專利名稱：多個激光器的激光水準儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種將由一個或多個激光器產生的一條或多條光線投射到類似墻壁之類表面和/或將這些光線用作例如水平線和鉛垂線導向的裝置。
背景技術：
使用電池供能激光器的水準儀將光束投射到表面以幫助家庭主婦和專業人士定位導向線是本領域的公知技術，參見美國專利公開號2002/0166249。這樣的裝置通常安裝在房間中央處的三角架上，并放置在水平位置，投射水平和/或垂直光束到墻壁，參見美國專利號5,864,956。
發明內容
本發明的目的之一是提供一種容易調節的、在與激光源的距離處于某個范圍之內的任何位置都能獨立投射兩條或更多導向線的激光水準儀。
本發明的另一目的是提供一種容易調節的、在包括水平和垂直位置的多個方向中任一方向都能獨立投射兩條或更多導向線的激光水準儀。
本發明進一步的目的是提供一種能投射亮的紅色光束到表面的電池供能的激光水準儀，以幫助家庭主婦和專業人士完成定位和水平校準圖片、照片、海報、墻面鑄型、木制品、鋪設墻壁和地面磚的任務，以及其它要求鉛垂線、水平線、成角度的線、直線和/或其它投影導向線的任務。
本發明的附加目的是提供一種能適用于所有類型表面的激光水準儀，包括但不限于干燥墻壁、木材、石膏表面、乙烯基、塑料、鋼、瓷磚和任何無孔表面。
圖1闡明了本發明的一個實施例中的靠近兩面墻壁的激光水準儀的透視圖；圖2闡明了本發明實施例中的激光水準儀的部分剖面透視圖；圖3闡明了本發明實施例中的激光水準儀的俯視圖；圖4闡明了本發明實施例中的激光水準儀的剖視側視圖；圖5闡明了本發明實施例中的帶基座的激光水準儀的側視圖；圖6闡明了本發明實施例中的激光水準儀的仰視圖。
具體實施例方式
本發明實施例中的激光水準儀10如圖1所示。激光水準儀10包括殼體12，四個獨立的、充分可調的激光器艙14，四個艙姿態控制裝置16，四個艙旋轉控制裝置18，液體氣泡水準儀20和開關24。在該實施例中，每個艙控制裝置16、18都是拇指旋轉控制器。殼體12也可以包括指狀抓取裝置26，以便于操作激光水準儀10。圖1中還顯示了能將激光水準儀10可拆卸地安裝其上的支架22。
如圖2所示，每個艙14可調地安裝在殼體12上。每個艙包括帶有關聯電子設備32的電池供能激光器模塊30。每個激光器模塊30包括激光源36和透鏡38安裝其上的可旋轉框架34。配置的每個激光源36和透鏡38用來將通過各自點210的各自導向線200投射到一個或多個表面220，被投影的導向線200射到該表面。
本實施例中，每個激光源36沿著艙的中心軸線110投射出光束并穿過各自的透鏡38。每個透鏡38具有圓柱形的外形，其對稱軸線垂直于激光源36發射的光束。因此，每個透鏡38將光束分散成廣角度，以便在表面220上出現導向線200。
因為每個旋轉框架34允許各個激光器模塊30繞著其中心艙軸線110旋轉+/-180度，因此，通過使用相應的艙旋轉控制裝置18轉動旋轉框架34，相應的導向線200能被定向在任何方向，更確切地說是通過表面220上的點210的任何角度。
此外，因為通過使用相應的艙姿態控制裝置16，每個艙14相對中心體軸線120的角度可在+/-180度之內調節，本實施例中艙姿態控制裝置與艙通過齒輪42連接，所以，導向線200在表面220上的位置能在至少兩個方向230上沿著該表面移動。
此外，因為每個艙14安裝在殼體12上，所以殼體繞著中心體軸線120的旋轉會使表面220上的點210的位置沿著與第一方向230正交的第二方向240移動。因此，根據本發明的實施例，通過調節艙姿態控制裝置16、艙旋轉控制裝置18、殼體12，每個艙14都能在從激光器模塊30獲得的光可到達的任意表面220上，投射通過任意點的任意方向的導向線200。換句話說，激光水準儀10投射1至4條激光線200到平面220，該平面位于激光水準儀周圍的投影包絡層內部，并能反射光線。因而，線200能提供鉛垂、水平，和/或其它位于激光水準儀的投影包絡層內部的任意平面上、圍繞中心體軸線120成360度范圍內的導向線。
本發明的實施例中，艙14和殼體12的一個或多個特殊位置可以告知使用者，例如，通過艙控制裝置16、18和殼體12上的標記，或者通過限制艙14或艙控制裝置16、18移動到特殊位置的限位裝置。本發明實施例感興趣的具有限位作用的特殊位置包括但并不限于，當艙14的導向線200符合(1)與中心體軸線120位于同一平面；(2)位于與中心體軸線垂直的平面；(3)位于殼體12的中心平面，更確切地說，當艙中心軸線110垂直于中心體軸線120時定義的平面。例如，圖3顯示了艙14的限位裝置46。當艙14的邊緣鄰接殼體12上的邊緣/限位裝置46時，從該艙中發射出來的水平導向線200位于與殼體12的中心平面相同的平面內。類似地，實施例中，當垂直導向線200與中心體軸線120位于同一平面時，拇指旋轉控制器16、18的運動被在一個方向限制，而當水平導向線位于與中心體軸線120垂直的平面內時，拇指旋轉控制器16、18的運動被在另一個方向限制。實施例中，一個或多個限位裝置并沒有限制運動，而是替代地提供一些阻力(“阻力限位裝置”)，其進一步的運動指示已經到達一個感興趣的位置。
實施例中，激光源36通過單個多位開關24接通。位置可以是，例如，斷開，激光器1接通，激光器1和2接通，激光器1，2和3接通，激光器1，2，3和4接通。可作為選擇的，設置兩位開關同時接通或斷開所有光源。
實施例中，為了操作激光水準儀10，使用者或者拿著激光水準儀，或者將激光水準儀放在平面上。如果希望導向線200基于真正的水平，使用者可以利用氣泡水準儀20將激光水準儀10完全地放置在真正的水平位置。接著使用者旋轉激光水準儀，利用拇指旋轉控制器16將每個導向線200放置到希望的平面220上，然后利用拇指旋轉控制器18旋轉每個導向線200到各自希望的方向。
實施例中，可以使用基座或者支架22。支架22包括容納或者接受殼體12的上部。通過利用金屬板57、59上的磁體56、58，或者其它任何附加裝置，例如鉤環緊固件，殼體12能被保持在支架上一個或多個預定位置。支架22還包括氣泡指示器(沒有顯示)，以判斷支架22是否處于真正的水平。實施例中，支架22的上部52和下部54可旋轉地連接，能相對彼此旋轉。更進一步地，實施例中，每個部分52、54上設置了對齊標記72、74，因而，通過兩部分相對彼此的旋轉，可以精確地選擇多種角度。滿360度的旋轉是可能的，此時“起始位置”對齊標記74位于0度處，通過阻力限位裝置的指示可以看出相對于起始位置的感興趣角度，例如45度的增量。
實施例中，為了操作帶支架22的激光水準儀10，使用者可以將支架22放置在表面上，利用支架上的氣泡指示器調整支架22到真正水平。接著，使用者可以將激光水準儀10連接到上部52，位于預定中的一個位置。因為支架22已處于真正的水平，所以激光水準儀10也應該處于真正水平。接著使用者就可以按照上面討論的內容操作激光水準儀。
為了將支架22保持在表面220上，特別當表面為垂直面時，例如墻壁，本實施例如圖4所示，下部54包括兩個彈簧復位的按鈕式銷釘單元62，受到按壓時，每單元從支架22的底部伸出三個銷釘64，以便連接到多孔或者具有延展性的堅硬表面，例如干燥的壁或木材。可作為選擇的，如圖5所示，吸盤單元66的凸側68與下部54的底部相連，朝著表面的方向按壓其凹側70可將支架22和附加的激光水準儀10保持在適當的位置。吸盤單位66在無孔表面上特別有用，例如玻璃、瓷磚或者鋼。
可作為選擇的，下部54是可拆卸式的，所以單獨的下部可以設置按鈕式單元62、吸盤單元66或者扁平的底部。
帶或不帶支架22的激光水準儀10都能提供兩個特別有用的構形，將光線投射到激光水準儀位于的平面，如圖3所示，讓導向線200形成矩形形狀310，或者如圖6所示，形成十字形狀320。
為了獲得矩形構形310，利用艙旋轉控制裝置16調節四條導向線200位于與中心體軸線120垂直的平面內。接著，調節艙姿態控制裝置18直至將矩形的邊330設置到希望尺寸位置。姿態控制裝置18沿著方向230移動每條線，從而移動各條邊330，增加或者減小相鄰邊的長度。
矩形構形320的用途之一是在表面220上投影一個方框，因為這個方框的大小和角度可調，所以它可以用來顯示能在壁上觀看的物體，例如圖片或窗戶。這個覆蓋區能描述的物體包括，但并不限于像幀，瓷磚，窗戶，門，吊扇，電燈器具、圖片、海報、照片、墻面鑄型、木制品、墻面和地面磚，或者其它任何能用高度和寬度屬性描述的物體。
為了獲得十字構形320，利用艙旋轉控制裝置16調節四條線200與中心體軸線120位于同一平面，這使得導向線200沿著遠離殼體12中心的方向定向，彼此的交角成直角。
實施例中，激光水準儀10包括安裝在支架22上的卷尺44，允許使用者測量沿著或者到導向線200的距離，該導向線由卷尺上部的激光器艙14投射。
激光水準儀也能安裝在使用三角架安裝基座的三角架上(圖中未顯示)，與支架22類似，該三角架也包括上部和下部。然而，三角架允許使用者通過升高、降低或者傾斜激光水準儀10附于其上的安裝基座，輕松地調節投影包絡層的高度和方位。投影包絡層(和激光水準儀自身)的方位可以垂直于三角架主臂的中心軸線，或者平行于三角架主臂的中心軸線和位于上述位置之間的任意角度。這些方位允許使用者在所有鄰接和不鄰接的垂直表面、或者所有鄰接和不鄰接的水平表面、以及所有位于上述位置之間的角度的表面創建投影包絡層。
實施例中，三角架的安裝基座包括圍繞基座周邊等間距的三個調節柄位于其上的底部。每一個調節柄都連接到底部和頂部，采用這種方式使得旋轉調節柄時頂部能處于水平。與支架22類似，三角架安裝基座的頂部也包括氣泡水準儀。
為了使用帶有三角架的激光水準儀10，例如，為了在房間的墻面上提供真正的水平(1)通過伸長和擴展腿部將三角架安放在房間的任何位置；(2)將三角架安裝基座連接到三角架頂部；(3)使三角架安裝基座處于水平位置，順時針或逆時針旋轉與地面平行的位于支架上的三個調節柄，直至氣泡水準儀指示安裝基座已處于真正的水平位置；(4)將激光水準儀連接到三角架上的安裝位置；(5)打開開關24接通激光器；(6)調節激光器直到光束水平地投射到墻面，并在角落相交。
激光水準儀10的主要部分包括殼體12，艙14和支架22，其可由任何合適的材料制成，例如模制塑料。
使用者能將激光線投射到任何表面，例如，墻面、地面和天花板。激光線不受不平坦表面結構的影響，能沿著激光投影的路徑投射到所有表面。液體氣泡水準儀20確保激光水準儀(和相應的導向線200)都基于真正的水平。
盡管結合某個實施例詳細描述了本發明，但后附的權利要求書不應該被理解成限于該實施例，因為對熟悉本領域的技術人員而言，在不脫離本發明實質和保護范圍的前提下，對部件和方法所做的各種變動和修改都是顯而易見的。
權利要求
1.一種提供導向線的裝置包括殼體；至少兩個艙連接在殼體上，并能相對殼體運動，每個艙包括光源，以便在相應表面上投射通過相應點的光的導向線；每個艙具有第一調節器，以便在相應表面定位相應點；以及每個艙具有第二調節器，以便使相應的導向線通過相應點旋轉。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，至少兩個艙投射彼此交角為直角的相應點。
3.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，第一調節器包括姿態控制裝置，使艙相對于殼體移動。
4.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，第二調節器包括透鏡，將光源發出的光束轉換成導向線；框架，支承透鏡；以及旋轉控制裝置，使框架旋轉。
5.如權利要求1所述的裝置還包括可旋轉的基座，其第一部分連接殼體，第二部分放置在表面上，旋轉機構允許第一部分相對于第二部分旋轉。
6.如權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述旋轉基座還包括一個或多個銷釘單元，每個銷釘單元包括一個或多個銷釘，連接到基座放置的平面；以及執行器，使銷釘從位于第二部分內部的縮回位置移動到伸出位置，因此銷釘能刺入表面。
7.如權利要求5所述的裝置還包括吸盤單元，所述吸盤單元包括一個或多個連接表面的吸盤；以及吸盤連接器，將吸盤連接到基座。
8.如權利要求5所述的裝置，其特征在于，第一部分還包括連接裝置，可釋放地將殼體連接到第一部分。
9.如權利要求8所述的裝置，其特征在于，連接裝置包括一個或多個磁體。
10.如權利要求5所述的裝置還包括限位裝置，位于第一部分相對于第二部分旋轉的某些角度處。
11.如權利要求5所述的裝置還包括測量裝置。
12.如權利要求5所述的裝置，其特征在于，第一部分還包括水準儀，所述水準儀指示基座的真正水平。
13.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，殼體還包括水準儀，所述水準儀指示殼體的真正水平。
14.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，殼體還包括開關，觸發所述光源的任何組合；以及能量源。
15.如權利要求13所述的裝置，其特征在于，所述能量源是設置在所述裝置內部的電池。
16.一種利用設置水平線的裝置的方法，所述裝置包括殼體；至少兩個艙連接在殼體上，并能相對殼體運動，每個艙包括光源，以便在相應表面上投射通過相應點的光的導向線；每個艙具有第一調節器，以便在相應表面定位相應點；以及每個艙具有第二調節器，以便使相應的導向線通過相應點旋轉。所述方法包括以下步驟將殼體放置在第一表面；利用各自相應的第一調節器調節每個艙，以便在相應目標表面定位相應點；以及利用各自相應的第二調節器調節每個艙，以便旋轉相應的導向線到希望的位置。
17.如權利要求16所述的方法還包括以下步驟將所述殼體連接到基座，所述基座具有可旋轉地連接到第二部分的第一部分；以及相對于第二部分旋轉第一部分來定位艙的位置。
18.如權利要求17所述的方法，其特征在于，所述將殼體放置在第一表面的步驟包括以下步驟接合基座上的執行器，使銷釘從位于第二部分內部的縮回位置移動到伸出位置，因此所述銷釘能刺入所述第一表面。
19.如權利要求17所述的方法，其特征在于，所述將殼體放置在第一表面的步驟包括以下步驟將吸盤的凸側連接到基座，以及將所述吸盤的凹側連接到所述第一表面。
20.如權利要求16所述的方法，其特征在于，所述將殼體放置在第一表面的步驟包括以下步驟將三角架基座連接到三角架；調節所述三角架基座到真正水平；以及將所述激光水準儀連接到三角架基座。
全文摘要
激光水準儀投射一至四條激光線到平面，所述平面位于激光水準儀周圍的投影包絡層內部，并能反射光線。因而，所述線能提供鉛垂、水平，和/或其它位于激光水準儀的投影包絡層內部、面向激光水準儀的任意平面上的導向線。
文檔編號G01C15/00GK1831476SQ20051005473
公開日2006年9月13日 申請日期2005年3月11日 優先權日2005年3月11日
發明者格蘭·羅賓遜 申請人:邁德斯托姆科技有限責任公司, 格蘭·羅賓遜