自调平激光对准工具及其方法技术

一种自调平激光对准工具及其方法，用于提供基本上完全水平或铅垂取向的激光束。磁性吸引力用于补偿近似或部分地水平摆平台的水平误差，该平台悬挂在有预定材料刚度的柔性摆页元件上。摆页元件的材料刚度是利用磁铁补偿的，该磁铁可以把摆平台拉动成基本上完全水平和铅垂的取向。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及激光对准工具，具体涉及，用于补偿摆页系统的材料刚度。
技术介绍
各种测量和木工工具以前采用激光以提高调平的精确度和可靠性。为了进一步提高这种激光对准工具的精确度，有几种可以自调平在激光对准工具内的激光或反射面的方法。在一种自调平的类型中，摆页系统(pendulum suspensionsystem)借助于重力可以调平激光。在一个摆页系统的例子中，激光或反射面是由在外壳内的滚珠轴承悬挂。然而，在倾斜角接近于水平的情况下，可以克服滚珠轴承中磨擦力的力是很小的，从而导致测量的不精确性。在另一个摆页系统的例子中，激光或反射面是由柔性支承构件悬挂，例如，细丝，导线或线圈弹簧。然而，细丝只能提供很小的扭转阻力，从而导致直线取向的困难。此外，在各种倾斜角下，虽然导线或线圈的材料刚度(即，弯曲，形变，偏转)很小，但是它不能使摆页系统完全铅垂地悬挂，从而也导致测量的不精确性。因此，我们需要这样一种调平技术，用于补偿激光对准工具中摆页系统的材料刚度(stiffness)。
技术实现思路
本专利技术提供一种分两个阶段激光对准工具的基本上水平和铅垂的摆平台。在第一阶段，在其自身的重量下，可以在很大的自调平范围内偏转摆平台。在第二阶段，借助于磁性吸引力提供最终的倾斜校正。磁铁与摆平台之间的磁性吸引力能够克服摆页元件的材料刚度，否则，它可能阻止该平台实现完全水平和铅垂的状态。在一个实施例中，激光源和光学元件安装在摆平台上。由于摆页元件有相对低的材料刚度，摆平台是非常接近于水平状态。与误差有关的相对小剩余倾斜是通过在激光对准工具的外壳上安装的磁铁与摆平台上的铁磁性材料之间的磁性吸引力被校正的。当平台因外壳的倾斜而发生倾斜时，由于存在影响铁磁性材料的磁场，磁铁可以提供近似径向区域的线性力，而当铁磁性材料与磁铁之间的距离减小时，它可以增大作用到铁磁性材料上的径向吸引力。因此，通过拉动平台到基本上完全水平和铅垂的位置，铁磁性材料与磁铁之间的磁性吸引力可以补偿摆页元件的材料刚度。在另一个实施例中，我们提供一种自调平的方法，用于补偿激光对准工具中摆页系统的材料刚度。该方法包括利用有预定材料刚度的摆页元件支承平台。借助于自身的重量，该平台有很大的自调平范围。该方法还包括通过磁铁与摆平台之间的磁性吸引力，它提供最终的倾斜校正，磁性吸引力可以克服摆页元件的预定材料刚度，使平台的位置是在基本上完全铅垂和水平的状态。在另一个实施例中，我们提供一种自调平的方法，用于补偿激光对准工具中摆页系统的材料刚度。该方法包括提供一个平台，并利用有预定材料刚度的摆页元件支承该平台。借助于其自身的重量，该平台有很大的自调平范围。该方法还包括在摆平台上提供一个磁性吸引材料，把磁性吸引材料放置在磁铁之上，因此，当平台因外壳的倾斜而发生倾斜时，该材料与磁铁之间的径向吸引力是沿倾斜的方向增大，从而补偿摆页元件的预定材料刚度，并沿基本上完全水平和铅垂的取向拉动该平台。在另一个实施例中，我们提供一种自调平激光对准工具，可以提供基本上完全水平或铅垂取向的激光束。该设备包括外壳，和固定到该外壳上的摆平台，它与外壳内部的摆页元件有关，当外壳不是完全水平或铅垂取向时，它实施第一阶段的对准，在激光束与完全水平和铅垂的取向之间有剩余的偏转角。该设备还包括在摆平台上放置的磁性吸引材料，和安装在外壳上并在磁性吸引材料以下的磁铁，因此，当平台因外壳的倾斜而发生倾斜时，磁性吸引材料与磁铁之间的吸引力就增大，从而实施第二阶段的对准，其中通过补偿摆页元件的材料刚度并沿基本上完全水平和铅垂的取向拉动该平台。根据以下结合附图对本专利技术各个实施例的描述，可以更充分地理解本专利技术的这些和其他的特征和优点。应当注意，我们申请的范围是由以下的叙述限定，而不是由对本专利技术的特征和优点的具体讨论限定。附图说明通过参照以下结合附图的详细描述，可以更好地理解本专利技术运行的组织和方式以及本专利技术的其他目的和优点，其中图1是按照本专利技术一个实施例有摆页元件悬挂的激光源的自调平激光对准工具的部分剖视图。具体实施例方式虽然本专利技术可能对于不同形式的实施例是敏感的，但是，根据附图中具体实施例的展示和以下的详细描述，可以理解，此处公开的内容是本专利技术原理的例证，而不是限制本专利技术到此处所展示和描述的内容。专业人员可以理解，为了简单明了，在附图中展示的元件不必是按比例画出的。例如，附图中某些元件的尺寸相对于其他的元件是被夸大的，为的是有助于理解本专利技术的各种实施例。图1表示一个自调平激光对准工具10的实施例，用于提供一个沿完全铅垂或水平状态的激光束。激光对准工具10有外壳12，它是部分地被剖开的，可以展示在对准工具10内部放置的摆页系统8。如图所示，可见的激光源14安装在摆页系统8中摆动的摆平台16上。与透镜18一起工作的激光源14产生的发散激光束20在预定的距离上形成会聚的焦点。在所示的实施例中，出射的光束20是被光学元件22部分地反射，把它分割成向上的光束24和向下的光束24′以及一对正交的水平光束24″和24。应当理解，在其他的实施例中，光学元件22也可以是其他的类型，它产生三个正交的水平光束和两个垂直光束(一个向上光束和一个向下光束)，例如，在Litvin的US Patent No.6,563,646中所公开的类型，它是由Trimble Navigation Limited(Sunnyvale，CA)共同所有，全文合并在此供参考。在其他的实施例中，出射光束20可以从一个表面上反射，从而形成所需的光束取向，其中包含或不包含分束器。出射窗口26，26′，26″，和26是分别用于水平光束，铅垂光束和直角光束。应当理解，由于采用以下解释的本专利技术补偿方法，在最终的倾斜补偿时就不需要现有技术装置中所使用的薄透镜。摆平台16是由摆页元件30悬挂，例如，单根导线，线圈弹簧，或可以弯曲并有足够扭转刚度的任何其他元件，它可以大大减小扭转运动(即，围绕摆页元件30的左右扭转)，且其材料刚度(即，与弯曲，延伸，偏转有关的性质)是这样的，当对准工具10倾斜时，它允许摆平台16是在非常近似铅垂的方向上悬挂。在一个例子中，摆平台16的重量约为26克，而摆页元件30是长度20.9mm和直径0.18mm的导线。这种安排是足够地微弱，它允许摆平台16在重力作用下悬挂，当外壳的倾斜角是在±5°的范围内时，摆平台16在重力作用下近似为完全铅垂方向的98％。摆页元件30的顶部是通过夹子32固定到外壳12和它的底部是通过夹子34固定到摆平台。调整螺丝36和38用于校准摆平台16，它可以使光束24，24′，24″，和24呈水平和铅垂的取向。众所周知，旋转螺丝36和38可以精细地调整摆页系统8的重心位置，因此，重新调整光束24，24′，24″，和24的取向。其他的熟知方法可以是移动摆重心的位置，例如，有选择地增加或减少重量。摆平台16的最终倾斜补偿是利用环形永久磁铁40，它可以校正由于摆页元件30的材料刚度造成与完全铅垂和水平取向的略微偏离。在一个实施例中，这个最终倾斜补偿足以校正摆页元件30的材料刚度造成的约2％的误差。当对准工具10倾斜时，通过拉动摆平台16到基本上铅垂和/或水平的取向，环形磁铁40可以补偿摆页元件30的材料刚度。利用这种方法得到的摆平台16的最终本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于补偿激光对准工具中摆页系统的材料刚度的自调平方法，所述方法包括：利用有预定材料刚度的摆页元件支承一个平台，借助于其自身的重量，所述平台有大的自调平范围；通过磁铁与摆平台上的铁磁性材料之间的磁性吸引力，提供最终的倾斜校 正，它可以克服摆页元件的所述预定材料刚度，把所述平台定位在基本上铅垂的状态。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗宾麦卡蒂，
申请(专利权)人：天宝导航有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]