CN1461403A - 使用激光束的水平度和铅直度指示器 - Google Patents

Abstract

一种使用激光束的水平度和铅直度指示器，其中利用柱面透镜(145)或多角旋转平面镜，将从激光束扫描机构(4)发射的激光束转换成激光束线，通过校准过程，所述激光束线用于指示水平度和/或铅直度以及铅直点，使激光束线与基准水平线相符。所述水平度和铅直度指示器包括：激光二极管(50a)，用以发射激光束；激光束转换及输出单元，用以转换所接收的激光束并输出被转换的激光束；以及提供基准水平度的部分，使从激光束转换及输出单元输出的激光束线保持基准水平度。另外，由于磁阻力的缘故，使重锤(94)的摆动运动快速停止，从而用激光束方便地指示真实的水平度和铅直度以及铅直点。因而，减少为指示水平度和铅直度所需的时间和工作量。此外，在作业目标非常大的情况下，能够有效地指示水平度和/或铅直度。

Description

使用激光束的水平度和铅直度指示器

技术领域

本发明涉及一种使用激光束的水平度和/或铅直度指示器，具体地说，所涉及的种使用激光束的水平度和/或铅直度指示器通过把从激光束扫描机构发射之激光束转换成激光束线，并在保持基准水平度的同时输出该激光束线。

背景技术

一般说来，在建筑工地建造建筑结构时，通过使充有液体并被密封的玻璃管内所形成的气泡能够位于其中心，以调整水平度，从而指示水平状态。然后，定位一条线或者钢线，与水平面相应，从而可使被码放的砖块或木料能够所述水平面或水平线相应地被水平地放置。另外，为设定铅直线，使用系于线下的铅锤，并相应于所述铅直线竖立一柱。于是，就使建筑结构平稳。图1示出普通水平度指示器具(水平仪)，通过以裸眼检查玻璃管内气泡的位置指示水平度。图2表示普通铅直度指示器，利用一条线和系于线下的铅锤在重力下悬垂形成一条铅锤线，指示铅直度。

在建筑工地上还有一种需要，即在要把两个或多个画框或平面镜固定在建筑物内墙壁上的情况下，是难于设定水平度和铅直度的。另外，在焊接庞大的结构，如现有建筑物、工程机械和船舰，或者建造巨大的雕像或艺术作品的场所，水平度和铅直度都需要用线及铅锤、水平仪和指示器做艰苦的工作，需要大量的时间和工作量用在安置线和铅锤以及水平仪，还要改变它们的位置。另外，虽然在每个位置可在显微镜下使用水平度指示器，但由于无法以显微镜观察目标，也使水平和铅直作业变得困难。尽管有多种激光指示器，但普通激光指示器指示激光束线的能力、它的制作及其控制方法都非常困难，使得这种指示器的价格高，而且有的使用方法非常复杂，用户也难以学习，以致降低在作业场合的生产效力。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种使用激光束的水平度和铅直度指示器，易于加工，也便于操作。

本发明的另一目的在于提供一种使用激光束的水平度和铅直度指示器，可用于大型加工件。

本发明的又一目的在于提供一种使用激光束的水平度和铅直度指示器，可于自动保持水平度的同时指示水平度和/或铅直度。

本发明的再一目的在于提供一种使用激光束的水平度和铅直度指示器，通过采用视力保护机构以保护视力不受激光束影响而能安全地使用。

本发明的再一目的在于提供一种使用激光束的水平度和铅直度指示器，通过采用遥控装置而能有效地使用。

本发明的再一目的在于提供一种使用激光束的水平度和铅直度指示器和铅垂点指示器，易于加工，也便于操作。

本发明的再一目的在于提供一种使用激光束的水平度和铅直度指示器，通过使铅锤快速保持水平和铅直，而能快速指示水平度和铅直度。

为了实现本发明的上述目的，提供一种使用激光束的水平度和铅直度指示器，用于指示水平度和铅直度，它包括：用以发射激光束的激光束扫描机构；将激光束扫描机构发射的激光束转换成激光束线，并输出所述激光束线的装置；以及基准水平度保持装置，用以在保持水平度的同时维持所要输出的激光束线。

按照本发明优选的是，所述激光扫描机构包括：调制电路，用于响应所接收的预定电功率调制脉冲间隔和脉冲宽度；激光二极管，用于响应从所述调制电路收到的调制信号发射激光束。

按照本发明优选的是，所述激光束线转换及输出装置为柱面透镜，它被沿长度方向经切割处理，用以使被聚焦的激光束转换成激光束线。

按照本发明优选的是，所述激光束转换及输出装置还包括用以使所述柱面透镜旋转90°的装置，以使所述激光束线在被旋转90°的状态下输出。

按照本发明优选的是，所述激光束线转换及输出装置包括：以预定速度旋转的多角旋转平面镜，用以反射激光束，使已聚焦的激光束转换成激光束线；电机，用以按预定速度转动所述多角旋转平面镜。

按照本发明优选的是，所述基准水平度保持装置包括：局部经切割处理的上球体，与所述激光束扫描装置相适应；支承体，它的上表面有微型轴承机构，使上球体与三点相适应；下球体，其直径大于上球体的直径，并由所述支承体与上球体连接，以便能自动保持沿铅直方向的平衡，并因此而保持上球体之激光扫描机构的水平度。

按照本发明优选的是，所述基准水平度保持装置是液体水平度指示器，其中一个内置激光束扫描机构用于扫描通过激光束扫描窗的激光束，所述激光束扫描窗形成于基准水平度保持装置的一侧，所述内置激光束扫描机构被安置在所述液体水平度指示器中的特定空间处，并根据液体水平度指示器中气泡的位置，以手动方式调节被安置在所述液体水平度指示器中的激光束扫描机构的水平度。

按照本发明优选的是，所述水平度指示器包括：上部单元和下部单元，并在将指示器用作水平度指示器时，所述上部单元和下部单元彼此折叠；还包括与所述上部单元相连的悬臂，该悬臂沿着在所述下部单元的上表面上形成的槽滑动，并被折叠；在将所述指示器用作铅直度指示器时，所述上部单元和下部单元并不彼此折叠，而且所述悬臂沿所述槽滑动，并且不折叠。

按照本发明优选的是，所述指示器还包括一个三角架，它与在指示器下表面处形成的孔相连，用以调节指示器的高度，以形成激光束的水平线和铅直线。

按照本发明优选的是，所述指示器还包括一个窗口，它形成于指示器的一侧，用以接收来自遥控器的遥控信号。还包括一个安置在指示器中的处理器，用以处理所述遥控信号，以对所述激光束扫描机构给出经过处理的遥控信号。

按照本发明优选的是，所述指示器还包括眼保护电路，用以切断所述激光束扫描机构的电功率，而响应从传输部分收到的功率断开信号。所述传输部分在检测激光束线时传送控制信号，以切断所述激光束扫描机构的电功率。

按照本发明优选的是，所述传输部分被安置在工作人员佩戴的一对眼镜或头盔中，以保护工作人员的视力。

按照本发明优选的是，所述基准水平度保持装置包括：柱状浮动体，其上部设有覆盖物，用以容纳激光束扫描机构；校准器，它包括放在所述浮动体上部之覆盖物上的三点处的重锤；与各重锤相连的杆；以及调节重锤，用以通过沿着竖直形成于移动体内之棒状导管的移动，调节激光束扫描机构的水平度，其中所述导管内嵌入电池；球形铅锤连在通孔的下端；以及装有液体的外部盒子，在连接所述球形铅锤的同时，所述浮动体在液体上面移动。

为了实现本发明的上述目的，提供一种使用激光束的水平度和铅直度指示器，它包括：陀螺地平仪，被固定安装在一个外部盒子主体的上部，它的中心部分能够沿各个方向旋转和移动；从所述陀螺地平仪的中心部分悬垂的重锤机构进行摆动运动；与所述重锤机构耦接的水平和竖向激光发生器沿水平方向和铅直方向发射激光束；水平和竖向激光束转换及输出装置与所述重锤机构耦接，并使水平和竖向激光发生器所发射激光束发散并输出到与水平面或竖直面相同的平面上；以及摆动阻尼部分，用以快速阻尼所述重锤机构的摆动运动，使其稳定在铅直位置。

按照本发明优选的是，所述水平和竖向激光发生器包括：调制电路，用以响应预定的电功率调制脉冲间隔和脉冲宽度；激光二极管，用以受调制电路的调制信号激发而发射激光束；以及准直透镜，用以聚焦发散的激光束。

按照本发明优选的是，所述水平和竖向激光束线转换及输出装置包括：柱面透镜，它将竖直输入的激光束发散到与柱面透镜的圆形部分同样的水平面或竖直面上，并将所述发散的激光束输出为激光束线。

按照本发明优选的是，所述水平和竖向激光束转换及输出装置还包括高度调节机构，用以沿前后方向调节所述柱面透镜的高度；以及左右旋转机构，用以调节向左右两侧偏斜的角度。

按照本发明优选的是，所述重锤机构为一铜板。

按照本发明优选的是，所述重锤机构还包括重锤调节部分，用以调节重锤重心的运动。

按照本发明优选的是，所述重锤调节机构通过调节螺栓(bolt)的位置，调节重心。

按照本发明优选的是，所述摆动阻尼部分，是一个多极磁环，它被固定地安置在外部盒子的下部，并与竖直在其下方的重锤机构分离。

按照本发明优选的是，所述竖向激光束线转换及输出装置还包括：光纤，用以接收竖向激光发生器发射并通过准直透镜的激光束，并沿竖直向下的方向输出激光束；以及聚焦透镜，用以汇聚通过光纤传输的激光束，并在外部盒子所在的底部表面上显示铅直点。

按照本发明优选的是，所述陀螺地平仪包括：固定到所述外部盒子上部的外环；中间环，它被安置在所述外环内侧，并经一径向支承轴与所述外环连接而被可转地安装；以及中心环，它被安置在所述中间环内侧，并经一支承轴与所述中间环相连，以便能够沿与中间环旋转方向垂直的方向转动，其中所述中心环的内侧连到重锤机构，互相耦接。

按照本发明优选的是，所述竖向激光束线转换及输出装置包括：光束分路器，用以沿向上的方向传输一部分从竖向激光发生器发射的激光束，显示一个竖直向上的点，并向着竖向柱面透镜反射其余激光束，显示一条竖直线。

附图说明

图1是表示普通液体密封水平仪的透视图；

图2是表示普通利用一条线和一个铅锤设定铅直向方法的示意图；

图3是表示本发明一种优选实施例激光束扫描机构的示意图；

图4是表示图3激光束扫描机构之光学结构的分解透视图；

图5是表示图3激光束扫描机构之光学结构的装配透视图；

图6是表示图3激光束扫描机构转过90°结构的侧向剖面视图；

图7是表示本发明另一优选实施例激光束扫描机构的示意图；

图8和9是表示由一多角旋转平面镜的表面按照该多角旋转平面镜之旋转角度反射激光束的示意图；

图10A是表示用以保持图3和7中所示激光束扫描机构之基准水平度装置的优选实施例主视图；

图10B和10C分别是表示用以保持图3和7中所示激光束扫描机构之基准水平度设备的另一种优选实施例的主视图和平面示意图；

图11是沿图10A之I-I线所取的剖面图；

图12A至12D是表示在本发明激光束扫描机构采用图10A水平度保持装置情况下，几种关于倾斜表面保持水平度示例的示意图；

图13是表示本发明又一种优选实施例中，图3和7所示激光束扫描机构的水平度保持装置的透视图；

图14是表示水平度指示器形状的透视图，它被变换成铅直度指示器，以及该指示器的360°旋转结构；

图15和16是表示本发明使用激光束的水平度和铅直度指示器的示意图，它装有三角架；

图17和18是表示具有图15三角架的使用激光束的水平度和/或铅直度指示器的透视图，它被用于沿水平方向和铅直方向砌砖；

图19和20是表示具有图16三角架的使用激光束的水平度和/或铅直度指示器的透视图，它被用于沿水平方向和铅直方向砌砖；

图21A和21B是用于说明制造本发明使用激光束的水平度和铅直度指示器过程中校准精确的水平度步骤的示意图；

图22A和22B是用于说明大结构铅直作业所用反射片功能的示意图；

图23是表示用于保护视力免受激光束影响的眼镜和激光束自动截隔电路的示意图；

图24是用于说明通过遥控本发明使用激光束的水平度和铅直度指示器而控制激光束发射周期的遥控发射器和接收装置的示意图；

图25是用于说明将本发明指示器置于多接点平衡设备上进行工作情况的示意图；

图26是表示把本发明指示器用于在飞机和船舶上所用陀螺地平仪，情况的示意图；

图27是表示用于吸收本发明指示器外表面处振动和冲击结构的示意图；

图28是表示激光二极管的激光发射机构示意图，用以说明本发明的另一优选实施例；

图29是用于说明在由图28中部分发散光束预先确定的位置处指示一个指示点的结构示意图；

图30是表示激光发生器光学部分的分解透视图，用以使发散光束的中心角与激光发生器柱形外壳的纵向相符；

图31是表示图30激光发生器光学部分的剖面图；

图32是表示图30的激光二极管与所述发生器主体管子相符而与中心角无关情况下光学结构的剖面图；

图33是表示图30的激光二极管光束与准直透镜的中心线相符情况下光学结构的剖面图；

图34是用于说明使用本发明又一优选实施例激光发生器之指示器的示意图；

图35是用于说明图34陀螺地平仪结构的分解透视图；

图36是表示图35中间环和中心环细节的剖面图；

图37是图34多极磁环的平面视图；

图38是用于说明多极磁环与铅锤之间的磁性制动关系的示意图；

图39是图34所示指示器的剖面图；

图40是表示在入射到柱面透镜上的激光束同一平面上发散情况的剖面图；

图41和42是表示按照激光束垂直入射到柱面透镜上的角度使激光束发散的状态示意图；

图43和44表示激光束的水平束线关于要被倾斜输入到柱面透镜上的激光束入射角度关系的示意图；

图45和46是用于说明有关本发明另一优选实施例柱面透镜外壳结构的剖面图和俯视图，用以调节柱面透镜的姿态。

具体实施方式

以下将参照附图详细说明本发明优选实施例的使用激光束的水平度和/或铅直度指示器的结构和工作情况。

本发明涉及一种使用激光束的水平度和/或铅直度指示器，它可以方便地用于建筑场所或内部装饰的安装过程中。本发明是一种方便地得到水平位置和/或竖直位置的装置。

如图3所示，本发明的使用激光束的水平度和/或铅直度指示器包括：激光束发生机构4，用以产生激光束；以及激光束线转换输出装置6，用以将所述激光束发生机构4产生的激光束转换成激光束线，并输出被转换成的激光束线。所述激光束发生机构4包括：调制电路2，用以接收预定的电源3的电功率，调制脉冲间隔和脉冲宽度；激光二极管41，它受所述调制电路之调制信号的驱动，用以发射激光束；以及准直聚焦透镜42，用以准直来自所述激光二极管的激光束。所述激光束线转换输出装置由柱面透镜6形成，沿其纵长方向被局部加工，由柱面透镜6形成激光束线8。

如该图所示，由于p-型和n-型组合半导体二极管的间隔和尺寸都较小，并且反射表面较窄，所以激光二极管41产生的激光束按预定的角度被发散输出。通过准直聚焦透镜42，使激光束被集中成一定的尺寸再通过柱面透镜，从而使激光束被展开成预定的宽度，得到直线束线。虽然图中并未详细地表现，但由于本发明采用脉冲发生电路和激光二极管驱动电路构成激光束发生机构，因此本领域技术人员能够易于理解所述激光二极管的驱动，因而略去对它的详细描述。

下面将参照图4-6描述采用柱面透镜为激光束线转换输出装置的激光束扫描机构。图4是表示图3激光束扫描机构之光学结构的分解透视图。图5是表示图3激光束扫描机构之光学结构的装配透视图。图6是表示用以使图3激光束扫描机构旋转90°之结构的剖面图。

如图4-6所示，本发明所用激光束扫描机构的结构类似于照相机的镜头装置。圆柱形安装部分410被固定装配到本发明指示器的主体上，并将激光束扫描机构总成插入到该安装部分中。所述激光束扫描机构包括：水平度校准器411，用于进行水平度校准，激光二极管41以可分离方式插入其中；连接部分422，它与水平度校准器411连接，用以装入所述激光二极管41；聚焦部分42，它安装到连接部分422中，并包括能够调节激光束焦点和宽度的准直聚焦透镜；转换部分5，用以将聚焦部分42输出的激光束转换成激光束线，其中插入有柱面透镜6；以及窗口部分7，用以输出激光束线。

沿着关于安装部分410略有分离的相反方向拉拔水平度校准器411，然后再使水平度校准器411转过一个预定的转角，可使激光束线从水平线转换成竖直线，反之亦然。为此目的，通过使水平度校准器411表面上的指示线与安装部分410表面上的指示线符合，即可使水平度校准器411转过所需的角度。还有，虽然图中未示出，但在另一优选实施例中，通过以霍尔(Hall)器件使减速步进电机或直线电机关于安装部分410转动预定的转角，水平度校准器411可使激光束线从水平线转成竖直线，反之亦然。在本优选实施例中，所述激光束线被标记在转过90°的位置，因为只需使激光束线从水平方向转变为竖直方向，或者从竖直方向转变为水平方向。在要转动水平度校准器411时，在关于安装部分410拉拔的同时，使水平度校准器411转动。在使水平度校准器411转过预定角度时，取消拉力，利用弹簧409的力，使水平度校准器411复原并固定到安装部分410。在这种情况下，一种能够同时转动柱面透镜6的结构是足够的。由于这样的结构通常被用于本领域技术人员易于理解的典型照相机镜头装置中，所以略去对它的详细叙述。

在本发明的又一种优选实施例中，采用多角旋转平面镜代替柱面透镜作为激光束线转换输出装置，这将在下面参照附图有所说明。

图7表示本发明另一种优选实施例的激光束扫描机构。图8和9表示激光束关于图7之多角旋转平面镜旋转角度的反射位置。

如这些附图所示，本发明另一种优选实施例的激光束扫描机构包括脉冲间隔和脉冲宽度调制电路22，用以通过接收预定的电功率调制脉冲间隔和脉冲宽度；激光二极管24，它受所述调制电路22的调制信号驱动，用以发射激光束；按预定速度旋转的多角旋转平面镜26，用以向着特定的显示器部分反射入射的激光束；以及电机28，用以使所述多角旋转平面镜26预定速度旋转。

图8和9详细示出通过多角旋转平面镜26的旋转被反射的激光束的位置。只需通过增加电机28的转数，即可减少激光束各点之间的间隔。不过，由于当每秒钟点的运动超过24次时，人眼就把点辨认为线，而不再是点，所以会发生光学错觉，而多角旋转平面镜足以旋转至少每秒钟24次。通过按预定的速度旋转多角旋转平面镜26而得到激光束线的原理在于是：入射角和反射角的位置，也即光线关于所述多角旋转平面镜的入射点位置是随多角旋转平面镜的旋转角度改变的，反射角变化，使得反射点按斯奈尔(Snell)定律变化，其中光线的入射角和反射角总是相同的。于是，由于这种光学错觉现象，激光束看起来是在反射面上，比如特殊空间的壁上的一条直线，其中人辨认每秒重复超过24次的多个连续点就不再运动，而是静止的。

在采用多角旋转平面镜26作为激光束线转换输出装置时，则有如采用图3-6的柱面透镜6的情况那样，以机械方式形成所述激光束扫描机构。不过，在本发明的这个优选实施例中，还包括用于旋转多角旋转平面镜26的电机28。虽然图中未示出，在本优选实施例中还可以额外包括用于把激光束从水平线变换为竖直线，或者相反的机械结构。例如，在图7所示的优选实施例中，能够使包括激光束扫描窗20的整个激光束扫描机构旋转的机构是足够的，其中通过所示扫描窗以预定角度输出激光束线。由于上述技术对于本领域技术人员而言是显见的，所以省略对它的详细描述。

如上所述，激光束扫描机构用于把从典型激光束发生装置发射之激光束转换成激光束线并输出被转换的激光束线，采用波长为650-670nm之红色可见光激光，这是教室中广泛地用来指明黑板上或屏幕上内容的激光。激光束从上述激光二极管按预定的角度传布，被准直焦距透镜变换成平行光线。通常将这种平行光线用作激光指示器，它被用于教室中。由于高亮度红色可见光激光可以生成其宽度在一定的距离范围内不会增大或减小的激光束，所以在几百米的目视距离范围内保持一定线宽的同时，可以显示通过扫描窗显示的直线。

本发明使用激光束的水平度和/或铅直度指示器包括基准水平度保持装置，用以输出激光束线，也就是由具有上述结构之激光束扫描机构扫描的激光束直线，同时保持基准水平度。以下将参照附图详细描述几种基准水平度保持装置的实施例。

图10A是表示图3-9所示激光束扫描机构的水平度保持装置优选实施例的主视图。图11是沿图10A之I-I线所取的剖面图。图12A和12D分别是用来说明在图10A的基准水平度保持装置采用本发明激光束扫描机构情况下关于入射面保持水平度的几种示例。

图10A和图11-12D所示基准水平度保持装置包括上球体110，它的一部分受到辊轧切割处理，提供激光束扫描机构4；支承体125，它的上表面上形成有微型轴承机构，使所述上球体110能在三点上受到支承；下球体130，它的直径比上球体110的大，并通过穿过支承体125的管子140与上球体110连接，以便沿竖直方向自动平衡上球体110，使上球体上的激光束扫描机构4能够水平地被平衡。支承体125包括阀门115，用以注入或排放空气，还包括空气管117，通过经阀门115注入空气或者排放空气而膨胀或收缩。从而在校准和运动过程中可使上球体110被固定。另外，连接上球体110和下球体130的管子140穿入下球体130中，并由封盖160将其固定在下球体130的下部。管子140的内部是空的，以便能够插入电池50，用以给阀门115或激光束扫描机构4供电。在下球体130下面装有安装机构170，用以在运动过程中固定所述下球体130。安装机构170是由螺杆简单形成的，以便在该安装机构170的主体旋转时使该安装机构170升起，用以围住下球体130。此外，用外部盒子190封装所述基准水平度保持装置，避免外面的物质进入它的内部。用透明材料制成所述外部盒子190，以便能从外面看见盒子的内部。还有，另一个安装机构180安置于所述外部盒子190的底部，以便于本发明的水平度和/或铅直度指示器安置在一个支承座，比如三角架上。

在上述基准水平度保持装置工作期间，由于上球体110和下球体130被管子140连在一起，因重力作用在微型轴承机构120的三点处之故，使得上球体110受到起平衡重物作用之下球体130的支承；由三个小球在支承体125中形成所述微型轴承机构120。上球体110和下球体130趋于保持竖向定向。因而，被置于上球体110之上部经研磨处理表面上的激光束扫描机构4保持水平取向，而与外部盒子190的水平程度无关，从而使本激光束扫描机构发射的激光束线保持基准水平度。以下参照图12A-12D描述所述水平度保持装置的工作情况。其中为了便于说明，假设将激光束扫描机构4的外部盒子190改型为与地面接触。虽然激光束扫描机构4的外部盒子190的形状被改型为与地面接触，但由于外部盒子190中上球体110和下球体130因它们的重量而保持在重力方向上，所以上球体110的上端表面总保持水平。因此，被安置在上球体110上端的激光束扫描机构4自动保持成为水平。

图10B和10C示出本发明另一种优选实施例的基准水平度保持装置。外部盒子190a被充以液体188，成中空船形的浮子125a浮于液体188上。这种激光束扫描机构4设置于盖板125b上，所述盖板在浮子125a的上部。可将电池插入到穿过浮子125a的管子140a中，并将平衡重物130a连到管子140a的下端。借助平衡重物130a沿竖直方向的重力以及浮子125a浮力的作用，使盖板125b保持水平。其中，在制作过程中，由于难于使激光束扫描机构平衡以及将其安装在盖板125b上，所以使激光束扫描机构适宜地得到固定，然后再进行校准。利用在三点的小平衡重物120a、连接于这些小平衡重物120a之间的杆115a以及能够沿着杆115a移动而设置的调节平衡重物进行这种校准，以使从激光束扫描机构4发射的激光束受到配合的调节。两个水柱(未示出)的水平仪放在它前面3米处。本优选实施例采用通过将物体安置于在水上漂浮的船上以保持物体的原理。在这种情况下，最好使浮力大于平衡重物的重力，并使所述三个平衡重物的重量与整个浮力相应。

本发明再一种优选实施例激光束扫描机构的基准水平度保持装置采用现有的液体水平度指示器。如图13所示，在所述液体水平度指示器中包括这种激光束扫描机构。为使激光束线水平，通过目视检测该种液体水平度指示器中气泡的中心位置，而保持一个基准的水平。

如图13所示，包括一个激光束扫描机构(未示出)，用于使通过激光束扫描窗20的激光束扫描到液体水平度指示器10中的特定空间。所述激光束扫描机构可以是如上述那样采用柱面透镜的那种，或者是采用多角旋转平面镜的那种。这里省略对它们的详细描述。

激光束扫描窗20是一个形成于该水平度指示器侧面处的开口，由易于透过激光束的材料，比如经过平面处理而无折射的玻璃制成。在检测气泡13的中心位置之后，使激光束扫描机构工作，通过该扫描窗20发射与所述基准水平度相适的激光束水平线。另外，在该水平度指示器中形成另一个接收窗30，用以接收能够遥控的遥控信号。虽然图中未示出，但用以处理所收到的遥控信号的处理系统被安置在接收窗口处，而与激光束扫描机构是独立的。另外，所述液体水平度指示器由上部单元15和下部单元15′组成，所述上部单元15包含所述激光束扫描机构，而下部单元15′具有将要与三角架连接的部分。将上部单元15形成为使其以滑移的方式被抬起，而可将下部单元15′制成直角，这将在后面有述。这里，在检测气泡13的中心位置之后使激光束扫描机构工作时，形成竖向激光束线。图14示出在水平线和铅直线之间变换的过程。

参照图14，液体水平度指示器13和激光束扫描窗20分别形成于本发明使用激光束之水平度和/或铅直度指示器的上表面和侧面处。本发明的水平度和/或铅直度指示器最好包括：上部单元15和下部单元15′，所述上部单元15具有形成于其侧面的遥控接收窗口30，所述下部单元15′具有孔60，三角架40就插入其中；还包括槽55，一个支撑杆50可沿该槽滑动，使上部单元15可用作铅直度指示器。在下部单元15′中形成的孔60与三角架相连(图15和16中的标号40)，以便按所需要的多少旋转指示器。作为这种结构的一个示例，三角架和该孔是螺旋连接的，通过旋转靠近孔60设置的转盘65，通过旋紧或旋松所述螺旋，可使三角架40上的水平度和/或铅直度指示器旋转到所需的位置。

这种水平度和/或铅直度指示器可以有效地工作，因为它被安置于三角架上。

图15是表示本发明一种优选实施例被安置在三角架上的水平度和/或铅直度指示器的透视图，它采用自动基准水平度保持方法。图16是表示本发明另一种优选实施例被安置在三角架上的水平度和/或铅直度指示器的透视图，它采用手动基准水平度保持方法。图17和18分别是表示应用图15的水平度和/或铅直度指示器水平或铅直码放砖块过程示例的透视图。图19和20分别是表示应用图16的水平度和/或铅直度指示器水平或铅直码放砖块过程示例的透视图。

图17-20是用于说明砖块码放过程的示意图，由在三角架40上的指示器10所形成的水平指示线和铅直指示线被应用于这个过程中。参照图17和18，指示器10借助基准水平度保持装置自动保持基准水平度，所述基准水平度保持装置使用位于外部盒子190中在激光束扫描机构4下的两个球(球体)，并形成和输出激光束线。这里，通过调节三角架的角度，可以控制所形成之水平线的高度。不过，虽然图中未予示出，但通过激光束扫描机构的旋转机构，把激光束转换成水平束线和铅直束线，可以进行图17的水平作业或图18的铅直作业。如图19所示，三角架40上的指示器上部单元15和下部单元15′被折叠成一体，使该指示器可作为液体水平度指示器10工作。安置在指示器内部的激光束扫描机构通过激光束扫描窗20水平地发射激光束，从而关于被码放的砖墙上形成水平仪。其中通过调节三角架的角度，可以控制所形成之水平线的高度。图20中使未折叠的上部单元15和下部单元15′互成直角，从而通过激光束扫描窗20发射的竖向激光束形成在所需的位置处。也即图中在被码放的砖墙上所形成的激光束作为基准铅直线。

如上所述，可使用照相机三角架作为三角架40，用以根据所需的准确程度固定指示器10。对于精确的制品而言，可使用特殊的三角架。

在制作本发明使用激光束的水平度和/或铅直度指示器的过程中，在组装激光束扫描机构以及基准水平度保持装置之后，应该实行精确的校准过程。下面参照图21A和21B叙述这种校准过程。

图21A和21B是用于说明在制作本发明使用激光束的水平度和/或铅直度指示器校准过程中，精确水平度校准过程的示意图。

通过对所制得的指示器实行精确校准，在水平系统指示器指示有关作业场地基准平面的水平位置处所发射的激光束可以具有水平面。为了检测所安放的水平度指示器的水平状态，使液体与所述激光束发射的方向平行，将其封入玻璃杯中。液体的水平面与玻璃杯表面上的指示线位置对应的位置被认为是平行的。然后，激光束就能保持水平。如图21A的(A)和(B)所指示的那样，要使每个杯中所装的水的水平高度一致是非常困难的或者几乎是不可能的。然而，有如图21B的(C)、(D)和(E)所指示的那样，在每个杯子的底部互相连通的状态下充入液体时，因为大气压力之故，各水平面的高度就变得相同。参照图21B，指示器10之激光束光源的高度与水柱(D)的水平面位置一致。在保持激光束扫描机构的铅直度的同时，为使激光束光源的高度与水柱(C)和(D)的水平面位置一致，在本优选实施例中，精细地调节柱面透镜的角度(其它实施例中即多角旋转平面镜的位置和角度)。于是，从激光束扫描机构发射的激光束受到校准，总与基准水平度相同。

除了目视检测玻璃杯中的液体是否与玻璃杯表面上的指示直线一致的方法之外，可以借助光学传感器和用于检测液体与气体空间之间的分界线的位置传感器，以电子方式检测水平度。为了形成理想的铅直度，用陀螺地平仪的原理检测铅直位置，利用每分钟转20000转之电机的离心力，随着地面陀螺的旋转力保持竖直姿态，所述陀螺地平仪自动地保持飞机的水平姿态。另外，可以采用通过补偿而自动保持水平度的方法，所示补偿即利用安置在两个轴处的伺服电机，关于铅直度的铅直位置平移。

在完成本发明水平度和/或铅直度指示器的校准之后，用户可以目视的方式检测它被安置的地方的水平状态或者自动保持水平，可使自水平度指示器发射的激光束所得到的束线保持水平。利用水平度指示器的激光束扫描机构中的旋转机构，比如通过使它关于固定在三角架的固定螺母部分直立90°，旋转柱面透镜或固定水平度指示器，可以得到与采用系于线下的铅锤指示铅直度同样的效果。于是，可将水平度指示器用于建造各种柱形结构或直立结构。

为了说明水平度和/或铅直度指示器的使用场合，调节所发射的激光束，使之以预定的间隔闪烁。在发射激光束的同时，按恒定的速度改变多角旋转平面镜的转速，把激光束所指示的水平线表示成具有预定间隔的点线。于是，可关于点线端部之间的间隔数目指示中心位置或距离。

以下描述本发明使用激光束水平度和/或铅直度指示器的应用实例。

图22A和22B是用于说明大型结构之竖直作业件(taskpiece)所用反射片功能的透视图。当进行直立作业，如电线杆，并且太阳辐射量较大或者远离经历直立作业之目标的情况下，在实行作业之前，如图22A所示那样，将一反射片220(反光镜片)装到目标上。所述反射片由装于其表面上的多个玻璃球或一个三角形铅锤组成，用以按入射角反射入射光，如图22B所示。采用反射片220，可将作业的距离扩展到几百米。当来自指示器10的激光束线被垂直照射在这个反射片上时，即使因白昼的阳光看不见激光束，也能看见反射光，从而可以进行水平度和/或铅直度作业。有如图中所示，在调整动力杆铅直度的情况下，通过从一个位置把激光束发射到反射片上来调整动力杆的铅直度，并且人们用他们的裸眼目视检测反射光。然后，再从与第一位置离开90°的另一个位置反射激光束，并调整动力杆的铅直度，从而可形成来自反射片的反射光。于是，完成动力杆的直立作业。

利用本发明使用激光束的水平度和/或铅直度指示器时，虽然在特定的输出区域内看见反射的波长为650nm红色激光束的直线光线无关紧要，但直接看激光束的光发射部分困难就是危险的，就像不戴护目镜片看太阳一样，可能造成视力下降。因此，需要有保护使用本发明激光束指示器作业者眼睛的镜片，或者装附到头盔上的保护设备。以下将参照图23详细描述用来保护操作者眼睛免受激光束影响的眼睛保护装置。

图23是表示一对保护操作者眼睛免受激光束影响之护目镜片和激光束自动截止电路的方框图。如图23所示，为避免指示器10中的激光束扫描机构发射的激光束直接照在操作者的眼睛上，设置保护眼睛的装置，它包括装在指示器10中的接收器230和装在操作者佩戴的一付眼镜250上的发送器240。如图所示，在电源248供给电能时，由眼镜的发送器240中的光敏晶体管242检测直接照在操作者眼内的激光束。由放大处理部分244处理测得的激光束，并从RF发射器246输出，作为切断激光束的控制信号。指示器10中接收器230的RF接收器238接收该控制信号，插在脉冲控制电路232与激光束扫描机构236之间的开关电路234响应所接收的控制信号而动作，避免激光束的发射。虽然采用RF信号作为控制信号，但也可采用其它信号，比如940nm的红外线信号。在采用这样的眼睛保护装置时，在操作者背对激光束工作的情况下，该装置并不切断激光束。不过，在具有预定脉冲宽度的激光束于眼镜的侧面或头盔上扫描时，也就是在瞳孔附近的位置扫描时，就发射上述RF控制信号或红外线控制信号，作为激光束切断控制信号，以防止由激光束扫描机构所发射的激光束，使操作者的眼镜能受到保护。

另外，本发明的指示器可以进行遥控作业。图24是用来说明遥控发送器和接收装置的示意图，用以通过遥控本发明使用间隔束的水平度和/或铅直度指示器，控制激光束的发射间隔。

如图24所示，本发明设计了遥控接收窗30，使得可以用遥控器80遥控激光束和激光发射的间隔。在这种情况下，虽然图中并未示出，但一个处理器，用以通过接收遥控信号产生控制信号，以控制激光束的脉冲间隔及脉冲宽度，并将所产生的信号提供给图3的调制电路2，或者提供给图7中的调制电路22和多角旋转平面镜的电机28。由于上述技术对于本领域技术人员是显见的，所以这里省去对它的详细描述。这里，虽然对于本发明包括液体水平度指示器形式的指示器来说要求遥控的功能，但由于就本发明指示器的应用而言，采用图10的自动基准水平度保持装置对于本领域的技术人员也是显见的，所以也略去对它的详细描述。

另外，在把本发明的指示器置于普通多接点平衡装置上时，能够更为有效地进行作业。图25是用于说明在将本发明指示器置于一个多接点平衡装置上进行作业情况的示意图。如图所示，当把多接点平衡装置350放在三角架40上，并将指示器10置于该多接点平衡装置350上时，其中所述多接点平衡装置350直接安置在三角架40上，通过移动每个接点，调节指示器10的高度。于是，通过调节该多接点平衡装置保持平衡，可以更为容易和有效地调节指示器10的高度。

图26是用于说明本发明指示器采用飞机或船舶中常规所用陀螺地平仪情况的示意图，这种陀螺地平仪可被用作本发明的平衡保持装置。如图所示，陀螺地平仪450利用电机的离心力保持水平的原理，所述电机以每分钟20000转转速旋转。在将陀螺地平仪450装到采用图7的自动基准水平度保持装置之指示器的上部时，得到更为精确的铅直位置，使与铅直位置的偏离受到补偿，从而可得到更为精确的水平度。

由于本发明的指示器对于振动和冲撞是非常灵敏的，所以需得采用能够减少振动和冲撞的结构。如图所示，本发明指示器10的外表面采用蜂房结构，以使其很少受到风、地面振动的影响，或者抵抗物体的撞击。

如上所述，本发明使用激光束的指示器可由激光束线既容易又精确地形成水平线和铅直线，从而能够提高水平和/或铅直作业中的作业效率。另外，可以判明几千米高度的整体结构的水平状态。当在两个不同的位置设置铅直线并向加工物件发射激光束时，可在所有需要竖直作业的应用场合下，比如在建立动力杆或钢架铁塔、用H梁和钢索建造的结构，以及建立内部柱子和木结构的座础处提高作业效率。也就是说，在使保持水平度的水平度指示器展开90°并发射激光束时，由于可以得到有如采用系于线下之铅锤得到铅直度情况下一样的效果，所以用起来更加容易和更为方便。设置锁定装置，通过把水平度指示器竖向直立并稳定地保持直角，使它可被用作为铅直度指示器。在三角架上固定一个盘，用以使水平度和/或铅直度旋转360°。

图28是表示激光二极管的激光束发射机构的示意图，用以说明本发明的另一个优选实施例。图28中的激光束发生机构包括调制电路3a，用以通过接收来自预定电源2a的电功率调制脉冲间隔和脉冲宽度，还包括激光二极管6a，用以通过接收来自调制电路3a之调制信号的驱动而发射激光束。从激光二极管6a发散的激光束被后面将有述及的准直透镜汇聚，产生以直线生成的激光束线。

在激光二极管6a中，由于通过沉积P型半导体和N型半导体所形成之结合区8a的宽度非常窄，在结合区8a中激光束向着P型半导体和N型半导体两侧处的每个结合面发散约40°。激光束向着所述P型半导体和N型半导体互不接触的部分有大约10°的光束发散。于是，发散具有椭圆形截面10a的激光束，它的长度是沿着所述P型半导体和N型半导体沉积同样的方向。

这就是说，由于发散激光束的截面10a成椭圆形，它的长度是沿着所述P型半导体和N型半导体沉积同样的方向，所以如图29所示那样，有些发散光束不通过准直透镜40a，而通过位于准直透镜40a上方和下方的部分A和B。通过部分A和B的发散激光束经光纤12a传送到特定的指示点15a，并且穿过聚焦透镜14a，使激光束能够用于由本发明指示器在与激光二极管6a分开预定距离的位置处所指示的铅直点，而无需一个分开的激光二极管。

从激光二极管6a发射的发散激光束受到准直透镜40a的汇聚，所述准直透镜40a被置于与激光二极管6a分开一定距离，也就是焦距的位置，从而可沿一定方向输出平行激光束。

然而，在粘结芯片的过程中，其中在生产激光二极管6的过程中，将激光二极管的半导体芯片装入封装中，由于要几乎不可能实现使光束发散角的中心角与封装一致(垂直于)的粘结，所以在允许的误差角度内粘结并制作所有的激光二极管。于是，每一个制成的激光二极管的光束发散中心角表现出互不相同。大约99％实际制成的激光二极管具有不同的光束发散中心角。

图30是要使发散激光束的中心角与激光发生器圆柱形外壳的长度方向一致之激光发生器光学部分的分解透视图。图31是图30激光发生器光学部分的剖面图。其中具有同样功能的相同结构元件具有同样的参考标号。

当激光二极管50a产生之激光束的中心轴与准直透镜40a的中心轴不一致，并且它们的中心角不同时，为使发散光束由准直透镜40a汇聚成平行光束，修正激光发生器硬件结构中的激光二极管50a的装配角度，使每个中心角可互相一致。

这里，作为修正本发明激光二极管之发散光束的中心角的方法，将激光二极管50a插入支承板52a，所述支承板52a具有一个中心孔，并在其周缘有三个螺栓孔。围绕激光二极管50a的前面依次插入三个盘形弹簧53a至55a和半球形环56a。接着把激光二极管50a按压得与导槽60a紧密接触，以支承安置在激光发生器的圆柱体58a内部的激光二极管50a。然后，通过调节支承板52a的各孔螺栓连接之三点调节螺栓62a，同时支承导槽60a，可使激光二极管50a沿四个方向倾斜。

于是，通过调节三点调节螺栓，使激光发生器的柱面透镜可与激光束互相平行，可使激光二极管的芯片粘结过程中无奈所产生之激光束中心角偏离与准直透镜的中心线一致。

图32中的激光二极管激光束圆柱体的中心与激光束发射角彼此不一致。图33中，通过用各调节螺栓调节激光二极管向上倾斜，使得按向下倾斜到中心线以下之角度输出的激光束与激光发生器圆柱体和汇聚调节的中心线一致。

图34是用以说明本发明水平度和/或铅直度指示器摆动运动的剖面图。图35是说明图34所示陀螺地平仪结构的分解透视图。图36是表示图35陀螺地平仪的中间环和中心环的剖面图。图37是图34所示多极磁环的平面视图。图38是用以说明当图34的铜板在所述多极磁环上方进行摆动运动时所生涡流的平面视图。

图34中的陀螺地平仪98被连接得与垂直相连的水平和竖向激光发生器部分90的摆动运动耦接。借助调节铜板重锤94和重量调节螺栓的位置，通过水平和竖向激光发生器部分90，将用以调节重锤94重心的重锤调节部分93连接成使得竖向激光发生器86是被垂直布置的。于是，陀螺地平仪98与重锤94耦接成一体，使得在重锤94的摆动运动停止时，所述水平发生器84和竖直发生器86各自保持水平和竖直。

以下参照图35和36详细叙述陀螺地平仪的结构。

中间环104的直径小于外环102的直径，通过沿着直径方向穿过两环102和104之X轴的直线插入两个第一轴108，将中间环104插入外环102，其中所述第一轴穿过外环102和中间环104的外圆环。所述中间环104具有插入其中的轴承110，由所述两个第一轴108使中间环被可转地连接。于是，中间环104在固定的外环102中是稳定的，并进行左右摆动，直至停止。

借助第二轴110b，以与外环102和中间环104可转连接同样的方式，使中间环104与中心环106连接，以便与第一轴108方向垂直的Y轴一致，其中所述中心环106的直径小于中间环104的直径。

当把一个轴插入轴承114，以便与中间环104可转地连接时，其中所述轴承114被插在所述中心环106中，如果把过大的力加给所述轴承，就会缩短轴承的寿命期限，或者轴承不能有更长的适用功能。在一部分轴内形成一个V形槽120b，所述的轴处于被固定不能转动，轴与槽之间没有余量的状态。多个呈U形的螺栓116被连接在外环102和中间环104的几个上部位置处，这是插有固定轴的位置，使各U形螺栓能锁定在固定轴的V形槽内。

相应地，无需加给轴承和轴以过大的力就能够运动。另外，当改变本发明水平度/铅直度和铅直点指示器的位置时，陀螺地平仪的中间环104沿右和左的方向运动。中心环106随中间环104的运动一起左右运动，同时进行沿前后方向的运动，最后停止。

在与中心环106的内圆环相连的竖直空气轴的下部，给水平激光发生器84和竖向激光发生器86装设重锤。为使重锤在它停止摆动之后静止于铅直方向，调节设于重锤94上方用来修正在处理或装配步骤中偶然发生的重锤不平衡之重锤修正螺栓92的位置，使竖向激光发生器86可以精确地指向铅直。在由轴承112和114和所述的轴关于X和Y轴精确地装配陀螺地平仪的情况下，与中心环106相连并延伸以安置在下部一端的重锤94在360°之内运动，指向铅直，其中所述X和Y轴位于两个环104和106。但由于重锤94是慢慢停止的，所以为了准备测量，需得花费很长的时间。

因此，作为在保持铅直的同时使重锤94尽可能快速停止—就像摆动运动的结果那样—的方法，在重锤94下面装设一个铜板，或者由铜板制成重锤94，并把图34所示的多极磁环96固定在指示器的下部，且与指示器分开一定的距离。在这种情况下，当使用于指示水平度和铅直度的水平度/铅直度指示器位于所需的位置时，移动陀螺地平仪98，使它与重锤94耦接，并且重锤94进行摆动运动而不受摩擦阻力。在重锤94如图38所示那样沿箭号所指示的方向进行摆动运动时，因固定装配在重锤94下的多极磁环96产生的磁场，就会在铜板重锤94内部产生涡流。

也就是说，随着重锤94在固定的多极磁环96上方进行摆动运动，在重锤94内按照弗莱铭(Fleming)右手定则产生大量的涡流。在铜板的厚度为3mm或更大些的情况下，这些涡流处于涡流的流动被短路的状态，因而多极磁环96起磁制动器的作用，限制铜板的运动。于是，随着陀螺地平仪98中的重锤94的摆动运动加大，这个磁制动力也增大，可在短时间内使所述摆动运动停止。

图39是表示从图34所示水平度/铅直度指示器输出束线的剖面图，其中，以相同的参照标号表示与图34相应的部件。

当竖向激光发生器86通过固定在图34中陀螺地平仪98的中心环106上的圆柱向上发射激光束时，竖向激光束转换及输出装置的光束分路器144发射一部分激光束，它将在天花板(未示出)上形成铅直点，并反射其余部分的激光束，从而由竖直柱面透镜146把激光束发散，所述竖直柱面透镜146就是在指示铅直线束之铅直面上的激光束转换及输出装置。另外，借助下铅直点聚焦透镜148，所述竖向激光束转换及输出装置使竖向激光发生器86中的激光二极管(未示出)所发射的一部分激光束被聚焦，因而实现在沿本发明指示器的铅直方向位置处指示下铅直点的功能。所述一部分激光束通过光纤141指向聚焦透镜148。

详细地说，把光束分路器144装配在竖向激光发生器86的中心轴和陀螺地平仪98上方一侧，关于所述中心轴被沿铅直方向向上倾斜一定的角度，并通过竖向激光发生器86输出的大约20％的激光束，从而在天花板上形成一个铅直点。再有，光束分路器144反射所输出激光束的其余部分，比如80％的激光束到所述上铅直点，以指示铅直激光束线。所述竖向柱面透镜部分146使光束分路器144反射的激光束发散在与墙壁上指示铅直线的铅直面为同一的平面上。还有，装配在本发明指示器之外部盒子152下端部的下铅直点聚焦透镜148接收竖向激光发生器86输出到光纤141中的激光束，以指示下铅直点。所述竖直柱面透镜部分146包括：柱面透镜，用以使激光束发散在后面要述及的同一平面上；高度调节机构，用以沿向上和向下的方向调节柱面透镜；以及左右旋转机构，用以调节左和右的倾斜角。

水平激光束转换及输出装置包括：水平柱面透镜部分143，用以接收与竖向激光发生86相连之水平激光发生84输出的水平激光束，并将所接收的激光束发散在与指示墙壁上水平束线之水平面为同一的平面上。

所述水平柱面透镜部分143具有与竖向柱面透镜部分146同样的功能，并包括高度调节机构，用以沿向上和向下的方向调节柱面透镜；以及左右旋转机构，用以调节柱面透镜的左和右的倾斜角，以将激光束发散在后面要述及的同一平面上。

这里的水平柱面透镜部分143和竖向柱面透镜部分146中的每一个都呈圆柱形。如图30所示，当水平激光发生器84输出的激光束被垂直输出到柱面透镜145的柱面上时，柱面透镜145将输入的激光束发散在同一平面上。其中如果把柱面透镜145固定成垂直的，则当发射到墙壁上时，通过柱面透镜145并受到发散的激光束线指示成水平线。

用以把本发明的水平度和铅直度指示器支承在支承器，如三角架上的固定装置140b被装配在所述外部盒子152的底部表面上。固定装置140b可借助螺栓与三角架相连。

图41和42是表示按照激光束垂直入射到柱面透镜上的角度使激光束发散情况的示意图。图43和44表示激光束的水平束线关于要被倾斜输入到柱面透镜上的激光束入射角度关系的示意图。

当水平激光发生器84的激光束有如图41和42所示那样垂直入射到柱面透镜上时，受到柱面透镜145发散的激光束在墙面上160b上表现成直线。与上面所述的相比，当使激光束入射到像图43和44所示那样向后倾斜的柱面透镜145上时，由柱面透镜145发散的激光束线在墙面160b表现成曲线164，随着柱面透镜被倾斜，曲线的中间位置被弯曲得越多。

于是，即使在将激光发生器的柱面精确地装配到竖直轴上时，如果激光束不垂直入射到柱面透镜145的中心部分，则表现在墙面160上的束线中间部分被弯曲成有如图44所示那样。因而，为要精确地指示水平束线，需要调节柱面透镜145的位置。

图45和46是表示为调节本发明激光束之柱面透镜位置，所示柱面透镜外壳表面的剖面图。

所述柱面透镜的外壳包括：调节机构，用以利用安置在柱面透镜145外壳处的两个螺栓180b和182b沿向前、向后方向调节柱面透镜145的高度；以及左右旋转机构，用以通过旋调被安置在柱面透镜145的外壳处的螺栓190b沿左右方向调节角度，以调节柱面调节145，使其精确地垂直于进入的激光束。

像图45所示那样，通过调节螺栓180b和182b，以便如箭号E和F所示那样沿向前和向后的方向调节柱面调节145的高度，防止在柱面透镜145水平表面或竖直表面为同一的平面上发散而在墙壁上出现的水平或铅直激光束线弯曲，所述螺栓180b和182b被安置在柱面调节145的外壳处。

另如图46所示，通过旋调安置在柱面透镜145的外壳190处的左右调节螺栓190b，沿箭号C或D所指示的方向，也就是沿反时针方向或顺时针方向转动柱面透镜145，使激光束在与水平线或铅直线相符之水平面或铅直面为同一的平面上发散。由于上述结构是熟悉本技术领域的人所公知的普通照相机透镜组所用的技术，所以省略了对它们的详细描述。

产业上的应用

如上所述，本发明使用激光束的水平度和/或铅直度指示器中，由于把三角架装在所述水平度和/或铅直度指示器的底部，并将遥控接收装置装设在指示器主体的侧面，以便能够遥控控制，所以使用它是方便的。另外，内置旋转机构能够在水平度指示器与铅直度指示器之间变换。由于磁阻力的缘故，可使重锤的摆动运动快速停止，从而使得能由激光束方便地指示真实的水平度和铅直度。因而，本发明能够减少为指示水平度和/或铅直度所需的时间和工作量。此外，在作业目标非常大的情况下，能够有效地指示水平度和/或铅直度。

Claims (24)

1.一种使用激光束的水平度和铅直度指示器，用于指示水平度和铅直度，所述指示器包括：

用以发射激光束的激光束扫描机构；

将激光束扫描机构发射的激光束转换成激光束线，并输出所述激光束线的装置；以及

基准水平度保持装置，用以在保持水平度的同时维持所要输出的激光束线。

2.如权利要求1所述的指示器，其中，所述激光扫描机构包括：

调制电路，用于响应所接收的预定电功率调制脉冲间隔和脉冲宽度；以及

激光二极管，用于响应从所述调制电路收到的调制信号发射激光束。

3.如权利要求1或2所述的指示器，其中，所述激光束线转换及输出装置为柱面透镜，它被沿长度方向经切割处理，用以使被聚焦的激光束转换成激光束线。

4.如权利要求3所述的指示器，其中，所述激光束线转换及输出装置还包括用以使所述柱面透镜旋转90°的装置，以使所述激光束线在被旋转90°的状态下输出。

5.如权利要求1或2所述的指示器，其中，所述激光束线转换及输出装置包括：

以预定速度旋转的多角旋转平面镜，用以反射激光束，使已聚焦的激光束转换成激光束线；和

电机，用以按预定速度转动所述多角旋转平面镜。

6.如权利要求1或2所述的指示器，其中，所述基准水平度保持装置包括：

局部经切割处理的上球体，与所述激光束扫描装置相适应；

支承体，它的上表面有微型轴承机构，使上球体与三点相适应；

下球体，其直径大于上球体的直径，并由所述支承体与上球体连接，以便能自动保持沿铅直方向的平衡，并因此而保持上球体之激光扫描机构的水平度。

7.如权利要求1或2所述的指示器，其中，所述基准水平度保持装置是液体水平度指示器，其中一个内置激光束扫描机构用于扫描通过激光束扫描窗的激光束，所述激光束扫描窗形成于基准水平度保持装置的一侧，所述内置激光束扫描机构被安置在所述液体水平度指示器中的特定空间处，并根据液体水平度指示器中气泡的位置，以手动方式调节被安置在所述液体水平度指示器中的激光束扫描机构的水平度。

8.如权利要求7所述的指示器，其中，所述水平度指示器包括：上部单元和下部单元，并在将指示器用作水平度指示器时，所述上部单元和下部单元彼此折叠；还包括与所述上部单元相连的悬臂，该悬臂沿着在所述下部单元的上表面上形成的槽滑动，并被折叠；在将所述指示器用作铅直度指示器时，所述上部单元和下部单元并不彼此折叠，而且所述悬臂沿所述槽滑动，并且不折叠。

9.如权利要求1或2所述的指示器，其中，所述指示器还包括一个三角架，它与在指示器下表面处形成的孔相连，用以调节指示器的高度，以形成激光束的水平线和铅直线。

10.如权利要求1或2所述的指示器，其中，所述指示器还包括：

一个窗口，它形成于指示器的一侧，用以接收来自遥控器的遥控信号；以及

一个安置在指示器中的处理器，用以处理所述遥控信号，以对所述激光束扫描机构给出经过处理的遥控信号。

11.如权利要求1或2所述的指示器，其中，所述指示器还包括眼保护电路，用以切断所述激光束扫描机构的电功率，而响应从传输部分收到的功率断开控制信号，所述传输部分在检测激光束线时传送控制信号，以切断所述激光束扫描机构的电功率。

12.如权利要求1或2所述的指示器，其中，所述传输部分被安置在工作人员佩戴的一对眼镜或头盔中，以保护工作人员的视力。

13.如权利要求12所述的指示器，其中，所述基准水平度保持装置包括：

柱状浮动体，其上部设有覆盖物，用以容纳激光束扫描机构；

校准器，它包括放在所述浮动体上部之覆盖物上的三点处的重锤；与各重锤相连的杆；以及调节重锤，用以通过沿着杆的移动，调节激光束扫描机构的水平度；

在所述浮动体内竖直形成的导管，管内嵌入电池；

球形铅锤，它连在通孔的下端；以及

装有液体的外部盒子，在连接所述球形铅锤的同时，所述浮动体在液体上面移动。

14.一种使用激光束的水平度和铅直度指示器，它包括：

陀螺地平仪，被固定安装在一个外部盒子主体体的上部，它的中心部分能够沿各个方向旋转和移动；

从所述陀螺地平仪的中心部分悬锤的重锤机构进行摆动运动；

与所述重锤机构耦接的水平和竖向激光发生器沿水平方向和铅直方向发射激光束；水平和竖向激光束转换及输出装置与所述重锤机构耦接，并使水平和竖向激光发生器所发射激光束发散并输出到与水平面或竖直面相同的平面上；以及

摆动阻尼部分，用以快速阻尼所述重锤机构的摆动运动，使其稳定在铅直位置。

15.如权利要求14所述的指示器，其中，所述水平和竖向激光发生器包括：

调制电路，用以响应预定的电功率调制脉冲间隔和脉冲宽度；

激光二极管，用以受调制电路的调制信号激发而发射激光束；以及

准直透镜，用以聚焦发散的激光束。

16.如权利要求14所述的指示器，其中，所述水平和竖向激光束线转换及输出装置包括：柱面透镜，它将竖直输入的激光束发散到与柱面透镜的圆形部分同样的水平面或竖直面上，并将所述发散的激光束输出为激光束线。

17.如权利要求14所述的指示器，其中，所述水平和竖向激光束转换及输出装置还包括：

高度调节机构，用以沿前后方向调节所述柱面透镜的高度；以及

左右旋转机构，用以调节向左右两侧偏斜的角度。

18.如权利要求14所述的指示器，其中，所述重锤机构为一铜板。

19.如权利要求14所述的指示器，其中，所述重锤机构还包括重锤调节部分，用以调节重锤重心的运动。

20.如权利要求19所述的指示器，其中，所述重锤调节机构通过调节螺栓的位置，调节重心。

21.如权利要求14所述的指示器，其中，所述摆动阻尼部分是一个多极磁环，它被固定地安置在外部盒子的下部，并与竖直在其下方的重锤机构分离。

22.如权利要求14所述的指示器，其中，所述竖向激光束线转换及输出装置还包括：

光纤，用以接收竖向激光发生器发射并通过准直透镜的激光束，并沿竖直向下的方向输出激光束；以及聚焦透镜，用以汇聚通过光纤传输的激光束，并在外部盒子所在的底部表面上显示铅直点。

23.如权利要求14所述的指示器，其中，所述陀螺地平仪包括：

固定到所述外部盒子上部的外环；

中间环，它被安置在所述外环内侧，并经一径向支承轴与所述外环连接而被可转地安装；以及

中心环，它被安置在所述中间环内侧，并经一支承轴与所述中间环相连，以便能够沿与中间环旋转方向垂直的方向转动；

其中所述中心环的内侧连到重锤机构，互相耦接。

24.如权利要求14所述的指示器，其中，所述竖向激光束线转换及输出装置包括：光束分路器，用以沿向上的方向传输一部分从竖向激光发生器发射的激光束，显示一个竖直向上的点，并向着竖向柱面透镜反射其余激光束，显示一条竖直线。

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