一種共點三維分光錐反雷射投線儀的製作方法

2023-09-23 13:48:05

專利名稱：一種共點三維分光錐反雷射投線儀的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種雷射投線儀器，尤其涉及一種共點三維分光錐反雷射投線儀。
背景技術：
目前在建築、裝飾及各類工程安裝行業廣泛使用的雷射投線儀通常由八隻雷射模 組組成，其雷射模組是用柱面透鏡將雷射束改變成扇面分布，投射為線狀雷射。用四隻雷射 模組在水平空間對接為一個360°投射雷射線。另四隻雷射模組分為兩組，每組用兩隻雷射 模組在垂直空間對接為一個小於360°的投射雷射線。兩組所形成的雷射面相互垂直，從而 達到在三維空間利用雷射線進行投線標識的功能。這種雷射投線儀其缺陷是由幾組線光束 雷射模組對接而成，只要某一隻雷射模組發生變化，就會造成投線的標識精度產生誤差 』另 外，每臺儀器需要八至九隻雷射模組，儀器成本較高。針對目前市場上的多雷射模組組合式雷射投線儀的缺陷，便產生了一種利用錐鏡 反射360°的投射雷射線的錐鏡反射式雷射投線儀，可使用3隻或1隻雷射模組，便可實現 在三維空間內360°的投射標識，不僅大幅度降低了儀器成本，而且克服了投線拚接的誤 差，從而提高了雷射標識精度，有望取代多雷射模組雷射投線儀。但這種錐鏡反射式雷射投 線儀其中還有幾個技術問題需要突破。一是錐面反射鏡的支撐問題，由於採用鋼件支撐容 易造成雷射線分割成不連續的雷射線，採用透光玻璃支撐容易使雷射線因支撐體折射產生 變形。一是透光保護視窗問題。傳統雷射投線儀是通過柱鏡將點光源改變為扇面線狀激 光，萬向節設置在本體上，機內自動調平，而透光視窗設置在外殼上，雷射線與視窗相對位 置變化，不影響在空間的投線質量。而錐反雷射是在一個圓面上360°投線，無論透光保護 視窗為方形、圓形或梯形，只要與錐反雷射線相對位置變化，會影響空間投線的線直度或變 形，需要將透光保護視窗與錐度固定在某一相對位置，從而導致傳統的機內調平方式的不 適用。另一問題是如果僅使用一隻雷射模組作光源，涉及到一個三維空間單光源分光問題。 由於以上三方面的主要技術目前尚未得到解決，影響到錐鏡反射式雷射投線儀的產品化實 現。

發明內容
為了解決背景技術中存在的上述技術問題，本發明提供了一種共點三維分光錐反 雷射投線儀，有效地解決了錐鏡支撐、單光源三維分光及外置自動調平等技術問題。本發明的技術解決方案是本發明提供了一種共點三維分光錐反雷射投線儀，其 特殊之處在於所述共點三維分光錐反雷射投線儀包括錐鏡反射模組、溫控式單光源系統 以及共點三維分光模塊；所述共點三維分光模塊設置於溫控式單光源系統的出射光路上； 所述錐鏡反射模組設置於共點三維分光模塊的出射光路上。上述共點三維分光模塊是四鏡組合式五稜鏡或五鏡組合式分光鏡。上述共點三維分光模塊是四鏡組合式五稜鏡時，所述四鏡組合式五稜鏡包括主稜 鏡、等腰直角稜鏡、上直角稜鏡以及側直角楔鏡；
所述等腰直角稜鏡包括下直角面以及斜面，所述等腰直角稜鏡的下直角面設置於 溫控式單光源系統的出射光路上；所述等腰直角稜鏡的斜面鍍有第一分光鍍膜；所述等腰 直角稜鏡的斜面將入射至等腰直角稜鏡的下直角面的入射光分為第一反射光以及第一透 射光；所述第一反射光以及第一透射光的交點是分光原點0 ；所述上直角稜鏡設置於等腰直角稜鏡的第一透射的光路上，上直角稜鏡包括上直 角面以及斜面；所述上直角稜鏡的斜面鍍有第二分光鍍膜，所述上直角稜鏡的斜面將等腰 直角稜鏡的第一透射光分為第二反射光以及第二透射光；所述側直角楔鏡設置於上直角稜鏡的第二反射光的光路上；所述側直角楔鏡包括 長直角面，所述側直角楔鏡包括長直角面鍍有全反射膜，所述側直角楔鏡的長直角面將上 直角稜鏡的第二反射光全反射形成全反射光；所述全反射光通過等腰直角稜鏡的第一反射 光以及第一透射光所形成的分光原點0 ；所述主稜鏡設置於等腰直角稜鏡、上直角稜鏡以及側直角楔鏡之間，所述主稜鏡、 等腰直角稜鏡、上直角稜鏡以及側直角楔鏡膠合在一起；所述錐鏡反射模組設置於第一反射光、第二透射光以及全反射光的光路上。上述第一反射光的光能量是單光源系統所輸出雷射總能量的1/3 ；所述第二反射 光的光能量是單光源系統所輸出雷射總能量的1/3 ；所述第二透射光的光能量是單光源系 統所輸出雷射總能量的1/3。上述共點三維分光模塊是五鏡組合式分光鏡時，所述五鏡組合式分光鏡包括平行 四邊形稜鏡、直角楔鏡、第一等腰直角稜鏡、第二等腰直角稜鏡以及第三等腰直角稜鏡；所述平行四邊形稜鏡設置於溫控式單光源系統的出射光路上；所述第一等腰直角稜鏡包括斜面；所述第一等腰直角稜鏡的斜面膠合在平行四邊 形稜鏡一側；所述第一等腰直角稜鏡與平行四邊形稜鏡膠合的斜面鍍有分光膜；所述第一 等腰直角稜鏡與平行四邊形稜鏡膠合的斜面將入射至平行四邊形稜鏡的入射光分為第三 反射光以及第三透射光；所述第三等腰直角稜鏡包括斜面；所述第三等腰直角稜鏡的斜面膠合在平行四邊 形稜鏡與第一等腰直角稜鏡相對的一側，且設置於第三反射光的光路上；所述第三等腰直 角稜鏡的斜面鍍有全反射膜；所述第三等腰直角稜鏡的斜面將入射至第三等腰直角稜鏡的 斜面的第三反射光反射形成第一全反射光；所述第二等腰直角稜鏡包括側面與斜面；所述第二等腰直角稜鏡的斜面設置於經 第一等腰直角稜鏡透射後的第三透射光路上並和第一等腰直角稜鏡膠合在一起；所述第二 等腰直角稜鏡的斜面鍍有分光膜；所述第二等腰直角稜鏡的斜面將第三透射光分為第四反 射光以及第四透射光；所述直角楔鏡包括斜面和直角面，所述直角楔鏡的斜面設置於第一全反射光的光 路上；所述直角楔鏡直角面與第二等腰直角稜鏡的側面膠合在一起；所述直角楔鏡的斜面 鍍有全反射膜；所述直角楔鏡的斜面將入射至直角楔鏡的斜面的第一全反射光反射形成第 二全反射光；所述錐鏡反射模塊設置於第二全反射光、第四透射光以及第四反射光的光路上。上述第二全反射光的光能量是單光源系統所輸出雷射總能量的1/3 ；所述第四透 射光的光能量是單光源系統所輸出雷射總能量的1/3 ；所述第四反射光的光能量是單光源系統所輸出雷射總能量的1/3。上述錐鏡反射模組包括第一錐鏡反射模塊、第二錐鏡反射模塊以及第三錐鏡反射 模塊；所述第一錐鏡反射模塊、第二錐鏡反射模塊以及第三錐鏡反射模塊分別設置於經共 點三維分光模塊分光後的三維出射光路上。上述第一錐鏡反射模塊包括薄壁支撐錐鏡以及保護視窗；所述薄壁支撐錐鏡包括 錐鏡、可調錐鏡座、上支撐板、下支撐板、薄壁支撐片以及調節螺釘；所述上支撐板上設置有 安裝孔；所述下支撐板上設置有通光孔；所述上支撐板與下支撐板通過薄壁支撐片連接； 所述錐鏡設置於可調錐鏡座的一側；所述錐鏡的軸線與下支撐板上的通光孔的中心重合； 所述可調錐鏡座設置於上支撐板的安裝孔內，並通過調節螺釘與上支撐板連接；所述薄壁 支撐錐鏡設置於保護視窗內；所述錐鏡設置於經共點三維分光模塊分光後的出射光路上； 所述保護視窗是光學塑料或光學玻璃。上述第二錐鏡反射模塊或第三錐鏡反射模塊包括懸臂錐鏡以及保護視窗；所述懸 壁支撐錐鏡包括懸臂體、錐鏡、可調錐鏡座以及調整鏍釘；所述懸臂體包括上板以及下板， 所述上板上設置有安裝孔；所述下板上設置有通光孔；所述錐鏡設置於可調錐鏡座的一 側；所述錐鏡的軸線與懸臂體下板上的通光孔的中心重合；所述可調錐鏡座設置於懸臂體 上板的安裝孔內，並通過調整螺釘與懸臂體上板相連接；所述懸臂支撐錐鏡設置於保護視 窗內；所述錐鏡設置於經共點三維分光模塊分光後的出射光路上；所述保護視窗是光學塑 料或光學玻璃。上述共點三維分光錐反雷射投線儀還包括用於對共點三維分光錐反雷射投線儀 進行安平調節的安平調節系統，所述安平調節系統是電安平調節系統或重力安平調節系 統。上述安平調節系統是電安平調節系統時，所述共點三維分光錐反雷射投線儀還包 括用於安裝溫控式單光源系統以及共點三維分光模塊的本體；所述電安平調節系統包括第 一直流電機、第二直流電機、第一調平拉杆、第二調平拉杆、萬向節裝置、安裝板、底座、電子 水泡水平檢測系統以及橡膠護套；所述安裝板與底座之間通過萬向節裝置連接，所述安裝 板與底座之間設置有橡膠護套；所述安裝板上設置有第一直流電機以及第二直流電機；所 述第一直流電機上設置有第一調平拉杆；所述第一調平拉杆與安裝板和底座螺紋連接；所 述第二直流電機上設置有第二調平拉杆；所述第二調平拉杆與安裝板和底座螺紋連接；所 述本體設置於安裝板之上，所述電子水泡水平檢測系統設置於本體外部。上述安平調節系統是重力安平調節系統時，所述共點三維分光錐反雷射投線儀還 包括用於安裝溫控式單光源系統以及共點三維分光模塊的本體；所述重力安平調節系統包 括萬向節裝置、第一支杆、第二支杆、配重塊、磁阻尼以及底座；所述萬向節裝置設置於本體 上，並通過第一支杆和第二支杆與底座相連接；所述本體下端設置有配重塊；所述底座上 設置有磁阻尼；所述本體以萬向節裝置為支點，在重力的作用下調整本體到水平狀態，以達 到雷射線在三維空間中的標識位置的水平或垂直。上述溫控式單光源系統包括雷射模組、半導體製冷器、散熱器；所述散熱器通過半 導體製冷器和雷射模組相連；所述雷射模組的輸出雷射是波長為400 670nm的半導體雷射。本發明的優點是
本發明通過錐鏡反射模塊採用薄壁支撐和懸臂支撐的錐鏡架，有效解決了支撐物 分割雷射線形成斷線的問題；通過溫控式單源大功率雷射模組提高了輸出雷射的能量和激 光線的亮度和減少了雷射模組的使用數量；通過共點三維分光光學系統，實現了單光源三 維共點分光；通過保護視窗與錐鏡模塊一體化，解決了雷射線與視窗相對位置變化引起的 雷射線變形問題。從而實現了這種低成本、高技術的新型雷射投線儀的產品實現。


圖1是本發明所採用的薄壁支撐錐鏡結構示意圖；圖2是本發明所採用的懸壁支撐錐鏡示意圖；圖3是本發明所採用的錐鏡反射模塊示意圖；圖4是本發明所提供的共點三維分光模塊第一實施例的光路示意圖；圖5是本發明所提供的共點三維分光模塊第二實施例的光路示意圖；圖6是本發明所提供的共點三維分光錐反雷射投線儀的光路示意圖；圖7是本發明所提供的電安平調節系統示意圖；圖8是本發明所提供的電安平調節系統與本體組合示意圖；圖9是本發明所提供的重力安平調節系統與本體組合示意圖；圖10是本發明所提供的共點三維分光錐反雷射投線儀整體結構示意圖。
具體實施例方式參見圖1 圖10，本發明一種共點三維分光錐反雷射投線儀，是由第一錐鏡反射 模塊61、第二錐鏡反射模塊62、第三錐鏡反射模塊63、共點三維分光模塊16或30、溫控式 單光源系統45和安平調節系統53或65以及本體44、安裝板58、底座59、控制電路板76、 電池盒74、外殼71、操作面板73等組成。其中，共點三維分光模塊16或30、溫控式單光源系統45分別設置於本體44內。參見圖6，所述的溫控式單光源系統45是由雷射模組48、半導體製冷器47、散熱器 46和第一反光鏡50、第二反光鏡52組成。半導體製冷器47設置於雷射模組48的後端，半 導體製冷器47的後側設置有散熱器46 ；雷射模組48、半導體製冷器47分別與控制電路板 76電性連接。溫控式單光源系統45的工作方式是輸出雷射49從雷射模組48的前端輸出，第 一反射鏡50設置於輸出雷射49的光路上，輸出第一反射光51 ；第二反射鏡52設置於第一 反射光51的光路上，輸出第二反射光24。共點三維分光模塊16或30設置於溫控式單光源系統45的第二反射光M的光路 上，通過共點三維分光模塊16或30分光後，在三維方向上分別輸出第一輸出光27、第二輸 出光觀和第三輸出光四。參見圖6、圖8和圖9，第一錐鏡反射模塊61、第二錐鏡反射模塊62、第三錐鏡反射 模塊63分別設置於本體44三維方向上的外部，其連接套14的一端分別於本體44相連接， 並分別設置於第一輸出光27、第二輸出光觀、第三輸出光四的光路上。第一錐鏡反射模塊61設置於第一輸出光27的光路上，形成360°水平雷射線；第 二錐鏡反射模塊62設置於第二輸出光觀的光路上，形成近於360°垂直雷射線；第三錐鏡反射模塊63設置於第三輸出光四的光路上，形成360°垂直雷射線。第二錐鏡反射模塊 62形成的近於垂直雷射線與第三錐鏡反射模塊63形成的垂直雷射線在空間相互垂直。參見圖8和圖9，安平調節系統53或65可以是電安平53和重力安平65兩種安平 方式之一；採用重力安平65方式，萬向節66設置於本體44的中部，通過兩個支杆67、68與 底座59相連接；採用電安平53方式，本體44設置於安裝板58上，安裝板58與底座59之 間用萬向節60連接，通過安裝於安裝板58上的兩個直流電機M、55調節。參見圖10，所述外殼71的後端內腔，設置有電池盒74和電路板76 ；電池盒74內 設有電池組75 ；電池組75與電路板76電性連接。外殼71後上部還設置的操作面板73。參見圖6，雷射模組48的輸出雷射49是波長為400 670nm的半導體雷射。
電池組75所用電池為高能鹼性電池，也可以是鎳鉻等充電電池或鋰電池。參見圖1、圖3、圖8，第一錐鏡反射模塊61，是由薄壁支撐錐鏡1、保護視窗13和 連接套14組成。薄壁支撐錐鏡1是由錐鏡5、可調錐鏡座7、上支撐板3、下支撐板4、薄壁 支撐片2、及調節螺釘8組成；上支撐板3上設置有安裝孔；下支撐板4上設置有通光孔6 ； 上支撐板3與下支撐板4通過三個或四個薄壁支撐片2相連接；錐鏡5設置於可調錐鏡座 7 一側；錐鏡5的軸線與下支撐板4上的通光孔6的中心重合；可調錐鏡座7設置於上支撐 板3的安裝孔內，並通過四隻螺釘8與上支撐板3相連接。所述薄壁支撐錐鏡1設置於保 護視窗13內，並與連接套14 一端相連接。參見圖3，保護視窗13由光學塑料或光學玻璃製成。其形狀為梯形，也可以是方 形、圓柱形或圓錐形。參見圖2、圖3、圖8，第二錐鏡反射模塊62、第三錐鏡反射模塊63，是由懸臂錐鏡 9、保護視窗13和連接套14組成。懸壁支撐錐鏡9是由懸臂體10、錐鏡5、可調錐鏡座7、調 整鏍釘8組成；懸臂體10包括上板以及下板11，上板上設置有安裝孔；下板11上設置有通 光孔12 ；錐鏡5設置於可調錐鏡座7的一側；錐鏡5的軸線與懸臂體10下板11上的通光 孔12的中心重合；可調錐鏡座7設置於懸臂體10上板的安裝孔內，並通過四隻調整螺釘8 與懸臂體10上板相連接。所述懸臂支撐錐鏡9設置於保護視窗13內，並與連接套14 一端 相連接。參見圖4、圖6，共點三維分光模塊是一種四鏡組合式五稜鏡的共點三維分光模塊 16，由主稜鏡18、等腰直角稜鏡17、上直角稜鏡19和側直角楔鏡20膠合而成，等腰直角稜 鏡17設置於主稜鏡18下方；上直角稜鏡19設置於主稜鏡18的上方；側直角楔鏡20設置 於主稜鏡18的一側(左側或右鍘)。其中，等腰直角稜鏡17有兩種設置方法，一是側直角 面設置於主稜鏡18的前側，其反射光線四沿Y軸正方向射出；一是側直角面設置於主稜鏡 18的後側，其反射光線四沿Y軸反方向(-Y)射出。等腰直角稜鏡17下直角面設置於雷射 模組48輸出的第二反射光M的光路上，等腰直角稜鏡17的斜面是分光鍍膜面21，將第二 反射光M分為反射光四和透射光25，其分光量反射光四約為1/3，透射光25約為2/3。 上直角稜鏡19設置於等腰直角稜鏡17的透射光路上，上直角稜鏡19的斜面是分光鍍膜面 22，將等腰直角稜鏡17的透射光25分為反射光沈和透射光27，其分光量反射光沈約為 1/2，透射光27約為1/2 ；上直角稜鏡19的透射光27沿Z軸方向輸出。側直角楔鏡20的 長直角面為全反射面23，設置於上直角稜鏡19的反射光沈的光路上；側直角楔鏡20的全 反射光觀通過等腰直角稜鏡17的反射光四和透射光25的分光原點0，並沿X(或-X)軸方向輸出。等腰直角稜鏡17的反射光四和透射光25的分光原點0相等於三維輸出雷射 的三維坐標原點。上直角稜鏡19的分光鍍膜面22和側直角楔鏡20的長直角全反射面23 的空間位置設置以上直角稜鏡19的分光鍍膜面22的反射光沈與等腰直角稜鏡17的分光 鍍膜面21不相干涉為條件，S卩α = β = 100° 130°。共點三維分光模塊16的工作原理是雷射模組48輸出的第二反射光M，作為等 腰直角稜鏡17的輸入光，通過等腰直角稜鏡17的分光面21將分為反射光四和透射光25， 其分光量為1/3和2/3 ；等腰直角稜鏡17所分的反射光29，即為第三輸出光四(Y軸)；等腰 直角稜鏡17所分的透射光25，作為上直角稜鏡19的輸入光，通過上直角稜鏡19的分光面 22分為反射光沈和透射光27 ；上直角稜鏡19所分的透射光27，即第一輸出光27 (Z軸)； 上直角稜鏡19所分的反射光沈，作為側直角楔鏡20的全反射面23的輸入光，通過側直角 楔鏡20的全反射面23產生的反射光28，即第二輸出光觀(X軸)。第二輸出光觀(X軸) 的光軸穿過第三輸出光四(Y軸)出光0點，第一輸出光27 (Z軸)的光軸可延伸於第三輸 出光四(Y軸)出光0點，以實現共點三維分光。參見圖5、圖6，共點三維分光模塊也可以是一種五鏡組合式分光鏡的共點三維分 光模塊30，是由平行四邊形稜鏡34、直角楔鏡35、第一等腰直角稜鏡31、第二等腰直角稜鏡 32、第三等腰直角稜鏡33膠合而成。其中，第一等腰直角稜鏡31和第三等腰直角稜鏡33 分別膠合於平行四邊形稜鏡34的兩側，並且第三等腰直角稜鏡33設置於第一等腰直角稜 鏡31的分光面36的反射光42的光路上；第二等腰直角稜鏡32設置於第一等腰直角稜鏡 31的上方且在第一等腰直角稜鏡31的分光面36的透射光41的光路上；第一等腰直角稜鏡 31的分光面36的透射光41通過第二等腰直角稜鏡32的分光面37，分別產生X軸方向的 反射光即第二輸出光觀和Z軸方向的透射光即第一輸出光27。直角楔鏡35的直角面40 與第二等腰直角稜鏡32的側面膠合，並設置於平行四邊形稜鏡34的上方；直角楔鏡35的 反射面39(斜面)為45°，設置於第三等腰直角稜鏡33的反射光43的光路上。第一等腰 直角稜鏡31的分光面36的反射光42經第三等腰直角稜鏡33的反射面38產生的反射光 43，作為直角楔鏡35的反射面39的輸入光，再經直角楔鏡35的反射面39反射，產生Y軸 方向的輸出的反射光即第三輸出光四。第三輸出光^(Y軸)的光軸，與第一輸出光27 (Z 軸)和第二輸出光^(X軸)的光軸相交於0點。所述共點三維分光模塊30的工作原理是雷射模組48輸出的第二反射光24，作 為第一等腰直角稜鏡31的輸入光，通過第一等腰直角稜鏡31的分光面36分為反射光42 和透射光41，其分光量分別為1/3 2/3;第一等腰直角稜鏡31所分的透射光41，作為第 二等腰直角稜鏡32的輸入光，通過第二等腰直角稜鏡32的分光面37，產生反射光即第二輸 出光^(X軸)和透射光即第一輸出光27 (Z軸)，其分光量為1/2 1/2。第一等腰直角稜 鏡31所分的反射光42，作為第三等腰直角稜鏡33的輸入光，通過第三等腰直角稜鏡33的 反射面38產生反射光43 ；第三等腰直角稜鏡33的反射光43作為直角楔鏡35的輸入光，通 過直角楔鏡33的反射面39 (斜面)產生反射光即第三輸出光四(Y軸)，第一輸出光27 (Z 軸)、第二輸出光觀(X軸)和、第三輸出光四(Y軸)的光軸相交於0點，以實現共點三維分 光。參見圖7、圖8、圖10，安平調節系統是一種電安平調節系統53，包括直流電機M、 55，調平拉杆56、57，萬向節裝置60、安裝板58、底座59、電子水泡水平檢測系統64及橡膠護套72組成。其中安裝板58與底座59之間通過萬向節裝置60連接，安裝板58與底座59 之間設置有橡膠護套72。安裝板58上設置有直流電機一 M和直流電機二 55 ；直流電機一 54上設置有調平拉杆一 56，調平拉杆一 56與安裝板58和底座59相連接；直流電機二 55 上設置有調平拉杆二 57，調平拉杆二 57與安裝板58和底座59相連接。本體44設置於安 裝板58之上，電子水泡水平檢測系統64設置於本體44的一側。其工作原理是電子水泡水平檢測系統64與控制電路板76電性連接，直流電機一 M、直流電機二陽分別與控制電路板76電性連接。當啟動操作面板73上的電源開關，電 子水泡水平檢測系統64自動將實時檢測的本體44水平狀態，並將信息反饋給控制電路板 76，經控制電路板76處理後，驅動直流電機一 M、直流電機二 55運轉，分別帶動調平拉杆一 56和調平拉杆二 57，以萬向節裝置60為支點，調整安裝板58水平狀態，帶動設置在安裝板 58的本體44進行相應調整，以達到雷射線在三維空間中的標識位置的水平或垂直。電安平 調節系統53設置於本體44的底部，也可以設置於本體44的側部。參見圖9，安平調節系統也可以是一種重力安平調節系統65，包括萬向節裝置66、 支杆67、68、配重塊69、磁阻尼70、底座59組成。其中萬向節裝置66設置於本體44上，通 過支杆一 67和支杆二 68與底座59相連接。本體44下端設置有配重塊69 ；底座59上設置 有磁阻尼70。本體44以萬向節裝置66為支點，在重力的作用下調整本體44到水平狀態， 以達到雷射線在三維空間中的標識位置的水平或垂直。
權利要求
1.一種共點三維分光錐反雷射投線儀，其特徵在於所述共點三維分光錐反雷射投線 儀包括錐鏡反射模組、溫控式單光源系統以及共點三維分光模塊；所述共點三維分光模塊 設置於溫控式單光源系統的出射光路上；所述錐鏡反射模組設置於共點三維分光模塊的出 射光路上。
2.根據權利要求1所述的共點三維分光錐反雷射投線儀，其特徵在於所述共點三維 分光模塊是四鏡組合式五稜鏡或五鏡組合式分光鏡。
3.根據權利要求2所述的共點三維分光錐反雷射投線儀，其特徵在於所述共點三維 分光模塊是四鏡組合式五稜鏡時，所述四鏡組合式五稜鏡包括主稜鏡、等腰直角稜鏡、上直 角稜鏡以及側直角楔鏡；所述等腰直角稜鏡包括下直角面以及斜面，所述等腰直角稜鏡的下直角面設置於溫控 式單光源系統的出射光路上；所述等腰直角稜鏡的斜面鍍有第一分光鍍膜；所述等腰直角 稜鏡的斜面將入射至等腰直角稜鏡的下直角面的入射光分為第一反射光以及第一透射光； 所述第一反射光以及第一透射光的交點是分光原點0 ；所述上直角稜鏡設置於等腰直角稜鏡的第一透射的光路上，上直角稜鏡包括上直角面 以及斜面；所述上直角稜鏡的斜面鍍有第二分光鍍膜，所述上直角稜鏡的斜面將等腰直角 稜鏡的第一透射光分為第二反射光以及第二透射光；所述側直角楔鏡設置於上直角稜鏡的第二反射光的光路上；所述側直角楔鏡包括長直 角面，所述側直角楔鏡包括長直角面鍍有全反射膜，所述側直角楔鏡的長直角面將上直角 稜鏡的第二反射光全反射形成全反射光；所述全反射光通過等腰直角稜鏡的第一反射光以 及第一透射光所形成的分光原點0 ；所述主稜鏡設置於等腰直角稜鏡、上直角稜鏡以及側直角楔鏡之間，所述主稜鏡、等腰 直角稜鏡、上直角稜鏡以及側直角楔鏡膠合在一起；所述錐鏡反射模塊設置於第一反射光、第二透射光以及全反射光的光路上。
4.根據權利要求3所述的共點三維分光錐反雷射投線儀，其特徵在於所述第一反射 光的光能量是單光源系統所輸出雷射總能量的1/3 ；所述第二反射光的光能量是單光源系 統所輸出雷射總能量的1/3 ；所述第二透射光的光能量是單光源系統所輸出雷射總能量的 1/3。
5.根據權利要求2所述的共點三維分光錐反雷射投線儀，其特徵在於所述共點三維 分光模塊是五鏡組合式分光鏡時，所述五鏡組合式分光鏡包括平行四邊形稜鏡、直角楔鏡、 第一等腰直角稜鏡、第二等腰直角稜鏡以及第三等腰直角稜鏡；所述平行四邊形稜鏡設置於溫控式單光源系統的出射光路上；所述第一等腰直角稜鏡包括斜面；所述第一等腰直角稜鏡的斜面膠合在平行四邊形稜 鏡一側；所述第一等腰直角稜鏡與平行四邊形稜鏡膠合的斜面鍍有分光膜；所述第一等腰 直角稜鏡與平行四邊形稜鏡膠合的斜面將入射至平行四邊形稜鏡的入射光分為第三反射 光以及第三透射光；所述第三等腰直角稜鏡包括斜面；所述第三等腰直角稜鏡的斜面膠合在平行四邊形稜 鏡與第一等腰直角稜鏡相對的一側，且設置於第三反射光的光路上；所述第三等腰直角稜 鏡的斜面鍍有全反射膜；所述第三等腰直角稜鏡的斜面將入射至第三等腰直角稜鏡的斜面 的第三反射光反射形成第一全反射光；所述第二等腰直角稜鏡包括側面與斜面；所述第二等腰直角稜鏡的斜面設置於經第一 等腰直角稜鏡透射後的第三透射光路上並和第一等腰直角稜鏡膠合在一起；所述第二等腰 直角稜鏡的斜面鍍有分光膜；所述第二等腰直角稜鏡的斜面將第三透射光分為第四反射光 以及第四透射光；所述直角楔鏡包括斜面和直角面，所述直角楔鏡的斜面設置於第一全反射光的光路 上；所述直角楔鏡直角面與第二等腰直角稜鏡的側面膠合在一起；所述直角楔鏡的斜面鍍 有全反射膜；所述直角楔鏡的斜面將入射至直角楔鏡的斜面的第一全反射光反射形成第二 全反射光；所述錐鏡反射模塊設置於第二全反射光、第四透射光以及第四反射光的光路上。
6.根據權利要求5所述的共點三維分光錐反雷射投線儀，其特徵在於所述第二全反 射光的光能量是單光源系統所輸出雷射總能量的1/3 ；所述第四透射光的光能量是單光源 系統所輸出雷射總能量的1/3 ；所述第四反射光的光能量是單光源系統所輸出雷射總能量 的 1/3。
7.根據權利要求1或2或3或4或5或6所述的共點三維分光錐反雷射投線儀，其特 徵在於所述錐鏡反射模組包括第一錐鏡反射模塊、第二錐鏡反射模塊以及第三錐鏡反射 模塊；所述第一錐鏡反射模塊、第二錐鏡反射模塊以及第三錐鏡反射模塊分別設置於經共 點三維分光模塊分光後的三維出射光路上。
8.根據權利要求7所述的共點三維分光錐反雷射投線儀，其特徵在於所述第一錐鏡 反射模塊包括薄壁支撐錐鏡以及保護視窗；所述薄壁支撐錐鏡包括錐鏡、可調錐鏡座、上支 撐板、下支撐板、薄壁支撐片以及調節螺釘；所述上支撐板上設置有安裝孔；所述下支撐板 上設置有通光孔；所述上支撐板與下支撐板通過薄壁支撐片連接；所述錐鏡設置於可調錐 鏡座的一側；所述錐鏡的軸線與下支撐板上的通光孔的中心重合；所述可調錐鏡座設置於 上支撐板的安裝孔內，並通過調節螺釘與上支撐板連接；所述薄壁支撐錐鏡設置於保護視 窗內；所述錐鏡設置於經共點三維分光模塊分光後的出射光路上；所述保護視窗是光學塑 料或光學玻璃。
9.根據權利要求7所述的共點三維分光錐反雷射投線儀，其特徵在於所述第二錐鏡 反射模塊或第三錐鏡反射模塊包括懸臂錐鏡以及保護視窗；所述懸壁支撐錐鏡包括懸臂 體、錐鏡、可調錐鏡座以及調整鏍釘；所述懸臂體包括上板以及下板，所述上板上設置有安 裝孔；所述下板上設置有通光孔；所述錐鏡設置於可調錐鏡座的一側；所述錐鏡的軸線與 懸臂體下板上的通光孔的中心重合；所述可調錐鏡座設置於懸臂體上板的安裝孔內，並通 過調整螺釘與懸臂體上板相連接；所述懸臂支撐錐鏡設置於保護視窗內；所述錐鏡設置於 經共點三維分光模塊分光後的出射光路上；所述保護視窗是光學塑料或光學玻璃。
10.根據權利要求7所述的共點三維分光錐反雷射投線儀，其特徵在於所述共點三維 分光錐反雷射投線儀還包括用於對共點三維分光錐反雷射投線儀進行安平調節的安平調 節系統，所述安平調節系統是電安平調節系統或重力安平調節系統。
11.根據權利要求10所述的共點三維分光錐反雷射投線儀，其特徵在於所述安平調 節系統是電安平調節系統時，所述共點三維分光錐反雷射投線儀還包括用於安裝溫控式單 光源系統以及共點三維分光模塊的本體；所述電安平調節系統包括第一直流電機、第二直 流電機、第一調平拉杆、第二調平拉杆、萬向節裝置、安裝板、底座、電子水泡水平檢測系統以及橡膠護套；所述安裝板與底座之間通過萬向節裝置連接，所述安裝板與底座之間設置 有橡膠護套；所述安裝板上設置有第一直流電機以及第二直流電機；所述第一直流電機上 設置有第一調平拉杆；所述第一調平拉杆與安裝板和底座螺紋連接；所述第二直流電機上 設置有第二調平拉杆；所述第二調平拉杆與安裝板和底座螺紋連接；所述本體設置於安裝 板之上，所述電子水泡水平檢測系統設置於本體外部。
12.根據權利要求10所述的共點三維分光錐反雷射投線儀，其特徵在於所述安平調 節系統是重力安平調節系統時，所述共點三維分光錐反雷射投線儀還包括用於安裝溫控式 單光源系統以及共點三維分光模塊的本體；所述重力安平調節系統包括萬向節裝置、第一 支杆、第二支杆、配重塊、磁阻尼以及底座；所述萬向節裝置設置於本體上，並通過第一支杆 和第二支杆與底座相連接；所述本體下端設置有配重塊；所述底座上設置有磁阻尼；所述 本體以萬向節裝置為支點，在重力的作用下調整本體到水平狀態，以達到雷射線在三維空 間中的標識位置的水平或垂直。
13.根據權利要求1所述的共點三維分光錐反雷射投線儀，其特徵在於所述溫控式單 光源系統包括雷射模組、半導體製冷器、散熱器；所述散熱器通過半導體製冷器和雷射模組 相連；所述雷射模組的輸出雷射是波長為400 670nm的半導體雷射。
全文摘要
本發明涉及一種共點三維分光錐反雷射投線儀，該共點三維分光錐反雷射投線儀包括錐鏡反射模組、溫控式單光源系統以及共點三維分光模塊；共點三維分光模塊設置於溫控式單光源系統的出射光路上；錐鏡反射模組設置於共點三維分光模塊的出射光路上。本發明提供了一種共點三維分光錐反雷射投線儀，有效地解決了錐鏡支撐、單光源三維分光及外置自動調平等技術問題。
文檔編號G01C15/00GK102095415SQ20101058374
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月10日 優先權日2010年12月10日
發明者盧長信, 孫建華 申請人:西安華科光電有限公司