ein beugendes Element beziehungsweise sind die auffächernden optischen Elemente beugende optische Elemente. In a further preferred embodiment of the present invention, the fanning-out optical element is a diffractive element or the fanning-out optical elements are diffractive optical elements.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das auffächernde optische Element ein brechendes Element beziehungsweise sind die auffächernden optischen Elemente brechende optische Elemente. In a further preferred embodiment of the present invention, the fanning-out optical element is a refractive element or the fanning-out optical elements are refractive optical elements.
Zeichnung Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend exemplarisch anhand von Ausführungsbeispielen eingehend erläutert. Die Beschreibung, die zugehörigen Figuren sowie die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Ein Fachmann wird diese Merkmale, insbesondere auch die Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele, auch einzeln betrachten und zu sinnvollen, weiteren Kombinationen zusammenfassen. drawing Reference to the drawings, the invention is explained below by way of example with reference to exemplary embodiments. The description, the associated figures and the claims contain numerous features in combination. A person skilled in the art will consider these features, in particular also the features of different exemplary embodiments, individually and combine them into meaningful, further combinations.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer ersten bevorzugten Fig. 1 is a perspective view of a first preferred
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;  Embodiment of the device according to the invention;
Fig. 2 eine schematische x-z Schnittdarstellung der ersten bevorzugten Fig. 2 is a schematic x-z sectional view of the first preferred
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung (Hauptbild) und eine schematische x-y Schnittdarstellung der zweiten Laserstrahlen dieser Ausführungsform (eingefügtes Bild);  Embodiment of the device according to the invention (main image) and a schematic x-y sectional view of the second laser beams of this embodiment (inserted image);
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer zweiten bevorzugten Fig. 3 is a perspective view of a second preferred
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;  Embodiment of the device according to the invention;
Fig. 4 eine schematische x-z Schnittdarstellung der zweiten Fig. 4 is a schematic x-z sectional view of the second
bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung (Hauptbild) und eine schematische x-y Schnittdarstellung der zweiten Laserstrahlen dieser Ausführungsform (eingefügtes Bild);  preferred embodiment of the device according to the invention (main image) and a schematic x-y sectional view of the second laser beams of this embodiment (inserted image);
Fig. 5 eine schematische x-z Schnittdarstellung einer dritten Fig. 5 is a schematic x-z sectional view of a third
bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung (Hauptbild) und eine schematische x-y Schnittdarstellung der zweiten Laserstrahlen dieser Ausführungsform (eingefügtes Bild); Beschreibung der Ausführungsbeispiele preferred embodiment of the device according to the invention (main image) and a schematic xy sectional view of the second laser beams of this embodiment (inserted image); Description of the embodiments
Aus der Darstellung gemäß Fig. 1 ist der Aufbau einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu erkennen. In der ersten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Vorrichtung einen ersten Körper (1) und einen zweiten Körper (2) auf. Der erste Körper (1) weist ein Achsenlager (3) auf. Der zweite Körper (2) weist eine im Wesentlichen zylindersymmetrische Hohlachse (4) auf. Der erste Körper (1) und der zweite Körper (2) sind über das Achsenlager (3) des ersten Körpers (1) und der im Wesentlichen zylindersymmetrischen Hohlachse (4) des zweiten Körpers verbunden. Die Verbindung des erstenFrom the illustration of FIG. 1, the structure of a first embodiment of the device according to the invention can be seen. In the first embodiment, the device according to the invention comprises a first body (1) and a second body (2). The first body (1) has an axle bearing (3). The second body (2) has a substantially cylindrically symmetrical hollow axle (4). The first body (1) and the second body (2) are connected via the axle bearing (3) of the first body (1) and the substantially cylindrically symmetrical hollow axle (4) of the second body. The connection of the first
Körpers (1) und des zweiten Körpers (2) ist so ausgestaltet, dass die beiden gegeneinander im Wesentlichen nicht verschiebbar, aber um eine Rotationsachse (5) drehbar sind. Außerdem ist dem ersten Körper (1) eine Laserquelle (6) angeordnet, die eine Laserdiode (7) und eine Kollimatorlinse (8) aufweist. Die Laserquelle (6) erzeugt einen ersten Laserstrahl (9), wobei dieBody (1) and the second body (2) is designed so that the two against each other substantially not displaceable, but about a rotation axis (5) are rotatable. In addition, the first body (1), a laser source (6) is arranged, which has a laser diode (7) and a collimator lens (8). The laser source (6) generates a first laser beam (9), wherein the
Symmetrieachse des ersten Laserstrahls (9), die Symmetrieachse der im Wesentlichen zylindersymmetrischen Hohlachse (4) des zweiten Körpers (2) und die Rotationsachse im Wesentlichen miteinander übereinstimmen. Die erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist weiterhin einen Motor (10) auf, der zwischen dem ersten Körper (1) und dem zweiten Körper (2) angeordnet ist. Der Motor (10) kann den zweiten Körper (2) in Bezug auf den ersten Körper (1) in Rotation versetzen. Der zweite Körper (2) weist ein optisches Element (11) auf, welches in der ersten Ausführungsform ein Pentaprisma (12) und ein beugendes optisches Element (13) aufweist. Das Pentaprisma (12) empfängt den ersten Laserstrahl (9) und lenkt den ersten Laserstrahl (9) imSymmetryeachse the first laser beam (9), the axis of symmetry of the substantially cylindrically symmetrical hollow shaft (4) of the second body (2) and the axis of rotation substantially coincide with each other. The first embodiment of the device according to the invention further comprises a motor (10) which is arranged between the first body (1) and the second body (2). The motor (10) can set the second body (2) in rotation with respect to the first body (1). The second body (2) has an optical element (11) which in the first embodiment has a pentaprism (12) and a diffractive optical element (13). The pentaprism (12) receives the first laser beam (9) and directs the first laser beam (9) in
Wesentlichen orthogonal ab, so dass ein dritter Laserstrahl (14) entsteht. Der dritte Laserstrahl (14) wird auf das beugende optische Element (13) gelenkt, das aus dem dritten Laserstrahl (14) fünfzehn zweite Laserstrahlen (15) erzeugt. Die zweiten Laserstrahlen (15) sind im Wesentlichen orthogonal zu der Rotationsachse (5) in einer Ebene und wie ein Fächer mit einem Öffnungswinkel von 30° angeordnet, das heißt das zwei der zweiten Laserstrahlen (15) sich mit einem Öffnungswinkel von im Wesentlichen 30° schneiden und jeder der anderen dreizehn zweiten Laserstrahlen (15) zwei zweite Laserstrahl (15) mit einem Öffnungswinkel von im Wesentlichen 30/14° schneiden. Das Pentaprisma (12) weist eine erste reflektierende Oberfläche (16) auf, an der der ersteSubstantially orthogonal, so that a third laser beam (14) is formed. The third laser beam (14) is directed to the diffractive optical element (13) which generates fifteen second laser beams (15) from the third laser beam (14). The second laser beams (15) are arranged substantially orthogonal to the rotation axis (5) in a plane and like a fan with an opening angle of 30 °, that is, the two of the second laser beams (15) with an opening angle of substantially 30 ° and cut each of the other thirteen second laser beams (15) two second laser beam (15) with an opening angle of substantially 30/14 °. The pentaprism (12) has a first reflective surface (16) at which the first
Laserstrahl (9) innerhalb des Pentaprismas (12) zuerst reflektiert wird, und die einen Teil (17) des ersten Laserstrahls (9) durchlässt. Ein Prisma (18) ist an der ersten reflektierenden Oberfläche des Pentaprismas (16) angeordnet, wobei das Prisma (18) zum Ausrichten des durchgelassenen Teils des ersten Laserstrahls (9) im Wesentlichen entlang der Rotationsachse (5) ausgestaltet ist. In der ersten Ausführungsform weist das Prisma (18) die gleiche Brechungszahl auf wie dasLaser beam (9) within the pentaprism (12) is reflected first, and the a part (17) of the first laser beam (9) passes. A prism (18) is disposed on the first reflective surface of the pentaprism (16), the prism (18) being configured to align the transmitted portion of the first laser beam (9) substantially along the axis of rotation (5). In the first embodiment, the prism (18) has the same refractive index as that
Pentaprisma (12) und der erste Laserstrahl (9) breitet sich weiter entlang der Rotationsachse (5) aus. Die Vorrichtung weist weiterhin eine Kappe auf, die Teil eines äußeren Gehäuses der Vorrichtung ist. Die Kappe umgibt das optische Element (11). Die Kappe besteht aus einem Kunststoff, der für die zweiten Laserstrahlen (15) durchlässig ist. Die Kappe lenkt die zweiten Laserstrahlen (15) nicht ab. Pentaprism (12) and the first laser beam (9) continues to propagate along the axis of rotation (5). The device further comprises a cap which is part of an outer housing of the device. The cap surrounds the optical element (11). The cap is made of a plastic which is permeable to the second laser beams (15). The cap does not deflect the second laser beams (15).
Aus der Darstellung gemäß Fig. 2 ist das Pentaprisma (12) und der Strahlengang des ersten Laserstrahls (9), der zweiten Laserstrahlen (15) und des dritten Laserstrahls (14) der ersten Ausführungsform zu erkennen: der erste Laserstrahl (9) dringt in das Pentaprisma (12) von einer dem ersten Körper (1) zugewandten Seite (19) ein. An der ersten reflektierenden Oberfläche (16) wird ein Teil des ersten Laserstrahls (9) reflektiert und ein Teil (17) des ersten Laserstrahls (9) durchgelassen. Insbesondere werden 70% der Laserstrahlung reflektiert und 30% durchgelassen. Der reflektierte Laserstrahl wird noch an einer zweiten reflektierenden Oberfläche (20) reflektiert. Durch die Reflektion an der zweiten reflektierenden Oberfläche (20) entsteht der dritte Laserstrahl (14), der orthogonal zu dem ersten Laserstrahl (9) ist. Anschließend tritt der dritte Laserstrahl (14) aus dem Pentaprisma (12) aus und trifft auf ein beugendes optisches Element (13). Das beugende optische Element (13) ist in diesem Ausführungsbeispiel ein optisches Gitter (13) und erzeugt aus dem dritten Laserstrahl (14) fünfzehn zweite Laserstrahlen (15), die alle orthogonal zu der Rotationsachse (5) sind und wie ein Fächer mit einem Öffnungswinkel von 30° angeordnet sind. Das heißt, dass zwei der zweiten Laserstrahlen (15) sich mit einem Öffnungswinkel von im Wesentlichen 30° schneiden und jeder der anderen dreizehn zweiten Laserstrahlen (15) zwei zweite Laserstrahlen (15) mit einem Öffnungswinkel von im Wesentlichen 30/14° schneiden. Bei einer Rotation des zweiten Körpers (2) gegenüber dem ersten Körper (1) ergibt sich keine Änderung der Lage der zweiten Laserstrahlen (15) in Bezug auf den zweiten Körper (2). Aus der Darstellung gemäß Fig. 3 und Fig. 4 ist der Aufbau einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu erkennen. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform durch das optische Element (11). Das optische Element (11) der zweiten Ausführungsform weist einen Strahlteiler (22) auf. Der Strahlteiler (22) weist einen zylinderförmigenFrom the illustration according to FIG. 2, the pentaprism (12) and the beam path of the first laser beam (9), the second laser beams (15) and the third laser beam (14) of the first embodiment can be seen: the first laser beam (9) penetrates the pentaprism (12) from a side (19) facing the first body (1). At the first reflecting surface (16), a part of the first laser beam (9) is reflected and a part (17) of the first laser beam (9) is transmitted. In particular, 70% of the laser radiation is reflected and 30% transmitted. The reflected laser beam is still reflected at a second reflective surface (20). The reflection at the second reflecting surface (20) produces the third laser beam (14), which is orthogonal to the first laser beam (9). Subsequently, the third laser beam (14) emerges from the pentaprism (12) and strikes a diffractive optical element (13). The diffractive optical element (13) in this embodiment is an optical grating (13) and generates from the third laser beam (14) fifteen second laser beams (15) all orthogonal to the rotation axis (5) and like a fan having an opening angle of 30 ° are arranged. That is, two of the second laser beams (15) intersect at an opening angle of substantially 30 °, and each of the other thirteen second laser beams (15) intersects two second laser beams (15) with an opening angle of substantially 30/14 °. In a rotation of the second body (2) relative to the first body (1) there is no change in the position of the second laser beams (15) with respect to the second body (2). From the representation according to FIG. 3 and FIG. 4, the structure of a second embodiment of the device according to the invention can be seen. The second embodiment differs from the first embodiment by the optical element (11). The optical element (11) of the second embodiment has a beam splitter (22). The beam splitter (22) has a cylindrical
Abschnitt (23) und einen pyramidenförmigen Abschnitt (24) mit vier Mantelflächen auf. Der zylinderförmige Abschnitt (23) und der pyramidenförmige Abschnitt (24) sind über eine ebene Fläche (25) des zylinderförmigen Abschnitts (23) und einer Grundfläche (26) des pyramidenförmigen Abschnitts (24) miteinander verbunden und bilden einen zusammenhängenden Körper. DieSection (23) and a pyramid-shaped portion (24) with four lateral surfaces. The cylindrical portion (23) and the pyramidal portion (24) are connected to each other via a flat surface (25) of the cylindrical portion (23) and a base surface (26) of the pyramidal portion (24) and form a coherent body. The
Spitze (27) des pyramidenförmigen Abschnitts (24) liegt auf einer Rotationssymmetrieachse (28) des zylinderförmigen Abschnitts (23). Die vier Mantelflächen (29) des pyramidenförmigen Abschnitts (24) sind reflektierende Oberflächen. Entlang der Rotationssymmetrieachse (28) des zylinderförmigen Abschnitts (23) weist der Strahlteiler (22) eine durchgehende zylinderförmigeTip (27) of the pyramidal portion (24) lies on a rotational symmetry axis (28) of the cylindrical portion (23). The four lateral surfaces (29) of the pyramidal portion (24) are reflective surfaces. Along the rotational symmetry axis (28) of the cylindrical portion (23), the beam splitter (22) has a continuous cylindrical
Öffnung (30) auf. Die Rotationssymmetrieachse (28) des zylinderförmigen Abschnitts (23) stimmt im Wesentlich mit der Rotationsachse (5) und der Symmetrieachse des ersten Laserstrahls (9) überein. Die vier reflektierenden Mantelflächen (29) des pyramidenförmigen Abschnitts (24) und die durchgehende zylinderförmige Öffnung (30) des Strahlteilers (22) sind so dimensioniert und angeordnet, dass ein innerer Teil des ersten Laserstrahls (9) durch die durchgehende zylinderförmige Öffnung (30) des Strahlteilers (22) durchgelassen wird und ein äußerer Teil (32) des ersten Laserstrahls (9) in vier zweite Laserstrahlen (15) aufgeteilt wird. Die vier zweiten Laserstrahlen (15) sind orthogonal zu der Rotationsachse und jeder der zweiten Laserstrahlen (15) schneidet zwei andere zweite Laserstrahlen (15) mit einem Öffnungswinkel von im Wesentlichen 90°. Bei einer Rotation des zweiten Körpers (2) gegenüber dem ersten Körper (1) ergibt sich keine Änderung der Lage der zweiten Laserstrahlen (15) in Bezug auf den zweiten Körper (2). Das optische Element (11) weist weiterhin eine Umhüllung (33) auf, die das optische Element (11) umgibt. DieOpening (30). The rotational symmetry axis (28) of the cylindrical portion (23) is substantially identical to the axis of rotation (5) and the axis of symmetry of the first laser beam (9). The four reflective lateral surfaces (29) of the pyramidal section (24) and the continuous cylindrical opening (30) of the beam splitter (22) are dimensioned and arranged such that an inner part of the first laser beam (9) passes through the continuous cylindrical opening (30). of the beam splitter (22) and an outer part (32) of the first laser beam (9) is divided into four second laser beams (15). The four second laser beams (15) are orthogonal to the axis of rotation and each of the second laser beams (15) intersects two other second laser beams (15) with an aperture angle of substantially 90 °. In a rotation of the second body (2) relative to the first body (1) there is no change in the position of the second laser beams (15) with respect to the second body (2). The optical element (11) further comprises a sheath (33) surrounding the optical element (11). The
Umhüllung (33) des optischen Elements (11) weist Öffnungen (34) auf, so dass die zweiten Laserstrahlen (15) nicht durch die Umhüllung (33) des optischen Elements (11) geblockt werden. Weiterhin weist die Vorrichtung eine Kappe auf, die Teil eines äußeren Gehäuses der Vorrichtung ist. Die Kappe umgibt das optische Element (11). Die Kappe besteht aus einem Kunststoff, der für die zweiten Laserstrahlen (15) durchlässig ist. Die Kappe lenkt die zweiten Laserstrahlen (15) im Wesentlichen nicht ab. Enclosure (33) of the optical element (11) has openings (34) so that the second laser beams (15) are not blocked by the cladding (33) of the optical element (11). Furthermore, the device has a cap which is part of an outer housing of the device. The cap surrounds the optical element (11). The cap is made of a plastic material for the second laser beams (15) is permeable. The cap does not deflect the second laser beams (15) substantially.
Aus der Darstellung gemäß Fig. 5 ist der Aufbau einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu erkennen. Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der zweiten Ausführungsform, dadurch, dass das optische Element (11) weiterhin vier beugende optische Elemente (13) aufweist. Analog zu der zweiten Ausführungsform weist das optische Element (11) einen Strahlteiler (22) auf. Der Strahlteiler (22) weist einen zylinderförmigen Abschnitt (23) und einen pyramidenförmigen Abschnitt (24) mit fünf Ecken auf. Der zylinderförmige Abschnitt (23) und der pyramidenförmige Abschnitt (24) sind über die ebene Fläche (25) des zylinderförmigen Abschnitts (23) und der Grundfläche (26) des pyramidenförmigen Abschnitts (24) miteinander verbunden und bilden einen zusammenhängenden Körper. Die Spitze (27) des pyramidenförmigen Abschnitts (24) liegt auf einer Rotationssymmetrieachse (28) des zylinderförmigen Abschnitts (23). Vier Mantelflächen (29) des pyramidenförmigen Abschnitts (24) sind reflektierende Oberflächen. Entlang der Rotationssymmetrieachse (28) des zylinderförmigen Abschnitts (23) weist der Strahlteiler (22) eine durchgehende zylinderförmige Öffnung (30) auf. Die Rotationssymmetrieachse (28) des zylinderförmigen Abschnitts (23) stimmt imFrom the illustration according to FIG. 5, the structure of a third embodiment of the device according to the invention can be seen. The third embodiment differs from the second embodiment in that the optical element (11) further comprises four diffractive optical elements (13). Analogous to the second embodiment, the optical element (11) has a beam splitter (22). The beam splitter (22) has a cylindrical portion (23) and a pyramidal portion (24) with five corners. The cylindrical portion (23) and the pyramidal portion (24) are connected to each other via the flat surface (25) of the cylindrical portion (23) and the base surface (26) of the pyramidal portion (24) and form a coherent body. The tip (27) of the pyramidal portion (24) lies on a rotational symmetry axis (28) of the cylindrical portion (23). Four lateral surfaces (29) of the pyramidal portion (24) are reflective surfaces. Along the rotational symmetry axis (28) of the cylindrical portion (23), the beam splitter (22) has a continuous cylindrical opening (30). The rotational symmetry axis (28) of the cylindrical portion (23) is in the
Wesentlich mit der Rotationsachse (5) und der Symmetrieachse des ersten Laserstrahls (9) überein. Die vier reflektierenden Mantelflächen (29) des pyramidenförmigen Abschnitts (24) und die durchgehende zylinderförmige Öffnung (30) des Strahlteilers (22) sind so dimensioniert und angeordnet, dass ein innerer Teil des ersten Laserstrahls (9) durch die durchgehende zylinderförmige Öffnung (30) des Strahlteilers (22) durchgelassen wird und ein äußerer Teil (32) des ersten Laserstrahls (9) in vier dritte Laserstrahlen (14) aufgeteilt wird. Die vier dritten Laserstrahlen (14) sind orthogonal zu der Rotationsachse und jeder der dritten Laserstrahlen (14) schneidet zwei andere dritte Laserstrahlen (14) mit einem Öffnungswinkel von im Wesentlichen 90°.Substantially with the axis of rotation (5) and the axis of symmetry of the first laser beam (9) match. The four reflective lateral surfaces (29) of the pyramidal section (24) and the continuous cylindrical opening (30) of the beam splitter (22) are dimensioned and arranged such that an inner part of the first laser beam (9) passes through the continuous cylindrical opening (30). of the beam splitter (22) and an outer part (32) of the first laser beam (9) is divided into four third laser beams (14). The four third laser beams (14) are orthogonal to the axis of rotation and each of the third laser beams (14) intersects two other third laser beams (14) with an aperture angle of substantially 90 °.
Jede der vier dritten Laserstrahlen (14) trifft auf eines der vier beugenden optischen Elemente (13), die in diesem Ausführungsbeispiel optische Gitter (13) sind. Die beugenden optischen Elemente (13) erzeugen aus dem dritten Laserstrahl (14) fünfzehn zweite Laserstrahlen (15), die alle orthogonal zu der Rotationsachse (5) sind und wie ein Fächer mit einem Öffnungswinkel von 30° angeordnet sind. Das heißt, dass zwei der zweiten Laserstrahlen (15) sich mit einem Öffnungswinkel von im Wesentlichen 30° schneiden und jeder der anderen dreizehn zweiten Laserstrahlen (15) zwei zweite Laserstrahl (15) mit einem Öffnungswinkel von im Wesentlichen 30/14° schneiden. Bei einer Rotation des zweiten Körpers (2) gegenüber dem ersten Körper (1) ergibt sich im Wesentlichen keine Änderung der Lage der zweiten Laserstrahlen (15) in Bezug auf den zweiten Körper (2). Each of the four third laser beams (14) strikes one of the four diffractive optical elements (13), which in this embodiment are optical gratings (13). The diffractive optical elements (13) generate fifteen second laser beams (15) from the third laser beam (14), all of which are orthogonal to the axis of rotation (5) and arranged like a fan having an aperture angle of 30 °. That is, two of the second laser beams (15) interfere with cut an opening angle of substantially 30 ° and cut each of the other thirteen second laser beams (15) two second laser beam (15) with an opening angle of substantially 30/14 °. In a rotation of the second body (2) relative to the first body (1) results in substantially no change in the position of the second laser beams (15) with respect to the second body (2).

Claims

Ansprüche claims
1. Vorrichtung zum Erzeugen einer Lasermarkierung, aufweisend: a) einen ersten Körper (1), b) einen zweiten Körper (2), der frei rotierbar um eine Rotationsachse (5) mit dem ersten Körper (1) verbunden ist, c) eine Laserquelle (6) zum Erzeugen eines ersten Laserstrahls (9) und d) ein optisches Element (11), das mit dem zweiten Körper (2) verbunden ist dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (11) zum Erzeugen von mindestens zwei zweiten Laserstrahlen (15) oder mindestens einem Laserfächer aus dem ersten Laserstrahl (9) ausgestaltet ist. 1. A device for producing a laser marking, comprising: a) a first body (1), b) a second body (2) which is freely rotatable about an axis of rotation (5) connected to the first body (1), c) a Laser source (6) for generating a first laser beam (9) and d) an optical element (11) which is connected to the second body (2), characterized in that the optical element (11) for generating at least two second laser beams ( 15) or at least one laser fan from the first laser beam (9) is configured.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Lage der zweiten Laserstrahlen (15) oder des mindestens einen Laserfächers in Bezug auf den zweiten Körper (2) im Wesentlichen unabhängig von der Winkellage des zweiten Körpers (2) gegenüber dem ersten Körper (1) ist. 2. Device according to claim 1, wherein the position of the second laser beams (15) or the at least one laser fan with respect to the second body (2) is substantially independent of the angular position of the second body (2) relative to the first body (1) ,
3. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Laserquelle (6) mit dem ersten Körper (1) verbunden ist, wobei der erste Körper (1) ein Achsenlager (3) aufweist, wobei der zweite Körper (2) eine im Wesentlichen zylindersymmetrische Hohlachse (4) aufweist, wobei der erste Körper (1) und der zweite Körper (2) über das Achsenlager (3) des ersten Körpers (1) und der im Wesentlichen zylindersymmetrischen Hohlachse (4) des zweiten Körpers (2) drehbar verbunden ist, und wobei eine Symmetrieachse der im Wesentlichen zylindersymmetrischen Hohlachse (4), eine Symmetrieachse des ersten Laserstrahls (9) und die Rotationsachse (5) im Wesentlichen miteinander übereinstimmen. 3. Device according to one of the preceding claims, wherein the laser source (6) with the first body (1) is connected, wherein the first body (1) has an axle bearing (3), wherein the second body (2) has a substantially cylindrically symmetrical Hollow shaft (4), wherein the first body (1) and the second body (2) are rotatably connected via the axle bearing (3) of the first body (1) and the substantially cylindrically symmetrical hollow axle (4) of the second body (2), and wherein an axis of symmetry of the substantially cylindrically symmetrical hollow axis (4), an axis of symmetry of the first laser beam (9) and the axis of rotation (5) substantially coincide with each other.
4. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das optische Element (11) ein reflektierendes optisches Element (12) zum Erstellen eines dritten Laserstrahls (14) aus dem ersten Laserstrahl (9) aufweist, wobei der dritte Laserstrahl (14) im Wesentlichen orthogonal zu der Rotationsachse (5) ist, und wobei das optische Element (11) weiterhin ein auffächerndes optisches Element (13) zum Erstellen der zweiten Laserstrahlen (15) oder des mindestens einen Laserfächers aus dem dritten Laserstrahl (14) aufweist. 4. Device according to one of the preceding claims, wherein the optical element (11) comprises a reflective optical element (12) for creating a third laser beam (14) from the first laser beam (9), wherein the third laser beam (14) is substantially orthogonal to the rotation axis (5), and wherein the optical element (11) further comprises a fan-out optical element (13) for producing the second laser beams (15) or the at least one laser fan from the third laser beam (14).
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei das reflektierende optische Element (12) ein Pentaprisma (12) ist. The device of claim 4, wherein the reflective optical element (12) is a pentaprism (12).
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Pentaprisma (12) eine erste reflektierende Oberfläche (16) aufweist, an der der erste Laserstrahl (9) innerhalb des Pentaprismas (12) zuerst reflektiert wird, und die einen Teil (17) des ersten Laserstrahls (9) durchlässt, und wobei ein Prisma (18) an der ersten reflektierenden Oberfläche (16) des Pentaprismas (12) angeordnet ist, und wobei das Prisma (18) zum Ausrichten des Teils (17) des ersten Laserstrahls (9) im Wesentlichen entlang der Rotationsachse (5) ausgestaltet ist. A device according to claim 5, wherein the pentaprism (12) has a first reflecting surface (16) at which the first laser beam (9) is first reflected within the pentaprism (12) and the one part (17) of the first laser beam (9), and wherein a prism (18) is disposed on the first reflecting surface (16) of the pentaprism (12), and wherein the prism (18) for aligning the part (17) of the first laser beam (9) substantially along the axis of rotation (5) is configured.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, wobei das optische Element (11) einen Strahlteiler (22) zum Erstellen der zweiten Laserstrahlen (15) aus dem ersten Laserstrahl (9) aufweist. 7. Device according to one of claims 1-3, wherein the optical element (11) comprises a beam splitter (22) for creating the second laser beams (15) from the first laser beam (9).
8. Vorrichtung nach Anspruch 1-3, wobei das optische Element (11) einen Strahlteiler (22) zum Erstellen von mindestens zwei dritten Laserstrahlen (14) aufweist, wobei die dritten Laserstrahlen (14) im Wesentlichen orthogonal zu der Rotationsachse (5) sind, wobei das optische Element (11) weiterhin mindestens zwei auffächernde optische Elemente (13) zum Erstellen der zweiten Laserstrahlen (15) oder des mindestens einem Laserfächer aus den dritten Laserstrahlen (14) aufweist, und wobei jedem dritten Laserstrahl (14) ein beugendes optisches Element (13) eineindeutig zugeordnet ist. 8. The apparatus of claim 1-3, wherein the optical element (11) comprises a beam splitter (22) for creating at least two third laser beams (14), wherein the third laser beams (14) are substantially orthogonal to the axis of rotation (5) wherein the optical element (11) further comprises at least two fan-out optical elements (13) for producing the second laser beams (15) or the at least one laser fan from the third laser beams (14), and each third laser beam (14) comprises a diffractive optical beam Element (13) is uniquely associated.
9. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche wobei die zweiten Laserstrahlen (15) im Wesentlichen orthogonal zu der Rotationsachse (5) sind, wobei die Vorrichtung weiterhin Nivelliermittel zum Ausrichten des ersten Körpers (1) aufweist, und wobei die Vorrichtung weiterhin einen Motor (10) zum Drehen des zweiten Körpers (2) in Bezug auf den ersten Körper (1) aufweist. A device according to any one of the preceding claims, wherein the second laser beams (15) are substantially orthogonal to the axis of rotation (5), the device further comprising leveling means for aligning the first body (1), and wherein the apparatus further comprises a motor (10 ) for rotating the second body (2) with respect to the first body (1).
10. Vorrichtung nach einem der vorangegangen Ansprüche, wobei der die Vorrichtung weiterhin eine Kappe aufweist, die das optische10. Device according to one of the preceding claims, wherein the device further comprises a cap which is the optical
Element (11) umgibt, wobei die zweiten Laserstrahlen (15) durch die Kappe durchgelassen werden. Element (11) surrounds, wherein the second laser beams (15) are transmitted through the cap.
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