專利名稱：一種水平儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水平儀，特別是涉及一種機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，可適用于不同環(huán)境并且可自動(dòng)校正的水平儀。
背景技術(shù)：
在進(jìn)行建筑或裝潢施工的過(guò)程中，常需使用水平儀以進(jìn)行定位校準(zhǔn)的工作。一般而言，傳統(tǒng)的方式是以線繩綁縛于墻面兩端作為其基準(zhǔn)線，然而此方式不僅耗費(fèi)人力與工時(shí)，并且難以精確地校正而達(dá)到精準(zhǔn)的定位。
此外，一般的水平儀是將一雷射組件設(shè)置于水平儀內(nèi)部，發(fā)射光線經(jīng)反射鏡反射后投影于目標(biāo)物上，可形成一定位點(diǎn)，并作為水平校準(zhǔn)及測(cè)量之用；然而，上述方式一般僅能發(fā)出一個(gè)光點(diǎn)，且光線經(jīng)反射鏡反射后容易產(chǎn)生偏折誤差，因此具有不易校正的缺點(diǎn)，且無(wú)法達(dá)到一較高精度。
尤其，當(dāng)水平儀置放于不平的地面上時(shí)，必須透過(guò)一校正程序調(diào)整投射光線的姿態(tài)以達(dá)到應(yīng)有的水平度。
相關(guān)內(nèi)容請(qǐng)參照美國(guó)專利US Patent5754582或中國(guó)臺(tái)灣專利公報(bào)第491349號(hào)。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種水平儀，能夠自動(dòng)校正投射光線方向而產(chǎn)生一精準(zhǔn)的水平基準(zhǔn)面。
本發(fā)明是按以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種水平儀，投射出大體與一水平面平行的一平面光，其包括一殼體；一光源發(fā)射器，旋轉(zhuǎn)地投射出該平面光；一主軸，與該光源發(fā)射器結(jié)合，并垂直于該平面光，其一端具有一旋轉(zhuǎn)部，另一端具有一對(duì)突出部；一萬(wàn)向軸承，設(shè)于該殼體，可供該主軸旋轉(zhuǎn)并傾擺地穿設(shè)其中；一水平傳感器，用以感測(cè)該平面光與水平面的夾角，并輸出一調(diào)整訊號(hào)；一主軸調(diào)制機(jī)構(gòu)，設(shè)置于該殼體，包含交叉設(shè)置的一第一移動(dòng)桿及一第二移動(dòng)桿，其中該第一移動(dòng)桿推動(dòng)該主軸的一突出部沿著一第一軸方向移動(dòng)，該第二移動(dòng)桿推動(dòng)該主軸的另一突出部沿著一第二軸方向移動(dòng)，且該第一軸方向大體垂直于該第二軸方向。
因此，該主軸調(diào)制機(jī)構(gòu)根據(jù)上述調(diào)整訊號(hào)推動(dòng)該突出部及該主軸，使得該主軸大體垂直于水平面，且使該平面光大體平行于該水平面。
本發(fā)明的水平儀，其中該主軸調(diào)制機(jī)構(gòu)還具有一第一導(dǎo)槽與一第二導(dǎo)槽，該第一移動(dòng)桿的一自由端穿設(shè)于該第一導(dǎo)槽內(nèi)，該第二移動(dòng)桿的一自由端穿設(shè)于該第二導(dǎo)槽內(nèi)。
本發(fā)明的水平儀，其中該第一移動(dòng)桿與該第一軸夾一第一角度且沿著該第一軸方向移動(dòng)，該第二移動(dòng)桿與該第二軸夾一第二角度且沿著該第二軸方向移動(dòng)，使得該第一移動(dòng)桿與該第二移動(dòng)桿保持在該第一軸與該第二軸構(gòu)成的平面上移動(dòng)。
本發(fā)明的水平儀，其中該對(duì)突出部，分別設(shè)置于該第一移動(dòng)桿與該第二移動(dòng)桿的兩側(cè)。
本發(fā)明的水平儀，其中該主軸調(diào)制機(jī)構(gòu)還包括一第一導(dǎo)桿，平行于該第一軸方向，且該第一移動(dòng)桿的一端套設(shè)于該第一導(dǎo)桿，這樣，該第一導(dǎo)桿帶動(dòng)該第一移動(dòng)桿沿著該第一軸方向移動(dòng)；以及一第二導(dǎo)桿，平行于該第二軸方向，且該第二移動(dòng)桿的一端套設(shè)于該第二導(dǎo)桿，這樣，該第二導(dǎo)桿帶動(dòng)該第二移動(dòng)桿沿著該第二軸方向移動(dòng)。
本發(fā)明的水平儀，其中該第一導(dǎo)桿、第二導(dǎo)桿為一螺桿且該第一移動(dòng)、第二移動(dòng)桿具有跨設(shè)于該第一導(dǎo)桿、第二導(dǎo)桿的齒部，分別轉(zhuǎn)動(dòng)該第一導(dǎo)桿、第二導(dǎo)桿帶動(dòng)該第一移動(dòng)桿、第二移動(dòng)桿移動(dòng)。
本發(fā)明的水平儀，其中該第一移動(dòng)桿與該第二移動(dòng)桿是互相垂直的。
本發(fā)明的水平儀，其中該主軸調(diào)制機(jī)構(gòu)還包括根據(jù)上述調(diào)整訊號(hào)驅(qū)動(dòng)該第一導(dǎo)桿轉(zhuǎn)動(dòng)的一第一馬達(dá)，和根據(jù)上述調(diào)整訊號(hào)驅(qū)動(dòng)該第二導(dǎo)桿轉(zhuǎn)動(dòng)的一第二馬達(dá)。
本發(fā)明的水平儀，還包括一第三馬達(dá)，提供電源予該旋轉(zhuǎn)部產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，并予該光源，使該準(zhǔn)直光束形成一平面光。
本發(fā)明的水平儀，其中該第三馬達(dá)還包括一可轉(zhuǎn)動(dòng)的一轉(zhuǎn)子；一第一導(dǎo)線、第二導(dǎo)線，彼此絕緣設(shè)置并貼附于該旋轉(zhuǎn)部的一導(dǎo)電軸；
其中，由該轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)該導(dǎo)電軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使得該第一導(dǎo)線、第二導(dǎo)線伴隨轉(zhuǎn)動(dòng)，并且該第一導(dǎo)線、第二導(dǎo)線與上述光源電性連結(jié)；以及一第一、第二電刷，分別與上述第一、第二導(dǎo)線接觸，其中，電源經(jīng)由該第一電刷輸入，導(dǎo)通該光源，并經(jīng)由該第二電刷輸出。
本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明提供一種水平儀，包括一光源發(fā)射器、一萬(wàn)向軸承、一主軸、及一主軸調(diào)制機(jī)構(gòu)。主軸穿過(guò)萬(wàn)向軸承并連接光源發(fā)射器，其中光源發(fā)射器繞主軸旋轉(zhuǎn)。又，上述光源發(fā)射器平行于主軸。此外，主軸調(diào)制機(jī)構(gòu)與之接觸并帶動(dòng)主軸以及光源發(fā)射器繞萬(wàn)向軸承中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)。
此外，本發(fā)明的水平儀還包括一第三馬達(dá)，一第一電刷以及一第二電刷，其中第一電刷電性連接外部正電極，第二電刷電性連接外部負(fù)電極。
此外，前述主軸具有一導(dǎo)電軸，又導(dǎo)電軸與主軸電性隔絕，其中導(dǎo)電軸與第一電刷電性接觸，且主軸與第二電刷電性接觸。特別地是，上述導(dǎo)線依序連接導(dǎo)電軸、光源發(fā)射器以及主軸，并與外部正電極以及外部負(fù)電極形成一回路，以驅(qū)動(dòng)光源發(fā)射器發(fā)射光線，同時(shí)使主軸帶動(dòng)光源發(fā)射器旋轉(zhuǎn)。
本發(fā)明的一水平儀，可自動(dòng)校正并調(diào)整投射光線的姿態(tài)以產(chǎn)生一精準(zhǔn)的水平基準(zhǔn)面，然而水平儀亦可倒臥90°而變換提供一鉛垂方向的基準(zhǔn)面。本發(fā)明不僅構(gòu)造簡(jiǎn)單，不需要反射鏡的設(shè)計(jì)即可提高精度且成本低廉，此外透過(guò)本發(fā)明不僅可改善熟知當(dāng)水平儀置放于不平的地面時(shí)所產(chǎn)生的誤差，并可克服不同的地形地物而適用于各種不同的環(huán)境。


圖1a、圖1b為表示本發(fā)明的水平儀示意圖；圖2為表示主軸20與光源發(fā)射器10繞萬(wàn)向軸承30的中心點(diǎn)301轉(zhuǎn)動(dòng)及傾擺的示意圖；圖3為表示主軸調(diào)制機(jī)構(gòu)T與突出部22連動(dòng)的示意圖；圖4為表示本發(fā)明中第三馬達(dá)50結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖中符號(hào)說(shuō)明1-殼體10-光源發(fā)射器20-主軸21-旋轉(zhuǎn)部
22-突出部30-萬(wàn)向軸承41-XY軸傳感器42-Z軸傳感器50-第三馬達(dá)71-第一馬達(dá)72-第二馬達(dá)81-第一導(dǎo)桿810-第一移動(dòng)桿82-第二導(dǎo)桿820-第二移動(dòng)桿S1-第一導(dǎo)槽S2-第二導(dǎo)槽T-主軸調(diào)制機(jī)構(gòu)24-第一導(dǎo)線25-第二導(dǎo)線26-轉(zhuǎn)子211-導(dǎo)電軸51-第一電刷52-第二電刷具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但并非用以限定本發(fā)明的范圍。
首先請(qǐng)參閱圖1a以及圖1b，該二圖為表示本發(fā)明的水平儀示意圖。如圖所示，本發(fā)明的水平儀主要系包括一殼體1、一主軸調(diào)制機(jī)構(gòu)T、一光源發(fā)射器10、一主軸20、一萬(wàn)向軸承30、一第三馬達(dá)50，其中萬(wàn)向軸承30與主軸調(diào)制機(jī)構(gòu)T為固接于一殼體1，主軸20具有一旋轉(zhuǎn)部21，可由萬(wàn)向軸承30任意地轉(zhuǎn)動(dòng)與傾擺(如圖2所示)。此外，上述旋轉(zhuǎn)部21是穿過(guò)萬(wàn)向軸承30并連接上述光源發(fā)射器10，透過(guò)第三馬達(dá)50驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)部21轉(zhuǎn)動(dòng)而使得光源發(fā)射器10可繞Z軸360°旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明由光源發(fā)射器10發(fā)射一垂直于主軸20的雷射光線，并透過(guò)光源發(fā)射器10于旋轉(zhuǎn)時(shí)投影所造成的視覺(jué)殘留影像，可定義出一垂直于鉛垂線的水平掃描軌跡。
如圖1a、圖1b圖所示，主軸20下方具有兩突出部22，又突出部22，平行于主軸20，和下方的主軸調(diào)制機(jī)構(gòu)T連動(dòng)。如此，當(dāng)主軸調(diào)制機(jī)構(gòu)T帶動(dòng)突出部22，可連動(dòng)主軸20的旋轉(zhuǎn)部21帶動(dòng)光源發(fā)射器10繞著萬(wàn)向軸承30中心點(diǎn)301轉(zhuǎn)動(dòng)(如圖2所示)的同時(shí)并作傾擺，以適當(dāng)?shù)馗淖児饩€投射的角度，而達(dá)成校正的目的。
接著請(qǐng)參閱圖2，該圖為表示主軸20與光源發(fā)射器10繞萬(wàn)向軸承30的中心點(diǎn)301轉(zhuǎn)動(dòng)及傾擺的示意圖。如圖所示，本發(fā)明是可透過(guò)使旋轉(zhuǎn)部21繞萬(wàn)向軸承30的中心點(diǎn)301轉(zhuǎn)動(dòng)以及連動(dòng)突出部22而調(diào)整主軸20的姿態(tài)，以校正光源發(fā)射器10投射光線的方向及角度。如圖2所示，當(dāng)光源發(fā)射器10處于不同姿態(tài)時(shí)，分別于目標(biāo)物P上產(chǎn)生不同的投影位置(P0、P1以及P2)。
本發(fā)明由上述的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，光線可直接由光源發(fā)射器10投射于目標(biāo)物P，避免因透過(guò)反射鏡反射所產(chǎn)生的誤差偏折，同時(shí)機(jī)構(gòu)更為簡(jiǎn)單；此外，于該水平儀上具有一XY軸傳感器41以及一Z軸傳感器42，校正時(shí)可透過(guò)傳感器41、42偵測(cè)光線投射的水平度或垂直度，并傳送一控制訊號(hào)至主軸調(diào)制機(jī)構(gòu)T，以校正光源發(fā)射器10的投射姿態(tài)。舉例而言，當(dāng)水平儀放置于不平坦的地面時(shí)，可透過(guò)主軸調(diào)制機(jī)構(gòu)T帶動(dòng)主軸20一端的突出部22，使光源發(fā)射器10繞萬(wàn)向軸承30轉(zhuǎn)動(dòng)而調(diào)整其投射姿態(tài)，以校正并確保投射出的雷射光線保持水平。
圖3為表示本發(fā)明中主軸調(diào)制機(jī)構(gòu)T與突出部22連動(dòng)的示意圖。如圖所示，主軸調(diào)制機(jī)構(gòu)T為包括一第一馬達(dá)71、一第二馬達(dá)72、一第一導(dǎo)桿81、一第二導(dǎo)桿82、一第一移動(dòng)桿810以及一第二移動(dòng)桿820。其中第一移動(dòng)桿810跨設(shè)于第一導(dǎo)桿81，透過(guò)第一馬達(dá)71驅(qū)動(dòng)第一導(dǎo)桿81可控制第一移動(dòng)桿810于第一軸方向上移動(dòng)。此外，第二移動(dòng)桿820跨設(shè)于第二導(dǎo)桿82，透過(guò)第二馬達(dá)72驅(qū)動(dòng)第二導(dǎo)桿82可控制第二移動(dòng)桿820于第二軸方向上移動(dòng)。
如圖所示，主軸調(diào)制機(jī)構(gòu)T更設(shè)有第一導(dǎo)槽S1與第二導(dǎo)槽S2，上述第一移動(dòng)桿810以及第二移動(dòng)桿820的一端分別穿設(shè)于導(dǎo)槽S內(nèi)，以精確地于一包含第一軸與第二軸的平面上移動(dòng)。此外，兩突出部22分別設(shè)置于第一移動(dòng)桿810與第二移動(dòng)桿820的兩側(cè)。這樣，主軸調(diào)制機(jī)構(gòu)T可于包含第一軸與第二軸的平面上任意方向上與兩突出部22連動(dòng)，進(jìn)而適當(dāng)?shù)卣{(diào)整光源發(fā)射器10的姿態(tài)，以達(dá)成校正的目的。
接著再請(qǐng)參閱圖4，該圖為表示本發(fā)明中第三馬達(dá)50結(jié)構(gòu)的示意圖。如圖所示，主軸20的旋轉(zhuǎn)部21穿設(shè)于第三馬達(dá)50中央，其中第三馬達(dá)50內(nèi)部具有一第一電刷51以及一第二電刷52，又第一電刷51與第二電刷52分別連接一外部電源的正電極V+以及負(fù)電極V-。特別地是，旋轉(zhuǎn)部21中央具有一導(dǎo)電軸211，與上述第一電刷相接觸，而第二電刷則與旋轉(zhuǎn)部21本體下方相接觸。
此外，導(dǎo)電軸211透過(guò)一內(nèi)層絕緣體(未圖示)與主軸20電性隔絕，第一導(dǎo)線24以及第二導(dǎo)線25分別連接上述導(dǎo)電軸211以及旋轉(zhuǎn)部21。其中，透過(guò)第一導(dǎo)線24、第二導(dǎo)線25與上方光源發(fā)射器10連接并形成一回路，不僅可驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)部21轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)可提供光源發(fā)射器10發(fā)射雷射光線的所需電能。又，由于第一導(dǎo)線24、第二導(dǎo)線25穿設(shè)于轉(zhuǎn)子26中，因此當(dāng)旋轉(zhuǎn)部21轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，第一導(dǎo)線24、第二導(dǎo)線25以及轉(zhuǎn)子26與旋轉(zhuǎn)部21同步轉(zhuǎn)動(dòng)，因此可有效地避免旋轉(zhuǎn)時(shí)導(dǎo)線纏繞糾結(jié)的情形發(fā)生。
權(quán)利要求
1.一種水平儀，其特征在于包括一殼體；一光源發(fā)射器，旋轉(zhuǎn)地投射出該平面光；一主軸，與該光源發(fā)射器結(jié)合，并垂直于該平面光，其一端具有一旋轉(zhuǎn)部，另一端具有一對(duì)突出部；一萬(wàn)向軸承，設(shè)于該殼體，可供該主軸旋轉(zhuǎn)地及傾擺地穿設(shè)其中；一水平傳感器，用以感測(cè)該平面光與水平面的夾角，并輸出一調(diào)整訊號(hào)；以及一主軸調(diào)制機(jī)構(gòu)，設(shè)置于該殼體，包含交叉設(shè)置的一第一移動(dòng)桿及一第二移動(dòng)桿，其中該第一移動(dòng)桿推動(dòng)該主軸的一突出部沿著一第一軸方向移動(dòng)以及該第二移動(dòng)桿推動(dòng)該主軸的另一突出部沿著一第二軸方向移動(dòng)，且該第一軸方向大體垂直于該第二軸方向。
2.如權(quán)利要求1所述的水平儀，其特征在于所述的主軸調(diào)制機(jī)構(gòu)還具有一第一導(dǎo)槽與一第二導(dǎo)槽，所述的第一移動(dòng)桿的一自由端穿設(shè)于該第一導(dǎo)槽內(nèi)以及所述的第二移動(dòng)桿的一自由端穿設(shè)于該第二導(dǎo)槽內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的水平儀，其特征在于所述的第一移動(dòng)桿與第一軸夾一第一角度且沿著該第一軸方向移動(dòng)，所述的第二移動(dòng)桿與第二軸夾一第二角度且沿著該第二軸方向移動(dòng)，使得該第一移動(dòng)桿與該第二移動(dòng)桿保持在該第一軸與該第二軸構(gòu)成的平面上移動(dòng)。
4.如權(quán)利要求1所述的水平儀，其特征在于所述的對(duì)突出部，分別設(shè)置于第一移動(dòng)桿與第二移動(dòng)桿的兩側(cè)。
5.如權(quán)利要求1或3所述的水平儀，其特征在于所述的主軸調(diào)制機(jī)構(gòu)還包括一第一導(dǎo)桿，平行于第一軸方向，且第一移動(dòng)桿的一端套設(shè)于該第一導(dǎo)桿，這樣，第一導(dǎo)桿帶動(dòng)第一移動(dòng)桿沿著第一軸方向移動(dòng)；以及一第二導(dǎo)桿，平行于第二軸方向，且第二移動(dòng)桿的一端套設(shè)于該第二導(dǎo)桿，這樣，第二導(dǎo)桿帶動(dòng)第二移動(dòng)桿沿著第二軸方向移動(dòng)。
6.如權(quán)利要求5所述的水平儀，其特征在于第一導(dǎo)桿、第二導(dǎo)桿為一螺桿且第一移動(dòng)桿、第二移動(dòng)桿具有跨設(shè)于該第一導(dǎo)桿、第二導(dǎo)桿的齒部，分別由轉(zhuǎn)動(dòng)第一導(dǎo)桿、第二導(dǎo)桿帶動(dòng)第一移動(dòng)桿、第二移動(dòng)桿移動(dòng)。
7.如權(quán)利要求1所述的水平儀，其特征在于所述的第一移動(dòng)桿與所述的第二移動(dòng)桿是互相垂直的。
8.如權(quán)利要求1或4所述的水平儀，其特征在于所述的主軸調(diào)制機(jī)構(gòu)還包括根據(jù)調(diào)整訊號(hào)驅(qū)動(dòng)第一導(dǎo)桿轉(zhuǎn)動(dòng)的一第一馬達(dá)，及根據(jù)調(diào)整訊號(hào)驅(qū)動(dòng)第二導(dǎo)桿轉(zhuǎn)動(dòng)的一第二馬達(dá)。
9.如權(quán)利要求1所述的水平儀，其特征在于還包括一第三馬達(dá)，提供電源予旋轉(zhuǎn)部產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，并予光源，使該準(zhǔn)直光束形成一平面光。
10.如權(quán)利要求9所述的水平儀，其特征在于所述的第三馬達(dá)還包括一可轉(zhuǎn)動(dòng)的一轉(zhuǎn)子；一第一導(dǎo)線、第二導(dǎo)線，彼此絕緣設(shè)置并貼附于旋轉(zhuǎn)部的一導(dǎo)電軸；轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)導(dǎo)電軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使得第一導(dǎo)線、第二導(dǎo)線伴隨轉(zhuǎn)動(dòng)，并且第一導(dǎo)線、第二導(dǎo)線與所述光源電性連結(jié)；以及一第一電刷、第二電刷，分別與第一導(dǎo)線、第二導(dǎo)線接觸，其中，電源經(jīng)由第一電刷輸入，導(dǎo)通光源，并經(jīng)由第二電刷輸出。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種水平儀，特別是涉及一種機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，可適用于不同環(huán)境并且可自動(dòng)校正的水平儀。本發(fā)明的目的在于提供一種水平儀，能夠自動(dòng)校正投射光線方向而產(chǎn)生一精準(zhǔn)的水平基準(zhǔn)面。包括一光源發(fā)射器、一萬(wàn)向軸承、一主軸、及一主軸調(diào)制機(jī)構(gòu)。主軸穿過(guò)萬(wàn)向軸承并連接光源發(fā)射器，其中光源發(fā)射器繞主軸旋轉(zhuǎn)。上述光源發(fā)射器平行于主軸。此外，主軸調(diào)制機(jī)構(gòu)與之接觸并帶動(dòng)主軸以及光源發(fā)射器繞萬(wàn)向軸承中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明的水平儀常用在建筑或裝潢施工過(guò)程中的定位校準(zhǔn)的工作。本發(fā)明構(gòu)造簡(jiǎn)單，不需要反射鏡的設(shè)計(jì)即可提高精度且成本低廉，還可克服不同的地形地物所產(chǎn)生的誤差而適用于各種不同的環(huán)境。
文檔編號(hào)G01C15/00GK1661325SQ20041000471
公開日2005年8月31日 申請(qǐng)日期2004年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月24日
發(fā)明者江友斌, 黃建龍, 林書宏 申請(qǐng)人:亞洲光學(xué)股份有限公司