專利名稱：參考光束發(fā)生器和方法
參考光束發(fā)生器和方法本發(fā)明為申請日為2009年8月13日提交、申請?zhí)枮?00910163327. X且發(fā)明名稱為“參考光束發(fā)生器和方法”的申請的分案申請。相關(guān)申請的交叉引用不適用關(guān)于聯(lián)邦資助的研究或開發(fā)的聲明不適用
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種類型的參考光束發(fā)生器，其被用于將垂直、水平和方的可見光參考光束投射到墻、天花板或地板上，以促進(jìn)在建筑工地或其它地方的空間定位。這樣的工具已經(jīng)被用于給墻、梁、托梁、天花板、鋪設(shè)的瓷磚、懸掛的架子和櫥柜的建筑布局以及給其它許多類似的活動提供可見參考線。現(xiàn)有技術(shù)的參考光束發(fā)生器通常以特定的幾何配置中只產(chǎn)生一個(gè)或兩個(gè)參考光束。雖然這樣的設(shè)備是有用的，但是它們的應(yīng)用有限。此外，這樣的設(shè)備通常提供靜止的參考光束或者旋轉(zhuǎn)的光束。靜止的參考光束的用途有限。產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的參考光束的設(shè)備提供了產(chǎn)生遍布表面的光線的能力。然而，因?yàn)樾D(zhuǎn)光束的功率遍布光束的整個(gè)360度旋轉(zhuǎn)，因此為了使該線是可見的，需要稍微更高功率的光源，一般是激光。墻上或其它表面上的長度較短的光束路徑可能只接收光束功率的十分之一，例如，如果這段光束路徑只等于光束旋轉(zhuǎn)的十分之一。因此，較高功率的激光光源必須被包含在該設(shè)備中。這不僅僅減小了電池壽命，而且提高了安全顧慮。如果光束停止旋轉(zhuǎn)，那么指向固定點(diǎn)處的光束的功率必須稍微被減小，或者激光必須被立即切斷。由此可見，需要這樣的參考光束發(fā)生器，其在使用中提供最大的靈活性、提供多個(gè)參考光束并且允許在較低的功率消耗和較低的光束功率電平的情況下的滿足要求的操作。

發(fā)明內(nèi)容
這些需要可由一種參考光束發(fā)生器滿足，其包括用于投射第一扇形激光光束的第一投射回轉(zhuǎn)臺、用于投射第二扇形激光光束的第二投射回轉(zhuǎn)臺和用于投射第三扇形激光光束的第三投射回轉(zhuǎn)臺。第一扇形激光光束被在第一平面中投射，第二扇形激光光束被在垂直于第一平面的第二平面中投射，而第三扇形激光光束被在垂直于第一平面和第二平面的第三平面中投射。回轉(zhuǎn)臺支架支撐第一投射回轉(zhuǎn)臺、第二投射回轉(zhuǎn)臺和第三投射回轉(zhuǎn)臺， 以使每個(gè)回轉(zhuǎn)臺可繞著垂直于它將扇形激光光束所投射的平面的軸樞軸轉(zhuǎn)動過完整的一周?；剞D(zhuǎn)臺支架包括用于支撐第一回轉(zhuǎn)臺的第一樞軸裝置、用于支撐第二回轉(zhuǎn)臺的第二樞軸裝置和用于支撐第三回轉(zhuǎn)臺的第三樞軸裝置。第一樞軸裝置、第二樞軸裝置和第三樞軸裝置中的每一個(gè)允許操作員手工旋轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)臺并提供使在回轉(zhuǎn)臺被旋轉(zhuǎn)以后保持在適當(dāng)?shù)奈恢玫淖銐虻哪Σ?。第一投射回轉(zhuǎn)臺、第二投射回轉(zhuǎn)臺和第三投射回轉(zhuǎn)臺中的每一個(gè)可包括提供激光光束的激光二極管、用于給激光二極管提供功率的功率源和用于將光束重定向?yàn)樯刃蔚耐哥R。在這些回轉(zhuǎn)臺中的每一個(gè)中的功率源可包括電池。投射回轉(zhuǎn)臺中的每一個(gè)可進(jìn)一步包括容納激光二極管、功率源和透鏡的回轉(zhuǎn)臺主體，這些投射回轉(zhuǎn)臺中的每一個(gè)具有將回轉(zhuǎn)臺主體連接到回轉(zhuǎn)臺支架的樞軸裝置。樞軸裝置提供了回轉(zhuǎn)臺繞著基本垂直于扇形激光光束從回轉(zhuǎn)臺被投射至的平面的軸的樞軸轉(zhuǎn)動。氣泡水平儀(bubble vial)可被設(shè)置在回轉(zhuǎn)臺支架上以便于校平該回轉(zhuǎn)臺支架，以使扇形光束可被投射到垂直或水平的平面中。投射回轉(zhuǎn)臺支架可包括用于支撐第一回轉(zhuǎn)臺的第一樞軸裝置，該第一樞軸裝置包括用于旋轉(zhuǎn)第一回轉(zhuǎn)臺的第一樞軸電動機(jī)；用于支撐第二回轉(zhuǎn)臺的第二樞軸裝置，該第二樞軸裝置包括用于旋轉(zhuǎn)第二回轉(zhuǎn)臺的第二樞軸電動機(jī)；和用于支撐第三回轉(zhuǎn)臺的第三樞軸裝置，該第三樞軸裝置包括用于旋轉(zhuǎn)第三回轉(zhuǎn)臺的第三樞軸電動機(jī)。第一樞軸電動機(jī)、第二樞軸電動機(jī)和第三樞軸電動機(jī)中的每一個(gè)響應(yīng)于電動機(jī)控制電路。第一投射回轉(zhuǎn)臺、第二投射回轉(zhuǎn)臺和第三投射回轉(zhuǎn)臺中的每一個(gè)可包括回轉(zhuǎn)臺主體、回轉(zhuǎn)臺主體中的激光二極管和柱面透鏡，以及將該回轉(zhuǎn)臺主體連接到回轉(zhuǎn)臺支架的樞軸裝置，其中，激光二極管提供激光光束，而柱面透鏡將該光束變?yōu)樯刃?。激光二極管可由回轉(zhuǎn)臺支架中的電池供電。該電池可通過滑動電觸頭連接到激光二極管。每個(gè)激光二極管提供具有充足直徑的激光光束，以使所述光束的一部分在柱面透鏡周圍通過，從而在從回轉(zhuǎn)臺投射的激光線的中心處產(chǎn)生光斑。第一扇形激光光束、第二扇形激光光束和第三扇形激光光束中的每一個(gè)可為綠色的。第一投射回轉(zhuǎn)臺、第二投射回轉(zhuǎn)臺和第三投射回轉(zhuǎn)臺可具有可被分別接通的激光二極管。發(fā)生器可包括飛行時(shí)間測量裝置，該飛行時(shí)間測量裝置用于調(diào)制激光光束中的至少一個(gè)、檢測已調(diào)光束到發(fā)生器的反射和確定從發(fā)生器到反射已調(diào)光束的表面的距離。一種使用參考光束發(fā)生器將光的參考點(diǎn)投射到多個(gè)表面上的方法，該參考光束發(fā)生器具有用于分別投射第一扇形激光光束、第二扇形激光光束和第三扇形激光光束的第一投射回轉(zhuǎn)臺、第二投射回轉(zhuǎn)臺和第三投射回轉(zhuǎn)臺，第一扇形激光光束、第二扇形激光光束和第三扇形激光光束被定向?yàn)楸舜舜怪?，并且這些回轉(zhuǎn)臺是可旋轉(zhuǎn)的，以使扇形光束中的每一個(gè)可繞著垂直于扇形光束被投射至的平面的軸旋轉(zhuǎn)，該方法可包括以下步驟相對于多個(gè)表面定向參考光束發(fā)生器；將第一扇形激光光束和第二扇形激光光束投射到第一表面上，以使第一參考點(diǎn)被限定在第一表面上的兩個(gè)光束的交點(diǎn)處；旋轉(zhuǎn)第一扇形光束和第二扇形光束中的一個(gè)，以使它照射鄰近第一表面的第二表面；以及投射第一扇形光束、第二扇形光束和第三扇形光束中的第三個(gè)，以使它照射第二表面并且與第一扇形光束和第二扇形光束中照射第二表面的一個(gè)相交，從而在第二表面上限定第二參考點(diǎn)。相對于多個(gè)表面定向光束發(fā)生器的步驟可包括校平參考光束發(fā)生器的步驟。相對于多個(gè)表面定向參考光束發(fā)生器的步驟可包括相對于這些表面定位發(fā)生器的步驟。一種將光的參考點(diǎn)投射在多個(gè)表面上的方法，其包括以下步驟相對于多個(gè)表面定向參考光束發(fā)生器；將第一扇形激光光束、第二扇形激光光束投射在第一表面上，以使第一參考點(diǎn)被限定在第一表面上的兩個(gè)光束的交點(diǎn)處；旋轉(zhuǎn)第一扇形光束和第二扇形光束， 以使它們都照射與第一表面相對的第二表面；以及投射第一扇形光束和第二扇形光束，以使它們照射第二表面并且在第二表面上相交，從而在第二表面上限定第二參考點(diǎn)。相對于多個(gè)表面定向參考光束發(fā)生器的步驟可包括校平參考光束發(fā)生器的步驟。相對于多個(gè)表面定向參考光束發(fā)生器的步驟可包括相對于這些表面定位發(fā)生器的步驟。一種使用參考光束發(fā)生器將光的參考點(diǎn)投射在多個(gè)表面上的方法，該參考光束發(fā)生器具有用于分別投射第一扇形激光光束、第二扇形激光光束和第三扇形激光光束的第一投射回轉(zhuǎn)臺、第二投射回轉(zhuǎn)臺和第三投射回轉(zhuǎn)臺，其中，第一扇形激光光束、第二扇形激光光束和第三扇形激光光束被定向?yàn)楸舜舜怪?，并且這些回轉(zhuǎn)臺是可旋轉(zhuǎn)的，以使所述扇形光束中的每一個(gè)可繞著垂直于扇形光束被投射至的平面的軸旋轉(zhuǎn)，該方法可包括以下步驟相對于多個(gè)表面定向參考光束發(fā)生器；將第一扇形激光光束和第二扇形激光光束投射在第一表面上，以使第一參考點(diǎn)被限定在第一表面上的兩個(gè)光束的交點(diǎn)處；以及投射第一扇形光束、第二扇形光束和第三扇形光束中的第三個(gè)，以使它照射第二表面和第三表面并且與第一扇形光束和第二扇形光束相交。通過該布置，第二參考點(diǎn)被限定在第二表面上第一扇形光束和第三扇形光束相交處，而第三參考點(diǎn)被限定在第三表面上第二扇形光束和第三扇形光束相交處。該方法可包括校平參考光束發(fā)生器的步驟。相對于多個(gè)表面定向參考光束發(fā)生器的步驟可包括相對于這些表面定位發(fā)生器的步驟。因此，目的是提供一種參考光束發(fā)生器，其中改進(jìn)了發(fā)生器的結(jié)構(gòu)和操作。


圖1是參考光束發(fā)生器的實(shí)施例的透視圖；圖2是在圖1中從左向右看的參考光束發(fā)生器的側(cè)視圖；圖3是在圖1中從右向左看的參考光束發(fā)生器的側(cè)視圖；圖4是該參考光束發(fā)生器的俯視圖；圖5是示出了一種配置的示意圖，S卩，發(fā)生器可通過該配置確定與表面的距離；以及圖6至圖22示出了參考光束發(fā)生器的使用方法。具體實(shí)施方法參考圖1至圖4，它們示出了包含第一投射回轉(zhuǎn)臺12、第二投射回轉(zhuǎn)臺14和第三投射回轉(zhuǎn)臺16的參考光束發(fā)生器10。第一投射回轉(zhuǎn)臺12投射第一扇形激光光束18，其用虛線示意示出。扇形激光光束18被投射在第一平面中，其在圖1中被描繪為垂直平面。第二投射回轉(zhuǎn)臺14投射第二扇形激光光束20。第二扇形激光光束20被投射在垂直于所述第一平面的第二平面中。該第二平面也顯示為垂直平面。最后，第三投射回轉(zhuǎn)臺16投射第三扇形激光光束22。第三扇形激光光束22被投射在第三平面中，該第三平面被顯示為垂直于第一扇形光束18和第二扇形光束20分別位于的第一平面和第二平面的水平面。僅僅為了說明的目的，扇形光束18、20和22被描繪為長度短的、薄的、平坦的和寬度擴(kuò)展的。實(shí)際上，由參考光束發(fā)生器產(chǎn)生的薄的扇形光束跨越工作場地延伸很多英尺，以在遠(yuǎn)離發(fā)生器 10的位置處提供參考線和參考點(diǎn)。此外，如果需要，這些光束可擴(kuò)展大得多的角度，例如，扇形光束可擴(kuò)展實(shí)質(zhì)上大于90°的角度?；剞D(zhuǎn)臺支架M支撐第一投射回轉(zhuǎn)臺12、第二投射回轉(zhuǎn)臺14和第三投射回轉(zhuǎn)臺 16，以使每個(gè)回轉(zhuǎn)臺可繞著垂直于它將扇形激光光束投射的平面的軸樞軸轉(zhuǎn)動過完整的一周?；剞D(zhuǎn)臺支架M包括頂板沈以及兩個(gè)側(cè)板觀和30?；剞D(zhuǎn)臺12、14和16中的每一個(gè)包括用于支撐回轉(zhuǎn)臺并允許操作員手工旋轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)臺的樞軸裝置。例如，第二回轉(zhuǎn)臺14包括通過固定在板30中的軸承34嚙合的軸32。軸承34被選擇成提供充足的摩擦，以便當(dāng)回轉(zhuǎn)臺14被操作員手工旋轉(zhuǎn)到期望的位置時(shí)，回轉(zhuǎn)臺保持在該位置上，直到它被操作員再次旋轉(zhuǎn)。如果需要，額外的摩擦元件可被固定在與軸32接觸的回轉(zhuǎn)臺支架M中，以增加對轉(zhuǎn)動回轉(zhuǎn)臺14的摩擦阻力。盡管未在這些附圖中示出，但是回轉(zhuǎn)臺12和16也具有相同的樞軸裝置，這些相同的樞軸裝置提供其支撐，允許操作員手工旋轉(zhuǎn)這些回轉(zhuǎn)臺，并提供充足的摩擦以使這些回轉(zhuǎn)臺在被手工旋轉(zhuǎn)以后保持在適當(dāng)?shù)奈恢?。樞軸裝置提供了每個(gè)回轉(zhuǎn)臺12、 14和16繞著基本垂直于扇形激光光束18、20和22從各自的回轉(zhuǎn)臺被投射至的平面的軸的樞軸轉(zhuǎn)動。也可使用其它樞軸裝置來代替軸32和軸承34。當(dāng)使用參考光束發(fā)生器時(shí)，回轉(zhuǎn)臺支架M通常被安裝在三角架或其它支撐結(jié)構(gòu)上。三角架或其它支撐結(jié)構(gòu)被固定于底板36。回轉(zhuǎn)臺支架的上部包括支架銷38以及一對調(diào)節(jié)元件40和42。調(diào)節(jié)元件40和42包括分別旋轉(zhuǎn)螺紋軸48和50的指輪44和46。銷 38允許當(dāng)操作員旋轉(zhuǎn)指輪40和42時(shí)回轉(zhuǎn)臺支架M的上部在兩個(gè)正交方向上傾斜。為了幫助調(diào)節(jié)過程并且為了便于校平回轉(zhuǎn)臺支架M，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的氣泡水平儀52和M被安裝在回轉(zhuǎn)臺M的上部上。扇形光束可通過該配置被非常精確地投射在垂直平面和水平平面上。 手柄陽被直接連接到板36以允許操作員在設(shè)置過程期間容易調(diào)節(jié)發(fā)生器10。投射回轉(zhuǎn)臺12、14和16包括回轉(zhuǎn)臺主體56、58和60，它們分別限定射出光束18、 20和22的縫62、64和66。如圖5所描繪的，每個(gè)回轉(zhuǎn)臺主體包括激光源，例如提供激光光束70的激光二極管68 ；功率源，例如用于當(dāng)開關(guān)74被啟動時(shí)給激光二極管68提供功率的電池72 ；以及透鏡，例如用于將光束70重定向?yàn)樵?8所示的扇形的柱面透鏡76。在光束路徑中還包括在將激光擴(kuò)展為扇形配置之前將它準(zhǔn)直的準(zhǔn)直透鏡80。如果需要，準(zhǔn)直透鏡80可被省略。此外，扇形光束也可使用線生成棱鏡(line-generating prism)或衍射光學(xué)器件產(chǎn)生。盡管可為每個(gè)回轉(zhuǎn)臺中的每個(gè)激光二極管提供分離的電池，但是如果需要，可通過滑動電觸頭裝置或其它裝置將單個(gè)電池或其它功率源連接到每個(gè)回轉(zhuǎn)臺中的激光二極管。對于這樣的中央功率源，功率源被容納在回轉(zhuǎn)臺支架M中，并且每個(gè)軸32裝有一對導(dǎo)體，導(dǎo)體被連接到功率源的滑動觸頭或滑動刷收緊(contracted)?？蛇x擇地，這些導(dǎo)體可位于回轉(zhuǎn)臺12、14和16上。作為又一個(gè)可選方案，為了給回轉(zhuǎn)臺中的激光二極管提供功率， 中央電池可設(shè)置在回轉(zhuǎn)臺支架M中，絕緣導(dǎo)線延伸到每個(gè)回轉(zhuǎn)臺。當(dāng)然，使用這種布置，每個(gè)回轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)被導(dǎo)線長度限制。圖1至圖4中顯示的參考光束發(fā)生器10被手工調(diào)節(jié)。然而，應(yīng)認(rèn)識到，可提供各種自動特征。例如，投射回轉(zhuǎn)臺支架對可包括用于旋轉(zhuǎn)第一回轉(zhuǎn)臺12的第一樞軸電動機(jī)、 用于旋轉(zhuǎn)第二回轉(zhuǎn)臺14的第二樞軸電動機(jī)和用于旋轉(zhuǎn)第三回轉(zhuǎn)臺16的第三樞軸電動機(jī)。 優(yōu)選，第一樞軸電動機(jī)、第二樞軸電動機(jī)和第三樞軸電動機(jī)中的每一個(gè)響應(yīng)于電動機(jī)控制電路。遠(yuǎn)程控制機(jī)制可允許操作員從一段距離外控制三個(gè)回轉(zhuǎn)臺中的每一個(gè)的旋轉(zhuǎn)。應(yīng)認(rèn)識到，參考光束發(fā)生器產(chǎn)生被投射到表面上的參考線。這些參考線是相對明亮的。這是通過限制參考線的長度由低功率激光二極管來完成的。如果從回轉(zhuǎn)臺引導(dǎo)扇形光束18、20和22只通過有限的范圍，那么光束的功率將被更有效地使用。例如，如果光束以15度角發(fā)散，那么由此產(chǎn)生的線的亮度將是在光束被同時(shí)投射整個(gè)360度的情況下產(chǎn)生的線的亮度的M倍。即使相對寬的90度發(fā)散也產(chǎn)生亮度是在光束被投射整個(gè)360度的情況下產(chǎn)生的線的亮度的4倍的線?？赡芷谕麑⑸踔粮髁恋膮⒖紙A添加至被投射的線的中心。這是通過將比柱面透鏡略大的被準(zhǔn)直的激光光束引導(dǎo)到柱面透鏡76來完成的。柱面透鏡76被支撐成使超出其邊界的大多數(shù)光不被阻斷并且在柱面透鏡76周圍通過，以在從回轉(zhuǎn)臺投射的激光線的中心處形成光斑。光可僅僅在一側(cè)上或者同時(shí)在兩側(cè)上在柱面透鏡 76周圍通過。結(jié)構(gòu)中的其它變形可被引入?yún)⒖脊馐l(fā)生器中。例如，第一扇形激光光束、第二扇形激光光束和第三扇形激光光束每個(gè)可使用產(chǎn)生綠光或紅光的類型的激光二極管來產(chǎn)生。 此外，不同顏色的扇形光束可從各回轉(zhuǎn)臺產(chǎn)生。如果需要，參考光束發(fā)生器可被配置為測量并顯示從發(fā)生器到參考光束被投射的表面的距離。發(fā)生器可包括飛行時(shí)間電路，該飛行時(shí)間電路測量光束從發(fā)生器至表面、被表面反射并且然后返回發(fā)生器所需的最短時(shí)間。如圖5所示，發(fā)生器可包括調(diào)制器90，該調(diào)制器90非常短暫地中斷激光二極管68的功率。計(jì)時(shí)器電路92確定從表面返回的光到達(dá)發(fā)生器、被鏡94發(fā)射并且被光電探測器96感測所需的時(shí)間。然后，計(jì)時(shí)器電路92將測量的距離輸出至顯示器94以被操作員查看。圖6至圖21示出了可使用發(fā)生器10的各種方法。最初，參考光束發(fā)生器10必須相對于光束被投射至的多個(gè)表面被定向。為了說明的目的，附圖顯示了簡化的發(fā)生器10， 該發(fā)生器10在房間的圖示中被懸掛。如圖6所示，第一扇形激光光束18和第二扇形激光光束22被投射在第一表面100上，以使第一參考點(diǎn)“點(diǎn)1”被限定在第一表面上的兩個(gè)光束18和22的交點(diǎn)處。然后，兩個(gè)光束中被示為光束22的一個(gè)光束被旋轉(zhuǎn)，以使它照射鄰近第一表面100的第二表面102。接下來，在圖7中被示為光束20的第一扇形光束、第二扇形光束和第三扇形光束中的第三個(gè)被投射，以使它照射第二表面102并與第一扇形光束和第二扇形光束中照射第二表面的一個(gè)扇形光束相交，從而在第二表面102上限定第二參考點(diǎn)“點(diǎn)3”。該過程在圖8中重復(fù)，將這些光束投射到與觀察者最近的表面上，其中光束18 被恢復(fù)運(yùn)行，而光束20被切斷。“點(diǎn)2”按照這種方式被限定。該過程在圖9中重復(fù)，在表面104上限定“點(diǎn)4”。如圖10所示，該過程被再次重復(fù)，使光束的交點(diǎn)返回“點(diǎn)1”。如圖11至圖14所示，該過程可重復(fù)，在該過程中，表面106上的“點(diǎn)5”、最近的表面上的“點(diǎn)2”、表面108上的“點(diǎn)6”和表面100上的“點(diǎn)1”被限定。該過程可在圖15至圖 19中重復(fù)，在該過程中，表面104上的“點(diǎn)4”、表面106上的“點(diǎn)5”、表面102上的“點(diǎn)3”和表面108上的“點(diǎn)6”被限定。該過程被再次重復(fù)，使光束的交點(diǎn)返回表面104上的“點(diǎn)4”。 圖20和圖21描繪該系統(tǒng)從二光束模式轉(zhuǎn)換為三光束模式，在二光束模式中，“點(diǎn)1”被限定在表面100上，在三光束模式中，表面100上的“點(diǎn)1”和表面104上的“點(diǎn)4”被同時(shí)限定。應(yīng)認(rèn)識到，來自一個(gè)表面的點(diǎn)可被轉(zhuǎn)換成在相對的表面上的對應(yīng)點(diǎn)。例如，如圖6 所示，第一扇形激光光束和第二扇形激光光束可被投射在第一表面例如100上，以使第一參考點(diǎn)“點(diǎn)1”被限定在兩個(gè)光束18和22的交點(diǎn)處。然后，第一扇形光束18和第二扇形光束22可被同時(shí)旋轉(zhuǎn)，以使它們都照射與第一表面相對的第二表面，如圖8所示。然后，光束被投射，以使它們照射第二表面并在第二表面上相交，從而在第二表面上限定第二參考點(diǎn)， 在該情況下為“點(diǎn)2”。點(diǎn)1和點(diǎn)2的相對位置將取決于發(fā)生器10在房間內(nèi)的位置和它的方向。應(yīng)認(rèn)識到，盡管附圖中的圖6至圖20示出僅僅限定了一個(gè)參考點(diǎn)的發(fā)生器，附圖中的圖21示出僅僅限定了兩個(gè)參考點(diǎn)的發(fā)生器，但是通過加寬扇形光束，三個(gè)或更多個(gè)參考點(diǎn)可通過在各種表面上使光束相交被限定。如圖22所示，這些光束是足夠?qū)挼?，以使回轉(zhuǎn)臺12和14可被向上轉(zhuǎn)動以與回轉(zhuǎn)臺16的扇形光束22—起創(chuàng)建點(diǎn)1、4和5，或者被向下轉(zhuǎn)動以與回轉(zhuǎn)臺16的扇形光束22 —起創(chuàng)建點(diǎn)1、4和6。如圖22所示，點(diǎn)1、4和5是由具有90°或更寬的寬度的光束限定的?？墒褂蒙踔粮鼘挼墓馐鴣碓诟鞅砻嫔袭a(chǎn)生額外的參考點(diǎn)ο應(yīng)認(rèn)識到，雖然激光二極管被稱為參考光束發(fā)生器的光源，但是在某些應(yīng)用中可使用其它激光光束源。此外，可構(gòu)造使用非相干光的參考光束發(fā)生器。然而，這種發(fā)生器可具有短得多的工作范圍，因?yàn)閰⒖脊馐鴮⒃谝欢尉嚯x處快速地加寬并且減小可達(dá)到的精度。從附圖、公開和所附權(quán)利要求的研究中，可獲得參考光束發(fā)生器的其它方面。
權(quán)利要求
1.一種使用參考光束發(fā)生器將光的參考點(diǎn)投射到多個(gè)表面上的方法，所述參考光束發(fā)生器具有分別投射第一扇形激光光束、第二扇形激光光束和第三扇形激光光束的第一投射回轉(zhuǎn)臺、第二投射回轉(zhuǎn)臺和第三投射回轉(zhuǎn)臺，所述第一扇形激光光束、所述第二扇形激光光束和所述第三扇形激光光束被定向?yàn)楸舜舜怪?，并且所述回轉(zhuǎn)臺是可旋轉(zhuǎn)的，以使所述扇形光束中的每一個(gè)能夠繞著垂直于所述扇形光束被投射至的平面的軸旋轉(zhuǎn)，所述方法包括以下步驟相對于所述多個(gè)表面定向所述參考光束發(fā)生器，將所述第一扇形激光光束和所述第二扇形激光光束投射到第一表面上，從而在所述第一表面上的所述兩個(gè)光束的交點(diǎn)處限定第一參考點(diǎn)，旋轉(zhuǎn)所述第一扇形光束和所述第二扇形光束中的一個(gè)，以使它照射鄰近所述第一表面的第二表面，以及投射所述第一扇形光束、所述第二扇形光束和所述第三扇形光束中的第三個(gè)，以使它照射所述第二表面并且與所述第一扇形光束和所述第二扇形光束中照射所述第二表面的所述一個(gè)相交，從而在所述第二表面上限定第二參考點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中相對于所述多個(gè)表面定向所述參考光束發(fā)生器的所述步驟包括校平所述參考光束發(fā)生器的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中相對于所述多個(gè)表面定向所述參考光束發(fā)生器的所述步驟包括相對于所述表面定位所述發(fā)生器的步驟。
4.一種使用參考光束發(fā)生器將光的參考點(diǎn)投射到多個(gè)表面上的方法，所述參考光束發(fā)生器具有分別投射第一扇形激光光束、第二扇形激光光束和第三扇形激光光束的第一投射回轉(zhuǎn)臺、第二投射回轉(zhuǎn)臺和第三投射回轉(zhuǎn)臺，所述第一扇形激光光束、所述第二扇形激光光束和所述第三扇形激光光束被定向?yàn)楸舜舜怪保⑶宜龌剞D(zhuǎn)臺是可旋轉(zhuǎn)的，以使所述扇形光束中的每一個(gè)能夠繞著垂直于所述扇形光束被投射至的平面的軸旋轉(zhuǎn)，所述方法包括以下步驟相對于所述多個(gè)表面定向所述參考光束發(fā)生器，將所述第一扇形激光光束和所述第二扇形激光光束投射到第一表面上，從而在所述第一表面上的所述兩個(gè)光束的交點(diǎn)處限定第一參考點(diǎn)，旋轉(zhuǎn)所述第一扇形光束和所述第二扇形光束這兩個(gè)光束，以使所述兩個(gè)光束都照射與所述第一表面相對的第二表面，以及投射所述第一扇形光束和所述第二扇形光束，以使它們照射所述第二表面并且在所述第二表面上相交，從而在所述第二表面上限定第二參考點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中相對于所述多個(gè)表面定向所述參考光束發(fā)生器的所述步驟包括校平所述參考光束發(fā)生器的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中相對于所述多個(gè)表面定向所述參考光束發(fā)生器的所述步驟包括相對于所述表面定位所述發(fā)生器的步驟。
7.—種參考光束發(fā)生器，其包括第一投射回轉(zhuǎn)臺，其用于投射第一扇形光束；第二投射回轉(zhuǎn)臺，其用于投射第二扇形光束，所述第二扇形光束垂直于所述第一扇形光束；第三投射回轉(zhuǎn)臺，其用于投射第三扇形光束，所述第三扇形光束垂直于所述第一扇形光束和所述第二扇形光束；以及回轉(zhuǎn)臺支架，其支撐所述第一投射回轉(zhuǎn)臺、所述第二投射回轉(zhuǎn)臺和所述第三投射回轉(zhuǎn)臺，以使每個(gè)回轉(zhuǎn)臺可繞著垂直于其投射的扇形光束的軸樞軸轉(zhuǎn)動。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的參考光束發(fā)生器，其中所述回轉(zhuǎn)臺支架包括用于支撐所述第一投射回轉(zhuǎn)臺的第一樞軸裝置、用于支撐所述第二投射回轉(zhuǎn)臺的第二樞軸裝置、用于支撐所述第三投射回轉(zhuǎn)臺的第三樞軸裝置，所述第一樞軸裝置、所述第二樞軸裝置和所述第三樞軸裝置中的每一個(gè)允許操作員手工旋轉(zhuǎn)所述回轉(zhuǎn)臺并且提供使當(dāng)所述回轉(zhuǎn)臺被旋轉(zhuǎn)之后保持在適當(dāng)?shù)奈恢玫某浞值哪Σ痢?br> 9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的參考光束發(fā)生器，其中所述第一投射回轉(zhuǎn)臺、所述第二投射回轉(zhuǎn)臺和所述第三投射回轉(zhuǎn)臺每個(gè)都包括發(fā)光二極管，其提供光束；功率源，其用于給所述二極管提供功率；以及透鏡，其用于將所述光束重定向?yàn)樯刃巍?br> 10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的參考光束發(fā)生器，其中所述回轉(zhuǎn)臺中的每一個(gè)中的所述功率源包括電池。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的參考光束發(fā)生器，其中所述第一投射回轉(zhuǎn)臺、所述第二投射回轉(zhuǎn)臺和所述第三投射回轉(zhuǎn)臺中的每一個(gè)包括回轉(zhuǎn)臺主體；所述回轉(zhuǎn)臺主體中的發(fā)光二極管和柱面透鏡，所述二極管提供光束，而所述柱面透鏡將所述光束改變?yōu)樯刃?；以及樞軸裝置，其將所述回轉(zhuǎn)臺主體連接到所述回轉(zhuǎn)臺支架。
12.一種使用參考光束發(fā)生器將光的參考點(diǎn)投射到多個(gè)表面上的方法，所述參考光束發(fā)生器具有分別投射第一扇形激光光束、第二扇形激光光束和第三扇形激光光束的第一投射回轉(zhuǎn)臺、第二投射回轉(zhuǎn)臺和第三投射回轉(zhuǎn)臺，所述第一扇形激光光束、所述第二扇形激光光束和所述第三扇形激光光束被定向?yàn)楸舜舜怪保⑶宜龌剞D(zhuǎn)臺是可旋轉(zhuǎn)的，以使所述扇形光束中的每一個(gè)能夠繞著垂直于所述扇形光束被投射至的平面的軸旋轉(zhuǎn)，所述方法包括以下步驟相對于所述多個(gè)表面定向所述參考光束發(fā)生器，將所述第一扇形激光光束和所述第二扇形激光光束投射到第一表面上，從而在所述第一表面上的所述兩個(gè)光束的交點(diǎn)處限定第一參考點(diǎn)，投射所述第一扇形光束、所述第二扇形光束和所述第三扇形光束中的第三個(gè)，以使它照射第二表面和第三表面并且與所述第一扇形光束和所述第二扇形光束相交，從而在所述第二表面上的所述第一扇形光束和所述第三扇形光束相交處限定第二參考點(diǎn)，并且在所述第三表面上的所述第二扇形光束和所述第三扇形光束相交處限定第三參考點(diǎn)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中相對于所述多個(gè)表面定向所述參考光束發(fā)生器的所述步驟包括校平所述參考光束發(fā)生器的步驟。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中相對于所述多個(gè)表面定向所述參考光束發(fā)生器的所述步驟包括相對于所述表面定位所述發(fā)生器的步驟。
全文摘要
一種參考光束發(fā)生器和方法。參考光束發(fā)生器具有用于分別投射第一扇形激光光束、第二扇形激光光束和第三扇形激光光束的第一投射回轉(zhuǎn)臺、第二投射回轉(zhuǎn)臺和第三投射回轉(zhuǎn)臺。第一扇形激光光束、第二扇形激光光束和第三扇形激光光束被定向?yàn)楸舜舜怪?。這些回轉(zhuǎn)臺是可旋轉(zhuǎn)的，以使所述扇形光束中的每一個(gè)可繞著垂直于扇形光束被投射至的平面的軸旋轉(zhuǎn)。發(fā)生器可被用于將若干參考點(diǎn)和參考線投射到多個(gè)表面上。
文檔編號G01C15/00GK102564406SQ20111040299
公開日2012年7月11日 申請日期2009年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月13日
發(fā)明者K·M·莫里塞, S·科提斯, T·J·里特韋恩 申請人:天寶導(dǎo)航有限公司