專利名稱：用于在基底上產(chǎn)生激光標(biāo)記的激光系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求I前序部分所述的用于在基底上產(chǎn)生激光標(biāo)記的激光系統(tǒng)以及如權(quán)利要求14前序部分所述的用于在基底上產(chǎn)生激光標(biāo)記的激光系統(tǒng)用的轉(zhuǎn)向單元。
背景技術(shù)：
用于在基底上產(chǎn)生激光標(biāo)記的已知激光系統(tǒng)包括具有射束源的激光儀器，該射束源沿光軸發(fā)射激光射束。該激光射束在內(nèi)部裝修中尤其是用于標(biāo)記隔墻的位置。為了借助已知的激光系統(tǒng)標(biāo)記隔墻的位置，激光儀器相對(duì)一個(gè)現(xiàn)有的參考面(例如一面墻壁)被定向校準(zhǔn)。在這種情況下激光射束能夠平行于、垂直于所述參考面或者與所述參考面成夾角設(shè)置。操作者將激光標(biāo)記作為用于第一隔墻的標(biāo)記轉(zhuǎn)換在基底上。為了標(biāo)記第二面平行的隔墻，操作者轉(zhuǎn)移激光儀器并且相對(duì)參考面重新定向校準(zhǔn)該激光儀器。 其不足之處在于，操作者為了每個(gè)實(shí)現(xiàn)平行的標(biāo)記必須重復(fù)激光儀器相對(duì)參考面的定向校準(zhǔn)。對(duì)于操作者來說，這便產(chǎn)生了附加的花費(fèi)支出并且是可能的誤差來源。對(duì)于每個(gè)平行的標(biāo)記，激光儀器必須精確地相對(duì)參考面定向校準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種用于在基底上產(chǎn)生激光標(biāo)記的激光系統(tǒng)，在該激光系統(tǒng)中，對(duì)操作者來說用于激光系統(tǒng)定向校準(zhǔn)的花費(fèi)得以降低。另外，還應(yīng)降低多個(gè)標(biāo)記的平行定向校準(zhǔn)偏差的風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)本發(fā)明，該目的對(duì)于開頭所述及的激光系統(tǒng)通過獨(dú)立權(quán)利要求I的特征得以實(shí)現(xiàn)。在從屬權(quán)利要求中對(duì)有益的發(fā)展設(shè)計(jì)作了說明。根據(jù)本發(fā)明，激光系統(tǒng)具有帶轉(zhuǎn)向光學(xué)器件的轉(zhuǎn)向單元，該轉(zhuǎn)向光學(xué)器件使激光射束沿第二光軸轉(zhuǎn)向，其中，第一和第二光軸成90°的夾角設(shè)置并且轉(zhuǎn)向單元可以相對(duì)激光儀器進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過轉(zhuǎn)向單元相對(duì)激光儀器的可調(diào)節(jié)性，操作者能夠以少量的調(diào)節(jié)費(fèi)用在基底上的多個(gè)位置產(chǎn)生激光標(biāo)記，該激光標(biāo)記例如顯示隔墻的位置。操作者最初使激光儀器平行于、垂直于參考面或者與參考面成夾角地定向并且在進(jìn)一步的過程中使激光儀器的定向校準(zhǔn)保持不變。然后操作者將轉(zhuǎn)向單元定位于應(yīng)該形成平行隔墻用的激光標(biāo)記的位置上。激光儀器的射束源發(fā)射出激光射束，該激光射束沿第一光軸的方向傳播。發(fā)射的激光射束被構(gòu)造成點(diǎn)狀的或者線狀的激光射束，該激光射束沿第一光軸傳播。點(diǎn)狀或者線狀描述的是垂直于第一光軸的平面內(nèi)的激光射束的射束形狀。作為可選，對(duì)準(zhǔn)轉(zhuǎn)向光學(xué)器件的激光射束能夠由被構(gòu)造成旋轉(zhuǎn)激光器的、在掃描模式中運(yùn)行的激光儀器形成。在掃描模式中光學(xué)器件和激光射束在兩個(gè)換向點(diǎn)之間周期性地往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)。往復(fù)運(yùn)動(dòng)的激光射束射在轉(zhuǎn)向單元的轉(zhuǎn)向光學(xué)器件上的部分被轉(zhuǎn)向光學(xué)器件轉(zhuǎn)向90°并且在基底上產(chǎn)生激光標(biāo)記。當(dāng)旋轉(zhuǎn)激光器處于掃描模式時(shí)，穿過往復(fù)運(yùn)動(dòng)的激光射束的中點(diǎn)延伸的主軸線被定義為第一光軸。在對(duì)旋轉(zhuǎn)激光器定向校準(zhǔn)時(shí)，往返運(yùn)動(dòng)的激光射束的主軸線被定向校準(zhǔn)于參考面上。在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，射束源被設(shè)置在第一殼體內(nèi)，轉(zhuǎn)向光學(xué)器件被設(shè)置在第二殼體內(nèi)。特別優(yōu)選的是，射束源能夠在第一水準(zhǔn)裝置上與第一殼體在地基上的定向無關(guān)地、以及轉(zhuǎn)向光學(xué)器件能夠在第二水準(zhǔn)裝置上與第二殼體在地基上的定向無關(guān)地依由重力所確定的豎直方向進(jìn)行定向。通過將射束源和轉(zhuǎn)向光學(xué)器件安置在不同的殼體內(nèi)能夠任意調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向單元相對(duì)激光儀器的間距。借助射束源和轉(zhuǎn)向光學(xué)器件用的兩個(gè)相互無關(guān)的水準(zhǔn)裝置保障激光儀器和轉(zhuǎn)向單元與相應(yīng)的基底無關(guān)地依據(jù)豎直方向被定向校準(zhǔn)，以使激光射束在水平的射束平面內(nèi)延伸。射束源用的第一水準(zhǔn)裝置優(yōu)選構(gòu)造成二維的水準(zhǔn)裝置，使激光射束被定向于垂直于豎直方向的水平平面內(nèi)。轉(zhuǎn)向光學(xué)器件用的第二水準(zhǔn)裝置優(yōu)選構(gòu)造成一維的或者二維的水準(zhǔn)裝置。如果鉛垂射束借助射束分裂光學(xué)器件從激光射束中被脫耦輸出的話，那么二維 的水準(zhǔn)裝置是有益的。二維的水準(zhǔn)裝置確保鉛垂射束被平行于豎直方向定向。與二維的水準(zhǔn)裝置相比，一維的水準(zhǔn)裝置具有水準(zhǔn)裝置更加簡單的機(jī)械構(gòu)造以及經(jīng)濟(jì)的構(gòu)造的優(yōu)點(diǎn)。為了在基底上形成線狀的激光標(biāo)記，被轉(zhuǎn)向的激光射束沿垂直于轉(zhuǎn)向平面的和由此平行于豎直方向的方向往返運(yùn)動(dòng)。因此不需要沿這個(gè)方向的精確定向校準(zhǔn)，一維的水準(zhǔn)裝置就足夠了。在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，第二水準(zhǔn)裝置構(gòu)造成被動(dòng)式水準(zhǔn)裝置。被動(dòng)式水準(zhǔn)裝置的優(yōu)點(diǎn)在于，不需要電源，以及與運(yùn)行中需要電源的轉(zhuǎn)向單元相比，本轉(zhuǎn)向單元因此被構(gòu)造得更加緊湊。特別優(yōu)選的是，轉(zhuǎn)向單元具有射束整形光學(xué)器件，該射束整形光學(xué)器件將被轉(zhuǎn)向的激光射束在垂直于由第一和第二光軸所成的射束平面的方向上擴(kuò)展。射束整形光學(xué)器件是一種光學(xué)元件，該元件產(chǎn)生使被轉(zhuǎn)向的激光射束整形的效果并且優(yōu)選被構(gòu)造成圓柱形透鏡、衍射光學(xué)器件或者其他合適的射束整形光學(xué)器件。射束整形光學(xué)器件將激光射束如此地?cái)U(kuò)展，即在基底上形成線狀的激光標(biāo)記，該激光標(biāo)記在基底上的可視性得到改善。在這種情況下，線狀激光標(biāo)記能夠被構(gòu)造成連續(xù)的激光標(biāo)記或者斷續(xù)的、包括多個(gè)部段的激光標(biāo)記。在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，射束整形光學(xué)器件被整合在轉(zhuǎn)向光學(xué)器件中。在整合的射束整形光學(xué)器件中，在射束整形光學(xué)器件與轉(zhuǎn)向光學(xué)器件之間不存在界面。整合的射束整形光學(xué)器件的優(yōu)點(diǎn)在于，在轉(zhuǎn)向光學(xué)器件的制造中已經(jīng)完成該射束整形光學(xué)器件相對(duì)轉(zhuǎn)向光學(xué)器件的校準(zhǔn)以及僅僅需要一個(gè)支承元件。在一種可選的優(yōu)選實(shí)施方式中，射束整形光學(xué)器件直接與轉(zhuǎn)向光學(xué)器件鄰接。在直接鄰接的射束整形光學(xué)器件中轉(zhuǎn)向光學(xué)器件和射束整形光學(xué)器件具有共用的界面。在兩個(gè)光學(xué)元件的光學(xué)表面之間沒有設(shè)置具有不同折射率的其他的光學(xué)元件或者介質(zhì)，例如空氣。直接鄰接的射束整形光學(xué)器件的優(yōu)點(diǎn)在于，兩種不同的光學(xué)材料能夠組合在一起并且通過這種方式光學(xué)系統(tǒng)的特性可以更加靈活和更好地適應(yīng)于需要。盡管是不同的光學(xué)材料但是只需要一個(gè)支承元件，并且在轉(zhuǎn)向光學(xué)器件的制造中已經(jīng)完成射束整形光學(xué)器件的校準(zhǔn)。在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，第二水準(zhǔn)裝置構(gòu)造成主動(dòng)式水準(zhǔn)裝置。在主動(dòng)式水準(zhǔn)裝置中，轉(zhuǎn)向光學(xué)器件借助調(diào)節(jié)單元被相對(duì)豎直方向定向校準(zhǔn)。主動(dòng)式水準(zhǔn)裝置的優(yōu)點(diǎn)在于，調(diào)節(jié)單元能夠用于使轉(zhuǎn)向光學(xué)器件沿平行于被轉(zhuǎn)向的激光射束的第二光軸的方向往返運(yùn)動(dòng)并且在基底上形成線狀激光標(biāo)記。特別優(yōu)選的是，主動(dòng)式水準(zhǔn)裝置可以在掃描模式中運(yùn)行。在掃描模式中，轉(zhuǎn)向光學(xué)器件借助水準(zhǔn)裝置的調(diào)節(jié)單元圍繞傾轉(zhuǎn)軸線在兩個(gè)換向點(diǎn)之間周期性地往返運(yùn)動(dòng)，其中，所述傾轉(zhuǎn)軸線平行于第一光軸，并由此垂直于第二光軸設(shè)置。通過轉(zhuǎn)向光學(xué)器件的往返運(yùn)動(dòng)，被轉(zhuǎn)向的激光射束在基底上周期性地往返運(yùn)動(dòng)并且在基底上形成清晰可見的線狀激光
己 O在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)向光學(xué)器件被構(gòu)造成具有入射面、第一和第二反射面和出射面的五棱鏡。五棱鏡是五面體棱鏡形狀的透射光學(xué)元件，其中五面中的四面被光學(xué)應(yīng)用。在五棱鏡中，通過入射面射入該五棱鏡中的射束與通過出射面從該五棱鏡中射出的射束處于相互垂直狀態(tài)。由于在五棱鏡中射束的出射角與入射角處于垂直狀態(tài)，轉(zhuǎn)向光學(xué)器件相對(duì)于扭轉(zhuǎn)、位移或者其他偏移是恒定不變的。操作者只須確保由射束源發(fā)射的激 光射束被垂直于參考面發(fā)射。在五棱鏡的制造中就已經(jīng)完成對(duì)轉(zhuǎn)向光學(xué)器件的第一和第二反射面的校準(zhǔn)；不需要通過操作者對(duì)反射面進(jìn)行校準(zhǔn)。在另外的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)向光學(xué)器件具有第一和第二反射光學(xué)器件，其中該光學(xué)器件的反射面構(gòu)成45°的夾角。在光學(xué)器件的反射面之間的夾角為45°的情況下，第一反射面之前的激光射束與第二反射面之后的激光射束相互垂直，而且是與激光射束相對(duì)第一反射面的入射角無關(guān)。第一和第二反射光學(xué)器件特別優(yōu)選被固定在共用的支承元件上。其優(yōu)點(diǎn)在于，例如由于支承元件的溫度波動(dòng)導(dǎo)致的變化完全相同地作用在兩個(gè)反射光學(xué)器件上，并因此僅僅導(dǎo)致從校準(zhǔn)位置的微小失調(diào)。優(yōu)選地，轉(zhuǎn)向單元具有射束分裂光學(xué)器件，該射束分裂光學(xué)器件將激光射束分成第一分射束和第二分射束，其中第二分射束被沿垂直于第一和第二光軸延伸的光軸發(fā)射。通過附加的分光器形成鉛垂射束，該鉛垂射束射在基底上并且在此形成點(diǎn)狀的激光標(biāo)記?；咨系狞c(diǎn)狀激光標(biāo)記輔助操作者將激光標(biāo)記精確地定向校準(zhǔn)于隔墻應(yīng)該被定位的地方。為此不需要調(diào)節(jié)費(fèi)用，操作者只需確保激光射束射在轉(zhuǎn)向光學(xué)器件上。優(yōu)選地，轉(zhuǎn)向單元具有另一轉(zhuǎn)向光學(xué)器件，該另一轉(zhuǎn)向光學(xué)器件使沿反向于第一光軸的光軸射在該另一轉(zhuǎn)向光學(xué)器件上的另一激光射束作為另一被轉(zhuǎn)向的激光射束沿另一光軸轉(zhuǎn)向，其中所述另一轉(zhuǎn)向光學(xué)器件的各光軸成90°的夾角設(shè)置并且所述另一被轉(zhuǎn)向的激光射束的光軸平行于第一被轉(zhuǎn)向的激光射束的光軸定向。所述另一轉(zhuǎn)向光學(xué)器件特別優(yōu)選被構(gòu)造成另外的五棱鏡或者具有第一和第二反射光學(xué)器件的轉(zhuǎn)向光學(xué)器件，該反射光學(xué)器件的反射面構(gòu)成45°的夾角。具有兩個(gè)轉(zhuǎn)向光學(xué)器件的轉(zhuǎn)向單元的優(yōu)點(diǎn)在于，激光儀器能夠沿兩個(gè)彼此相對(duì)的方向設(shè)置。與操作者在現(xiàn)場所遇到的環(huán)境條件相關(guān)地，他可以只沿一個(gè)方向定向校準(zhǔn)激光儀器。兩個(gè)轉(zhuǎn)向光學(xué)器件能夠使操作者沿兩個(gè)方向顯示線狀激光
T 己 O根據(jù)本發(fā)明，上述發(fā)明目的對(duì)于轉(zhuǎn)向單元通過獨(dú)立權(quán)利要求14的特征得以實(shí)現(xiàn)。用于在基底上產(chǎn)生激光標(biāo)記的激光系統(tǒng)用的轉(zhuǎn)向單元具有轉(zhuǎn)向光學(xué)器件，該轉(zhuǎn)向光學(xué)器件使沿第一光軸入射在轉(zhuǎn)向光學(xué)器件上的激光射束轉(zhuǎn)向90°成為沿第二光軸的被轉(zhuǎn)向的激光射束。所述轉(zhuǎn)向單元與權(quán)利要求I至13所述的本發(fā)明的激光系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向單元相符。該轉(zhuǎn)向單元被構(gòu)造成可以相對(duì)入射的激光射束進(jìn)行調(diào)節(jié)。轉(zhuǎn)向單元被構(gòu)造成獨(dú)立于發(fā)射激光射束并且使之沿第一光軸對(duì)準(zhǔn)轉(zhuǎn)向光學(xué)器件的激光儀器；轉(zhuǎn)向單元與激光儀器的聯(lián)接或者耦合是沒有必要的。因此任何的激光儀器都能與本發(fā)明的轉(zhuǎn)向單元組合，該激光儀器形成入射到所述轉(zhuǎn)向光學(xué)器件上的激光射束。


下文借助附圖來說明本發(fā)明的一些實(shí)施例。該附圖并非必須按比例繪示各實(shí)施例，具體而言，附圖為了有助于闡釋，是以示意性的和/或略微變樣的形式進(jìn)行說明的。對(duì)于由附圖能夠直接看出的教導(dǎo)的補(bǔ)充，可參閱相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)。同時(shí)應(yīng)該考慮到，針對(duì)某一實(shí)施形式的方式和細(xì)節(jié)可以進(jìn)行各種各樣的變型和改變，而并不脫離發(fā)明的總的思想。在說明書、附圖以及權(quán)利要求書中所公開的發(fā)明特征，無論是它們本身單獨(dú)存在還是任意組合，對(duì)于本發(fā)明的進(jìn)一步發(fā)展設(shè)計(jì)都可能是重要的。此外，由在說明書、附圖和/或權(quán)利要求書中所公開的特征的至少兩個(gè)構(gòu)成的全部組合均落入本發(fā)明的范圍之內(nèi)。本發(fā)明的總的 思想并不局限于以下圖示的和描述的優(yōu)選實(shí)施方式的確切方式或細(xì)節(jié)，或者并不局限于一種與權(quán)利要求書中主張的方案主題相比是受到限制的方案主題。對(duì)于所給出的尺寸數(shù)值范圍，應(yīng)該認(rèn)為也公開了處在所說極限內(nèi)的值作為極值，并且可以任意使用以及可以提出權(quán)利要求。為了簡便起見，下文對(duì)于相同的或類似的部件或者具有相同或類似功能的部件均采用同樣的附圖標(biāo)記。附圖中圖I為具有激光儀器和轉(zhuǎn)向單元的本發(fā)明的激光系統(tǒng)，激光儀器和轉(zhuǎn)向單元被定位在地面上并且在該地面上和后壁上形成線狀的激光標(biāo)記；圖2A、B為轉(zhuǎn)向單元的第一實(shí)施方式，其具有被動(dòng)式水準(zhǔn)裝置(圖2A)和構(gòu)造成五棱鏡的轉(zhuǎn)向光學(xué)器件(圖2B)；圖3A、B為轉(zhuǎn)向單元的第二實(shí)施方式的三維視圖(圖3A)以及沿軸線A-A的剖視圖(圖3B)，該轉(zhuǎn)向單元具有被構(gòu)造成五棱鏡的轉(zhuǎn)向光學(xué)器件和射束分裂光學(xué)器件；圖4A、B為轉(zhuǎn)向單元的第三實(shí)施方式，該轉(zhuǎn)向單元具有構(gòu)造成五棱鏡的轉(zhuǎn)向光學(xué)器件和主動(dòng)式水準(zhǔn)裝置(圖4A)，其中所述轉(zhuǎn)向光學(xué)器件在主動(dòng)式水準(zhǔn)裝置的掃描模式中圍繞傾轉(zhuǎn)軸線在兩個(gè)換向點(diǎn)之間可以運(yùn)動(dòng)(圖4B)；圖5A、B為轉(zhuǎn)向單元的第四實(shí)施方式的三維視圖(圖5A)和頂視圖(圖5B)，該轉(zhuǎn)向單元具有第一和第二反射光學(xué)器件，其反射面被設(shè)置成彼此成45°的夾角；以及圖6為轉(zhuǎn)向單元的第五實(shí)施方式，該轉(zhuǎn)向單元具有圖5A所示的第一和第二反射光學(xué)器件以及第三和第四反射光學(xué)器件，這些反射光學(xué)器件的反射面被設(shè)置成彼此成45°的夾角。
具體實(shí)施例方式圖I示出的是用于在基底上產(chǎn)生激光標(biāo)記的本發(fā)明的激光系統(tǒng)I的示意圖。該激光系統(tǒng)I包括激光儀器2和轉(zhuǎn)向單兀3。激光系統(tǒng)I被用于在內(nèi)部裝修中標(biāo)記隔墻的位置。圖I示出的是一個(gè)包括地面4、右側(cè)壁和左側(cè)壁5、6、后壁7和天花板8的室內(nèi)空間。已經(jīng)與左側(cè)壁6平行地設(shè)置有一面隔墻9。為了借助激光系統(tǒng)I標(biāo)記其他的平行于左側(cè)壁6設(shè)置的隔墻的位置，激光儀器2相對(duì)左側(cè)壁6被定向校準(zhǔn)。激光儀器2包括殼體10和被設(shè)置在該殼體10內(nèi)的激光射束源11，該激光射束源被設(shè)置在水準(zhǔn)裝置12上。水準(zhǔn)裝置12與殼體10在地面4上的定向無關(guān)地使激光射束源11平行于由重力所確定的豎直方向13定向。激光儀器2被構(gòu)造成以點(diǎn)射束14和線射束15發(fā)射的組合式激光投點(diǎn)和投線儀。點(diǎn)射束14沿第一光軸16發(fā)射，而線射束15沿第二光軸17發(fā)射。激光儀器2以殼體10的下側(cè)面或者儀器底腳放置在地面4上并且被如此定向校準(zhǔn)，即點(diǎn)射束14垂直于左側(cè)壁6延伸和線射束15平行于左側(cè)壁6延伸。只發(fā)射點(diǎn)射束或者線射束的激光儀器被如此定位，即點(diǎn)射束或者線射束的光軸被相對(duì)左側(cè)壁6或者平行于后壁7或者圖I中未被示出的前壁定向校準(zhǔn)。
轉(zhuǎn)向單兀3包括殼體18和被設(shè)置在該殼體18內(nèi)的轉(zhuǎn)向光學(xué)器件19,該轉(zhuǎn)向光學(xué)器件被設(shè)置在水準(zhǔn)裝置20上。該水準(zhǔn)裝置20與殼體18在地面4上的定向無關(guān)地使轉(zhuǎn)向光學(xué)器件19平行于豎直方向13定向。轉(zhuǎn)向單元3以距激光儀器2的所期望的間隔被如此地定位在地面4上，S卩，轉(zhuǎn)向光學(xué)器件19被設(shè)置在點(diǎn)射束14的光路中。轉(zhuǎn)向光學(xué)器件19使點(diǎn)射束14轉(zhuǎn)向成為被轉(zhuǎn)向的點(diǎn)射束21。該被轉(zhuǎn)向的點(diǎn)射束21沿垂直于點(diǎn)射束14的光軸16延伸的光軸22傳播。第一和第二光軸16、22成一射束平面。被轉(zhuǎn)向的點(diǎn)射束21在所述射束平面內(nèi)傳播并且在后壁7上形成點(diǎn)狀的激光標(biāo)記。為了在地面4上和/或在后壁7上顯示線狀的激光標(biāo)記23，點(diǎn)射束21必須借助一個(gè)射束整形光學(xué)器件被擴(kuò)展或者該點(diǎn)射束必須朝光軸22的方向進(jìn)行周期性的往返運(yùn)動(dòng)。圖2A、B示出的是轉(zhuǎn)向單元30的第一實(shí)施方式，該轉(zhuǎn)向單元具有構(gòu)造成五棱鏡的轉(zhuǎn)向光學(xué)器件31和被動(dòng)式水準(zhǔn)裝置32。在這種情況下圖2A示出的是固定在被動(dòng)式水準(zhǔn)裝置32上的五棱鏡31，而圖2B示出的是該五棱鏡31的放大圖。轉(zhuǎn)向單元30在激光系統(tǒng)I中能夠取代轉(zhuǎn)向單元3。五棱鏡31借助構(gòu)造成二維水準(zhǔn)裝置的被動(dòng)式水準(zhǔn)裝置32在地球重力場中能夠自動(dòng)找平地被支承。水準(zhǔn)裝置32包括沿第一旋轉(zhuǎn)軸線34定向的第一軸單元33和沿第二旋轉(zhuǎn)軸線36定向的第二軸單元35。第一與第二軸單元33、35的聯(lián)接通過聯(lián)接元件37得以實(shí)現(xiàn)。五棱鏡31通過支承元件38與水準(zhǔn)裝置32的第一和第二軸單元33、35相連接。作為可選方案，水準(zhǔn)裝置可以構(gòu)造成一維水準(zhǔn)裝置。一維水準(zhǔn)裝置包括被構(gòu)造成可以圍繞第一旋轉(zhuǎn)軸線34旋轉(zhuǎn)的第一軸單元33。由于五棱鏡31圍繞第二旋轉(zhuǎn)軸線36的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致被轉(zhuǎn)向的激光射束21圍繞自身旋轉(zhuǎn)，所以第二軸單元35是不必要的。不過如果被轉(zhuǎn)向的激光射束21需要借助射束整形光學(xué)器件整形的話，為了防止射束整形方向傾斜，二維水準(zhǔn)裝置是必要的。五棱鏡31使點(diǎn)射束14在由光軸16、22所成的射束平面內(nèi)轉(zhuǎn)向90°。為了在地面4和后壁7上顯示線狀的激光標(biāo)記，被轉(zhuǎn)向的點(diǎn)射束21借助射束整形光學(xué)器件39被擴(kuò)展。射束整形光學(xué)器件39被構(gòu)造成圓柱形透鏡并且在點(diǎn)射束21的光路中被設(shè)置在五棱鏡31之后。圖2B示出的是轉(zhuǎn)向光學(xué)器件31的放大圖。該轉(zhuǎn)向光學(xué)器件被構(gòu)造成具有入射面41、第一反射面42、第二反射面43和出射面44的五棱鏡31。
點(diǎn)射束14通過入射面41作為入射的點(diǎn)射束45到達(dá)五棱鏡31中。入射的點(diǎn)射束45在第一反射面42上被轉(zhuǎn)向成為一次反射的點(diǎn)射束46，以及在第二反射面43上被轉(zhuǎn)向成為二次反射的點(diǎn)射束47。二次反射的點(diǎn)射束47通過出射面44作為被轉(zhuǎn)向的點(diǎn)射束21從五棱鏡31中射出。點(diǎn)射束45在第一和第二反射面42、43上轉(zhuǎn)向90°，而且入射的點(diǎn)射束14和被轉(zhuǎn)向的點(diǎn)射束21的光軸16、22相互垂直地延伸。被轉(zhuǎn)向的點(diǎn)射束21射在圓柱形透鏡39上，該圓柱形透鏡將點(diǎn)射束21擴(kuò)展成為線射束48，該線射束在地面4和后壁7上形成可視的激光標(biāo)記49。圖3A、B示出的是轉(zhuǎn)向單元60的第二實(shí)施方式，該轉(zhuǎn)向單元具有被構(gòu)造成五棱鏡的轉(zhuǎn)向光學(xué)器件61、射束分裂光學(xué)器件62和偏移光學(xué)器件63。在這種情況下圖3A不出的是轉(zhuǎn)向單元60的三維視圖，而圖3B示出的是沿剖切線A-A的剖視圖。轉(zhuǎn)向裝置60在激光系統(tǒng)I中能夠取代轉(zhuǎn)向單元3。 轉(zhuǎn)向單元60與圖2A、B的轉(zhuǎn)向單元30的不同之處在于，除了被轉(zhuǎn)向的點(diǎn)射束21之外還產(chǎn)生鉛垂射束64,該鉛垂射束沿光軸65平行于豎直方向13傳播。該鉛垂射束64在地面4上形成一個(gè)點(diǎn)狀的激光標(biāo)記。在轉(zhuǎn)向光學(xué)器件61中，與同樣被構(gòu)造成五棱鏡的轉(zhuǎn)向光學(xué)器件31不同，激光射束21沿相反的方向經(jīng)過五棱鏡的四個(gè)光學(xué)面41、42、43、44。另夕卜，射束整形光學(xué)器件66被整合在五棱鏡61中。射束整形光學(xué)器件66被構(gòu)造成衍射光學(xué)元件。衍射光學(xué)元件將入射的激光射束與角度相關(guān)地分裂成不同的衍射級(jí)并且具有如下優(yōu)點(diǎn)激光射束能夠被整形成幾乎任意的射束分布?？梢愿郊拥亟柚鷴呙枋綐?gòu)造法(Strukturierungsverfahren),如金剛石切削(Diamantdrehen)、激光或電子身寸束刻寫(Laser-oder Elektronenstrahlschreiben),在轉(zhuǎn)向光學(xué)器件61中形成衍射光學(xué)元件。射束整形光學(xué)器件66將被轉(zhuǎn)向的點(diǎn)射束21沿平行于豎直方向13的方向擴(kuò)展成為線射束67，該線射束沿著第二光軸22傳播。圖3B不出的是具有五棱鏡61、射束分裂光學(xué)器件62和偏移光學(xué)器件63的轉(zhuǎn)向單元60的沿剖切線A-A的剖視圖。射束分裂光學(xué)器件62點(diǎn)射束14的光路中被設(shè)置在五棱鏡61之前。射束分裂光學(xué)器件62包括入射面69，分光面71，第一和第二出射面72、73。射束分裂光學(xué)器件62的第一出射面72與五棱鏡61的入射面41重合。點(diǎn)射束14通過入射面69射入射束分裂光學(xué)器件62中并且射在分光面71上。該分光面71將點(diǎn)射束14分成第一分射束74和第二分射束75。第一分射束74無轉(zhuǎn)向地穿過分光面71和入射面41射入五棱鏡61中。第二分射束75在分光面71上沿光軸76被轉(zhuǎn)向，該光軸垂直于點(diǎn)射束14的光軸16并由此平行于豎直方向13延伸。為了使第二分射束作為鉛垂射束64顯示轉(zhuǎn)向光學(xué)器件61的中點(diǎn)，轉(zhuǎn)向單元60具有偏移光學(xué)器件63。該偏移光學(xué)器件63包括入射面、第一和第二反射面77、78和出射面79。偏移光學(xué)器件63直接與射束分裂光學(xué)器件62的第二出射面73鄰接并且該射束分裂光學(xué)器件62的第二出射面73與偏移光學(xué)器件63的入射面重合。第二分射束75的偏移的大小通過反射面77、78之間的間距得以調(diào)節(jié)。反射面77、78被如此地相互間隔，即，使鉛垂射束64和轉(zhuǎn)向光學(xué)器件61的中點(diǎn)重合。圖4A、B示出的是轉(zhuǎn)向單元80的第三實(shí)施方式，該轉(zhuǎn)向單元具有構(gòu)造成五棱鏡的轉(zhuǎn)向光學(xué)器件81和主動(dòng)式水準(zhǔn)裝置82，其中轉(zhuǎn)向光學(xué)器件81和水準(zhǔn)裝置82被設(shè)置在殼體中。轉(zhuǎn)向單元80在激光系統(tǒng)I中可取代轉(zhuǎn)向單元3。圖4A示出的是轉(zhuǎn)向單元80的三維視圖。轉(zhuǎn)向光學(xué)器件81被構(gòu)造成具有入射面41、第一反射面42、第二反射面43和出射面44的五棱鏡。在入射面41與第一反射面43之間設(shè)置有分光面83,在該分光面上,入射的激光射束14被分成第一和第二分射束。水準(zhǔn)裝置82構(gòu)造成主動(dòng)式水準(zhǔn)裝置，利用該水準(zhǔn)裝置，點(diǎn)射束14與轉(zhuǎn)向單元80的殼體在基底上的定向無關(guān)地被設(shè)置在垂直于豎直方向13的、水平的平面內(nèi)。水準(zhǔn)裝置82包括第一水準(zhǔn)單元84和第二水準(zhǔn)單元85。水準(zhǔn)單元84、85分別包括傳感裝置86、87和調(diào)節(jié)裝置88、89。通過控制裝置91對(duì)水準(zhǔn)裝置82進(jìn)行控制。轉(zhuǎn)向光學(xué)器件81被固定在第一支承元件92上。該第一支承元件92被構(gòu)造成借助第一水準(zhǔn)單元84可以圍繞第一傾轉(zhuǎn)軸線93進(jìn)行調(diào)節(jié)。第一水準(zhǔn)單元84被固定在第二支承元件94上。該第二支承元件94被構(gòu)造成借助第二水準(zhǔn)單元85可以圍繞第二傾轉(zhuǎn)軸線95進(jìn)行傾轉(zhuǎn)。第一傾轉(zhuǎn)軸線93垂直于轉(zhuǎn)向光學(xué)器件81的入射面41定向，而第二傾轉(zhuǎn)軸線95垂直于第一傾轉(zhuǎn)軸線93定向。 轉(zhuǎn)向單元80首先借助第一和第二水準(zhǔn)單元84、85在豎直方向13上定向校準(zhǔn)。激光儀器10發(fā)射點(diǎn)射束14，該點(diǎn)射束通過入射面41射入轉(zhuǎn)向光學(xué)器件81中并且在分光面83上被分成第一和第二分射束。第二分射束作為鉛垂射束平行于豎直方向13地從轉(zhuǎn)向光學(xué)器件81中射出并且輔助使用者將轉(zhuǎn)向單元80定位在所期望的位置上。第一分射束由五棱鏡81的反射面42、43在垂直于豎直方向13的水平面內(nèi)轉(zhuǎn)向90°。地面4和后壁7上的可視的激光標(biāo)記借助第一水準(zhǔn)單元84而形成。第一水準(zhǔn)單元84具有在圖4B中所示出的掃描模式。轉(zhuǎn)向光學(xué)器件81在掃描模式中借助第一水準(zhǔn)單元84圍繞第一傾轉(zhuǎn)軸線93在兩個(gè)換向點(diǎn)之間周期性地往復(fù)運(yùn)動(dòng)。第一水準(zhǔn)單元84的掃描模式可以通過控制裝置91進(jìn)行調(diào)節(jié)。被轉(zhuǎn)向的激光射束在兩個(gè)換向點(diǎn)之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)。通過往復(fù)運(yùn)動(dòng)的激光射束的中點(diǎn)延伸的軸線被定義為主軸線96。在換向點(diǎn)中形成的激光射束被標(biāo)記為附圖標(biāo)記97、98。圖5A、B示出的是轉(zhuǎn)向單元100的第四實(shí)施方式，該轉(zhuǎn)向單元具有轉(zhuǎn)向光學(xué)器件101和水準(zhǔn)裝置102，該水準(zhǔn)裝置構(gòu)造成類似圖4A的主動(dòng)式水準(zhǔn)裝置82的主動(dòng)式水準(zhǔn)裝置。轉(zhuǎn)向單元100在激光系統(tǒng)I中能夠取代轉(zhuǎn)向單元3。圖5A示出的是轉(zhuǎn)向單元100的三維視圖。轉(zhuǎn)向光學(xué)器件101具有帶第一反射面104的第一反射光學(xué)器件103和帶第二反射面106的第二反射光學(xué)器件105。兩個(gè)反射光學(xué)器件103、105的反射面104、106構(gòu)成45°的夾角。第一和第二反射光學(xué)器件103、105被固定在共用的支承元件107上并且通過該支承元件107與水準(zhǔn)裝置102相連接。圖5B示出的是轉(zhuǎn)向單元100的頂視圖。點(diǎn)射束14射在第一反射面104上，在此被轉(zhuǎn)向以及然后射在第二反射面106上。操作者只需保障點(diǎn)射束14在大約22. 5° ±10°的角范圍內(nèi)入射在第一反射面104上。在入射角為0°時(shí)，激光射束其本身被反射回去，且沒有被轉(zhuǎn)向的激光射束從轉(zhuǎn)向光學(xué)器件101中射出。在反射光學(xué)器件103、105的反射面104、106之間的夾角為45°時(shí)，第一反射面104之前的激光射束，即點(diǎn)射束14，與第二反射面106之后的激光射束，即點(diǎn)射束21，被相互垂直定向校準(zhǔn)。在大約22. 5° ±10°之間的角范圍內(nèi)，兩個(gè)激光射束14、21的垂直定向同激光射束14與第一反射面104之間的精確入射角無關(guān)地有效。在此，垂直入射到反射面上時(shí)的入射角為0°。為了在地面4和后壁7上顯示線狀的激光標(biāo)記，水準(zhǔn)裝置102可以在掃描模式中運(yùn)行。在掃描模式中，轉(zhuǎn)向光學(xué)器件101圍繞與水準(zhǔn)軸線重合的傾轉(zhuǎn)軸線108往復(fù)運(yùn)動(dòng)。傾轉(zhuǎn)軸線108與第一反射面104的法線成22. 5°夾角傾斜。圖6示出的是轉(zhuǎn)向單元110的第五實(shí)施方式，該轉(zhuǎn)向單元具有第一轉(zhuǎn)向光學(xué)器件111和第二轉(zhuǎn)向光學(xué)器件112。第一和第二轉(zhuǎn)向光學(xué)器件111、112被固定在水準(zhǔn)裝置113上，該水準(zhǔn)裝置構(gòu)造成類似于圖4A的主動(dòng)式水準(zhǔn)裝置82的主動(dòng)式水準(zhǔn)裝置。轉(zhuǎn)向單元110在激光系統(tǒng)I中能夠取代轉(zhuǎn)向單兀3。第一轉(zhuǎn)向光學(xué)器件111與圖5A的轉(zhuǎn)向光學(xué)器件101相同并且包括具有第一和第二反射面104、106的第一和第二反射光學(xué)器件103、105，所述第一和第二反射面構(gòu)成45°的夾角。第二轉(zhuǎn)向光學(xué)器件112包括具有第三反射面115的第三反射光學(xué)器件114和具有第四反射面117的第四反射光學(xué)器件116。第三和第四反射光學(xué)器件114、116被固定在共 用的支承元件118上。第三和第四反射面115、117構(gòu)成45°的夾角。點(diǎn)射束14沿第一光軸16傳播，射在第一反射面104上，在此被轉(zhuǎn)向以及然后射在第二反射面106上。平行于點(diǎn)射束14而從相反的方向沿第三光軸121傳播的點(diǎn)射束119射在第三反射面115上，在此被轉(zhuǎn)向以及然后射在第四反射面117上。點(diǎn)射束在第四反射面117上被轉(zhuǎn)向成為沿光軸123的被轉(zhuǎn)向的點(diǎn)射束122，該光軸垂直于點(diǎn)射束119的光軸121延伸。為了使被轉(zhuǎn)向的激光射束21、122在兩個(gè)換向點(diǎn)之間往返運(yùn)動(dòng)，主動(dòng)式水準(zhǔn)裝置113具有掃描模式。在掃描模式中，第一第二轉(zhuǎn)向光學(xué)器件111、112圍繞與水準(zhǔn)裝置113的水準(zhǔn)軸線重合的傾轉(zhuǎn)軸線124往返運(yùn)動(dòng)。傾轉(zhuǎn)軸線124與第一反射面104的法線和第三反射面115的法線成22. 5°夾角傾斜。圖6示出的是這樣一種實(shí)施方式，在該實(shí)施方式中，第一的第二轉(zhuǎn)向光學(xué)器件
111、112在掃描模式中共同圍繞傾轉(zhuǎn)軸線124傾轉(zhuǎn)。作為可選方案，相互獨(dú)立地，第一轉(zhuǎn)向光學(xué)器件111能夠被第一調(diào)節(jié)裝置圍繞傾轉(zhuǎn)軸線124傾轉(zhuǎn)以及第二轉(zhuǎn)向光學(xué)器件112能夠被第二調(diào)節(jié)裝置圍繞傾轉(zhuǎn)軸線124傾轉(zhuǎn)。
權(quán)利要求
1.用于在基底(4，7)上產(chǎn)生激光標(biāo)記(23；49)的激光系統(tǒng)(1)，其包括具有射束源(11)的激光儀器(2)，該射束源沿第一光軸(16)發(fā)射激光射束(14)，其特征在于，設(shè)置有包括轉(zhuǎn)向光學(xué)器件(19 ；31 ；61 ；81 ；101 ；111)的轉(zhuǎn)向單元(3 ；30 ；60 ；80 ；100 ;110)，該轉(zhuǎn)向光學(xué)器件將所述激光射束(14)轉(zhuǎn)向成為沿著第二光軸(22 )的被轉(zhuǎn)向的激光射束(21)，其中，所述第一和第二光軸(16，22)成90°的夾角設(shè)置并且所述轉(zhuǎn)向單元(3 ；30 ；60 ；80 ；100 ；110)能夠相對(duì)所述激光儀器(2)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
2.如權(quán)利要求I所述的激光系統(tǒng)，其特征在于所述射束源(11)設(shè)置在第一殼體(10)中，所述轉(zhuǎn)向光學(xué)器件(19 )設(shè)置在第二殼體(18 )中。
3.如權(quán)利要求2所述的激光系統(tǒng)，其特征在于所述射束源(11)在第一水準(zhǔn)裝置(12)上與所述第一殼體(10)在所述基底(4)上的定向無關(guān)地、以及所述轉(zhuǎn)向光學(xué)器件(19 ;31 ；81 ;111，112)在第二水準(zhǔn)裝置(20 ；32 ；82 ；102 ；113)上與所述第二殼體(18)在所述基底(4)上的定向無關(guān)地能夠依由重力所確定的豎直方向(13)進(jìn)行定向。
4.如權(quán)利要求3所述的激光系統(tǒng)，其特征在于所述第二水準(zhǔn)裝置構(gòu)造成被動(dòng)式水準(zhǔn)裝置(32)。
5.如權(quán)利要求4所述的激光系統(tǒng)，其特征在于所述轉(zhuǎn)向單元(30；60)具有射束整形光學(xué)器件(39 ;66)，該射束整形光學(xué)器件將所述被轉(zhuǎn)向的激光射束(21)在垂直于由所述第一和第二光軸(16，22)所成的射束平面的方向上擴(kuò)展。
6.如權(quán)利要求5所述的激光系統(tǒng),其特征在于所述射束整形光學(xué)器件(66)被整合到所述轉(zhuǎn)向光學(xué)器件(61)中。
7.如權(quán)利要求5所述的激光系統(tǒng)，其特征在于所述射束整形光學(xué)器件直接與所述轉(zhuǎn)向光學(xué)器件(31)鄰接。
8.如權(quán)利要求3所述的激光系統(tǒng)，其特征在于所述第二水準(zhǔn)裝置構(gòu)造成主動(dòng)式水準(zhǔn)裝置(82 ；102 ;113)。
9.如權(quán)利要求8所述的激光系統(tǒng)，其特征在于所述主動(dòng)式水準(zhǔn)裝置(82；102 ;113)能在掃描模式中運(yùn)行。
10.如權(quán)利要求I至9之任一項(xiàng)所述的激光系統(tǒng)，其特征在于所述轉(zhuǎn)向光學(xué)器件(31；61 ;81)構(gòu)造成具有入射面(41)、第一和第二反射面(42，43)和出射面(44)的五棱鏡。
11.如權(quán)利要求I至9之任一項(xiàng)所述的激光系統(tǒng)，其特征在于所述轉(zhuǎn)向光學(xué)器件(101)具有包括第一和第二反射面(104，106)的第一和第二反射光學(xué)器件(103，105)，其中，各所述反射面(104，106)構(gòu)成45°的夾角。
12.如權(quán)利要求I至11之任一項(xiàng)所述的激光系統(tǒng)，其特征在于所述轉(zhuǎn)向單元(60；80)具有射束分裂光學(xué)器件(62 ;83)，該射束分裂光學(xué)器件將所述激光射束(14)分成第一分射束(74)和第二分射束(75 )，其中，所述第二分射束(75 )沿著垂直于所述第一光軸(16 )延伸的光軸(76 )被發(fā)射。
13.如權(quán)利要求I至12之任一項(xiàng)所述的激光系統(tǒng)，其特征在于所述轉(zhuǎn)向單元(110)具有另一轉(zhuǎn)向光學(xué)器件(112)，該另一轉(zhuǎn)向光學(xué)器件使沿著反向于第一光軸(16)的光軸(121)射到該另一轉(zhuǎn)向光學(xué)器件(112)上的另一激光射束(119)轉(zhuǎn)向成為沿著另一光軸(123)的另一被轉(zhuǎn)向的激光射束(122)，其中，所述另一轉(zhuǎn)向光學(xué)器件(112)的各所述光軸(121，123 )成90 °的夾角設(shè)置并且所述光軸(123 )平行于光軸(22 )定向。
14.激光系統(tǒng)(I)用的轉(zhuǎn)向單元(3 ；30 ；60 ；80 ；100 ; 110)，該激光系統(tǒng)用于在基底(4，7)上產(chǎn)生激光標(biāo)記(23 ;49)，所述轉(zhuǎn)向單元包括轉(zhuǎn)向光學(xué)器件(19 ；31 ；61 ；81 ；101 ;111)，所述轉(zhuǎn)向光學(xué)器件使沿著第一光軸(16)射在該轉(zhuǎn)向光學(xué)器件(19 ；31 ；61 ；81 ；101 ;111)上的激光射束(14)轉(zhuǎn)向90°成為沿著第二光軸(22)的被轉(zhuǎn)向的激光射束(21)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在基底(4，7)上產(chǎn)生激光標(biāo)記(23)的激光系統(tǒng)(1)，其包括具有射束源(11)的激光儀器(2)，該射束源沿第一光軸(16)發(fā)射激光射束(14)，還包括具有轉(zhuǎn)向光學(xué)器件(19)的轉(zhuǎn)向單元(3)，該轉(zhuǎn)向光學(xué)器件使所述激光射束(14)沿第二光軸(22)轉(zhuǎn)向，其中，所述第一和第二光軸(16，22)成90°的夾角設(shè)置并且所述轉(zhuǎn)向單元(3)能夠相對(duì)所述激光儀器(2)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
文檔編號(hào)H01S3/101GK102829772SQ20121019072
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月14日
發(fā)明者L-K·丹格, C·文施 申請(qǐng)人:喜利得股份公司