JP2007248474A

JP2007248474A - Laser positioning device

Info

Publication number: JP2007248474A
Application number: JP2007121155A
Authority: JP
Inventors: Andrew G Butler; アンドリュージーバトラー; Eugene F Duval; ユージーンエフデュヴァル; Gregory L Richards; グレゴリーエルリチャーズ; Mitchell C Barham; ミッチェルシーバーラム; Daniel T Adams; ダニエルティーアダムス; William A Scott; ウィリアムエイスコット; David C Shafer; ディヴィッドシーシェイファー
Original assignee: DWBH Ventures Ltd
Current assignee: DWBH Ventures Ltd
Priority date: 1996-03-01
Filing date: 2007-05-01
Publication date: 2007-09-27
Also published as: JP2009058525A

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an economical laser positioning device operated accurately and easily using a remote controller. <P>SOLUTION: This laser positioning device of the present invention has a housing, a pendulum attached to the housing to allow moving with respect to the housing, a laser attached to the pendulum, and a base part positioned on a support face, and the housing has a light source attached to a base to allow rotation of the housing with respect to the base to be inclined three-dimensionally, and for confirming a rough direction of the laser. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、レーザビームを用いて垂直方向および水平方向の少なくとも一方の方向を測定する機構に関する。 The present invention relates to a mechanism for measuring at least one of a vertical direction and a horizontal direction using a laser beam.

重力に対する水平面を測定する分野に、従来技術が存在する。標準トランシット、経緯儀および建設業者の水平器は、三脚取付け式光学装置である。正確であるためには、このような装置は、三脚に対するユニットの極めて正確なレベリング（水平出し）を必要とする。器具マウントに使用される気泡水平器および電子センサは、精巧で、高価で、かつユニットを新しい位置に移動させる度毎に非常に手間がかかるものである。 Prior art exists in the field of measuring the horizontal plane against gravity. Standard transits, theodolites and levelers of builders are tripod mounted optical devices. In order to be accurate, such a device requires very accurate leveling of the unit relative to the tripod. Bubble levelers and electronic sensors used in instrument mounts are sophisticated, expensive, and very laborious each time the unit is moved to a new position.

従って、レーザビームを、水平方向および垂直方向の少なくとも一方の方向に向けるレーザスキャナであって、従来技術の欠点を解消できるレーザスキャナを提供する。レーザスキャナは、ビームの方向を、水平面内で全３６０°に亘って回転させることができる。水平レーザビームは、測量または整合（心合わせ）に使用できる。
本発明の一実施形態のレーザスキャナは、所望の高さを確認できる振り子吊下げレーザを有している。 Accordingly, there is provided a laser scanner for directing a laser beam in at least one of a horizontal direction and a vertical direction, which can eliminate the drawbacks of the prior art. The laser scanner can rotate the direction of the beam over a full 360 ° in the horizontal plane. The horizontal laser beam can be used for surveying or alignment.
The laser scanner of one embodiment of the present invention has a pendulum suspended laser that can confirm a desired height.

本発明の他の形態では、レーザスキャナが遠隔制御される。
本発明の更に別の態様では、レーザスキャナに、レーザが取り付けられた振り子の運動を減衰させる機構が設けられている。
本発明の更に別の態様では、ダンパが渦電流を利用して減衰作用を生じさせている。
本発明の更に別の態様では、振り子の運動を減衰させるため、レーザスキャナが流体を利用したダンパを有している。
本発明の更に別の態様では、レーザスキャナが垂直ビームおよび水平ビームを投影でき、レーザスキャナを垂直方向に整合させかつ同時に高さを測定することができる。
本発明の他の目的は、低コストの振り子型遠隔制御レーザ位置決め装置を提供することにある。
本発明の更に別の目的は、高さの測定のための自動レベリング振り子型レーザ装置を、大工、配管工、職人および商人に提供することにある。
本発明の発明性のある特徴および目的を以下に説明する。 In another form of the invention, the laser scanner is remotely controlled.
In yet another aspect of the present invention, the laser scanner is provided with a mechanism for attenuating the motion of the pendulum to which the laser is attached.
In yet another aspect of the present invention, the damper uses an eddy current to cause a damping action.
In yet another aspect of the invention, the laser scanner includes a fluid-based damper to damp the pendulum motion.
In yet another aspect of the invention, the laser scanner can project vertical and horizontal beams, and the laser scanner can be vertically aligned and simultaneously measured for height.
Another object of the present invention is to provide a low-cost pendulum remote control laser positioning device.
Still another object of the present invention is to provide a carpenter, a plumber, a craftsman and a merchant with an automatic leveling pendulum type laser device for height measurement.
The inventive features and objects of the present invention are described below.

〔実施形態Ｉ（図１）〕
レーザスキャナ２０は、下げ振りおよび建設業者の水平器の両機能を有する新しい道具である。この道具は２つのレーザビームを放射すべく整合された９０°ビームスプリッタ光学素子２４を備えた内部レーザ２２（レーザダイオード）を使用している。すなわち、下向きの垂直ビーム２６は、吊下げ点２８の真下の垂直な位置にドットを投影し、これに垂直な水平ビーム３０は、重力に対して真に水平な方向に投影される。本体３２を回転させるか、レーザスキャナ２０の内部でビームスプリッタ光学素子２４を回転させることにより、９０°スプリットビームが、重力に対して真に水平な平面を走査する。ビームの放射範囲内のあらゆる表面上に高さ線（elevation line）を投影できる。ビームスプリッタ光学素子２４は、充電可能なバッテリ３６により給電されるモータ３４を用いて回転される。理解されようが、スプリング巻上げ式モータを使用することもできる。 [Embodiment I (FIG. 1)]
The laser scanner 20 is a new tool that has the functions of both a swing-down and a builder's level. This tool uses an internal laser 22 (laser diode) with a 90 ° beam splitter optic 24 aligned to emit two laser beams. That is, the downward vertical beam 26 projects dots at a vertical position directly below the suspension point 28, and the horizontal beam 30 perpendicular thereto is projected in a truly horizontal direction with respect to gravity. By rotating the body 32 or rotating the beam splitter optical element 24 inside the laser scanner 20, the 90 ° split beam scans a plane that is truly horizontal to gravity. An elevation line can be projected on any surface within the radiation range of the beam. The beam splitter optical element 24 is rotated using a motor 34 powered by a rechargeable battery 36. As will be appreciated, a spring-winding motor can also be used.

レーザスキャナ２０の下向きビーム２６は、伝統的な下げ振りに比べ、幾つかの重要な長所をもたらす。レーザスキャナ２０は真の垂直マーク点を投影し、このため、下げ振りの尖点が、マークすべき対象物とどこで交差するかを見積もる使用者の仕事が省略される。点が投影されるので、作業面から上方の下げ振りの高さは厳格でなくてよい。 The downward beam 26 of the laser scanner 20 provides several important advantages over traditional down swings. The laser scanner 20 projects a true vertical mark point, thus eliminating the user's job of estimating where the cusp of the down swing intersects the object to be marked. Since the point is projected, the height of the downward swing from the work surface does not have to be strict.

下向きビーム２６はまた、長い糸およびこれに関連する風による誤差を招くことなく、垂直基準を非常に高いところから投影することができる。レーザスキャナ２０は短い糸で吊り下げることができ、投影されたビーム２６は、ビーム強度の範囲内で、あらゆる物の上に真の垂直点をマークする。 Downward beam 26 can also project a vertical reference from a very high point without incurring errors due to long threads and the associated wind. The laser scanner 20 can be suspended with a short thread, and the projected beam 26 marks a true vertical point on anything within the beam intensity.

水平面の特徴（水平ビーム３０）は、重力に対するあらゆる物のレベリングの仕事を簡単化する。作業環境の中間にレーザスキャナ２０を吊り下げることにより、大工の水平器または建設業者の水平器を通常必要とするあらゆる作業を、せいぜい巻尺程度のスケールを用いて成し遂げることができる。 The horizontal feature (horizontal beam 30) simplifies the task of leveling anything against gravity. By suspending the laser scanner 20 in the middle of the work environment, any work that normally requires a carpenter level or a contractor level can be accomplished using a scale of at most a tape measure.

水平面には、レーザスキャナ２０の軸線に対して垂直なビームを回転させることにより投影される。これは、種々の手段により達成できる。１つの方法は、１つの特定点においてスキャナ２０からレーザビームを発光させておくと同時に、スキャナ２０の全体を回転させることである。スキャナ本体３２を回転させるのに、電気モータまたは巻上げばねモータを使用できる。他の方法は、スキャナ本体３２に対して垂直なビームを掃引（スイープ）することである。４５°傾斜した反射ミラー、９０°ビームスプリッタ、或いは電気モータまたはスプリング駆動モータを備えた別のレーザビームを回転させることにより、平面には投影されるであろう。スキャナ本体３２は約３６０°の窓３８を有し、該窓を通ってビームが投影される。 A horizontal plane is projected by rotating a beam perpendicular to the axis of the laser scanner 20. This can be achieved by various means. One method is to rotate the entire scanner 20 at the same time that the laser beam is emitted from the scanner 20 at one specific point. An electric motor or a winding spring motor can be used to rotate the scanner body 32. Another method is to sweep the beam perpendicular to the scanner body 32. By rotating another laser beam with a 45 ° tilted reflecting mirror, 90 ° beam splitter, or electric or spring driven motor, it will be projected onto the plane. The scanner body 32 has a window 38 of about 360 °, through which the beam is projected.

〔実施形態ＩＩ（図２〜図５）〕
本発明のレーザスキャナ５０の他の実施形態が図２〜図５に示されている。図２に示すように、レーザスキャナ５０は基部５２を有し、該基部５２上に、回転可能なハウジング５４が取り付けられている。基部５２は、例えば机面または三脚の頂部のような安定面上に取り付けることを意図したものである。図２から、レーザスキャナ５０が更に、レーザビームを投影するポート５６と、幅広の光源５８とを有することが理解されよう。光源５８は、後述のように、例えば、ポート５６から出るレーザ光の位置を容易に決定することを目的とするＬＥＤで構成できる。図２の実施形態は更にアンテナ６０を有し、該アンテナは、遠隔制御装置６２（図４）を用いてレーザスキャナ５０に送信するのに使用される。 [Embodiment II (FIGS. 2 to 5)]
Other embodiments of the laser scanner 50 of the present invention are shown in FIGS. As shown in FIG. 2, the laser scanner 50 has a base 52, and a rotatable housing 54 is attached on the base 52. The base 52 is intended to be mounted on a stable surface such as a desk surface or the top of a tripod. It will be appreciated from FIG. 2 that the laser scanner 50 further includes a port 56 for projecting a laser beam and a wide light source 58. As will be described later, the light source 58 can be constituted by, for example, an LED for the purpose of easily determining the position of the laser light emitted from the port 56. The embodiment of FIG. 2 further includes an antenna 60 that is used to transmit to the laser scanner 50 using a remote control 62 (FIG. 4).

図３を参照すると、レーザスキャナ５０は枢着ピン６４を有し、該枢着ピンから振り子６６が吊り下げられている。枢着ピン６４は、振り子６６を紙面に垂直な方向に枢動できるようにする。また、振り子６６は、紙面に平行に枢動できるようにする可撓性部材６８を介して吊り下げられている。好ましい実施形態では、可撓性部材６８は、Kaptonの商標で市販されているポリイミドで形成される。Mylar（登録商標）も使用できる。可撓性部材として、他のプラスチックおよび金属材料を使用できることは理解されよう。 Referring to FIG. 3, the laser scanner 50 has a pivot pin 64, and a pendulum 66 is suspended from the pivot pin. A pivot pin 64 allows the pendulum 66 to pivot in a direction perpendicular to the page. The pendulum 66 is suspended via a flexible member 68 that allows the pendulum 66 to pivot in parallel with the paper surface. In a preferred embodiment, the flexible member 68 is formed of polyimide marketed under the Kapton trademark. Mylar (registered trademark) can also be used. It will be appreciated that other plastic and metal materials can be used as the flexible member.

振り子６６は細長い本体７０を有し、該本体の遠位端には横方向のレーザマウント７２が設けられている。横方向のレーザマウント７２は、レーザ光源を受け入れることができる横方向ボア７４を有している。好ましい実施形態では、レーザ光源は、適当な光学素子を備えたレーザダイオードからなる。この好ましい実施形態では、レーザは、６５０nmの波長をもつ赤色光を発生できる。光はポート５６を通って投影される。 The pendulum 66 has an elongated body 70 with a lateral laser mount 72 at the distal end of the body. The transverse laser mount 72 has a transverse bore 74 that can receive a laser light source. In a preferred embodiment, the laser light source consists of a laser diode with suitable optical elements. In this preferred embodiment, the laser can generate red light having a wavelength of 650 nm. Light is projected through port 56.

レーザ７６の下には調節ねじ７８が設けられており、該調節ねじ７８は、枢着ピン６４に対する振り子６６の重心を調節すべく位置決めできる。
レーザ７６の下には、ダンパ装置８０も配置されている。ダンパ装置８０は、振り子６６の基部に固定された銅ディスク８２を有している。ダンパ装置８０は更に、ハウジング５４に固定された磁石８４を有している。磁石８４は、永久磁石または電磁石で構成できる。振り子６６が枢着ピン６４に対して揺動すると、銅ディスク８２は磁石８４に対して２自由度で揺動する。この揺動により、銅ディスク８２に渦電流が発生し、振り子６６の揺動が減衰される。渦電流を発生させて、レーザスキャナ５０の振り子６６とハウジング５４との間に減衰効果を生じさせるのに他の構成部品および材料を使用できることは理解されよう。図３に示すように、ダンパ機構８０は、鋼板８６、８８の間に包囲されている。銅ディスク８２は、孔９２を通る延長部９０により振り子６６から吊り下げられている。この実施形態では、孔９２は、振り子６６を±３°揺動できるようにするのが好ましい。 An adjustment screw 78 is provided below the laser 76 and can be positioned to adjust the center of gravity of the pendulum 66 relative to the pivot pin 64.
A damper device 80 is also disposed below the laser 76. The damper device 80 has a copper disk 82 fixed to the base of the pendulum 66. The damper device 80 further includes a magnet 84 fixed to the housing 54. The magnet 84 can be composed of a permanent magnet or an electromagnet. When the pendulum 66 swings with respect to the pivot pin 64, the copper disk 82 swings with respect to the magnet 84 with two degrees of freedom. Due to this swing, an eddy current is generated in the copper disk 82 and the swing of the pendulum 66 is attenuated. It will be appreciated that other components and materials can be used to generate eddy currents to create a damping effect between the pendulum 66 and the housing 54 of the laser scanner 50. As shown in FIG. 3, the damper mechanism 80 is surrounded between the steel plates 86 and 88. The copper disk 82 is suspended from the pendulum 66 by an extension 90 passing through the hole 92. In this embodiment, the hole 92 preferably allows the pendulum 66 to swing ± 3 °.

ダンパ装置８０の下には回路基板９４が配置されており、該回路基板９４については図５に関連して詳述する。回路基板９４の下にはモータ／ギア装置９６が配置されている。モータ／ギア装置９６はモータ９８を有し、該モータはＤＣモータが好ましい。モータ／ギア装置９６には、ステップモータおよび他の形式のモータを使用することもできる。回転可能なハウジング５４内には、電池１１０も収容されている。 A circuit board 94 is disposed under the damper device 80, and the circuit board 94 will be described in detail with reference to FIG. A motor / gear device 96 is disposed under the circuit board 94. The motor / gear device 96 includes a motor 98, which is preferably a DC motor. Stepper motors and other types of motors may be used for the motor / gear device 96. A battery 110 is also accommodated in the rotatable housing 54.

モータ／ギア装置９６は更に、モータ９８の軸に取り付けられた第１ギア１００を有している。回転軸１０６には、第２および第３ギア１０２、１０４が取り付けられている。ギア１０４は第４ギア１０８と噛み合っている。第４ギア１０８は固定されており、基部５２に対して移動しない。従って、モータ９８を付勢すると、該モータ９８、第２および第３ギア１０２、１０４、並びに回転ハウジング５４の全体が基部５２上でかつ第４ギア１０８の回りで回転する。 The motor / gear device 96 further includes a first gear 100 attached to the shaft of the motor 98. Second and third gears 102 and 104 are attached to the rotating shaft 106. The gear 104 is engaged with the fourth gear 108. The fourth gear 108 is fixed and does not move with respect to the base 52. Accordingly, when the motor 98 is energized, the motor 98, the second and third gears 102 and 104, and the entire rotary housing 54 rotate on the base 52 and around the fourth gear 108.

回転ハウジング５４は、１組のボールベアリング１１２を介して基部５２に取り付けられている。図３に示すように、第４固定ギア１０８が取り付けられた固定軸１１４が、基部５２の孔１１６を通って突出している。孔１１６は、軸１１４が±５°移動できるようにする。かくして、孔９２により許容される移動と相まって、振り子６６は、ハウジング基部５２に対してあらゆる方向に±約８°整合できる。ほぼ球状の基部５２の下部１１８は、孔１１６内での軸１１４の移動限度まで、基部５２の固定部分１２０に対して移動できる。 The rotating housing 54 is attached to the base 52 via a set of ball bearings 112. As shown in FIG. 3, the fixed shaft 114 to which the fourth fixed gear 108 is attached protrudes through the hole 116 of the base 52. The hole 116 allows the shaft 114 to move ± 5 °. Thus, coupled with the movement allowed by the holes 92, the pendulum 66 can be aligned with the housing base 52 in any direction ± 8 °. The lower portion 118 of the generally spherical base 52 can move relative to the fixed portion 120 of the base 52 up to the limit of movement of the shaft 114 within the bore 116.

幅広光源５８、レーザ７６およびアンテナ６０の全ては、図示の経跡（traces）により回路基板９４に電気的に接続されている。幅広光源５８は容易に視認でき、使用者がレーザ７６の方向および該レーザから出る光の方向を決定する補助をする。 Wide light source 58, laser 76, and antenna 60 are all electrically connected to circuit board 94 by the illustrated traces. The wide light source 58 is easily visible and assists the user in determining the direction of the laser 76 and the direction of light emitted from the laser.

図４は、手持ち式遠隔制御装置６２を示す。好ましい実施形態では、遠隔制御装置６２は、無線信号を使用してレーザスキャナ５０の位置および運動を制御する。 FIG. 4 shows a handheld remote control device 62. In the preferred embodiment, the remote control 62 controls the position and movement of the laser scanner 50 using wireless signals.

遠隔制御装置は、無線技術に限定する必要がないことは理解されよう。任意の適当な電磁波（ラジオ、マイクロウェーブ、極低周波数、ＩＲ、可視光等）も使用できる。超音波を含む音響通信も使用できる。いかなる遠隔制御も必要としない音声指令システムを使用することもできる。 It will be appreciated that the remote control need not be limited to wireless technology. Any suitable electromagnetic wave (radio, microwave, very low frequency, IR, visible light, etc.) can be used. Acoustic communication including ultrasound can also be used. A voice command system that does not require any remote control can also be used.

この好ましい実施形態では、遠隔制御装置６２は、モータにより、回転ハウジング５４を時計回り方向または反時計回り方向に駆動させるパンボタン(pan b-utton)１２２を有している。遠隔制御装置６２は更に、レーザダイオードオン／オフスイッチ１２４および幅広光源１２６を有している。遠隔制御装置６２は更に、レーザスキャナ５０のメモリに所望位置を記憶させるメモリボタン１２８と、回転ハウジング５４を記憶位置に戻す戻しボタン１３０とを有している。 In this preferred embodiment, the remote control device 62 has a pan b-utton 122 that drives the rotating housing 54 in a clockwise or counterclockwise direction by a motor. The remote control device 62 further includes a laser diode on / off switch 124 and a wide light source 126. The remote control device 62 further includes a memory button 128 for storing a desired position in the memory of the laser scanner 50 and a return button 130 for returning the rotary housing 54 to the storage position.

ハウジング５４の角速度は、パンボタン１２２を押すことにより、時計回り方向または反時計回り方向に、低速から高速まで調節することができる。非常に低速であれば、レーザを所望の方向に向けることを非常に容易にする。高速であれば、大きい角度で変化させるときに時間を節約できる。レーザを連続的に掃引するユニットの場合には、連続掃引ボタン１２１が使用される。角速度はまた、掃引ボタン１２１に関連してパンボタン１２２を使用することにより遠隔制御できる。 The angular speed of the housing 54 can be adjusted from a low speed to a high speed in the clockwise direction or the counterclockwise direction by pressing the pan button 122. Very low speeds make it very easy to point the laser in the desired direction. High speed can save time when changing at large angles. In the case of a unit that continuously sweeps the laser, a continuous sweep button 121 is used. Angular velocity can also be remotely controlled by using the pan button 122 in conjunction with the sweep button 121.

図５は、図３の回路基板９４に設けられる回路を示す概略図である。図５に示す回路は、ＲＦ受信器１３２に接続された前述の電池１１０を有している。ＲＦ受信器１３２からの信号はデコーダ１３４で復号され、該デコーダは、データおよび指令をマイクロプロセッサ１３６に供給する。この実施形態では、マイクロプロセッサ１３６は、信号をＨブリッジ１３８に供給する。Ｈブリッジ１３８は、ＤＣモータ９８を正転または逆転させるのに単一の電池の使用を可能にする。この好ましい実施形態では、パルス幅変調信号がマイクロプロセッサ１３６からＨブリッジ１３８に送られ、モータ９８を駆動する。また、方向信号がマイクロプロセッサからＨブリッジ１３８に送られ、モータ９８が駆動される方向を選択する。最後に、マイクロプロセッサ１３６はＨブリッジ１３８に制動信号を設定し、モータ９８の回転を停止させる。モータ９８はエンコーダを有し、該エンコーダは、モータ９８の位置を決定する目的で、エンコーダカウンタ１４０に信号を送る。エンコーダカウンタ１４０はマイクロプロセッサ１３６と通信してレーザ７６の位置を所望通りに記憶する。最後に、図５の回路には、幅広光源５８およびレーザ７６に適当な電圧を供給する電圧調整器１４２が示されている。 FIG. 5 is a schematic diagram showing a circuit provided on the circuit board 94 of FIG. The circuit shown in FIG. 5 has the aforementioned battery 110 connected to the RF receiver 132. The signal from the RF receiver 132 is decoded by a decoder 134 that provides data and instructions to the microprocessor 136. In this embodiment, the microprocessor 136 provides a signal to the H-bridge 138. The H-bridge 138 allows the use of a single battery to rotate the DC motor 98 forward or reverse. In this preferred embodiment, a pulse width modulated signal is sent from the microprocessor 136 to the H-bridge 138 to drive the motor 98. A direction signal is sent from the microprocessor to the H-bridge 138 to select the direction in which the motor 98 is driven. Finally, the microprocessor 136 sets a braking signal to the H bridge 138 and stops the rotation of the motor 98. The motor 98 has an encoder that sends a signal to the encoder counter 140 for the purpose of determining the position of the motor 98. Encoder counter 140 communicates with microprocessor 136 and stores the position of laser 76 as desired. Finally, the circuit of FIG. 5 shows a voltage regulator 142 that provides the appropriate voltage to the wide light source 58 and the laser 76.

本発明の実施形態の遠隔制御装置の特徴は、本発明に多くの長所を提供する。第１に、レーザスキャナ５０は、該スキャナまで歩く必要なくして遠隔制御でオン／オフできるため、レーザスキャナ５０内に装填される電池の寿命を延長できる。他の使用者は、レーザスキャナ５０を所望位置に再位置決めするのに、スキャナまで戻る必要がない。 The features of the remote control device of embodiments of the present invention provide many advantages to the present invention. First, since the laser scanner 50 can be turned on / off remotely without having to walk to the scanner, the life of the battery loaded in the laser scanner 50 can be extended. Other users do not need to return to the scanner to reposition the laser scanner 50 to the desired position.

レーザスキャナ５０は所望のままに回転できかつ所望の固定位置に保持できるため、弱いレーザ光源を使用できかつ弱いレーザ光源でも使用者が識別できる。レーザ光源が連続的に走査する場合には、使用者がレーザビームを識別できるようにするため、強いレーザ光源を使用しなければならない。また、レーザ光源は所望位置に停止できるので、測定を行う前にレーザを固定位置に定めることができ、従って、この実施形態では、レーザスキャナの振動を防止する高価な振動防止機構を設計する必要がない。このような振動は、レーザ光が目標に当たるときに、レーザ光の位置に差異を生じさせることがある。レーザスキャナ５０は、レーザ光をオンにした状態で完全停止位置に位置決めされるので、レーザビームを用いて水平位置または垂直位置を決定する前に振り子６６を固定できる。 Since the laser scanner 50 can be rotated as desired and can be held at a desired fixed position, a weak laser light source can be used and a user can be identified even with a weak laser light source. If the laser light source scans continuously, a strong laser light source must be used to allow the user to identify the laser beam. Further, since the laser light source can be stopped at a desired position, the laser can be set at a fixed position before the measurement is performed. Therefore, in this embodiment, it is necessary to design an expensive vibration prevention mechanism for preventing the vibration of the laser scanner. There is no. Such vibration may cause a difference in the position of the laser light when the laser light hits the target. Since the laser scanner 50 is positioned at the complete stop position with the laser light turned on, the pendulum 66 can be fixed before the horizontal position or the vertical position is determined using the laser beam.

〔実施形態ＩＩＩ（図６〜図１１）〕
図６は、本発明の他の実施形態を示すレーザスキャナ１５０の側断面図である。レーザスキャナ１５０は３つの副組立体からなる。これらの副組立体は、図７に示す振り子副組立体１５２、図８に示すハウジング副組立体１５４および図９に示すダッシャ副組立体１５６である。 [Embodiment III (FIGS. 6 to 11)]
FIG. 6 is a side sectional view of a laser scanner 150 showing another embodiment of the present invention. The laser scanner 150 consists of three subassemblies. These subassemblies are the pendulum subassembly 152 shown in FIG. 7, the housing subassembly 154 shown in FIG. 8, and the dasher subassembly 156 shown in FIG.

図６および図１１に示すように、振り子１５２は、その頂部がフィラメント１５８により支持されている。好ましい実施形態では、フィラメント１５８はナイロンで形成される。フィラメント１５８の下には、１対の同心状チューブ、すなわち振り子１５２の内側チューブ１６０および外側チューブ１６２がある。フィラメント１５８は、内側チューブ１６０の閉鎖上端部１６４に取り付けられている。底板１６６が、内側チューブ１６０と外側チューブ１６２とを連結している。両チューブ１６０、１６２の間の環状空間には、ダンパ液１７０が充満されている。両チューブ１６０、１６２の底部にはウェイト１７２が取り付けられている。好ましい実施形態では、ウェイト１７２の底部の近くにダイオードレーザ１７４が配置されている。レーザ１７４は、振り子１５２がフィラメント１５８により支持されたときに水平ビーム１７６を発生するように整合されている。内側チューブ１６０の下端部内には、ダイオードレーザ１７４に給電する電池１７８が配置されている。フィラメント１５８および両チューブ間のダンパ液１７０を除く他の全ての振り子部品は、剛体として機能する。 As shown in FIGS. 6 and 11, the top of the pendulum 152 is supported by a filament 158. In a preferred embodiment, filament 158 is formed of nylon. Below the filament 158 is a pair of concentric tubes, an inner tube 160 and an outer tube 162 of a pendulum 152. The filament 158 is attached to the closed upper end 164 of the inner tube 160. A bottom plate 166 connects the inner tube 160 and the outer tube 162. The damper space 170 is filled in the annular space between the tubes 160 and 162. A weight 172 is attached to the bottom of both tubes 160 and 162. In the preferred embodiment, a diode laser 174 is located near the bottom of the weight 172. Laser 174 is aligned to generate horizontal beam 176 when pendulum 152 is supported by filament 158. A battery 178 that supplies power to the diode laser 174 is disposed in the lower end portion of the inner tube 160. All the other pendulum components except the filament 158 and the damper fluid 170 between the tubes function as a rigid body.

図８は、ハウジング副組立体１５４を示す側断面図である。ハウジング１５４は、カバーチューブ１８０と、端プラグ１８２と、ギア／モータ装置１８４とからなる。ギア／モータ装置１８４は、カバーチューブ１８０の上端部に配置されている。ギア／モータ装置１８４は、その出力軸１８６が下向きになるように配向されている。軸１８６はカバーチューブ１８０と同心状である。端プラグ１８２は、ギア／モータ装置１８４をカバーチューブ１８０の上端部に取り付けている。これらの３つの部品は剛体として機能する。 FIG. 8 is a side sectional view showing the housing subassembly 154. The housing 154 includes a cover tube 180, an end plug 182, and a gear / motor device 184. The gear / motor device 184 is disposed at the upper end of the cover tube 180. The gear / motor device 184 is oriented so that its output shaft 186 faces downward. The shaft 186 is concentric with the cover tube 180. The end plug 182 attaches the gear / motor device 184 to the upper end of the cover tube 180. These three parts function as rigid bodies.

図９は、ダッシャ副組立体（dasher subassembly）１５６を示す側断面図である。ダッシャ１５６は、開放下端部１８８と、閉鎖上端部１９０とを備えた垂直チューブである。閉鎖上端部１９０から上方に、短い円筒状の軸１９２が突出している。軸１９２はダッシャ１５６と同心状である。軸１９２には、軸カップリング１９４が取り付けられている。軸１９２およびカップリング１９４の内部には、他の幾つかの小さい部品および特徴が存在するが、これらについては図１１に関連して後述する。ダッシャ１５６およびカップリング１９４は剛体として一体に機能する。 FIG. 9 is a side cross-sectional view showing a dasher subassembly 156. The dasher 156 is a vertical tube with an open lower end 188 and a closed upper end 190. A short cylindrical shaft 192 protrudes upward from the closed upper end 190. The shaft 192 is concentric with the dasher 156. A shaft coupling 194 is attached to the shaft 192. There are several other small parts and features within the shaft 192 and coupling 194, which will be described below in connection with FIG. The dasher 156 and the coupling 194 function integrally as a rigid body.

図１１には、３つの副組立体がいかにして一体連結されるかが示されている。フィラメント１５８の上端部および振り子１５２は、ダッシャ組立体１５６の上端部に取り付けられる。ダッシャ１５６は、振り子１５２の内側チューブ１６０と外側チューブ１６２との間の環状空間１６８内に配置される。ダッシャ組立体１５６の軸カップリング１９４は、ギア／モータ装置の出力軸１８６にクランプされる。これにより、振り子組立体１５２およびダッシャ組立体１５６がカバーチューブ１８０の内部に配置される。レーザダイオード１７４およびウェイト１７２の下部のみがカバーチューブ１８０の下から突出している。これにより、振り子１５２が風から保護される。風からの保護を一層高めるため、透明な管状窓を付加することもできる。 FIG. 11 shows how the three subassemblies are connected together. The upper end of the filament 158 and the pendulum 152 are attached to the upper end of the dasher assembly 156. The dasher 156 is disposed in an annular space 168 between the inner tube 160 and the outer tube 162 of the pendulum 152. The shaft coupling 194 of the dasher assembly 156 is clamped to the output shaft 186 of the gear / motor device. Thereby, the pendulum assembly 152 and the dasher assembly 156 are arranged inside the cover tube 180. Only the lower portions of the laser diode 174 and the weight 172 protrude from the bottom of the cover tube 180. Thereby, the pendulum 152 is protected from the wind. A transparent tubular window can be added to further protect against wind.

図１１に示すように、ゴムダイアフラム１９６は、１つ以上のひだ（convo-lution）を備えた環状の形状を有している。ダイアフラム１９６の内径部は、ダッシャ１５６の上端部から突出する軸１９２の周囲をシールする。ダイアフラム１９６の外径部は、振り子１５２の外側チューブ１６２の上端部をシールする。ひだ付きダイアフラム１９６（図１１）は２つの機能を有している。第１の機能は、液体１７０が振り子組立体１５２から漏洩しないようにすることである。第２の機能は、ダッシャ組立体１５６と振り子１５２との間の捩りカップリングとして作用することである。図１１に示すように、フィラメント１５８の上端部は、端止め金具１９８内に保持される。この金具１９８は、フィラメント１５８を支持する。端止め金具１９８の下に配置されるコイルスプリング２００は、金具１９８を押し上げて軸カップリング１９４の底部に当接させた状態に保持すべく予負荷されている。予負荷の大きさは振り子組立体１５２の重量より大きいが、フィラメント１５８の破断強度より小さい。スプリング２００は、フィラメント１５８を破断から保護するのに使用される。振り子１５２を下方に引っ張ると、スプリング２００が撓み、振り子１５２が下方に移動するであろう。振り子１５２の頂部は、フィラメント１５８が破断する前にダッシャ１５６の頂部に当たりかつ停止するであろう。 As shown in FIG. 11, the rubber diaphragm 196 has an annular shape with one or more convo-lutions. The inner diameter portion of the diaphragm 196 seals the periphery of the shaft 192 protruding from the upper end portion of the dasher 156. The outer diameter portion of the diaphragm 196 seals the upper end portion of the outer tube 162 of the pendulum 152. The pleated diaphragm 196 (FIG. 11) has two functions. The first function is to prevent liquid 170 from leaking from pendulum assembly 152. The second function is to act as a torsional coupling between the dasher assembly 156 and the pendulum 152. As shown in FIG. 11, the upper end portion of the filament 158 is held in the end stopper 198. The metal fitting 198 supports the filament 158. The coil spring 200 disposed under the end fitting 198 is preloaded to push the fitting 198 up and hold it in contact with the bottom of the shaft coupling 194. The magnitude of the preload is greater than the weight of the pendulum assembly 152 but less than the breaking strength of the filament 158. Spring 200 is used to protect filament 158 from breakage. Pulling the pendulum 152 downward will deflect the spring 200 and cause the pendulum 152 to move downward. The top of the pendulum 152 will hit the top of the dasher 156 and stop before the filament 158 breaks.

フィラメント１５８は、振り子１５２が垂直に吊り下げられることを妨げないように、可撓性を有する必要がある。フィラメント１５８は、長くなればなるほど、可撓性が大きくなる。フィラメント１５８が長くなるほど、振り子１５２は揺れ易くなる。この傾向は、フィラメント１５８を、小さな孔２０２に通すことにより低減させる。小さい孔２０２は、振り子１５２の横方向運動を拘束することを補助する。 The filament 158 needs to be flexible so as not to prevent the pendulum 152 from being suspended vertically. The longer the filament 158, the greater the flexibility. The longer the filament 158, the easier the pendulum 152 swings. This tendency is reduced by passing the filament 158 through the small hole 202. Small holes 202 help restrain the lateral movement of the pendulum 152.

ひだ付きダイアフラム１９６は、フィラメント１５８が通る小さな孔２０２の回りで心出しされている。振り子１５２が揺動するとき、振り子１５２は、孔２０２に非常に近い位置で枢動する傾向がある。この結果、ダイアフラム１９６が振り子１５２に作用するいかなる横方向の力も、振り子１５２の角度に影響を与えるほどのモーメントは殆ど引き起こさない。また、ダイアフラム１９６は枢動点に近接して配置されているので、振り子１５２の角度が変化するときに、ダイアフラム１９６に生じる撓みは極く僅かである。このため、振り子１５２に作用するモーメントは最小である。 A pleated diaphragm 196 is centered around a small hole 202 through which the filament 158 passes. When the pendulum 152 swings, the pendulum 152 tends to pivot at a position very close to the hole 202. As a result, any lateral force that the diaphragm 196 acts on the pendulum 152 causes little moment to affect the angle of the pendulum 152. In addition, since the diaphragm 196 is disposed close to the pivot point, the deflection generated in the diaphragm 196 is very small when the angle of the pendulum 152 changes. For this reason, the moment acting on the pendulum 152 is minimal.

前述のように、ダイオードレーザ１７４は、振り子１５２がフィラメント１５８により支持されているときにビーム１７６を発生すべく、振り子１５２の他の部品と整合されている。ダッシャ１５６および振り子１５２内に収容された液体１７０は、振り子１５２の揺動を減衰すべく機能する。振り子１５２が揺動すると、液体１７０とダッシャ１５６との間には相対運動が生じる(図１０)。この相対運動により、流体中に粘性牽引力が発生する。これらの力が、揺動振り子１５２のエネルギを消失させる。 As previously described, the diode laser 174 is aligned with other parts of the pendulum 152 to generate a beam 176 when the pendulum 152 is supported by the filament 158. The liquid 170 contained in the dasher 156 and the pendulum 152 functions to attenuate the swing of the pendulum 152. When the pendulum 152 swings, a relative movement occurs between the liquid 170 and the dasher 156 (FIG. 10). Due to this relative movement, a viscous traction force is generated in the fluid. These forces cause the energy of the swing pendulum 152 to disappear.

通常の使用時には、レーザスキャナ１５０は、所望の高さで外部支持体に固定される。ハウジングは垂直に対して約３°以内に整合される。垂直整合させるのに、ハウジング上に配置される１つ以上の気泡水平器を用いることができる（図１３の実施形態参照）。図１０には、ハウジングと垂直との間に小さな整合誤差があるレーザスキャナ１５０が示されている。ハウジング１５４が垂直に対して数度以内に整合している限り、振り子１５２が垂直に自由に吊り下げられることが理解されよう。ギア／モータ装置１８４が付勢されると、その出力軸によりダッシャ１５６が回転される。ダッシャ１５６の回転はダイアフラム１９６を介して振り子１５２に伝達され、これによりレーザ１７４が回転される。 During normal use, the laser scanner 150 is fixed to the external support at a desired height. The housing is aligned within about 3 ° with respect to the vertical. One or more bubble levelers disposed on the housing can be used for vertical alignment (see the embodiment of FIG. 13). FIG. 10 shows a laser scanner 150 with a small alignment error between the housing and the vertical. It will be appreciated that the pendulum 152 can be freely suspended vertically as long as the housing 154 is aligned within a few degrees relative to the vertical. When the gear / motor device 184 is energized, the dasher 156 is rotated by its output shaft. The rotation of the dasher 156 is transmitted to the pendulum 152 through the diaphragm 196, whereby the laser 174 is rotated.

〔実施形態ＩＶ（図１２）〕
図１２は、本発明のレーザスキャナ２２０の他の実施形態を示す。この実施形態は、多くの点で図６〜図１１に関連して説明した実施形態と類似しており、従って同じ参照番号が使用されている。しかしながら、この実施形態２２０では、レーザ１７４が下向きに配向されており、従って垂直ビーム２２２が放射される。光学素子２２４の使用により、水平ビーム１７６を得ることもできる。 [Embodiment IV (FIG. 12)]
FIG. 12 shows another embodiment of the laser scanner 220 of the present invention. This embodiment is similar in many respects to the embodiment described in connection with FIGS. 6-11, and therefore the same reference numerals are used. However, in this embodiment 220, the laser 174 is oriented downward, so that the vertical beam 222 is emitted. By using the optical element 224, a horizontal beam 176 can also be obtained.

従って、図１に示した第１実施形態と同様に、この実施形態でも水平ビームおよび垂直ビームの両方が得られ、これにより、レーザスキャナ２２０を或る位置から突出させかつ同時に高さを確認することができる。 Thus, similar to the first embodiment shown in FIG. 1, this embodiment also provides both a horizontal beam and a vertical beam, which causes the laser scanner 220 to protrude from a position and simultaneously confirm the height. be able to.

〔実施形態Ｖ（図１３および図１４）〕
図１３および図１４には、本発明の更に別の実施形態が示されている。この実施形態は、上記幾つかの実施形態の多くの長所を有している。図１３に示すように、レーザスキャナ２５０は、上方の固定ハウジング２５２と、下方の回転ハウジング２５４とを有している。上方の固定ハウジング２５２は、クランプ２５６により固定位置に固定される。上方の固定ハウジング２５２は、レーザスキャナ２５０へのコース配向の決定を補助する気泡水平器２５７を有している。また、レーザスキャナ２５０が付勢されているときを表示するためのＬＥＤ光源２５８も使用されている。下方の回転ハウジング２５４の最下端部にはポート２６０が設けられており、該ポート２６０を通ってレーザダイオードからのレーザビーム２６２が投影される。 [Embodiment V (FIGS. 13 and 14)]
13 and 14 show still another embodiment of the present invention. This embodiment has many advantages over the several embodiments described above. As shown in FIG. 13, the laser scanner 250 has an upper fixed housing 252 and a lower rotating housing 254. The upper fixed housing 252 is fixed at a fixed position by a clamp 256. The upper stationary housing 252 has a bubble level 257 that assists in determining the course orientation to the laser scanner 250. An LED light source 258 for displaying when the laser scanner 250 is energized is also used. A port 260 is provided at the lowermost end of the lower rotary housing 254, and a laser beam 262 from the laser diode is projected through the port 260.

図１４から、レーザスキャナ２５０が、上方の固定ハウジング２５２に対する下方の回転ハウジング２５４の回転を可能にするベアリング装置２６４を有していることが理解されよう。レーザスキャナ２５０は振り子２６６を有し、該振り子には、前述の実施形態に関連して示したのと同じ態様でレーザ２６８が取り付けられている。この実施形態は更に、図３に示した磁気ダンパ機構と同様に作動するダンパ機構２７０を有している。 It will be appreciated from FIG. 14 that the laser scanner 250 has a bearing device 264 that allows rotation of the lower rotating housing 254 relative to the upper stationary housing 252. The laser scanner 250 has a pendulum 266 with a laser 268 attached in the same manner as shown in connection with the previous embodiment. This embodiment further includes a damper mechanism 270 that operates similarly to the magnetic damper mechanism shown in FIG.

以上より、本発明は、遠隔制御装置を用いて正確かつ容易に作動できる経済的なレーザスキャナを提供する。本発明のレーザスキャナは、高価な防振要素を用いないで、振動のない円滑な作動を行うことができる。 Thus, the present invention provides an economical laser scanner that can be operated accurately and easily using a remote control device. The laser scanner of the present invention can perform a smooth operation without vibration without using an expensive anti-vibration element.

添付図面および請求の範囲の記載から、本発明の他の他の特徴、実施形態および目的が理解されよう。請求の範囲に記載された本発明の精神および範囲内で、他の実施形態を考え得ることは理解されよう。 Other features, embodiments and objects of the invention will be apparent from the accompanying drawings and claims. It will be appreciated that other embodiments may be envisaged within the spirit and scope of the claimed invention.

慣用的な下げ振りの形態をなす本発明の一実施形態を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows one Embodiment of this invention which makes the form of a conventional downward swing. 基部が取り付けられるように構成された本発明の一実施形態を示す正面図である。It is a front view which shows one Embodiment of this invention comprised so that a base could be attached. 図２の実施形態を９０°だけ回転させた断面図である。It is sectional drawing which rotated embodiment of FIG. 2 only 90 degrees. 図２の実施形態の手持ち式遠隔制御装置を示す側面図である。It is a side view which shows the handheld remote control apparatus of embodiment of FIG. 図２の実施形態の回路を示す概略図である。It is the schematic which shows the circuit of embodiment of FIG. プラットホームから吊り下げるように構成された本発明の他の実施形態を示す側断面図である。FIG. 6 is a side cross-sectional view illustrating another embodiment of the present invention configured to hang from a platform. 図６の実施形態の振り子組立体を示す側断面図である。It is a sectional side view which shows the pendulum assembly of embodiment of FIG. 図６の実施形態のハウジング組立体を示す側断面図である。It is a sectional side view which shows the housing assembly of embodiment of FIG. 図６の実施形態のダッシャ組立体を示す側断面図である。It is a sectional side view which shows the dasher assembly of embodiment of FIG. 異なる方向における本発明の実施形態を示す図６と同様な図面である。FIG. 7 is a view similar to FIG. 6 showing an embodiment of the present invention in a different direction. 図６に示す本発明の実施形態の部分拡大断面図である。It is a partial expanded sectional view of embodiment of this invention shown in FIG. 本発明の他の実施形態を示す側断面図である。It is a sectional side view which shows other embodiment of this invention. 本発明の更に別の実施形態を示す側面図である。It is a side view which shows another embodiment of this invention. 図１３に示す本発明の実施形態の側断面図である。It is a sectional side view of embodiment of this invention shown in FIG.

Claims

A laser positioning device comprising:
A housing;
A pendulum attached to the housing so as to be movable relative to the housing;
A laser attached to the pendulum;
And a base portion adapted to be positioned on the support surface, wherein the housing and the housing is rotated relative to the base, so that it can be tilted in three dimensions attached to said base,
A light source for confirming the approximate direction of the laser;
Laser positioning device.

The laser positioning device according to claim 1 , further comprising a damper mechanism for attenuating the movement of the pendulum .

The laser positioning device according to claim 1 , further comprising: a motor for rotating the housing relative to the base; and a remote control device for remotely controlling the motor .

The laser positioning apparatus according to any one of claims 1 to 3 , further comprising an optical element that divides a beam from the laser into a horizontal beam and a vertical beam .

5. The laser positioning device according to claim 1 , wherein the damper mechanism includes a metal member attached to the pendulum and a magnet attached to the housing adjacent to the metal member. .

The laser positioning device according to any one of claims 1 to 5, wherein the damper mechanism has a liquid provided so as to surround the pendulum .