用于产生标准光平面的锥透镜系统/盖罩系统的优化技术方案

本发明专利技术涉及对用于沿例如水平方向或正交方向发射规范光平面或者标准光平面的光标记装置的改善。尤其应能够通过根据本发明专利技术的光标记装置产生连续的标准光平面，其中所述标准光平面具有比通常产生的标准光平面更高的精度。此外本发明专利技术涉及一种用于借助于光标记装置产生平面的标准光平面的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于产生标准光平面的锥透镜系统/盖罩系统的优化
本专利技术涉及对用于沿例如水平方向或正交方向发射规范光平面或者标准光平面的光标记装置的改善。这种光标记装置主要用于，例如在建筑领域中要调整或者操纵结构或者建筑物的水平精度或者正交精度，或者要调整空间的顶部、底部、设计或空间一部分的水平度。
技术介绍
由现有技术已知用于产生标准光平面的光标记装置，所述标准光平面又在表面上产生线。尤其已知这样的光标记装置，其具有光学单元，所述光学单元具有用于产生准直光束的光源并且具有光学偏转元件。光学偏转元件能够由准直的光束产生光平面、即由点（光平面的原点）在一平面上均匀径向地辐射的光图形。这根据第一替代方案通过借助光学偏转元件、例如锥透镜将准直光束扩展为连续的光平面实现，或者根据第二替代方案通过借助旋转的光学偏转元件使光束围绕旋转轴线旋转实现，其中旋转轴线正交于所述准直光束的传播方向延伸。尤其在DE60202114T2或JP-A-2000-18946中描述了根据第一替代方案的实施方式、即具有锥透镜的光标记装置。锥透镜区分为凸锥透镜（也已知为凸形的锥透镜或锥体透镜）和凹锥透镜（也已知为凹形的锥透镜）：凸锥透镜基本上是柱形对称的锥体，其周面与基面围成45°的角，其中周面适合于偏转光束。凹锥透镜在由透光材料制造的基本上柱形体的顶面中具有中心的锥形的凹部，其中所述锥形的凹部的周面适合于偏转光束。例如在DE10116018A1和DE10054627A1中描述了根据第二替代方案的实施方式、即用于通过旋转的光束产生标准光平面的光标记装置。在这种光标记装置中光学单元通过盖罩免受外部、尤其机械的影响。所述盖罩能够具有窗，所述窗由透光材料制造并且如此布置，使得大部分产生标准光平面的光从装置穿过盖罩的窗到达。此外这种光标记装置具有万向悬挂，也就是用于以铅垂线为基准对准标准光平面。光学单元能够与万向悬挂固定连接并且能够围绕两个正交交叉的旋转轴线倾斜。所述万向悬挂还能够具有马达、斜度传感器（“水平仪”）和微处理器。斜度传感器能够得到标准光平面基于铅垂线的斜度并且将所述斜度传递给微处理器，所述微处理器由此能够控制所述万向悬挂的马达，从而使得标准光平面与铅垂线正交地对准。要注意的是，通过对准光位改变光学单元基于盖罩的相对位置和对准，所述盖罩与装置的壳体固定连接。在本申请之前公开的现有技术尤其具有下列问题：第一个问题是，具有多个窗的盖罩具有窗之间的连接片。所述窗是平面并且封闭的、通过连接片连接的光学单元。但是这些连接片是不透光的并且产生阴影，也就是所述连接片中断了标准光平面。例如具有基本上旋转对称的、包含四个窗的盖罩的这种装置具有四个连接片。这种盖罩能够具有基本上平截头棱椎体（Pyramidenstumpf）的形状。也就是标准光平面被四次中断并且由此通过标准光平面在表面上产生的光线也不是连续的。如果由于连接片出现光线中断的位置对于测量而言恰好是重要的，则必须略微旋转装置。这又会导致装置的再校准、即高度的改变或者倾斜。第二个问题是，标准光平面的射束以不同的、与位置有关的射入角射入到盖罩窗上。这尤其由壳体连同盖罩可能基于铅垂线倾斜引起。随后如同上面关于万向悬挂阐述的那样改变光平面基于盖罩的位置并且所述光平面在不同的位置以不同的射入角射入到盖罩窗上。所述盖罩窗是具有比空气（n空气=1.00）更高的折射率（对石英玻璃而言约n玻璃=1.46）的平面平行层。按照斯涅尔折射定律（SnelliusschesBrechungsgesetz）穿过这种盖罩窗（即平面平行层）的光束或光平面根据射入角平行地偏移。也就是根据射入角关系并且根据所述与位置有关的射入角，标准光平面在穿过盖罩窗以后不再是精确的平面而是干扰的。标准光平面不再形成平面或者精确平面，这对于高精度的测量任务而言是明显不希望的效果。图1A和图1B示例地示出按照现有技术的光标记装置，借助于所述附图简要展示出所述光标记装置的问题。现有技术的这种光标记装置具有光学单元，所述光学单元具有光源1100并且具有反射元件、即凸锥透镜1200。此外现有技术的光标记装置具有盖罩1300，所述盖罩具有四个窗1303。窗1303分别具有两个平面的表面：一个面对光学单元的表面、即盖罩射入面1302以及一个背离光学单元的表面、即盖罩射出面1304。所述窗基本形成具有正方形基面的、旋转对称的平截头棱椎体的周面。在旋转对称的平截头棱椎体的周面棱边上，窗1303通过连接片1350连接。在初始位置中光学单元的中心轴线位于盖罩1300的旋转对称轴线上。在此具有激光二极管1110的光源1100能够产生发散的光束1400，光源的准直透镜1120又能够由所述发散的光束产生第一光束1401，所述第一光束在初始位置中沿着盖罩1300的旋转对称轴线对准。第一光束1401射入到凸锥透镜1200上，其中凸锥透镜1200的旋转对称轴线与所述第一光束的传播方向一致。锥透镜1200将第一光束1401反射并且扩展成第二光平面1406，所述第二光平面位于与第一光束1401正交的平面上。从第二光平面1406通过穿过盖罩射入面1302过渡到窗1303中并且通过穿过盖罩射出面1304变成标准光平面1410。在现有技术的装置中光学单元通过旋转点1500悬挂在万向悬挂上，其中旋转点1500位于激光二极管1110上。由此产生的标准光平面1410能够基于铅垂线对准，例如当现有技术的光标记装置的壳体包括盖罩不是最佳地相对于铅垂线对准的时候。由按照图1A的截面示意图看出，光学单元借助于万向悬挂围绕第一旋转轴线倾斜，所述第一旋转轴线一方面正交于盖罩1300的旋转对称轴线并且正交于指向图面中的轴线延伸，另一方面穿过旋转点1500延伸。由于所述倾斜第二激光平面以不同的射入角射入到窗1303的不同位置上。按照斯涅尔折射定律光束穿过平面平行层、例如窗1303，根据射入角平行偏移，即正交于光束的传播方向并且在通过光束和平面平行层的正交线撑开的平面中。射入角越大，偏移就越大。仅出于这个原因所述标准光平面在光学单元从初始位置倾斜时就已经不位于平面中了。由按照图1B的俯视示意图看出，标准光平面1410还被连接片1450中断。就是说也不存在连续的或360°的标准光平面1410。
技术实现思路
通过本专利技术要提出改善的光标记装置，所述光标记装置具有光学偏转元件和按照最佳光程的观点设计的盖罩（Kappe），这解决了上述问题。本专利技术涉及一种用于产生标准光平面的光标记装置。该光标记装置能够具有：具有用于产生第一光束的光源以及用于由第一光束产生第一光平面的光学偏转元件的光学单元；和用于由第一光平面产生标准光平面的盖罩。所述光学元件能够围绕第一旋转轴线和第二旋转轴线倾斜。由于光学偏转元件的倾斜，所述标准光平面也在空间中倾斜，由此例如在构建根据本专利技术的光标记装置以后所述标准光平面能够与铅垂线对准。所述光标记装置的盖罩能够具有连续的窗。根据本专利技术的连续的窗是具有一个表面和两个棱边的窗，其中表面的厚度能够局部变化。所述连续的窗尤其能够是旋转对称的，也就是窗的表面能够是周面，其中不排除表面的厚度能够局部变化。所述窗能够由透光的材料制造，例如由塑料、压制玻璃或抛光玻璃制造。此外所述窗尤其能够是盖罩的集成的组成部分或者盖罩的独立的部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.10.14 DE 102010042430.71.一种用于产生标准光平面（410）的光标记装置，所述光标记装置至少具有：一个具有用于产生第一光束（401）的光源（100）以及用于由所述第一光束（401）产生第一光平面（406）的、能够围绕第一旋转轴线和第二旋转轴线倾斜的光学偏转元件（200）的光学单元（100、200）；和一个用于由所述第一光平面（406）产生所述标准光平面（410）的盖罩（300）；其特征在于，所述盖罩（300）具有窗（303），并且所述标准光平面（410）与所述光学偏转元件基于盖罩的相对位置无关地位于平面中。2.按权利要求1所述的光标记装置，其特征在于，所述第一旋转轴线、所述第二旋转轴线与所述盖罩（300）的对称轴线分别相互正交地延伸并且基本上在旋转点（500）中相交，并且其中所述旋转点（500）位于所述光学偏转元件（200）内部。3.按权利要求1或2所述的光标记装置，其中，所述光源（100）和所述光学偏转元件（200）相互固定地设置，从而使得整个所述光学单元（100、200）能够围绕第一旋转轴线和第二旋转轴线倾斜。4.按权利要求1所述的光标记装置，其中，所述盖罩（300）的窗是连续的并且是柱形对称的。5.按权利要求1所述的光标记装置，其中，所述第一光平面（406）与所述窗（303）的盖罩射入面（302）相交，并且其中在所述第一光平面（406）与所述盖罩射入面（302）之间的每个交点上与所述光学偏转元件（200）的倾斜位置无关地在所述第一光平面（406）与所述盖罩射入面（302）之间基本上围成恒定的角度。6.按权利要求1所述的光标记装置，其中，所述盖罩（300）的窗（303）具有局部变化的厚度和/或局部变化的折射率。7.按权利要求1所述的光标记装置，其中，所述标准光平面（410）基于与所述标准光平面（410）正交延伸的第一轴线基本上准直。8.按权利要求1所述的光标记装置，其中，所述光学偏转元件（20...

【专利技术属性】
技术研发人员：W比特纳，T齐默曼，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：
国别省市：