CN1269501A - 管道敷设用的激光校平*** - Google Patents

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Abstract

一种管道敷设用的激光校平***,包括:一个可转动的激光发射器,供将辐照光束发射到一个目标反射体上,使所述偏振辐照光反射;一个反射光束检测器,供检测所述目标反射体反射来的反射光束;一个驱动机构,具有第一、第二驱动装置,第一驱动装置供驱动所述激光发射器沿垂直方向转动,第二驱动装置供驱动所述激光发射器沿水平方向转动;和一个控制器,供控制至少一个驱动装置从而根据所述反射光束的输出将辐照光束引到目标反射体上。

Description

管道敷设用的激光校平***
本发明涉及在一种管道敷设用的激光校平***。
在土木工程和建筑技术领域中为了确定参考高度，现在采用旋转的激光辐照***在一个水平面内进行偏振光束的旋转扫描。
近几年来，已把可见半导体激光发展到了用于实际应用中，并且已经出现了采用可见半导体激光的旋转辐照***，这使得进行可视勘测成为可能。在这种旋转激光辐照***中，为了确保操作人员的安全，要限制激光的输出。由于这个原因，在要求对偏振光束的反射进行可视识别的勘测和测量中，其工作距离变得相对短了。
这样，在现在采用的旋转激光辐照***中，对偏振光束进行往复的扫描来增加偏振的反射光束的亮度，使工作距离延长。为了在适当的范围内实现往复的扫描，必须识别出扫描位置。为了这一目的，采用了一种目标反射体检测***，在这个***中在一个工作位置放置一块目标反射体，并对由目标反射体反射的偏振的反射光束进行检测，识别目标反射体的位置。
在上述目标反射体检测***中，为了识别目标反射体，使发射的光变成偏振光，并使由目标反射体反射回的反射光的偏振方向相对于发射光的偏振方向发生变化。这是因为玻璃面等不需要的反射体具有保持该偏振方向而反射的性质，所以，可以进行识别。
在上述旋转激光辐照***中，用与目标反射体的偏振光相对应的检测装置检测反射光。但是，在土木工程或建筑工程的工作现场，常常有许多不需要的反射体，并且反射的方式不固定，包含各种各样的偏振成分。
困此，当发自旋转激光辐照***的激光束照射到具有光亮表面的不需要的反射体上，强反射光进入主机的检测器时或者由光学性质与目标反射体类似的反射物反射回的反射光进入主机的检测器时，常常错误地把不需要的反射体检测成目标反射体，并且在错误的位置进行往复扫描。
本发明的目的是要提供一种管道敷设用的激光校平***，该校平***利用激光束形成基准线作为敷设管道时的参考线。该激光校平***包括：一个可转动地支撑着的激光发射器，供将辐照光束发射到一个目标反射体上，所述辐射光束为偏振辐照光束，所述目标反射体有一个反射表面供改变所述偏振辐照光束的偏振方向，使所述偏振辐照光反射；一个反射光束检测器，供检测所述目标反射体反射来的反射光束；一个驱动机构，具有第一驱动装置和第二驱动装置，第一驱动装置供驱动所述激光发射器沿垂直方向转动，第二驱动装置供驱动所述激光发射器沿水平方向转动；和一个控制器，供控制至少其中之一所述驱动装置从而根据所述反射光束的输出将辐照光束引到目标反射体上。
图1是用于解释本发明的第一个实施例的图；
图2是示出上述实施例中的偏振反射光束检测电路的方框图；
图3示出上述实施例中一种目标反射体的例子；
图4示出上述偏振反射光束检测电路中的信号波形；
图5A和5B分别用于解释目标反射体，偏振照射光束及目标反射体的输出信号之间的关系的图；
图6是解释本发明的第二个实施例的图；
图7是解释本发明的第三个实施例的图；
图8是解释本发明的第四个实施例的图；
图9示出目标反射体的另一个例子：
图10示出装有本发明的目标反射体检测***的一种激光准直器的截面图；
图11是上述激光准直器的正面图；
图12是沿图10中A-A线的箭头方向的剖视图；以及
图13是上述激光准直器的激光振荡器的示意图。
图1示出装有按照本发明的目标反射体检测***的一种激光旋转照射***。这个激光旋转照射***包括旋转照射***主机1和一个目标反射体2，该反射体被放置在离旋转照射***主机1一定距离的地方。
首先，给出对旋转照射***主机1的描述。
旋转照射***主机1包括激光发射器3、旋转单元4、反射光检测器5、旋转控制器6、及发光元件的驱动器7。
先描述激光发射器3。
在发射线偏振光的偏振辐照光束的激光二极管10的光轴上，从激光二极管10开始顺序设置准直透镜11，第一λ/4双折射片12，以及穿孔镜13。准直透镜11把发自激光二极管10的线偏振光的偏振辐照光束变成平行光束，然后由第一λ/4双折射片12转换成圆偏振光。圆偏振光的偏振辐照光束穿过穿孔镜13照射到旋转单元4上。
旋转单元4使来自激光发射器3的偏振辐照光束沿水平方向射出并进行扫描。在一个旋转支架15上设有一块把发自激光发射器3的偏振辐照光束的光轴旋转90°的五边形棱镜14，该旋转支架15绕偏振辐照光束的光轴转动，并且该旋转支架15通过从动齿轮16和驱动齿轮17与扫描马达18相连接。
由目标反射体2反射回来的偏振反射光束入射到旋转单元4。入射到五边形棱镜14上的偏振反射光束射向穿孔镜13后转向，由穿孔镜13将偏振反射光束反射到反射光检测器5中。
下面将给出对反射光检测器5的描述。
在穿孔镜13的反射光轴上，从穿孔镜13开始顺序设置聚光透镜20，第二λ/4双折射片21，针孔22，双色镜或偏振光束分光镜23，以及由光二极管和其它元件组成的第一光探测器24，并且在偏振光束分光镜23的反射光轴上设置由光二极管和其它元件组成的第二光探测器25。上述第一光探测器24和第二光探测器25的输出信号输入到偏振反射光束检测器电路26。
偏振光束分光镜23把入射到反射光检测器5的偏振反射光束分光后，导向第一光探测器24和第二光探测器25，第二块λ/4双折射片21和偏振光束分光镜23的设置方式使得发自激光发射器3的偏振辐照光束两次穿过λ/4双折射片，偏振方向变换后，返回主机1的偏振反射光束射向第一光探测器24，并且偏振方向与发自激光发射器3的偏振辐照光束的偏振方向相同的返回主机1的偏振反射光束射向第二光探测器25。
现在参考着图2给出对偏振反射光束检测电路26的一个例子描述。
上述第一光探测器24和第二光探测器25的输出通过放大器31和放大器35输入差分放大器32，该差分放大器32的输出通过同步检测器33输入差分放大器34。上述第一光探测器24和第二光探测器25的输出通过放大器31和放大器35输入加法放大器36，该加法放大器36的输出通过同步检测器38输入差分放大器39。该差分放大器39和差分放大器34的输出信号输入旋转控制器6。
上述偏振反射光束检测电路26设有一个振荡电路40，它把用来进行同步检测的时钟信号输给同步检测器33和同步检测器38，同时把进行脉冲调制必须的时钟信号输出发光元件的驱动器7。
上述旋转控制器6根据来自反射光检测器5的信号对扫描马达18的旋转进行控制，并且旋转控制器6使发自激光发射器3的偏振辐照光束以目标反射体2为中心往复扫描。
发光元件的驱动器7根据来自偏振反射光束检测电路26的时钟信号对发自激光二极管10的偏振辐照光束进行脉冲调制。
现在参考图3给出对目标反射体2。
在基板27上形成一个反射层28。在图中的左半部粘贴上一块λ/4双折射片29。反射层28的暴露部分用作保持入射光束的偏振方向并反射的反射部分，而上述λ/4双折射片29部分用作偏振光转换反射器，它相对于入射光束转换反射光的偏振方向并进行反射。上述反射层28由循环反射材料构成，并且设置了多个小的三面直角棱镜或球形反射器。上述λ/4双折射片29有使偏振反射光束相对于入射光束产生λ/4相位差的作用。
下面，对其运行进行描述。
基于来自振荡器电路40的时钟信号对发自激光二极管10的偏振辐照光束进行调制，该激光二极管10由发光元件的驱动单元7所驱动。准直透镜11把发自激光二极管10的线偏振光的偏振辐照光束转变成平行光束，这个光束在通过第一λ/4双折射片12后进一步变成圆偏振的偏振辐照光束。圆偏振的辐照光束通过穿孔透镜13，被五边形棱镜14变成水平方向射出。
扫描马达18通过驱动齿轮17和从动齿轮16使五边形棱镜14旋转。开始，五边形棱镜14的旋转范围是绕整个圆周旋转，从五边形棱镜14射出的偏振辐照光束沿整个圆周扫描。
通过沿整个圆周扫描，偏振辐照光束通过目标反射体2。当通过目标反射体2时，偏振辐照光束被目标反射体2反射，该偏振反射光束射入五边形棱镜14。
如前所述，目标反射体2的半个面只是反射层28，而另一半在反射层28上粘贴着λ/4双折射片29。因此，在反射层28的暴露部分反射的偏振反射光束是圆偏振光，它保留着入射偏振辐照光束的偏振状态。通过λ/4双折射片29后在反射层28上反射、进而通过λ/4双折射片29的偏振反射光束是圆偏振光，相对于入射偏振辐照光束的偏振状态位相偏离λ/2。
在目标反射体2上反射回的偏振反射光束被五边形棱镜14偏转90°，进入穿孔镜13，该穿孔镜13把反射光束反射到聚光透镜20上。将该聚光透镜20反射光束，作为会聚光射入第二λ/4双折射片21。以圆偏振光返回的反射光束由第二λ/4双折射片21转换成线偏振光，射入针孔22。如上所述，在反射层28的暴露部分反射的反射光束与穿过λ/4双折射片29反射的反射光束之间的位相差为λ/2，所以，由第二λ/4双折射片21转换成线偏振光的两束反射光束之间偏振面相差90°。
针孔22具有使相对于由主机发出的偏振辐照光束光轴偏离的不正对的反射光束不能进入光探测器24和25的作用，并且穿过针孔22的反射光束射入偏振光束分光镜23。
偏振光束分光镜23具有透过偏振方向与发自激光发射器3的偏振辐照光束相差180°的光束和反射偏振方向与发自激光束发射器3的偏振辐照光束相差90°的光束的作用。透过偏振光束分光镜23的反射光束被分成互相垂直的偏振分量，光探测器24和25分别接收被分开的反射光束。
第一光探测器24和第二光探测器25接收光的状态，当在主机以外两次穿过λ/4双折射片的偏振反射光束即在目标反射体2的λ/4双折射片29部分反射的偏振反射光束进入反射光探测器5时，根据第二λ/4双折射片21与偏振光束分光镜23的关系，进入第一光探测器24的光量比进入第二光探测器25的光量多。当未通过λ/4双折射片的偏振反射光束即在目标反射体2的反射层28的暴露部分或在其它不需要的反射器上反射的偏振反射光束进入时，则进入第二光探测器25的光通量比进入第一光探测器24的光量多。
求出射入第一光探测器24和第二光探测器25的偏振反射光束的入射光量之差，可以识别入射的偏振反射光束是在目标反射体2的反射层28的暴露部分反射的，还是在λ/4双折射片29部分反射的。
下面，给出更详细的描述。
在反射光束两次穿过λ/4双折射片29的情况下，进入反射光检测器5的第一光探测器24的光量比进入第二光探测器25的光量多。其信号如图4中的a和b所示。光探测器24和25输出的信号被放大器31和35放大，并由差分放大器32得到它们的差。这个信号如图4中的c所示。当差分放大器32的输出信号被来自振荡器电路40的时钟1进行同步检测时，得到相对于偏压为正的电压(图4中的d)，当它被时钟2进行同步检测时，得到相对于偏压为负的电压(图4中的e)。当求出由同步检测而得到的电压之差(d-e)时，差分放大器34输出相对于偏压为正的电压(图4中的f)。
在反射光束不穿过λ/4双折射片29的情况下，进入反射光检测器5的第二光探测器25的光量比进入第一光探测器24的光量多。这两个信号在图4中以h和i给出。光探测器24和25的输出信号被放大器31和35放大，其差由差分放大器32得到。这个信号在图4中以j给出。当差分放大器32的输出信号被来自振荡器电路40的时钟1进行同步检测时，得到相对于偏压为负的电压(图4中的k)。当它被时钟2同步检测时，得到相对于偏压为正的电压(图4中的1)。当求出由同步检测所得到的电压之差(k-1)时，差分放大器34输出相对于偏压为负的电压(图4中的m)。
当偏振辐照光束扫描图3中的目标反射体2时，反射光检测电路26的差分放大器34的输出成为图5B所示的波形。在差分放大器34的输出出现正信号，在正信号的下降边之后一定时间内有负信号的下降边时，则识别为目标反射体2，并由旋转控制器6控制和驱动扫描马达18，使五边形棱镜14往复旋转，从而使发自旋转辐照***主机1的偏振辐照光束以目标反射体2为中心往复扫描。
采用目标反射体2时，如果偏振  辐照光束的旋转方向反转时，反射光探测电路26的差分放大器34的输出信号的正负变为相反的顺序。
由旋转辐照***主机1射出的偏振辐照光束由镜子等反射一次入射到目标反射体2上并反射回来时，差分放大器34的输出信号的正负顺序成为旋转方向与接收反射光束时偏振辐照光束的旋转方向相反时的顺序。因此，可以识别是在目标反射体2以外反射一次而返回的反射光束，还是由目标反射体2反射回来的反射光束。
现在，参考图6说明第二个实施例。在图6中对与图1中相同的元件标以同样的符号，这里不再作详细的描述。
在图6给出的实施例中设有一个校准显示单元41。
校准显示单元41包括一个位置识别器42和一个显示器43。在来自反射光束检测电路26的表示第一光探测器24和第二光探测器25接收光的状态的信号输入位置识别器42的同时输入来自检测设在旋转单元4上的五边形棱镜14的转动位置的编码器44的信号。
根据校准显示单元41的显示，使旋转单元4停止旋转，可以很容易把偏振辐照光束的照射点准确地与目标反射体2的反射层28的暴露部分和λ/4双折射片29部分之间的边界对准。
当偏振辐照光束照射在目标反射体2的任意位置上时，反射光检测电路26的差分放大器34的输出信号如图4和图5所示的那样。差分放大器34的输出信号相对于偏压为正电压时，偏振辐照光束位于图5中的目标反射体2的左边；差分放大器34的输出信号相对于偏压为负电压时，偏振辐照光束位于图5中的目标反射体2的右边；差分放大器34输出信号为偏压值，而检测有无反射光的差分放大器39的输出信号相对于偏压为正电压时，偏振辐照光束位于图5中目标反射体2的中心。位置识别器42对这三种状态进行识别，并将其识别结果输入显示器43。偏振辐照光束不处于中心时，由表示移动方向的箭头43a和箭头43c进行显示；处于中心时，在中央的43b显示上进行显示。
由于设有校准显示单元41，可以由一个操作人员很容易地并且准确地靠显示器43进行偏振辐照光束的校准调整。
现在，参考图7说明第三个实施例。
图7所示的实施例有自动聚焦功能。利用自动聚焦机构测量旋转照射***主机1与目标反射体2之间的距离，并根据测量结果调整射出的偏振辐照光束聚焦位置。
在图7中，对与图6中相同的部件标以相同的符号。
在图7所示的激光发射器3的准直透镜11与第一λ/4双折射片12之间设有自动聚焦机构45，自动聚焦机构45由聚焦控制器46驱动。来自反射光束检测电路26的第一光探测器24和第二光探测器25的光接收状态和来自编码器44的位置信号输给聚焦控制器46。
通过检测偏振辐照光束通过目标反射体2的λ/4双折射片29部分的宽度和通过反射层28的暴露部分的宽度时的角度，根据角度和目标反射体2的宽度可以反过来计算出旋转照射***主机1与目标反射体2之间的距离。
即，目标反射体2被偏振辐照光束扫描时由目标反射镜2反射的偏振反射光束在第一光探测器24和第二光探测器25上表现的光接收状况如图5所示，通过计数从反射光束检测电路26输出的正信号的上升边到负信号的上升边之间编码器44输出的脉冲数便可求出与目标反射镜2的宽度对应的与五边形棱镜14的旋转中心相对的中心角。目标反射体2的宽度是已知的，因此可以计算出旋转照射***主机1与目标反射体2之间的距离。计算结果输入自动聚焦机构45，自动聚焦机构45便产生与所测得的距离适当地对应的动作。
在上面的解释中，是求从正信号的上升边到负信号的上升边之间的扫描角度，但是，也可以测量从正信号上升边到负信号上升边之间的时间，根据与扫描速度的关系求出距离。但是，这时，相对于扫描速度的设定值的误差成为距离测量误差，所以，用不受扫描速度设定值的误差影响的检测角度的方法测量距离是准确、可靠的。
现在，参考图8和9对第四个实施例进行描述。
第四个实施例设置有相对于目标反射体调整和控制偏振辐照光束的照射位置的功能。
把旋转照射***主机1从图1所示的位置转动90°而设置，以使主机旋转单元47以垂直轴心为中心旋转，旋转照射***主机1成为使旋转单元4绕水平轴旋转的结构。因此，由旋转单元4射出的偏振辐照光束沿垂直方向扫描。
现在对在本实施例中采用的在图9中给出的目标反射体2′进行描述。
目标反射体2′，由对角线(分割线)分割矩形反射层28的表面，所分割的一部分粘贴上λ/4双折射片29。
分割方法不限于用对角线分割。只要偏振辐照光束横向扫描目标反射体2′时，由分界线分割的目标反射体2′上的扫描线的线长之比当偏振辐照光束的横扫位置在垂直于扫描方向的方向上移动时以指定的关系逐渐改变，任何一种分割方法都可以。
下面，参考图2和图8说明运行情况。
根据扫描位置在反射层28的暴露部分和λ/4双折射片29部分的宽度来检测偏振辐照光束照射到目标反射体2′上的位置。如上所述，有两种方法检测该宽度：一种是根据偏振辐照光束旋转对，在第一光探测器24和第二光探测器25上的反射光束的光接收时间进行检测的方法；另一种是利用与旋转单元4同轴安装的编码器44根据角度进行检测的方法。这里，说明采用编码器44的方法，这种方法不会由于旋转单元4的旋转速度而造成误差。
偏振辐照光束对目标反射体2′沿垂直方向扫描。偏振辐照光束穿过目标反射体2′时，由目标反射体2′反射的偏振反射光束通过旋转单元4进入反射光检测器5，分别由第一光探测器24和第二光探测器25接收。偏振反射光束检测电路26检测第一光探测器24和第二光探测器25的光接收状况。
编码器44检测反射光检测电路26的差分放大器34的输出信号相对于偏压为正电压时旋转单元4的转动角度以及输出信号相对于偏压为负电压时旋转单元4的转动角度。这样得到的两个转动角度之比与上述的线段之比对应。通过求转动角度之比，可以判断偏振辐照光束在目标反射体2′上的扫描位置。位置识别器(图中未画出)根据两个转动角度之比判别偏振辐照光束照射在目标反射体2′的哪个位置。根据这一判别结果，主机的旋转单元47使旋转辐照主机1转动，把偏振辐照光束的照射位置改变到目标反射体2′上所期望的位置。
如上所述，按照本发明，由于能可靠地识别目标反射体，所以可以防止扫描操作的误识别。
本发明不限于激光旋转照射***，也可以用于提供固定参考线的激光参考水平线设定***。
图10至图13示出了本发明用于激光参考水平线设定***的情况。
在把水泥管埋到地下的典型操作中，典型的作业有挖掘地面、把水泥管放入挖掘的濠沟，然后再进行掩埋的方法。
每隔一定的直线区间，从地面向下挖掘到大于掩埋水泥管的深度，在沟底临时设置的基底上放置水泥管。
水泥管被用作城市供水、污水排放，或输送液体的流动通道，以一定的倾斜度设置，没有弯曲。如果埋下的水泥管沿水平方向或垂直方向弯曲，液体会滞留或阻塞，或者可能泄漏到土壤中，从而失去流动通道的功能。因此，掩埋水泥管道时，必须有一条适当的参考线。
激光参考水平线设定***是利用发射激光束来提供参考线的。激光束适宜于作这样的参考线，这是由于它既不会像线绳那样在长距离下松弛，也不影响施工，同时也不会被施工人员或水泥管道切断。
激光参考水平线设定***具有一个激光准直器和一个靶目标。把激光准直器放在挖掘的濠沟的一端，靶目标放在濠沟的另一端。靶目标的位置利用勘测仪器比如经纬仪确定。
然后，由激光准直器发射出激光束，调整它使得激光束照射到靶目标的中心。在完成激光准直器的调整后，激光准直器发射出的激光束就成为放置水泥管的参考线。
在靠近框架51的前端安装着一个俯仰框架53，它可以绕水平放置俯仰轴52转动，激光振荡器55设置成可以绕摆动轴54转动。动轴与俯仰框架53相垂直。
在俯仰框架53的下测面有一个向后伸展的水平辅助框架56，在水平辅助框架56上伸出一根水平杆57，在水平杆57与框架51之间设置了一根弹簧58，在图10中沿顺时针方向拉动俯仰框架53。在框架51的基底上安装着一个俯仰马达59，一根俯仰螺丝60与俯仰马达59的输出轴相连接。螺母61与俯仰螺丝60相啮合，在螺母61上伸出的杆62与杆57相连结。
在俯仰框架53的一个侧面上安装着一个垂直辅助框架63，一个摆动马达65通过一个齿轮箱64安装在垂直辅助框架63上。一根引导轴66和一根摆动螺丝67由齿轮箱64沿水平方向伸展，摆动螺丝67与摆动马达65的输出轴相连接。旋在摆动螺丝67上的螺母块68与引导轴66滑动嵌合。
由激光振荡器55的后端水平伸出的杆69与螺母块68上伸出的连接杆70相连接。一根弹簧71在水平方向上，即图12中向右的方向拉激光振荡器55。该弹簧设在杆69与垂直辅助框架63之间。
当俯仰马达59和摆动马达65驱动下，激光振荡器55可以在彼此互相垂直的两个方向转动。
下面，参考着图13简短地描述一下激光振荡器55。
在这个图中，标号72表示激光束发射器，线偏振激光束由此发射器发射出。由激光束发射器72发出的激光束穿过一块半反射镜73或一块穿孔镜及一块λ/4双折射片74。光被转换成圆偏振的激光束75，并朝着目标反射体2发射出去。
由目标反射体2反射的反射光束75′进入激光振荡器55，并且穿过λ/4双折射片74。穿过λ/4双折射片74后，反射光束75′被转变成线偏振光，并在半反射镜73上反射到半反射镜76上。半反射镜76把反射光束75′分光，穿过此半反射镜的那部分反射光束75′被引导穿过准直透镜77和一块偏振片78照射第一光探测器79，剩余的反射光束75′被引导穿过准直透镜80和一块偏振片81照射到第二光探测器82。偏振片78和偏振片81的偏振面彼此偏差90°。
把第一光探测器79和第二光探测器82设计成产生对应于所接收的光通量的电信号，并把第一光探测器79和第二光探测器82的信号输入到控制器83。控制器83比较来自第一光探测器79的信号和来自第二光探测器82的信号，并且它们的偏差。基于计算的结果，控制器83对俯仰马达59的驱动单元84和摆动马达65的驱动单元85发出驱动命令。
当接受来自控制器83的驱动命令，驱动单元84和85分别驱动俯仰马达59和摆动马达65，来消除偏差。
下面，将对运行进行描述。
目标反射体2被设置在靶目标的位置。由激光振荡器55发射出圆偏振激光束，用手动粗调框架51的位置，使激光束朝目标反射体2发射。驱动摆动马达65，在水平方向上在一定的角度内对激光振荡器55往复扫描。当接收到由目标反射体2反射回来的反射光束75′时，控制器83停止摆动马达65的往复扫描，然后变成自动微调。
由激光振荡器55发出的圆偏振激光束75在目标反射体2的偏振变换反射单元和反射单元之间往复运动。如前所述，在偏振变换反射单元和反射单元上反射时圆偏振光的旋转方向不同。因此，进入激光振荡器55的反射光束75′穿过λ/4双折射片74后，在偏振变换反射单元上反射时与在反射单元上反射时，成为偏振面不同的线偏振光束。
如果把偏振片78的偏振面与在上述偏振变换反射单元上反射的激光束的偏振面调成一致，则到达偏振片81的反射光束75′就被偏振片81所屏蔽，不会被第二光探测器82检测到。
来自第一光探测器79的检测信号与来自第二光探测器82的检测信号之间有差别。控制器83算出两个信号的偏差，并向驱动单元85发出驱动命令。该驱动命令包括摆动马达65的旋转方向和转动量，驱动摆动马达65使在图3中圆偏振激光束75向右移动。
从反射单元反射回来的反射光束75′进入激光振荡器55时，射向第一光探测器79的激光束被偏振片78所屏蔽，控制器83计算的偏差与上述偏差符号相反，驱动摆动马达65，使在图3中圆偏振激光束75向左移动。
当圆偏振激光束75与偏振变换反射单元和反射单元之间的边界对准时，来自第一光探测器79的信号与来自第二光探测器82的信号之间的偏差变成0。俯仰马达59和摆动马达65均不被驱动，激光振荡器55的位置被固定下来。
靠上面的操作，在水平方向进行位置调整。
为了调整垂直方向上的位置，把目标反射体2转90°，从而使控制器83控制俯仰马达59。经过与上面所述相类似的步骤，可以调整垂直方向上的位置。
进而，如果目标反射体2的位置由于某种原因比如振动而产生偏离，来自第一光探测器79的信号与来自第二光探测器82的信号之间再次出现偏差。控制器83驱动俯仰马达59和摆动马达65来消除这一偏差，自动地把激光束的照射位置调整到与目标反射体2的中心对准。
在上述实施例中，激光振荡器55在两个方向上，即水平方向和垂直方向上转动，而它也可以只在一个方向上调整。另外，激光振荡器55的λ/4双折射片74可以不使用，可以在反射层28的一半粘贴上一块与激光振荡器55发射出的线偏振激光束的偏振面成45°的偏振片，在反射层28的另一半粘贴上另一块与其激光偏振面成90°的偏振片。如上所述，在本实施例中，有多种改型。
另外，在上述实施例中是把激光振荡器装在框架51和框架53上，可以自由摇动，但是，只要是在二个方向摇动的结构就行，所以，也可以采用球形轴承等结构。

Claims (20)

1.一种管道敷设用的激光校平***，它包括：一个可转动地支撑着的激光发射器，供将辐照光束发射到一个目标反射体上，所述辐射光束为偏振辐照光束，所述目标反射体有一个反射表面供改变所述偏振辐照光束的偏振方向，使所述偏振辐照光反射；一个反射光束检测器，供检测所述目标反射体反射来的反射光束；一个驱动机构，具有第一驱动装置和第二驱动装置，第一驱动装置供驱动所述激光发射器沿垂直方向转动，第二驱动装置供驱动所述激光发射器沿水平方向转动；和一个控制器，供控制至少其中之一所述驱动装置从而根据所述反射光束的输出将辐照光束引到目标反射体上。
2.如权利要求1所述的管道敷设用的激光校平***，其特征在于，目标反射体的反射表面分成多个表面部分，至少其中一个所述表面部分有一个反射层为反射部分，供将光束作为保持偏振辐照光束偏振方向的偏振反射光束反射出去，其它所述表面部分的至少其中之一有一个双折射层和一个反射层，且为偏振光变换和反射部分供将光束作为偏振反射光束反射出去，同时变换偏振辐照光束的偏振方向。
3.如权利要求2所述的管道敷设用的激光校平***，其特征在于，控制器通过比较第一检测装置与第二检测装置两者的输出控制驱动机构，使辐射光束对准目标反射体所述各表面部分之间的界线。
4.一种管道敷设用的激光校平***，它包括：一个可转动地支撑着的激光发射器，供将辐照光束发射到一个目标反射体上；一个反射光束检测器，供检测所述目标反射体反射来的反射光束，所述反射光束检测器有一个第一检测装置和一个第二检测装置，第一检测装置供检测偏振反射光束，其输出为第一输出；第二检测装置供检测偏振光束，其输出为第二输出；一个驱动机构，具有第一驱动装置和第二驱动装置，第一驱动装置供驱动所述激光发射器沿垂直方向转动，第二驱动装置供驱动所述激光发射器沿水平方向转动；和一个控制器，供通过比较所述第一检测装置的所述第一输出与所述第二检测装置的所述第二输出控制所述驱动机构，从而根据所述反射光束检测器的输出将辐照光束引向目标反射体上。
5.如权利要求4所述的管道敷设用的激光校平***，其特征在于，配备有一个判断机构，供根据第一检测装置的输出和第二检测的输出并根据偏振光改向反射部分与反射部分两者的宽度比判断偏振辐照光束照射到目标反射体上的位置，并供输出辐照位置信号，且辐照光束的发射方向根据所述判断机构来的辐照位置信号控制。
6.管道敷设用的一种激光基准线调定***，具有一个激光投射仪和一个具中心的靶体，其特征在于，所述激光投射仪具有：一个激光发射器，可转动地支撑着，供将辐射光束投射到所述靶体上；一个反射光束检测器，供检测所述靶体反射来的反射光束；第一驱动机构，供带动所述激光发射器沿垂直方向转动；第二驱动机构，供带动所述激光发射器沿水平方向转动；和一个控制器，供根据所述反射光束检测器的输出控制所述第一驱动机构或所述第二驱动机构的转动过程，从而使其在预定角度范围内来回扫描，并将辐照光束引向所述靶体的中心；所述靶体有一个第一反射表面和一个与所述第一反射表面平行的第二反射表面，两反射表面配置在所述激光投射仪的旋转方向上。
7.如权利要求6所述的管道敷设用的激光基准线调定***，其特征在于，所述辐射光束为偏振辐照光束，所述第一反射表面的作用是改变所述偏振辐照光束的偏振方向和反射所述偏振辐照光束。
8.如权利要求6所述的管道敷设用的激光基准线调定***，其特征在于，所述辐照光束为偏振辐照光束，所述反射光束检测器有一个第一检测装置和一个第二检测装置，第一检测装置供检测所述靶体反射来的偏振辐照光束，其输出为第一输出，第二检测装置供所述偏振辐照光束改变偏振方向时检测偏振辐照光束，其输出为第二输出，所述控制器通过比较所述第一检测装置的所述第一输出和所述第二检测装置的所述第二输出控制所述驱动机构。
9.如权利要求7所述的管道敷设用的激光基准线调定***，其特征在于，所述靶体的所述第二反射表面有一个反射层为反射表面，其作用是将光束作为保持偏振辐照光束的偏振方向的偏振反射光束反射出去，且所述第一反射表面有一个双折射层和一个反射层。
10.如权利要求7所述的管道敷设用的激光基准线调定***，其特征在于，所述靶体的两反射表面彼此接近配置，两表面之间形成界面，其中一个所述反射表面的作用是改变所述偏振辐照光束的偏振方向和反射所述偏振辐射光，且所述辐照光束通过比较所述第一检测装置的所述第一输出与所述第二检测装置的所述第二输出引向两所述反射表面的界面。
11.管道敷设用的一种激光基准线调定***，有一个激光投射仪和一个具中心的靶体，其特征在于，所述激光投射仪具有：一个激光发射器，可转动地支撑着，供将辐射光束投射到所述靶体上；一个反射光束检测器，供检测所述靶体反射束的反射光束；第一驱动机构，供带动所述激光发射器沿垂直方向转动；第二驱动机构，供带动所述激光发射器沿水平方向转动；和一个控制器，供根据所述检测所述靶体反射来的反射光束的反射光束检测器的输出控制所述第一驱动机构或所述第二驱动机构的转动过程，从而使其在预定角度范围内来回扫描，且控制所述第一驱动机构和所述第二驱动机构的转动过程从而将辐照光束引向所述靶体的所述中心；所述靶体具有第一和第二反射表面配置在所述激光投射仪的转动方向上。
12.如权利要求1所述的管道敷设用的激光基准线调定***，其特征在于，所述辐射光束为偏振辐照光束，所述第一反射表面的作用是改变所述偏振辐照光束的偏振方向和反射所述偏振辐照光束。
13.如权利要求11所述的管道敷设用的激光基准线调定***，其特征在于，所述靶体的至少其中一个所述反射表面有一个反射层为反射表面，其作用是将光束作为保持偏振辐照光束偏振方向的偏振反射光束反射出去，所述靶体的其它所述反射表面的至少其中之一有一个双折射层和一个反射层，而且是个偏振光改向和反射表面，其作用改变所述偏振辐照光束的偏振方向和将光束作为偏振反射光反射出去。
14.如权利要求11所述的管道敷设用的的激光基准线调定***，其特征在于，所述辐照光束为偏振辐照光束，所述反射光束检测器有一个第一检测装置和一个第二检测装置，第一检测装置供检测所述靶体反射来的偏振反射光束，其输出为第一输出，第二检测装置供检测偏振辐照光束的偏振方向改变的情况下的偏振反射光束，其输出为第二输出，所述控制器通过比较所述第一检测装置的所述第一输出与所述第二检测装置的所述第二输出控制所述驱动机构。
15.如权利要求14所述的管道敷设用的激光基准线调定***，其特征在于，所述靶体的两反射表面彼此接近配置，在两表面之间形成界面，其中一个所述反射表面的作用是改变所述偏转辐照光束的偏转方向和反射所述偏振辐照光束，通过比较所述第一检测装置的所述第一输出与所述第二检测装置的所述第二输出将所述辐照光束引向所述两反射表面的界面。
16.如权利要求14所述的管道敷设用的激光基准线调定***，其特征在于，所述辐照光束根据所述第一检测装置的所述第一输出与所述第二检测装置的所述第二输出的比较结果引向所述靶体的预定位置。
17.如权利要求6所述的管道敷设用的激光基准线调定***，其特征在于，所述第一反射表面的作用是改变所述偏振辐照光束的偏振方向，且所述***还有一个检测器和一个判断器，检测器供检测从所述第一反射表面反射的光的宽度和从所述第二反射表面反射的光的宽度，判断器供根据所述从所述第一反射表面反射的所述光的宽度和从所述第二反射表面反射的所述光的宽度判断偏振辐照光束照射所述靶体的位置，从而根据所述判断器来的辐照位置信号控制所述偏振辐照光束的发射方向。
18.如权利要求17所述的管道敷设用的激光基准线调定***，其特征在于，它还有一个焦点控制器，供通过根据所述检测器的输出计算出所述靶体的距离得出距离信号，和供根据所述距离信号操纵一个聚焦机构。
19.如权利要求11所述的管道敷设用的激光基准线调定***，其特征在于，所述第一反射表面的作用是改变所述偏振辐照光束的偏振方向，且所述***还有一个检测器和一个判断器，检测器供检测从所述第一反射表面的光的宽度和从所述第二反射表面反射的光的宽度，判断器供根据从所述第一反射表面反射的光的宽度和从所述第二反射表面反射的光的宽度判断偏振辐照光束照射到所述靶体上的位置，从而根据所述判断器来的辐照位置信号控制所述偏振辐照光束的发射方向。
20.如权利要求19所述的管道敷设用的激光基准线调定***，其特征在于，它还包括一个焦点控制器，供通过根据所述检测的输出计算所述靶体的距离得出距离信号，和供根据所述距离信号操纵一个聚焦机构。
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