专利名称：旋转激光照射系统与旋转激光系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于通过旋转照射来投射激光束以形成参考平面的旋转激光照射系统，并且更特别地涉及一种旋转激光照射系统与旋转激光系统，所述旋转激光照射系统与旋转激光系统可以对准用于通过旋转照射来投射激光束的主单元的方向，以与目标反射器的方向相一致。
背景技术：
旋转激光照射系统通过旋转照射来投射激光束，以形成水平参考平面或相对于水平平面倾斜的倾斜参考平面。此外，倾斜平面的倾斜角相对于水平参考线被设置，并且因此参考线的方向(该参考线的方向在下文中将被称为倾斜方向)必须首先被设置。 参考图15，设置倾斜平面的倾斜方向的常规方法现在将在下文中被描述。在图15中，参考数字I表示旋转激光照射系统，而参考数字2表示光电探测设备。旋转激光照射系统I具有用于使激光束偏转到水平方向并且用于通过旋转照射来投射被偏转的激光束的旋转器3，具有发射激光束、使旋转器3倾斜以及使照射方向倾斜的功能的主单元4以及用于使主单元4在水平方向上旋转的主单元旋转器5。当激光束通过旋转照射从旋转器3被投射时，参考平面6被形成。此外，光电探测设备2具有光电探测单元7，并且探测通过该光电探测单元7的激光束。为了设置倾斜方向，光电探测设备2被安装在该倾斜方向上并且校平被执行。接着，由激光束所形成的参考平面6在法线方向和相反的方向上被大大地倾斜，并且主单元4的方向被对准来使得在倾斜时并不移动的点(交叉点)被指向光电探测设备2的方向。将旋转器3的旋转中心与参考平面6和6 '的交叉点相连接的线充当倾斜中心线(倾斜平面的耳轴8)。因此，正交于耳轴8的方向成为倾斜方向。当主单元4被主单元旋转器5旋转90°时，主单元4被充分地对着倾斜方向。当倾斜角在这个状态下被设置时，期望的倾斜参考平面可以被设置。根据上面所描述的常规方法，旋转激光照射系统I要求旋转器3和角度探测器来探测主单元4的方向，并且旋转激光照射系统I的制造成本增加。而且，通过使用光电探测设备2来精确地探测交叉点是非常困难的操作，并且要求长时间，操作效率差，而且对操作者的负担重。此外，如在JP-A-H9-257478 (1997)(专利文献I)中所公开的那样，存在具有如下配置的系统光电探测设备2反射激光束，旋转激光照射系统I探测反射光并且探测光电探测设备2朝着旋转激光照射系统I的方向，并且旋转激光照射系统I被布置来瞄准光电探测设备2的方向。然而，在专利文献I中所公开的系统要求探测来自光电探测设备2的反射光的功能、在探测时探测旋转激光照射系统I的方向的功能以及将旋转激光照射系统I的方向设置到光电探测设备2的功能，并且该系统同样地具有增加旋转激光照射系统I的制造成本的问题。为了解决如上面所描述的问题，本发明可以利用具有简单的配置的便宜的旋转激光照射系统，以使得能够容易地设置倾斜方向，并且同样使得能够容易地设置倾斜参考平面。现有技术参考
专利文献 I JP-A-H9-257478 专利文献 2 JP-A-Hl 1-257960。
发明内容
本发明涉及一种旋转激光照射系统，所述旋转激光照射系统包括用于发射激光束的发光单元、用于通过由旋转照射来投射激光束而形成参考平面的旋转器、用于使参考平面倾斜的倾斜驱动单元、用于控制发光单元的发光的控制单元以及用于关断激光束以便在 用于设置倾斜的倾斜设置参考轴方向上形成倾斜参考轴指示范围的倾斜轴指示装置。此外，本发明还涉及旋转激光照射系统，所述旋转激光照射系统包括用于探测旋转器的旋转位置的角度探测器，其中控制单元基于来自角度探测器的探测结果来控制发光单元，并且控制单元关断激光束，以便形成倾斜参考轴指示范围。此外，本发明还涉及旋转激光照射系统，其中所述控制单元控制发光单元，以便在倾斜参考轴指示范围中关断激光束。此外，本发明还涉及旋转激光照射系统，其中控制单元控制发光单元，以便在倾斜参考轴指示范围前面和后面关断激光束。此外，本发明还涉及旋转激光照射系统，其中倾斜设置参考轴方向是倾斜方向或正交于所述倾斜方向的方向。此外，本发明还涉及旋转激光照射系统，其中倾斜驱动单元具有用于使旋转器在第一倾斜方向上倾斜的第一倾斜驱动单元和用于使旋转器在正交于第一倾斜方向的第二倾斜方向上倾斜的第二倾斜驱动单元。此外，本发明还涉及旋转激光照射系统，其中控制单元控制发光单元的发光，以便基于来自角度探测器的探测结果而改变倾斜参考轴指示范围的方向。此外，本发明还涉及旋转激光照射系统，其中控制单元驱动第一倾斜驱动单元和第二倾斜驱动单元，并且使参考平面在两个方向上倾斜，而且形成具有复合倾斜角的倾斜参考平面，关断激光束，以便在关于倾斜参考平面的倾斜设置参考轴方向上形成倾斜参考轴指示范围。此外，本发明还涉及旋转激光照射系统，其中，控制单元基于被设置为期望的方向的倾斜设置参考轴并且基于关于倾斜设置参考轴被设置的倾斜角来计算第一倾斜驱动单元的驱动量和第二倾斜驱动单元的驱动量，并且控制单元基于计算结果控制第一倾斜驱动单元和第二倾斜驱动单元，以形成复合的倾斜参考平面。此外，本发明还涉及旋转激光照射系统，其中控制单元驱动第一倾斜驱动单元和第二倾斜驱动单元，改变参考平面的梯度方向，基于第一倾斜驱动单元的驱动量和基于第二倾斜驱动单元的驱动量来计算临时的倾斜设置参考轴，并且关断激光束，以便在临时的倾斜设置参考轴的方向上形成倾斜参考轴指示范围。
此外，本发明还涉及一种旋转激光系统，所述旋转激光系统包括旋转激光照射系统和光电探测设备，其中所述旋转激光照射系统包括用于发射激光束的发光单元、用于通过由旋转照射来投射激光束而形成参考平面的旋转器、用于使参考平面倾斜的倾斜驱动单元、用于控制发光单元的发光的控制单元以及用于关断激光束以便在用于设置倾斜的倾斜设置参考轴方向上形成倾斜参考轴指示范围的倾斜轴指示装置，并且其中光电探测设备被安装在倾斜方向上或正交于所述倾斜方向的方向上，并且探测来自旋转激光照射系统的激光束。此外，本发明还涉及旋转激光系统，其中旋转激光照射系统包括用于探测旋转器的旋转位置的角度探测器，并且控制单元基于来自角度探测器的探测结果来控制发光单元，和控制单元关断激光光束，以形成倾斜参考轴指示范围。此外，本发明还涉及旋转激光系统，所述旋转激光系统包括用于探测旋转器的旋转位置的角度探测器，其中倾斜驱动单元包括用于使旋转器在第一倾斜方向上倾斜的第一 倾斜驱动单元和用于使旋转器在正交于第一倾斜方向的方向上倾斜的第二倾斜驱动单元，并且其中控制单元具有在任意方向上的临时的倾斜设置参考轴，基于来自角度探测器的探测结果来控制发光单元，关断激光束，以便形成包括临时的倾斜设置参考轴的倾斜参考轴指示范围，并且可以把倾斜参考轴指示范围的方向改变到光电探测设备的安装位置，而且其中控制单元在改变倾斜参考轴指示范围之后基于临时的倾斜设置参考轴设置倾斜角。此外，本发明还涉及旋转激光系统，其中光电探测设备包括光电探测传感器和探测通知单元，并且当光电探测传感器探测到倾斜参考轴指示范围时，探测通知单元发射通知标志。此外，本发明还涉及旋转激光系统，其中旋转激光照射系统具有第一通信单元，光电探测设备具有光电探测传感器和第二通信单元，并且指示光电探测传感器对倾斜参考轴指示范围的探测的信号通过第二通信单元被发送到第一通信单元。而且，本发明还涉及旋转激光系统，其中光电探测设备包括光电探测设备操作单元，并且旋转激光照射系统通过使用光电探测设备操作单元是可远程操作的。
图I是被用在根据本发明的第一实施例中的旋转激光照射系统的正视截面 图2是被用在第一实施例中的旋转激光照射系统的控制系统 图3是被用在第一实施例中的光电探测设备的示意性框 图4是用于解释第一实施例的操作的解释性视 图5是用于解释第一实施例的操作并且示出耳轴与光电探测设备的方向对准的状态的解释性视 图6是用于解释第一实施例的操作并且示出利用与光电探测设备的方向对准的耳轴来设置倾斜角的状态的解释性视 图7是被用在根据本发明的第二实施例中的旋转激光照射系统的正视截面 图8是穿过如由图7中的箭头所指示的A所得的向视 图9是被用在第二实施例中的旋转激光照射系统的控制系统 图10是被用在第二实施例中的光电探测设备的示意性框图；图11是用于解释第二实施例的操作的解释性视 图12是示出光电探测设备的光电探测信号的视 图13是用于解释第二实施例的操作并且示出利用与光电探测设备的方向对准的耳轴来设置倾斜角的状态的解释性视 图14是示出在复合倾斜角、倾斜方向与倾斜臂24a和倾斜臂24b的倾斜之间的关系的解释性视图；并且
图15是示出在常规的例子中的耳轴的设置以及复合倾斜角的设置的解释性视图。参考数字的图例
I旋转激光照射系统
11投射光光轴
12激光投影仪
15旋转器
18扫描电动机
20倾斜机构
21倾斜电动机
24倾斜臂
28倾斜传感器
29倾斜传感器
31倾斜探测器
34激光束
35控制单元
36操作单元
39倾斜电动机驱动单元
41发光元件
42发光驱动单元
44参考位置探测传感器
46光电探测设备
47光电探测传感器
48控制单元
49探测通知单元
51耳轴指示范围
53连续发光范围
55编码器
56第一通信单元
59第二通信单元
61光电探测设备操作单元。
具体实施例方式参照附图，根据本发明的优选的实施例现在将在下文中被描述。
参照图I至图6，根据本发明的第一实施例将被解释。图I示出了被用在第一实施例中的旋转激光照射系统I。旋转激光照射系统I现在将在下文中被描述。旋转激光照射系统I包括外壳10以及包括具有投射光光轴11 (将在后面被描述)的激光投影仪12，并且激光投影仪12可倾斜地(在平行于至少页面空间的方向上)在外壳10中。尽管未示出，但是旋转激光照射系统I包括校平单元，以水平地安装旋转激光照射系统I。具有倒立截头圆椎形的凹槽13被形成在外壳10的上表面的中心处，并且激光投影仪12在垂直方向上穿透凹槽13的中心。激光投影仪12通过球形座14而由凹槽13支撑，以便使得激光投影仪12能够倾斜。旋转器15可旋转地被装配在激光投影仪12上方， 并且偏转构件(例如五角棱镜16)被装配在旋转器15上。扫描齿轮17被装配到旋转器15，扫描电动机18被装配在激光投影仪12上，驱动齿轮19被装配到扫描电动机18的输出轴上，驱动齿轮19与扫描齿轮17啮合，并且旋转器15通过驱动齿轮19和扫描齿轮17而由扫描电动机18来旋转和驱动。倾斜机构20被容纳在外壳10中，并且该倾斜机构20具有倾斜电动机21、带有在平行于激光投影仪12的方向上的旋转中心的倾斜螺杆22以及倾斜螺杆22被拧入其中的倾斜螺母23。激光投影仪12具有在正交于投射光光轴11的方向(平行于该附图的纸面空间的方向)上伸展的倾斜臂24，具有圆形截面的销25被提供以在倾斜臂24的端部突出，并且倾斜臂24通过销25与倾斜机构20啮合。激光投影仪12具有中空结构，该激光投影仪12包括发射激光束34的发光元件(未示出)以及将从发光元件发射出的激光束34发射到投射光光轴11上的投影光学系统(未不出)，并且所发射的激光束34在水平方向上被五角棱镜16偏转。倾斜电动机21可以通过齿轮系26旋转倾斜螺杆22。倾斜螺母23通过倾斜螺杆22的旋转而上下移动，并且倾斜臂24根据倾斜螺母23的向上和向下的运动经由销25而倾斜，从而使激光投影仪12倾斜。此外，编码器27还被装配到倾斜电动机21，以便探测倾斜电动机21的旋转量。而且，步进电动机可以作为倾斜电动机21被采用，并且编码器27可以被省略。在下面的描述中，倾斜电动机21将被解释为步进电动机。图I中的参考数字30表示维持在销25与倾斜机构20之间的啮合状态的弹簧。倾斜传感器28和29被装配在垂直于激光投影仪12的中心轴(即投射光光轴11)的平面之内，并且一个倾斜传感器28平行于倾斜臂24，而另一倾斜传感器29正交于倾斜臂24。倾斜传感器28和倾斜传感器29形成倾斜探测器31。倾斜传感器28和倾斜传感器29可以探测激光投影仪12在任意方向上的倾斜角，激光投影仪12可以基于倾斜传感器28的探测结果通过倾斜臂24而由倾斜机构20来倾斜，并且激光投影仪12可以垂直地被设置或以预定的倾斜角倾斜。此外，倾斜设置可以通过以通过转换为用于驱动倾斜电动机21的脉冲的数目所获得的角度来驱动倾斜电动机21而被实现。旋转器盖32以液密方式被装配到外壳10的上表面上，并且旋转器盖32容纳旋转器15。另外，旋转器盖32具有透明的圆柱形激光束透射窗口 33，使得被五角棱镜16偏转的激光束34可以通过该激光束透射窗口 33被透射并且可以被投射。在外壳10中，控制单元35被安装，并且控制单元35控制发光元件的发光，控制扫描电动机18的以恒定速度的旋转，以及控制倾斜电动机21来以所设置的驱动量(通过把所设置的角度转换为旋转量所获得的量)被驱动。此外，操作单元36被提供在外壳10的外部，并且测量的开始/停止或者参考平面的倾斜角的设置可以通过使用操作单元36而被执行。参照图2，包括控制单元35的控制系统37现在将被简要地描述。扫描电动机18被控制来通过扫描电动机驱动单元38而被驱动，倾斜电动机21被控制来通过倾斜电动机驱动单元39而被驱动，并且发光元件41被控制来通过发光驱动单元42而发射激光束34。这里，发光元件41和发光驱动单元42构成发光单元。而且，来自倾斜传感器28和29的探测结果被输入到控制单元35，指示测量的开 始与测量的结束的指令信号以及针对倾斜角的设置信号从操作单元36被输入到控制单元35。此外，旋转激光照射系统I的操作状态、所设置的倾斜角以及其它被显示在显示单元43中。显示单元43可以被提供给操作单元36或者可以附加地被提供给外壳10。另外，用于探测旋转器15的旋转参考位置的参考位置探测传感器44被提供。参考位置探测传感器44可以是被提供在旋转单元(例如扫描齿轮17)与外壳10之间的接近传感器，或者可以是被提供在激光束34的光路或分岔的光路上的光电传感器，或者参考位置探测传感器44可以被配置来基于倾斜电动机21的驱动脉冲通过算法操作而捕获旋转参考位置。由参考位置探测传感器44探测到的旋转位置是将要在后面被描述的耳轴的位置，或者是与耳轴的位置相关联的位置。控制单元35通过发光驱动单元42驱动发光元件41并使发光元件41进行发射，也经由扫描电动机驱动单元38来驱动扫描电动机18，并且经由五角棱镜16通过旋转照射来投射激光束34。参考平面通过激光束34的旋转照射而被形成。此外，控制单元35还通过倾斜电动机驱动单元39来驱动倾斜电动机21。通过驱动倾斜电动机21，使倾斜螺杆22旋转，倾斜臂24通过倾斜螺母23被倾斜，并且激光投影仪12与倾斜臂24 —起整体地被倾斜。激光束34的发射方向根据激光投影仪12的倾斜而相对于水平状态倾斜，并且参考平面围绕作为中心的倾斜中心线(耳轴)倾斜。在这个实施例中，耳轴充当贯穿球形座14的球面的中心并且正交于倾斜臂24的中心线(贯穿球形座14的球面的中心并且垂直于该附图的纸面空间的中心线)。基于来自参考位置探测传感器44的光电探测信号，控制单元35控制发光元件41的发光，以便在作为中心的耳轴周围的预定的范围(耳轴指示范围51)(参见图4)内接通光，并且形成关断范围52，52，在所述关断范围52，52中，激光束34在把耳轴指示范围51夹入中间的两侧都被关断。控制单元35、参考位置探测传感器44和其它装置形成耳轴指示装置。耳轴指示范围51可以被提供在如在该附图中示出的一个位置处，或者可以被提供在两个对称的位置处。图3示出了被用在该旋转激光系统中的光电探测设备46的例子。光电探测设备46包括光电探测传感器47、控制单元48以及探测通知单元49。光电探测传感器47接收到并探测到来自旋转激光照射系统I的激光束34，并且向控制单元48输出探测信号，控制单元48基于该探测信号驱动探测通知单元49。该探测通知单元49响应于来自控制单兀48的驱动信号产生通知标志、例如光或声或光和声。控制单元48被配置来当探测信号从光电探测传感器47被输入时，在预定的时间(例如激光束34的一个旋转周期或多个旋转周期)内连续地输出驱动信号。可替换地，探测通知单元49被配置来当驱动信号从控制单元48被接收到时，在预定的时间(例如激光束34的一个旋转周期或多个旋转周期)内连续地输出通知标志。当激光束34对其执行扫描的转的数目被设置为预定的转的数目(例如25转/秒)或以上时，激光束34的扫描轨迹在视觉上被识别为连续的光束，并且因而该通知标志可以依照光电探测传感器47对激光束34的探测而闪烁。参照图4至图6，第一实施例的操作现在将被描述。旋转激光照射系统I被安装在参考位置(或已知的点)处，并且校平被执行。而且， 光电探测设备46被安装在正交于光电探测设备46的倾斜被期望的方向的方向(耳轴8的 方向)上。关于安装状态，光电探测传感器47被布置来面向旋转激光照射系统I，并且光电探测传感器47的高度被调整来与激光束34的扫描高度一致，使得通过旋转照射从旋转激光照射系统I被投射的激光束34可以被接收到。旋转激光照射系统I的操作通过由操作者操纵操作单元36来起动,从而通过旋转照射来投射激光束34。水平参考面通过激光束34的旋转照射来形成。基于来自参考位置探测传感器44的探测信号，控制单元35控制发光元件41的发光，以便在以耳轴作为中心的耳轴指示范围51中接通激光束34，在把耳轴指示范围51夹入中间的关断范围52，52中关断激光束34，并且在剩下的范围(连续发光范围53)内连续地发光。当旋转激光照射系统I中的耳轴8的方向与光电探测设备46的安装位置并不一致时(参见图4)，光电探测设备46被放置在连续发光范围53中，并且激光束34在每次旋转时都透过光电探测传感器47。因此，探测通知单元49连续地发射通知标志。如在图4中所示出的那样，当通知标志连续地被发射时,耳轴8的方向与光电探测设备46的安装位置并不一致，或者光电探测设备46被安装在耳轴8上并且光电探测传感器47探测到耳轴指示范围51。因此，当旋转激光照射系统I轻微地被旋转并且耳轴8轻微地被振荡时，能够揭示的是，光电探测传感器47探测到耳轴指示范围51。在确认光电探测设备46的通知状态的同时，操作者逐渐地旋转所述旋转激光照射系统I。接着，当关断范围52到达光电探测传感器47时，来自光电探测设备46的通知标志熄灭。当系统被进一步旋转时，光电探测设备46再次发射通知标志。该状态对应于耳轴指示范围51被光电探测传感器47探测到的状态。当旋转激光照射系统I在这个状态下被安装时，参考平面的倾斜方向被设置(参见图5)。为了确认光电探测传感器47是否已经探测到了耳轴指示范围51，在从光电探测设备46重发射通知标志之后，当旋转激光照射系统I在相同的方向上进一步连续地被旋转时，该传感器到达在对侧的关断范围52，并且通知标志再次熄灭。当该通知标志再次熄灭时，能够确认的是，耳轴指示范围51的探测是充分的。当旋转激光照射系统I被安装来以便使得光电探测传感器47能够探测到耳轴指不范围51时,旋转激光照射系统I的安装被完成。随后，当参考平面的倾斜角由操作单元36来设置时，倾斜电动机驱动单元39被控制单元35驱动预定的量，并且参考平面围绕作为作为中心的耳轴8倾斜，参考倾斜平面被设置在预定的倾斜角Θ (参见图6)。通过使用可见光束作为激光束34，通过其可以确认激光束34的接收的光电探测设备46是令人满意的，并且例如光电探测设备46可以是简单地具有高反射率的白板或者扩散板。此外，在上面的实施例中，尽管关断范围52，52被形成在耳轴指示范围51的任何一侧上，但是激光束可以在耳轴指示范围51中被关断，并且关断范围52，52可以被省略。在这种情况下，为了促进操作者的确认，当光电探测传感器47被放置在耳轴指示范围51中时(即在激光束34没有被接收到的状态下)，来自探测通知单元49的通知标志可以闪烁。另外，作为用于形成耳轴指示范围51的耳轴指示装置，掩蔽部(masking)可以被附着到激光束透射窗口 33，使得耳轴指示范围51能够进一步容易地被形成。该掩蔽部局部地阻挡了通过旋转照射所投射的激光束34，并且发挥等效于部分关断的效果的效果，从而形成耳轴指示范围51。
此外，在上面的实施例中，虽然通知标志在耳轴8的方向上被发射，但是通知标志可以在正交于耳轴8的轴的方向(即倾斜方向)上被发射。在这种情况下，光电探测设备46被部署在倾斜方向上。同样地，掩蔽部可以在正交于耳轴8的方向(即正交于倾斜臂24的中心轴的方向)上被附着。也就是，耳轴8与正交于耳轴8的中心轴在设置倾斜角的情况下是倾斜设置参考轴，并且足够的是，倾斜参考轴指示装置不仅在耳轴8的方向上被提供，而且还在正交于耳轴8的方向上被提供，以便使得通知标志能够被发射。根据这个实施例，通过简单的配置可以确认该系统的方向，并且用于设置倾斜的倾斜电动机可以单独地在一个方向上被提供。此外，操作过程可以被简化，从而显著地减少用于设置倾斜方向的时间。旋转设备可以被提供来使旋转激光照射系统I围绕垂直中心轴旋转，并且旋转激光照射设备I的方向可以被该旋转设备改变。参照图7至图10，第二实施例现在将被描述。在图7至图10中，与在图I至图6中所示的部件相同的部件通过相同的符号被提及，并且详细的描述不在这里被给出。在根据第二实施例的旋转激光照射系统I中，参考平面的倾斜可以被设置到两个方向，并且具有复合倾斜角的倾斜参考平面可以被设置。如在图8中所示的那样，如同根据第一实施例的倾斜机构20，第一倾斜机构20a被装配。“a”作为后缀被添加到构成第一倾斜机构20a的每个元件。第二倾斜机构20b被装配在从第一倾斜机构20a旋转了 90°的位置处。第二倾斜机构20b现在将在下文中被描述。“b”作为后缀被添加到构成第二倾斜机构20b的每个元件。在正交于倾斜臂24a的方向(垂直于图7的纸面空间的方向，该方向也是突出到纸面空间的背面的方向)上伸展的倾斜臂24b被提供。第二倾斜机构20b通过销25b与倾斜臂24b啮合。第二倾斜机构20b和第一倾斜机构20a具有相同的配置，因此该配置的详细描述被省略。此外，通过使用第一倾斜机构20a和第二倾斜机构20b中的每个，激光投影仪12被倾斜，并且关于这个例子中的倾斜方向，第一倾斜机构20a沿着其倾斜的方向等于被倾斜传感器28探测到的倾斜方向，而第二倾斜机构20b沿着其倾斜的方向等于被倾斜传感器29探测到的倾斜方向(参见图8)。探测旋转器15的方向(旋转位置)、即激光束34被发射的方向的角度探测器被提供。编码器55作为角度探测器被利用，并且编码器55被提供在旋转器15与激光投影仪12之间。作为编码器55，优选的是使用绝对式编码器或者增量式编码器，其中所述绝对式编码器可以探测到旋转角度的绝对角度，所述增量式编码器具有零位置探测功能并且可以探测从零位置起的角度。这里，作为被编码器55探测到的角度为O的位置，倾斜臂24a或倾斜臂24b的中心轴的方向是优选的。可替换地，角度为O的位置可以被确定为相对于倾斜臂24a或倾斜臂24b的中心轴的方向的已知角度。此外，角度探测器的另一例子可以能够探测旋转器15的旋转速度以及参考点(零位置)，可以探测从零位置探测开始所流逝的时间，并且可以基于被探测的时间和旋转速度而捕获角度。 第一通信单元56被装配在外壳10中，并且能够与光电探测设备46相互进行通 目。参照图9，第二实施例中的控制系统37现在将被描述。在图9中，与在图2中所示的部件相同的部件通过相同的符号被提及，并且详细的描述不在这里被给出。在图9中，参考数字57表示存储单元，并且诸如半导体存储器、HDD、存储卡和其它之类的各种种类的存储设备被用作存储单元57。参考数字56指定第一通信单元，并且第一通信单元56实现与光电探测设备46的无线通信。存储单元57存储被要求用于驱动旋转激光照射系统I的程序。作为程序，存在顺序程序、发光控制程序、倾斜角设置程序，此外还存在模式选择程序、通信程序以及其它程序；其中所述发光控制程序通过发光驱动单元42控制发光元件41的发光；所述倾斜角设置程序控制倾斜电动机驱动单元39a和39b的驱动，使得通过在两个方向上设置倾斜角可以设置复合的倾斜参考平面，所述倾斜角设置程序进一步通过在任意方向上设置任意倾斜角(复合角度)来分析复合角度并把复合角度计算为在两个方向上的倾斜角，并且所述倾斜角设置程序驱动倾斜电动机驱动单元39a和39b ;所述模式选择程序选择并执行在其中手动设置倾斜角的手动模式以及在其中倾斜角被自动地设置的自动模式；所述通信程序实现与光电探测设备46的无线通信。图10示出了第二实施例中的光电探测设备46。光电探测设备46具有探测激光束34的接收的光电探测传感器47、与旋转激光照射系统I的第一通信单元56无线地通信的第二通信单元59、基于来自光电探测传感器47的激光束探测信号来控制第二通信单元59的通信的控制单元48以及能够远程操作旋转激光照射系统I的光电探测设备操作单元61。光电探测传感器47、光电探测设备操作单元61、第一通信单元56以及其它单元构成光电探测设备探测装置。参照图11至图13，第二实施例的操作现在将在下文中被描述。旋转激光照射系统I在参考位置(或已知的点)处被安装并且被校平。旋转激光照射设备I的机械参考方向(例如倾斜臂24a或倾斜臂24b的中心轴方向)被优选地设置为已知的方位角。光电探测设备46被安装在正交于倾斜应该被实现的方向的方向(耳轴8的方向)上。关于安装状态，光电探测传感器47被布置来面向旋转激光照射系统1，以便使得能够接收到通过旋转照射从旋转激光照射系统I被投射的激光束34，并且光电探测传感器47的高度被调整来与激光束34的扫描高度一致。旋转激光照射系统I响应于操作者对光电探测设备操作单元61的操纵而开始操作，并且激光束34通过旋转照射被投射。水平参考平面通过激光束34的旋转照射被形成。从发光元件41被发射出的激光束34的发光状态通过发光驱动单元42而由控制单元35来控制。作为对发光状态的控制的例子，如在图11中所示出的那样，关断在耳轴指示范围51中被实现。在第二实施例中，耳轴指示范围51的中心线充当临时的耳轴8 '。该临时的耳轴8'的参考方向被控制单元35预先设置为初始设置。该参考方向例如是倾斜臂24a或倾斜臂24b的中心轴方向，所述中心轴方向是机械参考方向。
当耳轴8的设置被执行时，旋转激光照射系统I被光电探测设备操作单元61预先切换到自动对准模式。当光电探测设备46 (即光电探测传感器47)接收到激光束34时，光电探测信号从光电探测传感器47被供给到控制单元48，并且控制单元48通过第二通信单元59向旋转激光照射系统I发送该光电探测信号。第一通信单元56接收到该光电探测信号并且向控制单元35输入接收结果。控制单元35在输入时读取编码器55的角度。角度探测结果被调入，以确定光电探测设备46的方向(角度)。由于无线通信引起的时滞或由于信号处理引起的时滞可以被考虑，以在对准时减少激光束34的旋转速度。控制单元35计算在临时的耳轴8丨的方向(角度)与光电探测设备46的方向之间的差，通过发光驱动单元42来控制发光元件41的发光状态，并且逐渐地改变临时的耳轴8 ;的方向(形成耳轴指示范围51的位置)。当临时的耳轴8 '移动并到达光电探测传感器47的光电探测范围时，来自光电探测传感器47的光电探测信号消失。控制单元35判断来自光电探测设备46的光电探测信号已经停止，并且在停止时的角度从编码器55被读出。光电探测信号的消失状态在临时的耳轴8'透过光电探测传感器47的时段期间继续。而且，当临时的耳轴8'移动并偏离光电探测传感器47的光电探测范围时，光电探测传感器47再次接收到激光束34并且发射光电探测信号。如在上面所描述的那样，该光电探测信号通过第二通信单元59被发送到旋转激光照射系统1，并且当这个信号被第一通信单元56接收到时，在接收时的角度从编码器55被读取。图12示出了在该时刻来自光电探测传感器47的光电探测信号的状态。在光电探测信号消失时以及在重发射光电探测信号时的相应的角度可以从编码器55中被读取。光电探测信号已经消失的范围的中心是耳轴8，并且耳轴8的角度(即信号已经消失的范围的中心O的角度)可以根据从编码器55所读取的两个角度被计算。临时的耳轴V的角度从通过发光驱动单元42对发光状态的控制中是清楚的，并且发光驱动单元42被控制单元35控制来移动临时的耳轴8丨，使得临时的耳轴8丨的角度与耳轴8的角度一致。当临时的耳轴8 ’与耳轴8 一致时，通知标志从旋转激光照射系统I或光电探测设备46被发射出，并且操作者判断耳轴8的设置已经被完成。关于在临时的耳轴8'与耳轴指示范围51之间的关系，临时的耳轴8丨并不是不得不被定位在耳轴指示范围51的中心处。如果临时的耳轴8丨被包括在耳轴指示范围51中并且与耳轴指示范围51的关系是已知的，则这是足够的。操作者根据光电探测设备操作单元61或操作单元36设置倾斜角。这里，在发光状态下，耳轴8的所设置的方向(即临时的耳轴8 '的方向)已经被移动，并且因而耳轴8的所设置的方向与被初始化的方向(即倾斜臂24a和24b中的每个的方向(机械参考方向))并不一致。因此，要被设置的倾斜角(所设置的倾斜角)是通过由第一倾斜机构20a和第二倾斜机构20b分别设置倾斜角而被获得的复合倾斜角。当倾斜角被设置时，控制单元35分析并计算要被变成在倾斜臂24a的方向上的倾斜角和在倾斜臂24b的方向上的倾斜角的所设置的倾斜角。基于从计算中所捕获的角度以及基于在机械参考方向与耳轴8的方向之间的角度差，控制单元35计算倾斜电动机驱动单 元39a和39b的相应的驱动量，基于所获得的驱动量来驱动倾斜电动机21a和21b，并且设置复合倾斜角。紧接着，参照图14，在复合倾斜角Θ、倾斜方向(相对于机械参考方向的水平角)α、倾斜臂24a的倾斜角β与倾斜臂24b的倾斜角Y之间的关系现在将被描述。复合倾斜角Θ、倾斜方向角度α以及倾斜臂24a和倾斜臂24b在复合梯度平面(composite gradient plane)上的倾斜角β和Y具有如下的关系
β- tan"1 (cosa. tan&) γ = tan'1 (-tan cosip Cf — dj")。作为上面实施例中的光电探测设备探测装置，激光束34的由光电探测传感器47所获得的光电探测结果被通信装置发送，但是光电探测设备46可以被确定为反射目标，并且探测来自反射目标的被反射的光束的光电探测传感器可以被提供给旋转激光照射系统I，并且光电探测设备可以基于来自光电探测传感器的光电探测信号而被探测。此外，光电探测设备操作单元61可以是可附着到光电探测设备46/可从光电探测设备46拆离的，光电探测设备操作单元61可以独立地充当遥控器。光电探测设备操作单元61可以与光电探测设备46无线地或通过线缆连接，光电探测设备46中的激光束34的光电探测状态可以被发送到光电探测设备操作单元61并被显示在光电探测设备操作单元61上。在确认光电探测状态的同时，旋转激光照射系统I可以被远程操作。根据本发明，为了探测耳轴8，旋转激光照射系统I本身并不是不得不被旋转，该系统可以被简化，操作可以变得更为方便。因此，没有操作错误发生，并且操作时间可以被大大地减少。在第二实施例中，通知标志可以在倾斜方向被发射。在这种情况下，光电探测设备46同样被安装在倾斜方向上。当安装姿态(即旋转激光照射系统I的方向(方位角))已经是已知的时侯，并且当要被设置的倾斜方向(方面)以及要设置的倾斜角从构造数据及其它中是预先已知的时侯，期望的倾斜参考角度可以在没有光电探测设备46的情况下被设置。当倾斜方向(耳轴8的方位角)和要被设置的参考平面的倾斜角通过使用光电探测设备操作单元61被输入时，控制单元35计算在旋转激光照射系统I的机械参考方向与所设置的耳轴8之间的角度，并且基于耳轴8的角度和要被设置的参考平面的倾斜角来计算倾斜电动机21a和21b的相应的驱动量。通过分别基于倾斜电动机21a和21b的所计算的驱动量经过倾斜电动机驱动单元39a与39b来驱动和控制倾斜电动机21a和21b，期望的倾斜参考平面可以被获得。倾斜参考平面的设置的另一实施例现在将被描述。倾斜参考平面的设置在设置水平参考之后被执行，并且这种情形对应于其中在参考平面被倾斜的情况下再次设置参考平面的倾斜角和倾斜方向的情况。倾斜方向和倾角根据光电探测设备操作单元61或操作单元36被重新设置。至于倾斜方向的重新设置，绝对角度(方位角)可以被输入，或者以当前倾斜方向作为参考的角度可以被使用。
在倾斜参考平面已经被形成的状态下，耳轴8、即临时的耳轴8 '(在旋转激光照射系统I中所识别的耳轴)的角度已经是已知的，在重新设置之后的新的耳轴8 '基于被重新设置的倾斜方向而被计算。被重新设置的倾斜角基于新的耳轴8'被分析为在第一倾斜机构20a和第二倾斜机构20b中的每个的倾斜方向上的倾斜角。第一倾斜机构20a和第二倾斜机构20b被驱动，参考平面基于被重新设置的倾斜角在被重新设置的倾斜方向上被设置，并且激光束34通过旋转照射被投射，从而在重新设置之后形成倾斜参考平面。在其它实施例中，由于参考平面并不是不得不被设置为水平状态，并且光电探测设备46并不是不得不被重新安装在耳轴8的方向上，所以针对倾斜参考平面的重新设置操作可以非常快速地被执行。工业实用性
根据本发明，旋转激光照射系统包括用于发射激光束的发光单元、用于通过由旋转照射来投射激光束而形成参考平面的旋转器、用于使参考平面倾斜的倾斜驱动单元、用于控制发光单元的发光的控制单元以及用于关断激光束来以便在用于设置倾斜的倾斜设置参考轴方向上形成倾斜参考轴指示范围的倾斜轴指示装置。结果，旋转激光照射系统的方向可以被确认，激光束的倾斜参考轴指示范围可以关于在其上该范围的倾斜是期望的方向而被容易地设置。因此，用于设置倾斜方向的操作过程可以被简化，并且用于设置该倾斜方向的时间可以被显著地减少。此外，根据本发明，旋转激光照射系统包括用于探测旋转器的旋转位置的角度探测器，并且控制单元基于来自角度探测器的探测结果而控制发光单元，并且控制单元关断激光束，以便形成倾斜参考轴指示范围。结果，所形成的倾斜参考轴指示范围的方向可以由角度探测器来探测。因此，可能指定相对于旋转激光照射系统被形成的倾斜参考轴指示范围的方向。此外，根据本发明，控制单元控制发光单元，以便在倾斜参考轴指示范围中关断激光束。此外，根据本发明，控制单元控制发光单元，以便在倾斜参考轴指示范围前面和后面关断激光束。结果，通过确认激光束的发光状态，可能不困难地探测到倾斜参考轴。此外，根据本发明，倾斜驱动单元具有用于使旋转器在第一倾斜方向上倾斜的第一倾斜驱动单元以及用于使旋转器在正交于第一倾斜方向的第二倾斜方向上倾斜的第二倾斜驱动单元。结果，参考平面可以在任意方向上被倾斜，而不改变旋转激光照射系统的方向。此外，根据本发明，控制单元控制发光单元的发光，以便基于来自角度探测器的探测结果而改变倾斜参考轴指示范围的方向。结果，倾斜方向可以被设置到任意方向，而不使旋转激光照射系统旋转。此外，根据本发明，控制单元驱动第一倾斜驱动单元和第二倾斜驱动单元，并且使参考平面在两个方向上倾斜，而且形成具有复合倾斜角的倾斜参考平面，关断激光束，以便在关于倾斜参考平面的倾斜设置参考轴方向上形成倾斜参考轴指示范围。结果，在任意方向上以任意角度倾斜的参考平面可以被形成，而不改变旋转激光照射系统的方向。此外，根据本发明，控制单元基于被设置到期望的方向的倾斜设置参考轴并且基于关于倾斜设置参考轴被设置的倾斜角来计算第一倾斜驱动单元的驱动量和第二倾斜驱动单元的驱动量，并且基于计算结果来控制第一倾斜驱动单元和第二倾斜驱动单元，以形成复合的倾斜参考平面。结果，在任意方向上以任意角度倾斜的参考平面可以被形成，而不 改变旋转激光照射系统的方向。此外，根据本发明，控制单元驱动第一倾斜驱动单元和第二倾斜驱动单元，改变参考平面的剃度方向，基于第一倾斜驱动单元的驱动量并且基于第二倾斜驱动单元的驱动量来计算临时的倾斜设置参考轴，并且关断激光束，以便在临时的倾斜设置参考轴的方向上形成倾斜参考轴指示范围。结果，在任意方向上以任意角度倾斜的参考平面可以被形成，而不改变旋转激光照射系统的方向。此外，根据本发明，旋转激光系统包括旋转激光照射系统和光电探测设备，并且旋转激光照射系统包括用于发射激光束的发光单元、用于通过由旋转照射来投射激光束而形成参考平面的旋转器、用于使参考平面倾斜的倾斜驱动单元、用于控制发光单元的发光的控制单元以及用于关断激光束来以便在用于设置倾斜的倾斜设置参考轴方向上形成倾斜参考轴指示范围的倾斜轴指示装置，而且光电探测设备被安装在倾斜方向上或正交于所述倾斜方向的方向上，并且探测来自旋转激光照射系统的激光束。结果，当光电探测设备被安装在倾斜平面的设置是期望的所需位置处时，倾斜参考平面可以被容易地设置，并且操作过程可以被简化。因此，用于设置倾斜方向的时间可以被显著地减少。此外，根据本发明，旋转激光照射系统包括用于探测旋转器的旋转位置的角度探测器，并且控制单元基于来自角度探测器的探测结果来控制发光单元，而且控制单元关断激光束，以形成倾斜参考轴指示范围。结果，在旋转激光照射系统与倾斜参考轴指示范围之间的关系可以被容易地确认，并且倾斜方向可以被设置为任意方向，而不使旋转激光照射系统旋转。此外，根据本发明，旋转激光系统包括用于探测旋转器的旋转位置的角度探测器，并且倾斜驱动单元包括用于使旋转器在第一倾斜方向上倾斜的第一倾斜驱动单元和用于使旋转器在正交于第一倾斜方向的方向上倾斜的第二倾斜驱动单元，而且控制单元具有在任意方向上的临时的倾斜设置参考轴，控制单元基于来自角度探测器的探测结果控制发光单元，控制单元关断激光束，以便形成包括临时的倾斜设置参考轴的倾斜参考轴指示范围，并且控制单元可以把倾斜参考轴指示范围的方向改变到光电探测设备的安装位置，而且控制单元在改变倾斜参考轴指示范围之后基于临时的倾斜设置参考轴来设置倾斜角。结果，倾斜方向可以被任意地设置，而不改变旋转激光照射系统的方向，倾斜参考平面可以在所设置的倾斜方向上不困难地被形成，并且操作过程可以被简化。此外，根据本发明，光电探测设备包括光电探测传感器和探测通知单元，并且当光电探测传感器探测到倾斜参考轴指示范围时，探测通知单元发射通知标志。结果，仅仅通过在倾斜方向或正交于所述倾斜方向的方向上安装光电探测设备，可能设置参考平面的倾斜方向。此外，根据本发明，旋转激光照射系统具有第一通信单元，光电探测设备具有光电探测传感器和第二通信单元，并且指示光电探测传感器对倾斜参考轴指示范围的探测的信号通过第二通信单元被发送到第一通信单元。结果，识别倾斜参考轴指示范围的操作者在光电探测设备侧不被要求，并且单独的在旋转激光照射系统侧工作的单个操作者可以是足够的。 而且，根据本发明，光电探测设备包括光电探测设备操作单元，并且旋转激光照射系统通过使用光电探测设备操作单元是可远程操作的。结果，倾斜参考平面可以通过远程操作而被自动地设置。
权利要求
1.一种旋转激光照射系统，其包括用于发射激光束的发光单元、用于通过由旋转照射来投射所述激光束而形成参考平面的旋转器、用于使所述参考平面倾斜的倾斜驱动单元、用于控制所述发光单元的发光的控制单元以及用于关断所述激光束来以便在用于设置倾斜的倾斜设置参考轴方向上形成倾斜参考轴指示范围的倾斜轴指示装置。
2.根据权利要求I所述的旋转激光照射系统，其包括用于探测所述旋转器的旋转位置的角度探测器，其中所述控制单元基于来自所述角度探测器的探测结果来控制所述发光单元，并且所述控制单元关断所述激光束，以便形成所述倾斜参考轴指示范围。
3.根据权利要求I所述的旋转激光照射系统，其中，所述控制单元控制所述发光单元，以便在所述倾斜参考轴指示范围中关断所述激光束。
4.根据权利要求I所述的旋转激光照射系统，其中，所述控制单元控制所述发光单元，以便在所述倾斜参考轴指示范围前面和后面关断所述激光束。
5.根据权利要求I所述的旋转激光照射系统，其中，所述倾斜设置参考轴方向是倾斜方向或正交于所述倾斜方向的方向。
6.根据权利要求I所述的旋转激光照射系统，其中，所述倾斜驱动单元具有用于使所述旋转器在第一倾斜方向上倾斜的第一倾斜驱动单元和用于使所述旋转器在正交于所述第一倾斜方向的第二倾斜方向上倾斜的第二倾斜驱动单元。
7.根据权利要求2所述的旋转激光照射系统，其中，所述控制单元控制所述发光单元的所述发光，以便基于来自所述角度探测器的探测结果而改变所述倾斜参考轴指示范围的方向。
8.根据权利要求6所述的旋转激光照射系统，其中，所述控制单元驱动所述第一倾斜驱动单元和所述第二倾斜驱动单元，并且使所述参考平面在两个方向上倾斜，而且形成具有复合倾斜角的倾斜参考平面，关断所述激光束，以便在关于所述倾斜参考平面的所述倾斜设置参考轴方向上形成所述倾斜参考轴指示范围。
9.根据权利要求6所述的旋转激光照射系统，其中，所述控制单元基于被设置为期望的方向的倾斜设置参考轴并且基于关于所述倾斜设置参考轴所设置的倾斜角来计算所述第一倾斜驱动单元的驱动量和所述第二倾斜驱动单元的驱动量，并且所述控制单元基于计算结果来控制所述第一倾斜驱动单元和所述第二倾斜驱动单元，以形成复合的倾斜参考平面。
10.根据权利要求6所述的旋转激光照射系统，其中，所述控制单元驱动所述第一倾斜驱动单元和所述第二倾斜驱动单元，所述控制单元改变所述参考平面的梯度方向，所述控制单元基于所述第一倾斜驱动单元的驱动量和基于所述第二倾斜驱动单元的驱动量来计算临时的倾斜设置参考轴，并且所述控制单元关断所述激光束，以便在所述临时的倾斜设置参考轴的方向上形成所述倾斜参考轴指示范围。
11.一种旋转激光系统，其包括旋转激光照射系统和光电探测设备，其中所述旋转激光照射系统包括用于发射激光束的发光单元、用于通过由旋转照射来投射所述激光束而形成参考平面的旋转器、用于使所述参考平面倾斜的倾斜驱动单元、用于控制所述发光单元的发光的控制单元以及用于关断所述激光束来以便在用于设置倾斜的倾斜设置参考轴方向上形成倾斜参考轴指示范围的倾斜轴指示装置，并且其中所述光电探测设备被安装在倾斜方向或正交于所述倾斜方向的方向上，而且所述光电探测设备探测来自所述旋转激光照射系统的所述激光束。
12.根据权利要求11所述的旋转激光系统，其中，所述旋转激光照射系统包括用于探测所述旋转器的旋转位置的角度探测器，并且所述控制单元基于来自所述角度探测器的探测结果来控制所述发光单元，以及所述控制单元关断所述激光束，以形成倾斜参考轴指示范围。
13.根据权利要求11所述的旋转激光系统，其包括用于探测所述旋转器的旋转位置的角度探测器，其中所述倾斜驱动单元包括用于使所述旋转器在第一倾斜方向上倾斜的第一倾斜驱动单元和用于使所述旋转器在正交于所述第一倾斜方向的方向上倾斜的第二倾斜驱动单元，并且其中所述控制单元具有在任意方向上的临时的倾斜设置参考轴，所述控制单元基于来自所述角度探测器的探测结果来控制所述发光单元，所述控制单元关断所述激光束，以便形成包括所述临时的倾斜设置参考轴的所述倾斜参考轴指示范围，并且所述控制单元能够把所述倾斜参考轴指示范围的方向改变到所述光电探测设备的安装位置，以及其中所述控制单元在改变所述倾斜参考轴指示范围之后基于所述临时的倾斜设置参考轴而设置倾斜角。
14.根据权利要求11所述的旋转激光系统，其中，所述光电探测设备包括光电探测传感器和探测通知单元，并且当所述光电探测传感器探测所述倾斜参考轴指示范围时，所述探测通知单元发射通知标志。
15.根据权利要求11所述的旋转激光系统，其中，所述旋转激光照射系统具有第一通信单元，所述光电探测设备具有光电探测传感器和第二通信单元，并且指示所述光电探测传感器对所述倾斜参考轴指示范围的探测的信号通过所述第二通信单元被发送到所述第一通信单元。
16.根据权利要求11所述的旋转激光系统，其中，所述光电探测设备包括光电探测设备操作单元，并且所述旋转激光照射系统通过使用所述光电探测设备操作单元而是可远程操作的。
全文摘要
一种旋转激光照射系统，其包括用于发射激光束的发光单元(41，42)、用于通过由旋转照射来投射所述激光束而形成参考平面的旋转器、用于使参考平面倾斜的倾斜驱动单元(21)、用于控制发光单元的发光的控制单元(35)以及用于关断激光束来以便在用于设置倾斜的倾斜设置参考轴方向上形成倾斜参考轴指示范围的倾斜轴指示装置(35，44)。
文档编号G01C5/00GK102812327SQ20118001589
公开日2012年12月5日 申请日期2011年3月11日 优先权日2010年3月25日
发明者古平纯一 申请人:株式会社拓普康