[发明专利]用于检测相对位置的激光接收器

说明书

本发明总体上涉及根据权利要求1的用于检测相对于基准激光束、特别是相对于旋转构造激光器的基准激光束的相对位置的激光接收器以及根据权利要求14的用于相对于基准激光束可见地标记位置的方法。

在从建筑到室内装修的各种领域中，表面的对准和标记是长期存在的问题。对于应当垂直于地面的墙来说，高度基准的对准和标记是必需的，或者需要铅锤。砌石砌砖从业人员深知铅垂且对准的表面以及划线的重要性。特别是对于内部装修来说(例如，安装电源插座或家具)，经常需要在墙上放一些标记，这些标记均具有相等的高度，因此相对于彼此在同一水平面上(on-grade)。而且，当装饰品水平对准并且相对于彼此在同一水平面上时，装饰有图画和其它壁饰的家庭内部获得更佳的外观。

许多机械和电气对准和高度测量装置以及众多激光装置都可用。这些产品中的一些较笨重而另一些不适于特定用途。例如，划线不利于在已装修内部区域中使用，并且不利于精确地作为期望预定高度的基准。

用于标记真正的水平线和/或用于精确指示基准高度的典型激光装置是旋转构造激光器。旋转激光器(还有自动校平旋转构造激光器)的设计是本领域技术人员公知的。于1977年12月13日颁发给Rando的美国专利No.4062634例示了一种提供这种旋转基准束的激光发射器。旋转束限定一平面，并且可以利用该平面作为基准来进行各种测量。基准平面可以是水平或倾斜的。具体来说，这种装置允许建筑工人快速布置可见标记线或用眼调整高度。

然而，常规的旋转激光发生器装配得不是很完善，不能用于投射平坦或平面光束。由于眼睛安全管理，可见旋转构造激光器必须具有低功率束。

因此，一方面，旋转构造激光器能够指示精确的基准高度。然而，另一方面，所投射的激光的宽度、亮度以及平直度对于许多应用来说都是不够的。所投射的可见激光线可能在距离上其亮度会受限，并且还随着用户远离激光源工作而趋于散焦且变暗。

当旋转时，该激光器的最大实际可见工作范围(取决于光照条件)为从旋转激光单元起10-20米。超过这个距离，则激光平面因旋转激光束发散而太宽以致不能精确地定位其中心，并且不足够亮以用肉眼看见。用户必须或者使用手持激光接收器来发现激光束并且不再可见地工作，或者拆卸激光装置并将其移动至更靠近期望的工作地点。这两种选择都比较麻烦并且耗时。

可以改进的另一方面是激光装置不能在障碍物周围工作。即，如果一件家具遮断了激光束，则可能妨碍其进一步投射。因此，必须一个接一个地标记位置或高度而非利用实物进行工作，以便将其对准。障碍物可能包括家具、装置操作人员、门口放置的装饰线脚、内墙或其它障碍物。

如上所指出的，为了精确传递旋转装置的激光平面所指示的基准高度，一种可能是使用手持激光接收器。激光接收器允许发现并看到旋转束，并且在靠近激光接收器的墙上标记相应的位置。因此，操作人员在垂直方向上将激光接收器移动至接收器上的显示器所指示的其截断激光束的位置。于1987年6月30日颁发给Pehrson的美国专利No.4240208中示出了这样的一种激光接收器。

常规的激光接收器是包括显示器和激光光电传感器的小型手持装置。光电传感器典型地包括多个光敏元件，这些光敏元件在被旋转激光器的激光束照亮时提供电输出。具体来说，这些光敏元件按总体上垂直取向的行排列。

大多数激光检测器或接收器装置已经包括将所检测的基准光相对于装置的位置的指示提供为几个输出信号之间的比率的电路。

尤其是，该电路连接至光电传感器，并且被设计为确定(基于光敏元件的输出)接收器与所检测的旋转束的垂直中心之间的垂直偏移。接收器被操作人员移动，直到其指示其相对于旋转激光束在同一水平面上。具体来说，激光接收器具有限定零点(例如，光电传感器的中心)，必须使限定零点相对于所检测的旋转束的垂直中心在同一水平面上(这意味着在相等高度上)。

为了允许操作人员将所检测的旋转束的高度基准以高精度传递到如同墙的目标表面上，激光接收器可以包括处于接收器外壳左侧或右侧上的高度标记。

然而，当使用这种激光接收器时，必须一个接一个地标记位置或高度，因此，在将基准高度逐点地变换到墙上的期间，必须使接收器在手中保持静止。而且，墙本身需要用这种方法进行标记。

本发明的一个目的是提供一种用于检测并标记相对于基准激光束、特别是相对于旋转构造激光器的基准束的相对位置的改进激光接收器。

本发明的另一目的是提供一种用于将基准束、特别是旋转激光器的基准束所指示的基准位置或基准高度传递到如同墙的目标表面上的改进方法。