JP4504967B2 - レーザ光線投射器の電力及び伝達システム - Google Patents

Description

本発明は、一般的にはレーザ光線投射器に関し、特にレーザを制御しこれに電力を供給し、レーザからの情報を離れた場所に位置決めされたセンサアッセンブリに伝達するための方法及び装置に関する。本発明は、特に測定及び土工機械や建設機械等の機械制御を行うため適用される。

建設業界においてレーザ光線投射器は一般的に、溝又は地表が適切かつ一定の深さであることを確実にするために使用される。

レーザ光線投射器は一定の既知の高さに設置され、一列に並べたセンサがレーザ光線による照射を感知する。いずれのセンサが照射を受けたかにより、レーザ光線投射器に対する受信装置の高さを測定できる。

レーザ光線投射器は様々に異なる形態を有するが、本発明は主に旋回可能なレーザ光線投射器に関する。投射器が旋回モードにある時は、センサアッセンブリ内のセンサは継続的にレーザ光線を検知せず、旋回するレーザ光線がセンサの列を通り過ぎる時にほんの一瞬だけレーザ光線を検知する。レーザ光線を一つの方向に常に向けるのではなくこれを旋回させることにより、レーザ光線投射器をセンサに対して再位置合わせを要することなく、センサを投射器に対して横方向に移動できるようになる。旋回するレーザ光線はセンサをほんの一瞬照射するだけであるので、センサが検知する信号の電力は、光線が旋回せずセンサに連続的に向けられる場合よりもはるかに小さい。検知される信号のパワーが低くなると、センサが信号を検知することが困難になり、またセンサが検知する周囲の太陽光線等の他の放射線源から信号を選り分けることが困難になる。従って、レーザ光線が旋回する場合には、センサが効果的に作動できる投射器からの距離は短くなる。

アプリケーションによっては、レーザ光線投射器とセンサとの距離は非常に大きくなるため、センサが検知する信号が相対的に弱くなるだけでなく他の困難性をも生じる。困難性の一つは、レーザ光線を水平に保たなければならないことに関連する。レーザ光線が水平でないと、センサは、誤差成分を含んだ高さ測定値を出力する。この誤差成分は、レーザからの距離に比例して増加する。高さに関する誤差は、種々のアプリケーションにおいては許容されないであろう。レーザ光線投射器が非水平状態にならないようにするための機構の一つは、レーザを遊動環の上に設置することである。この遊動環により、レーザは自由に揺動することが通常可能となるので、レーザ光線は正確に垂直方向に向かう。しかし、遊動環上に設けられたレーザに電力を供給することは、レーザの自由な動きをしばしば妨げる。過去においては、電力供給機構がレーザの自由な動きの妨げないようにするため、一般に複雑かつ高価な電力供給機構の設計が必要とされてきた。

また、レーザ光線投射器とセンサアッセンブリとの間の距離が長いと、センサの近くで作業する人がレーザ光線投射器の状態を知ることが困難になる。例えば、投射器に何かがぶつかったりあるいは当たったりして水平位置からはずれた場合、投射器が遠くに離れている時は、センサの近傍にいる人にとってこの事実は容易に分からない。水平位置からはずれた投射器は、上述の問題をもたらすのである。また、投射器のその他の状態も重要であり、投射器から離れて作業している人も知っているべきである。

上記に鑑み、センサユニットから遠く離れた場所に設置されたレーザ光線投射器に関連する困難性を克服するレーザが必要とされることは明らかである。

本発明は、従来技術における困難性を克服する旋回式レーザ光線投射器及びこれに関連する方法を提供することを意図している。

本発明の一態様は、固定構造と、可動部材と、前記固定構造と前記可動部材の間の第２可動部材と、ここで、前記第２可動部材は第１間隙により前記固定構造から離間され、且つ第１回動軸回りに回動自在に前記固定構造に取り付けられ、前記可動部材は第２間隙により前記第２可動部材から離間され、且つ第２回動軸回りに回動自在に前記第２可動部材に取り付けられ、又、前記第１回動軸は前記第２回動軸に対し実質的に垂直であり、前記可動部材上に取付けられた電気を動力源とする構成要素と、前記固定構造及び前記可動部材に電気的に結合している可撓性給電装置とからなり、前記可撓性給電装置は１組の第１結合ワイヤと１組の第２結合ワイヤを含み、前記第１結合ワイヤは前記第１回動軸と実質的に平行で、且つ前記第１間隙に架け渡され、又、前記第２結合ワイヤは前記第２回動軸と実質的に平行で、且つ前記第２間隙に架け渡される、レーザ光線投射器、である。尚、この態様において、前記固定構造上に位置決めされた第１回路板と、前記固定構造と前記可動部材との間の第２可動部材上に位置決めされた第２回路板と、前記可動部材上に位置決めされた第３回路板とを更に含み、前記第１結合ワイヤは前記第１回路板と前記第２回路板との間に延在し、前記第２結合ワイヤは前記第２回路板と前記第３回路板との間に延在している、とすることができ、前記構成要素がレーザダイオードである、とすることができ、前記結合ワイヤがボールステッチ式結合ワイヤである、とすることができ、前記レーザダイオードが発射するレーザ光線を旋回させるために前記固定構造上に設けられた旋回自在な光学的部材を更に含む、とすることができ、前記第２可動部材が遊動環である、とすることができ、前記第１結合ワイヤが、前記固定構造から前記遊動環にボールステッチ式に接続される少なくとも１本の第１ワイヤを含み、前記第２結合ワイヤが、前記遊動環から前記可動部材にボールステッチ式に接続される少なくとも１本の第２ワイヤを含む、とすることができ、前記可動部材上に備えられた前記構成要素がレーザダイオードである、とすることができ、前記第１及び第２結合ワイヤが金製である、とすることができ、前記第１及び第２結合ワイヤがアルミニウム製である、とすることができる。

本発明の他の態様は、第１回動軸を形成する外部軸受け及び第１回動軸に垂直な第２回動軸を形成する内部軸受けにより固定構造に支持される振子と、ここで、内部軸受けは、前記固定構造に対して前記第１回動軸回りに回動自在で、且つ第１間隙により前記固定部材から離間される内部軸受け支持部上に支持されるものであり、前記振子は、前記内部軸受け支持部に対して前記第２回動軸回りに回動自在で、且つ第２間隙により前記内部軸受け支持部から離間されるものであり、前記固定構造から前記振子上に設けられた装置に電力を供給するブリッジとを含むレーザ光線投射器であって、 前記ブリッジが、前記固定構造上の第１回路板と、前記内部軸受け支持部上の第２回路板と、前記第１回路板と前記第２回路板を離間させる前記第１間隙を横切って、前記第１回路板から前記第２回路板にボールステッチ式に接続され、且つ前記第１回動軸と実質的に平行である第１ワイヤと、前記装置と電気的に結合される前記振子上の第３回路板と、前記第３回路板と前記第２回路板を離間させる前記第２間隙を横切って、前記第２回路板から前記第３回路板にボールステッチ式に結合され、且つ前記第２回動軸と実質的に平行である第２ワイヤとを含み、これにより前記振子の動きが動作範囲にわたって実質的に妨げられることなく前記固定構造から前記振子上の前記装置に電力が送られる、レーザ光線投射器、である。尚、この態様において、前記第１ワイヤと前記第２ワイヤによって実質的に妨げられることがない前記振子の動きの範囲が、垂直位置から少なくとも１５秒の角度以内である、とすることができ、前記振子上の前記装置がレーザである、とすることができ、前記レーザがレーザ放射線を垂直に発射して前記固定構造に固定された旋回五角柱形プリズムに照射させるようにした、とすることができ、前記第１ワイヤと前記第２ワイヤが、金及びアルミニウムから成る群から選択されたもので作られている、とすることができ、前記第１ワイヤと前記第２ワイヤが、直接前記回路板に接続されている、とすることができる。

本願発明の更に他の態様は、電源から、遊動環によってレーザ光線投射器内に回動自在に支持されたレーザ装置に電力を送る方法であって、前記遊動環を第１回動軸回りに回動自在に支持し、且つ第１間隙により前記遊動環から離間される固定構造を設けるステップと、前記遊動環に前記第１回動軸と垂直な第２回動軸回りに回動自在に支持され、且つ第２間隙により前記遊動環から離間されるレーザ装置を設けるステップと、ここで、前記固定構造が傾いてもレーザ装置が水平に保たれるように、前記レーザ装置は前記遊動環により支持され、且つ前記遊動環は前記固定構造に支持されるものであり、第１回路板を固定構造上に、第２回路板を遊動環上に、且つ第３回路板をレーザ装置上に設けるステップと、ここで、前記第１回路板は電源に電気的に接続され、第３回路板はレーザ装置に電気的に接続され、又、前記第１回路板は前記第１間隙により前記第２回路板から離間され、前記第２回路板は前記第２間隙により前記第３回路板から離間されるものであり、少なくとも第１ワイヤを、前記第１回路板と前記第２回路板との間に形成された前記第１間隙を横切って、且つ前記第１回動軸と平行に結合するステップと、そして、少なくとも第２ワイヤを、前記第２回路板と前記第３回路板との間に形成された前記第２間隙を横切って、且つ前記第２回動軸と平行に結合するステップと、を含む方法、である。尚、この態様において、前記第１ワイヤと前記第２ワイヤが、前記各回路板に直接接続されている、とすることができ、前記第１ワイヤと前記第２ワイヤが、金及びアルミニウムから成る群から選択されたもので作られている、とすることができる。

本発明においては、ブリッジは、レーザの水平化に干渉することなく、レーザに電力を供給する上での困難性を軽減する。

次に本発明を添付図面を参照しながら説明する。幾つかの図面において、同じ参照番号を同一の構成要素に対応させている。本発明を具体化するレーザ光線投射器１０の一例を図１に見ることができる。レーザ光線投射器１０は、本体１２、本体１２を支える調整可能基部１４、及び旋回レーザヘッド１８を覆う頂部１６を含む。調整可能基部１４により、投射器１０は水平位置に大まかに調整される。投射器１０の本体１２は、ユーザーが様々な制御を選択できるようにする制御パネル２０を含む。それには、レーザヘッド１８について高速旋回、低速旋回、及び非旋回をユーザーが選択することが含まれる。旋回レーザヘッド１８は、本体１２に対し通常は垂直であるレーザ光線（非図示）を発射する。あるいは、制御パネル２０により、ユーザーが３以上の別々の旋回速度から旋回速度を選択するか、ある速度範囲内で連続的に速度を変えられるようにしてもよい。

投射器１０の電子回路のブロック図を図２に示す。投射器１０は、ヘッドモータ２２の旋回速度を制御するマイクロコントローラ２０を含む。マイクロコントローラ２０は、モータの中で作られる逆起電力によりヘッドモータ２２の速度をモニターする。但し、ヘッドモータ２２にエンコーダを備えてモータの速度に関する追加的又は任意的表示をマイクロコントローラ２０に供給してもよい。マイクロコントローラ２０は、スィッチ３２を介してレーザ電力回路２４に電気的に結合されている。レーザ電力回路２４、スィッチ３２、及びマイクロコントローラ２０が組合わされて、レーザ３０（図３）に供給される電力を制御するレーザー光線投射器電力コントローラ２８が形成される。

スィッチ３２は、マイクロコントローラ２０が生成するパルス幅変調制御信号２６によって制御される（図２及び図３）。スィッチ３２は、基準電圧３４及び地電位３６に結合され、それらの間で切替えられる。スィッチ３２の出力３８は、高周波信号を遮断する低域通過フィルタ４０に結合される。低域通過フィルタ４０の出力は、接続部４２で較正フィードバック信号４４と結合される。接続部４２の出力４５は、レーザ３０に送られ、レーザ３０を点灯させるための連続波電力をもたらす。較正されたフィードバック信号４４は、レーザ３０の光出力を公知の方法でモニターする光検知器４８の出力４６を、較正調整器５０からの信号と組み合せることにより生成される。

レーザ３０に送られる電力は、マイクロコントローラ２０が発生する制御信号２６によって制御される。制御信号２６はパルス幅変調制御信号であり、低デジタル論理状態と高デジタル論理状態との間で切り替わることにより、スィッチ３２を制御する。制御信号２６が高電圧である時、スィッチ３２は低域通過フィルタ４０への入力をアース３６に結合し、信号は全く低域通過フィルタ４０に送られない。制御信号２６が低電圧である時、スィッチ３２は基準電圧３４を低周波通過フィルタ４０の入力に結合する。制御信号２６のデューティーサイクルはレーザ３０に継続的に送られる電力を決定する。制御信号２６のデューティーサイクルが０％の時、即ち制御信号が継続的に低電圧である時、基準電圧３４は低域通過フィルタ４０を通過してレーザ３０に到達し、レーザ３０は最大電力で作動する。制御信号２６のデューティーサイクルが０％より大きい時、基準電圧３４とアース３６は交互に低域通過フィルタ４０に結合され、レーザ３０に送られる電力は最大電力より小さくなる。制御信号２６のデューティーサイクルが１００％の時、制御信号２６は継続的に高電圧となり、アース３６が定常的に低域通過フィルタ４０に結合される。従って、レーザ３０は全く電力を受け取らない。強調されるべきことは、制御信号２６のデューティーサイクルがどのようなものであっても、パルス化されていない連続波の光をレーザ３０が発射することである。制御信号２６が発生させるパルス信号は、低域通過フィルタ４０を通過することによって平滑化され、レーザ３０は連続波の光を発射する。

図４は、マイクロコントローラ２０が行う制御ロジックを例示している。制御シーケンスはブロック５２から開始され、その後５４でディムモードが有効となっているかどうかが判定される。ディムモードは、レーザヘッド１８の旋回速度の低下に伴ってレーザ３０に送られる電力が低下するようになっている投射器１０の作動モードを指す。ディムモードが有効でない場合、制御はステップ５６に進み、最大電力がレーザ３０に継続的に送られる。そして制御シーケンスは終点５８で終了する。５４でディムモードが有効となっていると判定された場合、マイクロコントローラ２０は６０でレーザヘッド１８が旋回しているか又は静止しているかを次に判定する。レーザヘッド１８が旋回している場合、制御は同様にステップ５６に移り、最大電力がレーザ３０に送られる。６０でレーザヘッド１８が静止していると判定された場合、制御は６２に進み、レーザ３０に送られる電力は、制御信号２６のデューティーサイクルに比例して低減される。ステップ６２における電力の低減は、単一ステップでの低減、レーザヘッド１８の異なる旋回速度に基づく別々の複数回の低減、又はレーザヘッド１８の旋回速度に比例した継続的な低減であってもよい。即ち、制御信号２６は、２つの別個のデューティーサイクルの間、複数の別個のデューティーサイクルの間、又は無段階的かつ継続的なデューティーサイクルの範囲内で変更してもよい。この好ましい実施例においては、レーザ３０に送られる電力は、レーザヘッド１８の１以上の別個の旋回速度に対応した別個のレベルに調整される。

図５は、レーザー光線投射器電力コントローラ２８の詳細図を示す。スィッチ３２（図３）の出力信号３８はレーザ電力制御回路２４に供給され、コンデンサＣ２と抵抗Ｒ７から成る低域通過フィルタ４０でフィルターをかけられる。フィルタ４０の出力は基準電圧４１であり、増幅器Ｕ１ａの非反転入力に供給される。較正フィードバック電圧４４は、較正ポテンショメータＲ４を流れるモニターダイオード４８からの電流によって確立され、増幅器Ｕ１ｂによって緩衝増幅される。フィードバック電圧４４は、増幅器Ｕ１ａの反転入力装置に供給される。増幅器Ｕ１ａは、フィードバック電圧４４が基準電圧４１とに等しくなるようにトランジスタＱ１のベース電圧を調整することによりトランジスタＱ１を流れる電流を制御し、これによりレーザダイオード３０に供給される電力を制御する。

レーザ光線投射器１０の内部構造の斜視図を図６及び図７に示す。レーザ光線投射器１０は、振子アッセンブリ７５を可動的に支持する固定構造６４を含む。振子アッセンブリ７５は、形成された円錐内で振子運動ができるように据え付けられている。振子アッセンブリ７５は、レーザハウジング７２と遊動環６６を含む。遊動環６６は、外側面６７と内側面６９を含む（図６〜８）。遊動環６６は、その外側面６７で、固定構造６４内に形成された第１軸受けセット６８を介して固定構造６４に回動自在に取付けられている。従って、遊動環６６は、第１軸受けセット６８によって形成された第１回動軸７０を中心に自由に回動する。レーザハウジング７２は、遊動環６６内に形成された第２軸受けセット７４を介して、遊動環６６の内側面６９に回動自在に装着される。第２軸受けセット７４は、第１回動軸７０に対して垂直となる第２回動軸７６を形成する。固定構造６４、遊動環６６、及びレーザハウジング７２の配置により、固定構造６４がある程度傾いた時に、レーザハウジング７２は振子のようにして垂直方向に動くことができる。固定構造６４がより大きく傾いた場合、非水平センサ７７（図２）はかかる状態を検知し、マイクロコントローラ２０に入力を供給する。レーザハウジング７２は固定構造６４の円筒状本体部分７８の中で揺動し、この円筒状本体部分は振子アッセンブリの動きを弱める空気ダンパを形成する。従って、レーザハウジング７２の遊動環式支持部は、レーザハウジング７２を水平に保つための正確な調整を行う。なお、粗調整は調整可能基部１４によって行う。

レーザ光線投射器１０の垂直断面を図９に示す。レーザハウジング７２は、レーザ光線を垂直上方向に発射するレーザ３０を支持し且つこれを収容する。レーザ光線は上方に発射され、旋回五角柱形プリズム８０に当たる。旋回五角柱形プリズム８０は固定構造６４上でモータ２２によって旋回され、レーザ光線を９０度屈折させる。五角柱形プリズム８０は、レーザ光線の向きに関わらずこれを９０度屈折させるので、垂直方向のレーザ光線はレーザ光線投射器１０から正確な水平方向に反射されて発射される。

レーザ３０は、静止部分６４に支持される電池（非図示）その他の電源を電力源とする。可撓性給電装置又はブリッジ８２の形態の電気的接続により、電力は固定部分６４からレーザハウジング７２を介しレーザ３０に送られる。振子アッセンブリ７５を正確に垂直方向に位置合わせするため、ブリッジ８２は、レーザハウジング７２の振子の動きに実質的に干渉しない。ブリッジ８２（図１０）は、レーザ３０の水平化を妨げることなく、電力と制御信号をレーザ３０に送るための新規な方法を提供する。

ブリッジ８２は、固定構造６４に設けられた第１プリント回路板８４、遊動環６６に設けられた第２プリント回路板９０、及びレーザハウジング７２に設けられた第３プリント回路板９６を含む（図６、８及び１０）。第１間隙８８は第１プリント回路板８４と第２プリント回路板９０との間に形成され、第２間隙９８は第２プリント回路板９０と第３プリント回路板９６との間に形成される。プリント回路板８４は、第１間隙８８の近傍に３個の電気的接点８６ａ、８６ｂ、８６ｃ（図１０）を有する。第２プリント回路板９０は、間隙８８近傍の、接点８６ａ、８６ｂ、８６ｃから横切った所に３個の電気的接点９２ａ、９２ｂ、９２ｃを有する。また、第２プリント回路板９０は、第２間隙９８近傍の、第３プリント回路板９６上の３個の電気的接点１００ａ、１００ｂ、１００ｃから横切った所に３個の電気的接点９３ａ、９３ｂ、９３ｃを有する。接点８６ａ、８６ｂ、８６ｃと９２ａ、９２ｂ、９２ｃは、結合ワイヤ９４ａ、９４ｂ、９４ｃにより互いに電気的に接続される。接点９３ａ、９３ｂ、９３ｃは、結合ワイヤ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃにより接点１００ａ、１００ｂ、１００ｃに結合される。結合ワイヤ９４ａ、９４ｂ、９４ｃと１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、公知であり半導体業界においては固定電気部品を接続するために用いられるボールステッチ式結合（ｂａｌｌ−ａｎｄ−ｓｔｉｔｃｈ ｂｏｎｄｉｎｇ）プロセスにより実行される。本発明のブリッジ８２は、電気的に結合された部品が互いに動けるようにした新規な適用方法においてボールステッチ式結合プロセスを用いるものである。

ブリッジ８２をレーザ光線投射器１０に組み入れる前は、プリント回路板８４、９０、及び９６は全て、一枚のプリント回路板１０４の部分である（図１１〜１３）。プリント回路板１０４は、３本の切断線１０６、１０８、及び１１０を含む。回路板１０４が切断線１０６、１０８、及び１１０に沿って切断され又は割られると、３枚の独立した回路板８４、９０、及び９６が形成される。

この好ましい実施例においては、結合ワイヤ９４と１０２のセットは純金又はアルミニウムで作られるが、本発明の範囲内でその他の材料を用いてもよい。結合ワイヤ９４と１０２で形成されるループの高さＨは０．３５インチ、結合ワイヤの直径は０．００１インチが好ましいが、その他の高さや直径も使用できる（図１３）。ワイヤ９４と１０２のボール側端は第２回路板９０に固定され、一方ステッチ側端は回路板８４と９６に固定される。第１のワイヤセット９４は、第１回動軸７０の上部に位置し通常これに対し平行となっている（図６及び８）。この設定位置により、第２プリント回路板９０が動く時のワイヤ９４の屈曲を最小にできる。第２のワイヤセット１０２は、第２回動軸７６の上部に位置し通常この回動軸に対し平行となる。この設定位置により、第２プリント回路板９０と第３プリント回路板９６が互いに動く時の、ワイヤ１０２の屈曲を最小にできる。ブリッジ８２は、レーザハウジング７２を垂直方向に保ちながら、固定構造６４が垂直位置から少なくとも１５秒の角度傾くことを可能にする。ブリッジ８２は旋回するレーザ光線投射器における使用に限定されず、米国特許第５，６２１，５３１号で開示されたタイプの自動位置合わせ式下水管レーザ又はその他の下水管レーザ等の種々の非旋回式レーザ光線投射器においても使用できることが理解されよう。

レーザ光線投射器１０からセンサアッセンブリ又は感知ユニット（非図示）にメッセージを伝達する方法を、図１４にブロック図の形式で示す。この方法は、センサに異なるメッセージを示すため、レーザ光線投射器１０から発射されるレーザ光線を異なる速度で旋回させることを含む。センサが実行するロジック決定のシーケンスは、放射線のパルスを検知する第１のステップ１１２から開始する。パルスは決定ポイント１１４で分析され、そのパルスが太陽光線又はその他の非レーザ放射線によってもたらされたものであるが否かが判定される。このステップの実行に関係する手順は本発明の一部ではないので、本明細書で繰返し説明はしない。検知されたパルスは決定ポイント１１６で分析され、そのパルスがスタートパルスであるか否かが判定される。そのパルスがスタートパルスである場合、ステップ１８でタイマーが始動する。そのパルスがスタートパルスではない場合、又は太陽光線によるものであると判定された場合、ステップ１１７のシーケンスが実行される。ステップ１１７のシーケンスに関する更に詳細な説明は、本明細書の一部を構成するものとしてここに引用された、本出願と同じ出願人に譲渡され、共に係属中の米国特許出願第６１９，９２６号（１９９６年３月２０日出願）に見い出すことができる。決定ポイント１２０と１２２では、タイマーを利用し、パルスの流れが６．８又は８．７５回毎秒（ＲＰＳ）で発生しているか否かが判定される。センサは６．８及び８．７５ＲＰＳを異なる２つのメッセージとして解釈する。

この好ましい実施例では、メッセージは、投射器における電池低電圧レベル又は投射器の非水平状態を表示する。当然ながら、種々の異なったメッセージを伝達し、又複数のメッセージの伝達のために３以上の異なる速度を利用してもよいことは理解されよう。また、旋回速度が投射器の通常作動速度と異なっていれば任意の旋回速度を任意のメッセージと対応させることができ、速度はセンサがそれらを区別できる程度に充分異なっていることが理解されよう。例示された実施例においては、±０．５ＲＰＳの速度測定誤差まで許容できる。

本明細書においては上述の好ましい実施例を参照しながら本発明を説明したが、本技術分野の当業者は、本発明がこれらの好ましい実施例に制限されず、添付の特許請求の範囲に規定した本発明の精神及び範囲内であらゆる改良が可能であることを理解するであろう。

本発明のレーザ光線投射器の側面立面図である。 図１のレーザ光線投射器の電気システムのブロック図である。 図２のブロック図の一部の更に詳細なブロック図である。 マイクロコントローラの制御アルゴリズムのフローチャートである。 レーザ光線投射器の電力制御回路の電気的略図である。 図１のレーザ光線投射器の内部構造の斜視図である。 図６の内部構造の分解部分図である。 図６の内部構造の上部平面図である。 図１のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図である。 可撓性給電装置アッセンブリの線図である。 レーザ光線投射器へ設置する前の図１０の可撓性給電装置の平面図である。 図１１の可撓性給電装置の正面立面図である。 図１１の可撓性給電装置の側面立面図である。 本発明のセンサアッセンブリ制御システムの論理流れ図である。

Claims (19)

1. 固定構造と、
   可動部材と、
   前記固定構造と前記可動部材の間の第２可動部材と、ここで、前記第２可動部材は第１間隙により前記固定構造から離間され、且つ第１回動軸回りに回動自在に前記固定構造に取り付けられ、前記可動部材は第２間隙により前記第２可動部材から離間され、且つ第２回動軸回りに回動自在に前記第２可動部材に取り付けられ、又、前記第１回動軸は前記第２回動軸に対し実質的に垂直であり、
   前記可動部材上に取付けられた電気を動力源とする構成要素と、
   前記固定構造及び前記可動部材に電気的に結合している可撓性給電装置とからなり、
   前記可撓性給電装置は１組の第１結合ワイヤと１組の第２結合ワイヤを含み、前記第１結合ワイヤは前記第１回動軸と実質的に平行で、且つ前記第１間隙に架け渡され、又、前記第２結合ワイヤは前記第２回動軸と実質的に平行で、且つ前記第２間隙に架け渡される、レーザ光線投射器。
2. 請求項１に記載のレーザ光線投射器であって、
   前記固定構造上に位置決めされた第１回路板と、前記固定構造と前記第２可動部材上に位置決めされた第２回路板と、前記可動部材上に位置決めされた第３回路板とを更に含み、 前記第１結合ワイヤは前記第１回路板と前記第２回路板との間に延在し、前記第２結合ワイヤは前記第２回路板と前記第３回路板との間に延在している、レーザ光線投射器。
3. 請求項１に記載のレーザ光線投射器であって、前記構成要素がレーザダイオードであるレーザ光線投射器。
4. 請求項１に記載のレーザ光線投射器であって、前記結合ワイヤがボールステッチ式結合ワイヤであるレーザ光線投射器。
5. 請求項３に記載のレーザ光線投射器であって、前記レーザダイオードが発射するレーザ光線を旋回させるために前記固定構造上に設けられた旋回自在な光学的部材を更に含むレーザ光線投射器。
6. 請求項２に記載のレーザ光線投射器であって、前記第２可動部材が遊動環であるレーザ光線投射器。
7. 請求項６に記載のレーザ光線投射器であって、前記第１結合ワイヤが、前記固定構造から前記遊動環にボールステッチ式に接続される少なくとも１本の第１ワイヤを含み、前記第２結合ワイヤが、前記遊動環から前記可動部材にボールステッチ式に接続される少なくとも１本の第２ワイヤを含むレーザ光線投射器。
8. 請求項６に記載のレーザ光線投射器であって、前記可動部材上に備えられた前記構成要素がレーザダイオードであるレーザ光線投射器。
9. 請求項１に記載のレーザ光線投射器であって、前記第１及び第２結合ワイヤが金製であるレーザ光線投射器。
10. 請求項１に記載のレーザ光線投射器であって、前記第１及び第２結合ワイヤがアルミニウム製であるレーザ光線投射器。
11. 第１回動軸を形成する外部軸受け及び第１回動軸に垂直な第２回動軸を形成する内部軸受けにより固定構造に支持される振子と、ここで、内部軸受けは、前記固定構造に対して前記第１回動軸回りに回動自在で、且つ第１間隙により前記固定部材から離間される内部軸受け支持部上に支持されるものであり、前記振子は、前記内部軸受け支持部に対して前記第２回動軸回りに回動自在で、且つ第２間隙により前記内部軸受け支持部から離間されるものであり、前記固定構造から前記振子上に設けられた装置に電力を供給するブリッジとを含むレーザ光線投射器であって、
    前記ブリッジが、前記固定構造上の第１回路板と、前記内部軸受け支持部上の第２回路板と、前記第１回路板と前記第２回路板を離間させる前記第１間隙を横切って、前記第１回路板から前記第２回路板にボールステッチ式に接続され、且つ前記第１回動軸と実質的に平行である第１ワイヤと、前記装置と電気的に結合される前記振子上の第３回路板と、前記第３回路板と前記第２回路板を離間させる前記第２間隙を横切って、前記第２回路板から前記第３回路板にボールステッチ式に結合され、且つ前記第２回動軸と実質的に平行である第２ワイヤとを含み、これにより前記振子の動きが動作範囲にわたって実質的に妨げられることなく前記固定構造から前記振子上の前記装置に電力が送られる、レーザ光線投射器。
12. 請求項１１に記載のレーザ光線投射器であって、前記第１ワイヤと前記第２ワイヤによって実質的に妨げられることがない前記振子の動きの範囲が、垂直位置から少なくとも１５秒の角度以内であるレーザ光線投射器。
13. 請求項１１に記載のレーザ光線投射器であって、前記振子上の前記装置がレーザであるレーザ光線投射器。
14. 請求項１３に記載のレーザ光線投射器であって、前記レーザがレーザ放射線を垂直に発射して前記固定構造に固定された旋回五角柱形プリズムに照射させるようにしたレーザ光線投射器。
15. 請求項１１に記載のレーザ光線投射器であって、前記第１ワイヤと前記第２ワイヤが、金及びアルミニウムから成る群から選択されたもので作られているレーザ光線投射器。
16. 請求項１１に記載のレーザ光線投射器であって、前記第１ワイヤと前記第２ワイヤが、直接前記回路板に接続されているレーザ光線投射器。
17. 電源から、遊動環によってレーザ光線投射器内に回動自在に支持されたレーザ装置に電力を送る方法であって、
    前記遊動環を第１回動軸回りに回動自在に支持し、且つ第１間隙により前記遊動環から離間される固定構造を設けるステップと、
    前記遊動環に前記第１回動軸と垂直な第２回動軸回りに回動自在に支持され、且つ第２間隙により前記遊動環から離間されるレーザ装置を設けるステップと、ここで、前記固定構造が傾いてもレーザ装置が水平に保たれるように、前記レーザ装置は前記遊動環により支持され、且つ前記遊動環は前記固定構造に支持されるものであり、
    第１回路板を固定構造上に、第２回路板を遊動環上に、且つ第３回路板をレーザ装置上に設けるステップと、ここで、前記第１回路板は電源に電気的に接続され、第３回路板はレーザ装置に電気的に接続され、又、前記第１回路板は前記第１間隙により前記第２回路板から離間され、前記第２回路板は前記第２間隙により前記第３回路板から離間されるものであり、
    少なくとも第１ワイヤを、前記第１回路板と前記第２回路板との間に形成された前記第１間隙を横切って、且つ前記第１回動軸と平行に結合するステップと、そして、
    少なくとも第２ワイヤを、前記第２回路板と前記第３回路板との間に形成された前記第２間隙を横切って、且つ前記第２回動軸と平行に結合するステップと、を含む方法。
18. 請求項１７に記載の方法であって、前記第１ワイヤと前記第２ワイヤが、前記各回路板に直接接続されている方法。
19. 請求項１７に記載の方法であって、前記第１ワイヤと前記第２ワイヤが、金及びアルミニウムから成る群から選択されたもので作られている方法。