[发明专利]用于可倾斜激光光学系统的等级机构

说明书

本发明涉及用于可倾斜激光光学系统尤其是可倾斜旋转激光水平仪（construction laser）的等级机构（grade mechanism）的反馈传感器、尤其是原始位置传感器，且涉及用于确定该等级机构的等级臂（grade arm）的位置的方法。

具有可旋转激光光束的激光水平仪主要用在建筑工业中，作为用于跟踪地板、屋顶和墙壁上水平和垂直线或者标记点或对象以固定路径或参考线或确定水平或垂直平面或墙壁、屋顶和地板上预定倾斜的平面的辅助装置，其帮助取向或沿着对象定位。例如可以使用旋转激光水平仪来对准墙壁、窗户或门框架和确定铅锤测量或电气装置的路线。

常规现有技术旋转激光水平仪包含位于外壳中的激光器单元、其发射的激光光束通过偏转设备偏转约90°。外壳通常包含光学透明窗口或切口，这使得激光能够发射到外部。偏转设备绕轴旋转，该轴一般与光学轴一致。当偏转设备旋转时，作为其偏转的结果，激光光束横向传播到偏转设备的旋转轴，以在表面上产生可见或可检测路径或线的方式描述平面。

为了实现根据预定或给定设置的路径对准，与容纳激光器单元的外壳有关，激光器单元一般以两个相互垂直的方向可倾斜地安装。从现有技术已知：旋转激光水平仪可以在参考瓶（reference vial）、尤其是两个正交对准参考瓶的帮助下成水平，该参考瓶包含用于确定光学核心模块的绝对等级的传感器装置。

常规地，对于控制旋转激光水平仪的等级和其水平对准，使用等级机构，该等级机构包含安装在可倾斜等级臂上的倾斜传感器（例如参考瓶），相应地两个正交对准的倾斜传感器在一个等级臂或平台上。备选地，欧洲专利申请EP 09177262.4描述了在两个正交对准的等级臂上使用两个倾斜传感器。

在现有技术中，存在一般公开旋转激光器的各种可用文档，该旋转激光器的倾斜可以通过该设计（例如文档US 5,485,266）的等级机构调节。从该文档还已知：等级臂的倾斜通过马达、尤其是步进马达进行，该马达旋转驱动借助于螺母与等级臂连接的导螺杆。等级机构在其导螺杆机构中采用编码器以检测导螺杆机构的旋转速度，或在其旋转驱动导螺杆的驱动马达中采用编码器。在步进马达的情况中，步进马达执行的步数对应于等级臂的倾斜角度中的某一变化。为了能够使得等级臂返回到原始位置，步进马达在某一方向中执行的步数被计算且尤其被记忆。

作为由于导螺杆机构的重复使用导致的累计误差或者由于机构部件的重复使用或劣化导致的机构部件的磨损的结果，误差可能发生且导致角度设置中的一般偏离，使得不再能够保证倾斜精确度。而且，例如，如果设备未接触地面或通过其他环境接收震动，步进马达可能失去执行的步的计数。因此，等级机构将不再能够使得等级臂返回到正确的原始位置。在激光水平仪的下述应用中，这则将导致不正确的倾斜且将使得重新校正成为必要。

使用测量至少一个位置、优选地原始位置中等级臂的倾斜的反馈传感器，将总是可以参考回初始位置。上述现有技术文档针对旋转激光器的所有解决方案均不具有允许确认设置的等级或显示误差或偏离的反馈控制形式。这种类型的反馈传感器从欧洲专利申请EP 1 901 034 A2已知。该文档公开了一种反馈传感器系统，该反馈传感器系统具有安装在导螺杆的螺母上的发光二极管（LED）和模板，一同将光图案投射到安装在透镜筒上的电荷耦合设备（CCD）阵列扫描仪的图像接收表面上。尽管该解决方案具有一些缺点：首先仍存在螺母且尤其是螺母与等级臂的连接可能变得不精确的可能性。不幸的是，这减小了反馈传感器的可靠性。另一缺点在于由于设置有模板和CCD导致的复杂性且因此相对昂贵。

本发明的目的是提供一种用于等级机构的高度精确的原始位置和窄范围等级传感器系统，该等级机构精确地且可靠地允许返回到原始位置，以这种方式，还校正在螺母和等级臂之间的连接中出现的偏离。此外，本发明的特定目的是提供使用简单方式和减小制造成本的解决方案。这些目的其中至少一个通过根据权利要求1所述的原始位置传感器系统和/或本发明的从属权利要求实现。

根据本发明的一个实施方式的旋转激光水平仪的等级机构包括：透镜筒，其中布置激光光学系统；水平化机构，其可倾斜地支撑透镜筒；框架结构，固定到透镜筒且设置有等级臂和倾斜机构，该倾斜机构相对于水平平面倾斜等级臂；倾斜传感器，设置在等级臂处且构造为检测等级臂的预设参考位置；以及反馈传感器系统，构造为检测等级臂的位置和/或基于等级臂的位置计算倾斜角度。

可倾斜地支撑透镜筒的水平化机构设计为倾斜透镜筒，从而通过等级臂上的倾斜传感器检测参考位置且然后通过倾斜透镜筒使等级臂水平。