用於調整雷射功率的雷射器和方法

2023-10-24 01:27:17 4

專利名稱：用於調整雷射功率的雷射器和方法
技術領域：
本發明涉及一種按照權利要求1的前序部分所述的雷射器。本發明還涉及一種按照權利要求6的前序部分所述的用於調整一束雷射射線的雷射功率的方法。
背景技術：
為了在室內區域和室外區域實施抄平和標記工作，已知一些雷射器，它們產生點和/或線形的雷射射線。雷射射線用於在牆壁、天花板和地板上顯示基準點或基準線。在這些雷射器中區分為旋轉雷射器和點和/或線雷射器，前者通過繞一條旋轉軸線旋轉一個雷射射線源或一個射線偏轉的鏡組產生一束線形的雷射射線，後者藉助射線形成的鏡組如圓柱形透鏡和稜鏡產生點和/或線形的雷射射線。已知的旋轉雷射器在一種第一運行模式中以旋轉模式運行，在一種第二運行模式中以行模式運行和/或在一種第三運行模式中以點模式運行。雷射射線在旋轉模式中以一個不變的轉速繞旋轉軸線運動。在行模式中，雷射射線在一個有限的角度範圍內在一個第一與第二端點之間來回運動，而在點模式中，雷射射線靜止，即轉速變為零。在無防護措施如防護眼鏡可以使用的雷射器中，限制最大允許的雷射功率。在偶然、短時向裡看到雷射射線時，通過眨眼反射保護人的眼睛。最大允許的雷射功率取決於運行雷射器的運行模式。在旋轉模式中，雷射射線以一個不變的轉速繞旋轉軸線旋轉並且人的眼睛只短時地被雷射射線射到。在行模式中，在各端點的範圍內實現雷射射線的制動和加速，其中雷射射線在各端點靜止。如果雷射射線在各端點的範圍內射到人的眼睛上，則雷射射線的由眼睛吸收的部分是較大的並且增大了傷害的危險。DE 44 21 073公開了一種已知的旋轉雷射器，它以一種旋轉模式和一種點模式運行。根據旋轉鏡組的轉速調整雷射射線的雷射功率。在DE 44 21 073中未設置一種行模式。以行模式運行的已知的旋轉雷射器的另一問題在於，雷射線在各端點的範圍內變得不清晰。由於雷射裝置通過電機單元的制動和緊接著的加速形成了雷射線的不清晰。

發明內容
值得追求的是，在上述缺點方面對用於調整雷射功率的一種雷射器和一種方法進行改進。與此相對，本發明的目的在於，提供一種雷射器，其中雷射射線在行模式中是儘可能好地看得見的並且減小了對操作員傷害的危險。此外要儘可能精確和清晰地界定雷射線。按照本發明，在開頭所述的雷射器中通過獨立權利要求1的特徵和在開頭所述的用於調整一束雷射射線的雷射功率的方法中通過獨立權利要求6的特徵達到所述目的。按照本發明，在雷射器中設置一個控制裝置，它根據旋轉裝置的一個旋轉角和/ 或一個角速度調整雷射射線的雷射功率。雷射功率根據旋轉裝置的旋轉角或角速度進行的調整能夠最佳地充分利用雷射裝置的最大可動用的雷射功率並且同時減少對操作員眼睛傷害的危險。優選設置一個測量裝置，它確定旋轉裝置繞旋轉軸線的旋轉角，其中測量裝置特別優選構成為帶有一個具有分度元件的分度盤和一個光電斷路器的編碼器裝置，其中分度盤與旋轉裝置抗扭地連接。在此分度盤可以固定地與一個可旋轉的軸連接或經由齒輪或傳動帶與可旋轉的軸抗扭地連接。一個固定連接的分度盤的優點是，旋轉角的測量相對外部的影響特別是溫度是穩定的。通過中間連接一種傳動比，可以提高旋轉角的解析度。在一種優選的實施形式中，設置一個第二測量裝置，它確定旋轉裝置繞旋轉軸線的角速度。在此第二測量裝置特別優選從第一測量裝置的旋轉角和由一個時間裝置檢測的時間確定角速度。按照本發明，在用於調整雷射功率的方法中設定，根據旋轉裝置的一個旋轉角和/ 或一個角速度調整雷射射線的雷射功率。在第一種優選的方法變化方案中，在低於一個相應於雷射線的第一端點的第一旋轉角時和/或在高於一個相應於雷射線的第二端點的第二旋轉角時，將雷射射線的雷射功率減小到零。在此特別優選在雷射線的第一端點與第一轉折點之間的一個第一角度範圍內和/或在雷射線的第二端點與第二轉折點之間的一個第二角度範圍內製動或加速旋轉裝置。通過在雷射線之外實現旋轉裝置的制動和加速，可以以最大的雷射功率在雷射線之內發射雷射射線。雷射功率從一個最大的雷射功率到零的跳躍式的轉換導致在第一與第二端點之間的一種清晰界定的雷射線。在第二種優選的方法變化方案中，在低於旋轉裝置的一個預調的第一角速度時， 將雷射射線的雷射功率從一個第一功率值減小到一個較低的第二功率值，和/或在高於旋轉裝置的一個預調的第二角速度時，將其從第二功率值提高到第一功率值。特別優選的是， 將雷射射線的雷射功率連續地或跳躍式地從第一功率值改變到第二功率值。以下藉助


本發明的實施例。附圖不必按比例地描述各實施例，而為了進行有用說明，附圖以示意和/或稍微走樣的形式示出。考慮到補充完善由附圖可直接看出的教導，請參照有關的現有技術。在此要考慮到，在不偏離本發明的一般構思情況下，可以關於一種實施形式的形式和細節進行各種改進和變化。重要的是，本發明在說明書、附圖以及權利要求中公開的特徵既可單獨地又可任意組合地用於本發明的進一步構成。為此，由至少兩個在說明書、附圖和/或權利要求中公開的特徵構成的一切組合都屬於本發明的範疇。本發明的一般構思不局限於下面示出和說明的優選的實施形式的精確形式或細節，或不局限於一個與在權利要求中要求的主題相比可能受到限制的主題。在已經給出的設計範圍內，也在所謂的界限範圍內現存的值應作為極限值公開並且應可任意使用和申請權利要求。為了簡單起見，下面對於具有相同或類似功能的相同或類似的部件均採用相同的附圖標記。

由下面對各優選的實施例的描述以及藉助附圖得出本發明的其他的優點、特徵和細節。其中圖1按照本發明的具有一個用於測量一個旋轉裝置的旋轉角的編碼器裝置的旋轉雷射器；
圖2a、b用於根據旋轉裝置的旋轉角控制雷射功率的第一種方法變化方案；和圖3用於根據旋轉裝置的角速度控制雷射功率的第二種方法變化方案。
具體實施例方式圖1示出一個按照本發明的雷射器1的示意圖，它構成為旋轉雷射器並且以行模式可運行。旋轉雷射器1包括一個殼體2和一個設置在殼體2中的雷射裝置3，它構成為繞一個旋轉軸線4可旋轉。雷射裝置3產生一束雷射射線5並且包括一個射線源6和一個用於雷射射線的射線形成的光學元件7，它被稱為射線形成鏡組。射線源6構成為半導體雷射器，它在可見的光譜內產生一個雷射射線5，例如一個具有635nm波長的紅色雷射射線或一個具有532nm波長的綠色的雷射射線。在雷射射線5從射線源6中出來以後，由於發散導致雷射射線5的擴大。藉助於射線形成鏡組7使雷射射線校直並且產生一個平行的雷射射線。經由一個第一控制裝置8實現射線源6的控制。雷射射線5在一個垂直於旋轉軸線4定位的平面內延伸。雷射裝置3與一個旋轉裝置9連接，該旋轉裝置使雷射裝置3繞旋轉軸線4在一個第一轉折點與一個第二轉折點之間來回運動。旋轉裝置9包括一個可旋轉的軸10、一個電機單元11和一個傳動裝置，傳動裝置構成為一種齒形帶12的形式並且將電機單元11的運動傳遞到軸10上。雷射裝置 3與可旋轉的軸10聯接並且繞旋轉軸線4可旋轉。經由一個第二控制裝置13實現旋轉裝置9的控制。在旋轉雷射器1的行模式中，將雷射射線5投射到一個目標面14上。在目標面14 上產生一個在一個第一端點仏和一個第二端點氏之間的雷射線15。根據旋轉裝置9的旋轉角或角速度控制雷射射線5的雷射功率。利用一個構成為編碼器裝置的測量裝置16確定旋轉角。編碼器裝置16包括一個抗扭地與可旋轉的軸10連接的分度盤17和一個光電斷路器18。分度盤17具有許多分度元件19，它們構成為相同的並且分布在分度盤17的外圓周上。在分度盤17上除分度元件19外還設置一個基準元件 20，它相應於旋轉角的零位。在角度測量之前，編碼器裝置16經由基準元件20定標。為此將可旋轉的軸10繞旋轉軸線4旋轉360°並且利用光電斷路器18檢測分度盤17的花紋。 經由一個第三控制裝置21實現光電斷路器18的評價和編碼器裝置16的控制。用於控制射線源6的第一控制裝置8、用於控制旋轉裝置9的第二控制裝置13和用於控制編碼器裝置16的第三控制裝置21集成到一個構成為微控制器22的控制裝置中。由微控制器22從旋轉角和由一個時間裝置23測量的相應的時間算出旋轉裝置9 的角速度。時間裝置23同樣集成到微控制器22中。在這種情況下通過分度元件19的寬度確定角速度的解析度。圖1示出一種雷射裝置3，其中與射線源6脫開的雷射射線5垂直於旋轉軸線4定位。或者可以這樣設置射線源6，以致雷射射線5平行於旋轉軸線4延伸。在這種情況下設置一個用於射線偏轉的光學元件，它被稱為偏轉鏡組並且使雷射射線以90°偏轉到一個垂直於旋轉軸線4的平面內。產生雷射射線的射線源6在第一種變化方案中與可旋轉的軸10 抗扭地連接並且與可旋轉的軸10 —起繞旋轉軸線4旋轉。在第二種變化方案中，射線源6 與可旋轉的軸10脫開而偏轉鏡組與可旋轉的軸10抗扭地連接。
圖2a、b中示出按照本發明用於調整雷射功率的方法的第一種變化方案，其中根據旋轉裝置9的旋轉角調整或控制雷射功率。在此圖加示出目標面14，雷射射線5在第一端點仏與第二端點氏之間產生的雷射線15到該目標面上，而圖2b示出雷射功率根據旋轉裝置9的旋轉角的變化曲線。操作員在雷射器1的行模式中選擇雷射線15的張角並確定雷射線15在空間的位置。典型的張角為10°、45°和90°。雷射線15在空間的位置可以通過繞旋轉軸線4以 360°旋轉可旋轉的軸10而進行任意調整。藉助於編碼器裝置16確定可旋轉的軸10的旋轉角。雷射線15的第一端點E1相應於一個第一旋轉角φι而第二端點氏相應於一個第二旋轉角Φ2。在第二旋轉角和第一旋轉角之間的差值φ2-φι相應於雷射線15的調整的張角。將雷射裝置3在一個第一轉折點W1 與一個第二轉折點W2之間繞旋轉軸線4來回運動。在低於第一旋轉角φι時和在高於第二旋轉角Cp2時將射線源6的雷射功率從一個不變的功率值減小到零。在雷射線15的第一端點E1與雷射裝置3的第一轉折點W1之間的一個角度範圍Aip1內或在雷射線15的第二端點E2與雷射裝置3的第二轉折點W2之間的一個角度範圍Δφ2內實現可旋轉的軸10從一個不變的角速度到零或從零到所述角速度的制動和加速。圖3示出按照本發明用於調整雷射功率的方法的第二種變化方案，其中根據旋轉裝置9的角速度控制雷射功率。由於雷射功率對雷射線15的可見度具有直接的影響，其目標是，這樣調整雷射功率，以致在雷射線15的每個點都應用最大可能的雷射功率。由微控制器22從編碼器裝置16確定的旋轉角和時間裝置23所檢測的相應的時間算出角速度，以該角速度由旋轉裝置9繞旋轉軸線4驅動可旋轉的軸10。在第一和第二端點Ep E2的區域內實現可旋轉的軸10的制動和加速，其中雷射射線5在端點仏、氏靜止，亦即角速度為零。出於安全原因，在低於角速度的一個預調的極限值時減小雷射功率。圖3示出一個實例，其中雷射功率為5mW，而在低於極限值時減小到lmW。 一個ImW的雷射功率確保，即使在兩個端點Ε」Ε2對於操作員也沒有危險。如果雷射射線5 在端點Ep E2的區域內射到人的眼睛上，則雷射射線的由眼睛吸收的部分由於較長的作用時間而是較大的並且增大了傷害的危險。通過減小的雷射功率抵消該較長的作用時間。在圖3中示出的用於調整雷射功率的方法的第二種變化方案與圖2a、b的第一種方法變化方案的不同在於，在雷射線15的第一端點E1與第二端點E2之間實現可旋轉的軸 10的制動和加速。
權利要求
1.雷射器(1)，包括一個產生一束雷射射線(5)的雷射裝置(3)和一個旋轉裝置(9)， 該旋轉裝置使雷射裝置( 繞一條旋轉軸線(4)在一個第一轉折點(W1)與一個第二轉折點 (W2)之間來回運動，其中雷射射線( 在一個目標面(14)上產生一個在一個第一端點(E1) 與一個第二端點(E2)之間的雷射線(15)，其特徵在於，設置一個控制裝置(8)，該控制裝置根據旋轉裝置(9)的一個旋轉角和/或一個角速度調整雷射射線(5)的雷射功率。
2.按照權利要求1所述的雷射器，其特徵在於，設置一個第一測量裝置(16)，該第一測量裝置確定旋轉裝置(9)繞旋轉軸線的旋轉角。
3.按照權利要求2所述的雷射器，其特徵在於，第一測量裝置構成為帶有一個具有分度元件(19)的分度盤(17)和一個光電斷路器(18)的編碼器裝置(16)，其中分度盤(17) 與旋轉裝置(9)抗扭地連接。
4.按照權利要求1至3之一所述的雷射器，其特徵在於，設置一個第二測量裝置，該第二測量裝置確定旋轉裝置(9)繞旋轉軸線的角速度。
5.按照權利要求4所述的雷射器，其特徵在於，第二測量裝置從第一測量裝置(16)的旋轉角和由一個時間裝置檢測的時間確定旋轉裝置(9)的角速度。
6.用於調整一束雷射射線(5)的雷射功率的方法，其中藉助一個旋轉裝置(9)使一個雷射裝置( 繞一條旋轉軸線(4)在一個第一轉折點(W1)與一個第二轉折點(W2)之間來回運動，並且由雷射射線( 在一個目標面(14)上產生一個在一個第一端點(E1)與一個第二端點(E2)之間的雷射線(15)，其特徵在於，根據旋轉裝置(9)的一個旋轉角和/或一個角速度調整雷射射線(5)的雷射功率。
7.按照權利要求6所述的方法，其特徵在於，在低於一個相應於雷射線(15)的第一端點(E1)的第一旋轉角(φι )時和/或在高於一個相應於雷射線(15)的第二端點(E2)的第二旋轉角(φ2)時，將雷射射線(5)的雷射功率減小到零。
8.按照權利要求7所述的方法，其特徵在於，在雷射線(15)的第一端點(E1)與第一轉折點(W1)之間的一個第一角度範圍(Atp1)內和/或在雷射線(15)的第二端點(E2)與第二轉折點(W2)之間的一個第二角度範圍(Δφ2)內製動或加速旋轉裝置(9)。
9.按照權利要求6所述的方法，其特徵在於，在低於旋轉裝置(9)的一個預調的第一角速度時，將雷射射線(5)的雷射功率從一個第一功率值減小到一個較低的第二功率值， 而在高於旋轉裝置(9)的一個預調的第二角速度時，則將其從第二功率值提高到第一功率值。
10.按照權利要求9所述的方法，其特徵在於，將雷射射線(5)的雷射功率連續地從第一功率值改變到第二功率值。
11.按照權利要求9所述的方法，其特徵在於，將雷射射線(5)的雷射功率跳躍式地從第一功率值改變到第二功率值。
全文摘要
本發明涉及一種雷射器(1)，包括一個產生一束雷射射線(5)的雷射裝置(3)和一個旋轉裝置(9)，該旋轉裝置使雷射裝置(3)繞一條旋轉軸線(4)在一個第一轉折點(W1)與一個第二轉折點(W2)之間來回運動，其中雷射射線(5)在一個目標面(14)上產生一個在一個第一端點(E1)與一個第二端點(E2)之間的雷射線(15)，其中，設置一個控制裝置(8)，該控制裝置根據旋轉裝置(9)的一個旋轉角和/或一個角速度調整雷射射線(5)的雷射功率。
文檔編號H01S3/10GK102347583SQ20111020130
公開日2012年2月8日 申請日期2011年7月19日 優先權日2010年7月21日
發明者A·文特, L-K·丹格, S·盧基克 申請人:喜利得股份公司