专利名称：一种双正方棱镜三维分光锥镜反射式激光投线仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是一种激光投线仪器，尤其涉及一种双正方棱镜三维分光锥镜反射式激光投线仪。
背景技术：
目前在建筑、装饰及各类工程安装行业广泛使用的激光投线仪通常由八只激光模组组成，其激光模组是用柱面透镜将激光束改变成扇面分布，投射为线状激光。用四只激光模组在水平空间对接为一个360°投射激光线。另四只激光模组分为两组，每组用两只激光模组在垂直空间对接为一个小于360°的投射激光线。两组所形成的激光面相互垂直，从而达到在三维空间利用激光线进行投线标识的功能。这种激光投线仪其缺陷是由几组线光束激光模组对接而成，只要某一只激光模组发生变化，就会造成投线的标识精度产生误差 ’另外，每台仪器需要八至九只激光模组，仪器成本较高。针对目前市场上的多激光模组组合式激光投线仪的缺陷，便产生了一种锥镜反射式激光投线仪。与前者相比，仅使用3支激光模组，便可实现在三维空间内360°的投射标识，减少了 5-6只激光模组。不仅大幅度降低了仪器成本，而且在任何一个维度上，形成一个360°的激光面，其投线不存在拚接的误差，从而提高了激光标识精度。锥镜反射式激光投线仪虽然可以降低产品成本，提高标识精度，但目前在产品应用上，还有几个问题需要解决。一是锥面反射镜的支撑问题，由于采用钢件支撑容易造成激光线分割成不连续的激光线，采用透光玻璃支撑容易使激光线因支撑体折射产生变形。一是透光保护视窗问题，传统激光投线仪是通过柱镜将点光源改变为扇面线状激光，万向节设置在本体上，机内自动调平，而透光视窗设置在外壳上，激光线与视窗相对位置变化，不影响在空间的投线质量。而锥反激光是在一个圆面上360°投线，无论透光保护视窗为方形、圆形或梯形，只要与锥反激光线相对位置变化，会影响空间投线的线直度或变形，需要将透光保护视窗与锥度固定在某一相对位置，从而导致传统的机内调平方式的不适用。另外，用一只高功率激光模组替代3只激光模组，可以进一步降低成本，而且可减少锥镜反射式激光投线仪三维投线调节误差，简化调节结构，缩小仪器体积，但存在着单光源如何三维分光的问题。

实用新型内容为了解决现有技术中存在的激光投线仪三维投线误差大、精度低的问题，本实用新型提供了利用锥镜薄壁支撑、双正方棱镜三维分光及外置安平系统很好地解决上述技术问题的一种双正方棱镜三维分光锥镜反射式激光投线仪。本实用新型的技术方案是一种双正方棱镜三维分光锥镜反射式激光投线仪，包括带有空腔的壳体，其特殊之处在于该投线仪还包括锥镜反射单元、温控式单光源系统、 双正方棱镜三维分光系统以及外置式安平调节系统；所述双正方棱镜三维分光系统设置于壳体的内腔；所述锥镜反射单元设置于双正方棱镜三维分光系统的出射光路上；所述温控
3式单光源系统设置于壳体内的一侧；所述外置式安平调节系统设置于壳体的下部或者侧部。上述锥镜反射单元包括第一锥镜反射模块、第二锥镜反射模块和第三锥镜反射模块；所述第一锥镜反射模块、第二锥镜反射模块和第三锥镜反射模块分别设置于双正方棱镜三维分光系统的三维出射光路上。上述第一锥镜反射模块、第二锥镜反射模块和第三锥镜反射模块分别包括锥镜架、保护视窗和连接套；所述锥镜架设置于保护视窗内，并与连接套相连接。上述锥镜架包括锥镜、可调锥镜座、上锥镜板、设有光孔的下锥镜板、薄壁支撑片以及调节螺钉；所述上锥镜板和下锥镜板之间垂直设置有薄壁支撑片；所述锥镜通过可调锥镜座设置于上锥镜板上，且通过调节螺钉调节其在空间的位置角度，使射入的激光线在锥镜的反射面上形成一个360°的激光面，同时解决了锥镜的支撑问题。上述投线仪还包括温控式单光源系统，其包括光源本体、激光模组、第一反射镜以及第二反射镜；所述激光模组设置在光源本体内；所述第一反射镜设置于激光模组输出光路上；第二反射镜设置于第一反射镜反射光路上；第二反射镜输出第二反射光，解决了单光源三维分光问题，提高了输出激光的能量和激光线的精度。上述投线仪还包括双正方棱镜三维分光系统；所述双正方棱镜三维分光系统包括第一正方棱镜和第二正方棱镜；所述第一正方棱镜设置于所述第二反射镜输出的第二反射光的光路上；所述第二正方棱镜设置于所述第一正方棱镜的透射光路上。上述第一正方棱镜包括斜面胶合的第一等腰直角棱镜和第二等腰直角棱镜；所述第二正方棱镜包括斜面胶合的第三等腰直角棱镜和第四等腰直角棱镜。上述第一正方棱镜与第二正方棱镜边长相等，其边长尺寸范围为lmm-50mm。上述投线仪还包括外置式安平调节系统，所述外置式安平调节系统包括直流电机、调平拉杆、万向节装置、主机安装板、底座以及电子水泡水平检测系统；所述主机安装板与底座之间通过万向节装置连接；所述主机安装板上设置有直流电机；所述直流电机上设置有调平拉杆；所述调平拉杆与主机安装板和底座相连接；所述电子水泡水平检测系统与温控式单光源系统连接，解决了激光线与视窗相对位置变化引起的激光线变形问题。上述第一反射镜、第二反射镜和第一等腰直角棱镜、第二等腰直角棱镜、第三等腰直角棱镜以及第四等腰直角棱镜均是由光学玻璃和光学塑料制成。本实用新型提供的双正方棱镜三维分光锥镜反射式激光投线仪，通过锥镜反射模块采用薄壁支撑的锥镜架，有效解决了支撑物分割激光线形成断线的问题；通过单源大功率激光模组及双正方棱镜三维分光系统，解决了单光源三维分光问题，提高了输出激光的能量和激光线的精度；通过外置式安平系统，解决了激光线与视窗相对位置变化引起的激光线变形问题，从而提高了激光投线仪的工作精度和效率。

图1为本实用新型的结构示意图；图2为本实用新型的整机局部剖面示意图；图3为本实用新型的锥镜反射单元结构示意图；图4为本实用新型的锥镜架结构示意图；[0021]图5为本实用新型的温控式单光源分光系统结构示意图；图6为本实用新型的双正方棱镜三维分光原理示意图；图7为本实用新型的外置式安平调节系统局部剖面示意图。图中1-壳体，2-锥镜反射单元，3-温控式单光源分光系统，4-双正方棱镜三维分光系统，5-外置式安平调节系统，6-第一锥镜反射模块，7-第二锥镜反射模块，8-第三锥镜反射模块，9-锥镜架，10-保护视窗，11-连接套，12-锥镜，13-可调锥镜座，14-上锥镜板， 15-下锥镜板，16-薄壁支撑片，17-调节螺钉，18-光源本体，19-激光模组，20-本半导体制冷温控器，21-电路板，22-电池组，23-第一反射镜，24-第二反射镜，25-第一正方棱镜， 26-第二正方棱镜，27-第一等腰直角棱镜，28-第二等腰直角棱镜，29-第三等腰直角棱镜， 30-第四等腰直角棱镜，31-机芯，32-电池盒，33-操作面板，34-第一直流电机，35-第二直流电机，36-第一调平拉杆，37-第二调平拉杆，38-万向节装置，39-主机安装板，40-底座， 41-电子水泡水平检测系统，43-第二反射光，44-第三反射光，45-第四反射光，46-第-透射光，47-第二透射光，48-镀膜分光面，49-橡胶护套。
具体实施方式
参见图1、2，本实用新型所涉及的一种双正方棱镜三维分光锥镜反射式激光投线仪，其较佳的实施例是该激光投线仪包括带有空腔的壳体1、锥镜反射单元2、温控式单光源系统3、双正方棱镜三维分光系统4以及外置式安平调节系统5 ；其中双正方棱镜三维分光系统4设置于壳体1的内腔；锥镜反射单元2设置于双正方棱镜三维分光系统4的出射光路上；温控式单光源系统3设置于壳体1内的一侧；外置式安平调节系统5设置于壳体1的下部或者侧部。参见图3、4，本实用新型的锥镜反射单元包括第一锥镜反射模块6、第二锥镜反射模块7和第三锥镜反射模块8 ；第一锥镜反射模块6、第二锥镜反射模块7和第三锥镜反射模块8分别设置在双正方棱镜三维分光系统4的三维出射光路上。另外，第一锥镜反射模块6、第二锥镜反射模块7和第三锥镜反射模块8分别包括锥镜架9、保护视窗10和连接套 11 ；锥镜架9设置在保护视窗10内，并与连接套11相连接；保护视窗10可由光学塑料或光学玻璃制成，其形状可以设置为梯形，也可以是方形、圆柱形或圆锥形。锥镜架9包括锥镜 12、可调锥镜座13、上锥镜板14、设有光孔的下锥镜板15、薄壁支撑片16以及调节螺钉17 ； 其中上锥镜板14和下锥镜板15之间垂直设置有薄壁支撑片16 ；薄壁支撑片16可以设置为多个且均勻分布于上锥镜板14和下锥镜板15之间；上锥镜板14上设置有安装锥镜12 的安装孔，此安装孔的孔径小于锥镜12的顶端截面直径，为了方便调节，可将锥镜12设置于可调节锥镜座13的底部，且通过调节螺钉17固定在上锥镜板14上，可用来调节其在空间的位置角度，使光孔射入的激光线在锥镜12的反射面上形成一个360°的激光面。参见图5，本实用新型还包括温控式单光源系统，其包括光源本体18、激光模组 19、半导体制冷温控器20、电路板21、电池组22、第一反射镜23、第二反射镜M ；其中激光模组19和半导体制冷温控器20设置在光源本体18内，半导体制冷温控器20设置于激光模组19的后端，激光模组19、半导体制冷温控器20分别与电路板21电性连接，电路板21 与电池组22电性连接，电池组22通过电路板21实现给整机供电；所用电池为高能碱性电池，也可以是镍铬等充电电池或锂电池。第一反射镜23设置于激光模组19的输出光路上； 第二反射镜M设置于第一反射镜23的反射光路上，第二反射镜M输出第二反射光43。本实用新型的激光模组输出的激光，其波长最好为400nm-670nm。参见图6，本实用新型还包括双正方棱镜三维分光系统；其中包括第一正方棱镜 25和第二正方棱镜沈；第一正方棱镜25设置于所述第二反射镜M输出的第二反射光43 的光路上；第一正方棱镜25是由第一等腰直角棱镜27和第二等腰直角棱镜观的斜面胶合组成，其胶合面为镀膜分光面48，将出射的光线分为多束反射光和透射光，即第一反射光 42、第二反射光43、第三反射光44和第四反射光45以及第一透射光46和第二透射光47 ； 其中所分的第三反射光44占第二反射光43的光能量约1/3，并沿Y轴方向输出，作为第三锥镜反射模块8的输入激光，与第三锥镜反射模块8的锥镜输入光路重合；所分的第一透射光46占第二反射光43的光能量约2/3，沿Z轴方向输出，作为第二正方棱镜沈的输入光。 第二正方棱镜26设置于第一正方棱镜25的透射光路上即第二正方棱镜沈设置于第一透射光46的光路上，第二正方棱镜沈是由第三等腰直角棱镜四和第四等腰直角棱镜30的斜面胶合组成，其胶合面为镀膜分光面，所分的第四反射光45占第一透射光46的光能量约 1/2，沿X轴方向输出，作为第二锥镜反射模块7的输入激光，与第二锥镜反射模块7的锥镜输入光路重合，第四反射光45与第三反射光44在空间内相互垂直；所分的第二透射光47 占第一透射光46的光能量约1/2，沿Z轴方向输出，作为第一锥镜反射模块6的输入激光， 与第一锥镜反射模块6的锥镜输入光路重合。第一正方棱镜25与第二正方棱镜沈边长相等，其边长尺寸范围为lmm-50mm。本实用新型的第一锥镜反射模块6、第二锥镜反射模块7、第三锥镜反射模块8、温控式单光源系统3、双正方棱镜三维分光系统4设置于壳体1内部，组成本实用新型的机芯 31，所述的壳体1后部内还设置有电池盒32和电路板21。电池盒32内设有电池组22，与电路板21电性连接。壳体1后部上部还设置的操作面板33。所述的机芯31、壳体1及壳体1上所附设的电池盒32、电路板21、操作面板33组成本实用新型的主机。参见图7，本实用新型的投线仪还包括外置式安平调节系统5，外置式安平调节系统5设置于主机的底部即壳体1底部，可自动调整主机的水平状态。外置式安平调节系统 5包括直流电机、调平拉杆、万向节装置38、主机安装板39、底座40以及电子水泡水平检测系统41 ；其中主机安装板39与底座40之间通过万向节装置38连接，主机安装板39与底座40之间设置有橡胶护套49 ；主机安装板39上设置有直流电机，即第一直流电机34和第二直流电机35 ；第一直流电机34上设置有第一调平拉杆36，第一调平拉杆36与主机安装板和底座40相连接；第二直流电机35上设置有第二调平拉杆37，第二调平拉杆37与主机安装板39和底座40相连接。机芯31设置于主机安装板39之上，电子水泡水平检测系统 41设置于光源本体18的一侧。电子水泡水平检测系统41与电路板21电性连接，第一直流电机34、第二直流电机35分别与电路板21电性连接。电子水泡水平检测系统41将实时检测的机芯31的水平状态的信息，经电路板21处理后，驱动第一直流电机34、第二直流电机 35运转，分别带动第一调平拉杆36和第二调平拉杆37，以万向节装置38为支点，调整主机安装板39的水平状态，带动设置在主机安装板39上的主机进行相应调整，以达到激光线在三维空间中的标识位置的水平或垂直。所述的外置式安平调节系统5设置于主机的底部壳体1的下部，也可以设置于壳体1的侧面。本实用新型的第一反射镜23、第二反射镜M和第一等腰直角棱镜27、第二等腰直角棱镜观、第三等腰直角棱镜四以及第四等腰直角棱镜 30均可采用光学玻璃和光学塑料制成。
权利要求1.一种双正方棱镜三维分光锥镜反射式激光投线仪，包括带有空腔的壳体，其特征在于还包括锥镜反射单元、温控式单光源系统、双正方棱镜三维分光系统以及外置式安平调节系统；所述双正方棱镜三维分光系统设置于壳体的内腔；所述锥镜反射单元设置于双正方棱镜三维分光系统的出射光路上；所述温控式单光源系统设置于壳体内的一侧；所述外置式安平调节系统设置于壳体的下端或者侧部。
2.根据权利要求1所述的双正方棱镜三维分光锥镜反射式激光投线仪，其特征在于 所述锥镜反射单元包括第一锥镜反射模块、第二锥镜反射模块和第三锥镜反射模块；所述第一锥镜反射模块、第二锥镜反射模块和第三锥镜反射模块分别设置于双正方棱镜三维分光系统的三维出射光路上。
3.根据权利要求2所述的双正方棱镜三维分光锥镜反射式激光投线仪，其特征在于 所述第一锥镜反射模块、第二锥镜反射模块和第三锥镜反射模块分别包括锥镜架、保护视窗和连接套；所述锥镜架设置于保护视窗内，并与连接套相连接。
4.根据权利要求3所述的双正方棱镜三维分光锥镜反射式激光投线仪，其特征在于 所述锥镜架包括锥镜、可调锥镜座、上锥镜板、设有光孔的下锥镜板、薄壁支撑片以及调节螺钉；所述上锥镜板和下锥镜板之间垂直设置有薄壁支撑片；所述锥镜通过可调锥镜座设置于上锥镜板上，且通过调节螺钉调节其在空间的位置角度。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的双正方棱镜三维分光锥镜反射式激光投线仪， 其特征在于所述投线仪还包括温控式单光源系统；所述温控式单光源系统包括光源本体、激光模组、第一反射镜以及第二反射镜；所述激光模组设置在光源本体内；所述第一反射镜设置于激光模组输出光路上；第二反射镜设置于第一反射镜反射光路上；第二反射镜输出第二反射光。
6.根据权利要求5所述双正方棱镜三维分光锥镜反射式激光投线仪，其特征在于所述投线仪还包括双正方棱镜三维分光系统；所述双正方棱镜三维分光系统包括第一正方棱镜和第二正方棱镜；所述第一正方棱镜设置于所述第二反射镜输出的第二反射光的光路上；所述第二正方棱镜设置于所述第一正方棱镜的透射光路上。
7.根据权利要求6所述双正方棱镜三维分光锥镜反射式激光投线仪，其特征在于所述第一正方棱镜包括斜面胶合的第一等腰直角棱镜和第二等腰直角棱镜；所述第二正方棱镜包括 斜面胶合的第三等腰直角棱镜和第四等腰直角棱镜。
8.根据权利要求7所述双正方棱镜三维分光锥镜反射式激光投线仪，其特征在于所述第一正方棱镜与第二正方棱镜边长相等，其边长尺寸范围为lmm-50mm。
9.根据权利要求8所述双正方棱镜三维分光锥镜反射式激光投线仪，其特征在于所述投线仪还包括外置式安平调节系统，所述外置式安平调节系统包括直流电机、调平拉杆、 万向节装置、主机安装板、底座以及电子水泡水平检测系统；所述主机安装板与底座之间通过万向节装置连接；所述主机安装板上设置有直流电机；所述直流电机上设置有调平拉杆；所述调平拉杆与主机安装板和底座相连接；所述电子水泡水平检测系统与温控式单光源系统连接。
10.根据权利要求9所述双正方棱镜三维分光锥镜反射式激光投线仪，其特征在于所述第一反射镜、第二反射镜和第一等腰直角棱镜、第二等腰直角棱镜、第三等腰直角棱镜以及第四等腰直角棱镜均是由光学玻璃和光学塑料制成。
专利摘要本实用新型涉及一种双正方棱镜三维分光锥镜反射式激光投线仪，包括带有空腔的壳体，该投线仪还包括锥镜反射单元、温控式单光源系统、双正方棱镜三维分光系统以及外置式安平调节系统；所述双正方棱镜三维分光系统设置于壳体的内腔；所述锥镜反射单元设置于双正方棱镜三维分光系统的出射光路上；所述温控式单光源系统设置于壳体内；本实用新型通过锥镜反射模块采用薄壁支撑的锥镜架，有效解决了支撑物分割激光线形成断线的问题；通过单源大功率激光模组及双正方棱镜三维分光系统，提高了输出激光的能量和激光线的精度，提高了激光投线仪的工作精度和效率。
文档编号G01C15/00GK201935695SQ20102065027
公开日2011年8月17日 申请日期2010年12月9日 优先权日2010年12月9日
发明者卢长信, 孙建华 申请人:西安华科光电有限公司