(57)【要約】  埋設物（２６）を探知するための変換器（４０、４０’）を有する物体探知システム（２４）を開示する。前記変換器は、堅牢で、電磁的に透過な構造物（４２）内に封入されている。
2013506859.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建設車両であって、
シャーシと、
前記シャーシを支持するように位置付けられた複数の牽引装置と、
前記シャーシにより支持され、地面を貫通するよう構成された作業ツールと、
前記作業ツールに取り付けられ、前記作業ツールを用いた地面の貫通時に地中に位置付けられた物体を探知するよう構成された探知器と、
を含む、建設車両。
【請求項２】
前記探知器が、少なくとも１つの変換器と誘電媒体とを含み、前記少なくとも１つの変換器が、地面を貫通する信号を通信するよう構成された、請求項１に記載の建設車両。
【請求項３】
前記誘電媒体が、前記地面を貫通する信号の通信の間に前記少なくとも１つの変換器と地面との間に位置付けられ、前記少なくとも１つの変換器と地面との間の前記地面を貫通する信号の通信時の間の信号損失を実質的に低減する、請求項２に記載の建設車両。
【請求項４】
前記誘電媒体が、前記地面を貫通する信号の通信の間に地面に接触し、前記誘電媒体および地面が実質的に同じ誘電特性を有する、請求項３に記載の建設車両。
【請求項５】
前記少なくとも１つの変換器が、地中に位置付けられた前記物体への前記地面を貫通する信号を送信し、前記物体からの前記地面を貫通する信号の反射信号を受信するよう構成された、請求項２に記載の建設車両。
【請求項６】
前記地面を貫通する信号の前記送信と前記反射信号の前記受信との間の時間的遅延に基づいて、前記少なくとも１つの変換器と前記物体との間の距離を計算するよう構成されたプロセッサをさらに含む、請求項５に記載の建設車両。
【請求項７】
前記反射信号に基づき前記物体を特徴付けるよう構成されたプロセッサをさらに含む、請求項５に記載の建設車両。
【請求項８】
前記探知器が、前記作業ツールの切断表面近くに取り付けられている、請求項１に記載の建設車両。
【請求項９】
地中に位置付けられた物体を探知するように構成された探知器アセンブリであって、
地面を貫通する信号を通信するように構成された少なくとも１つの変換器と、
前記少なくとも１つの変換器を実質的に封入して、前記少なくとも１つの変換器と地面との間の地面を貫通する信号の通信の間に信号損失を実質的に低減する、誘電媒体と、
を含む探知器アセンブリ。
【請求項１０】
地面を貫通するよう構成された作業ツールと、前記作業ツールに取り付けられた前記少なくとも１つの変換器とをさらに含む、請求項９に記載の探知器アセンブリ。
【請求項１１】
前記作業ツールの切断表面近くに前記少なくとも１つの変換器が取り付けられている、請求項１０に記載の探知器アセンブリ。
【請求項１２】
前記作業ツールが掘削機バケットである、請求項１０に記載の探知器アセンブリ。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの変換器が前記作業ツールの切断要素の一部を形成し、前記誘電媒体が前記切断要素の切断表面を形成する、請求項１０に記載の探知器アセンブリ。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの変換器が、地中に位置つけられた前記物体への前記地面を貫通する信号を送信し、前記物体からの前記地面を貫通する信号の反射信号を受信するよう構成された、請求項９に記載の探知器アセンブリ。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの変換器が変換器の配列の一部である、請求項９に記載の探知器アセンブリ。
【請求項１６】
前記誘電媒体がポリマーおよびセラミックのうちの１つである、請求項９に記載の探知器アセンブリ。
【請求項１７】
前記誘電媒体を実質的にコーティングする電磁絶縁材料をさらに含む、請求項９に記載の探知器アセンブリ。
【請求項１８】
前記誘電媒体を実質的にコーティングし、前記誘電媒体の硬度よりも高い硬度を有するコーティング材料をさらに含む、請求項９に記載の探知器アセンブリ。
【請求項１９】
地中に位置付けられた物体を探知するよう構成された探知器であって、
地面を貫通する信号を通信するように構成された少なくとも１つの変換器と、
前記少なくとも１つの変換器と地面との間の前記地面を貫通する信号の通信の間の信号損失を実質的に低減するように、前記地面を貫通する信号の通信の間に前記少なくとも１つの変換器と地面との間に位置付けられた、前記誘電媒体と、
を含む探知器。
【請求項２０】
前記誘電媒体が、前記地面を貫通する信号の通信の間に地面に接触し、前記誘電媒体および地面が実質的に同じ誘電特性を有する、請求項１９に記載の建設車両。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの変換器が、地中に位置付けられた物体へ、前記地面を貫通する信号を送信し、前記物体からの前記地面を貫通する信号の反射信号を受信するよう構成された、請求項１９に記載の探知器。
【請求項２２】
前記地面を貫通する信号の送信と前記反射信号の受信との間の時間的遅延に基づき、前記少なくとも１つの変換器と前記物体との間の距離を計算するよう構成されたプロセッサをさらに含む、請求項２１に記載の探知器。
【請求項２３】
前記反射信号に基づき前記物体を特徴付けるように構成されたプロセッサをさらに含む、請求項２１に記載の探知器。
【請求項２４】
前記少なくとも１つの変換器が、前記物体へ前記地面を貫通する信号を送信する第１の変換器と、前記物体からの前記反射信号を受信する第２の変換器とを含む、請求項２１に記載の探知器。
【請求項２５】
前記地面を貫通する信号が電磁信号である、請求項１９に記載の探知器。
【請求項２６】
前記少なくとも１つの変換器がアンテナである、請求項１９に記載の探知器。
【請求項２７】
地中に位置付けられた物体を探知する方法であって、
前記物体と探知器との間で地面を貫通する信号を通信する前記探知器を提供するステップと、 
ツールを使用して地面を貫通して貫通を作成するステップと、
前記探知器の少なくとも一部を前記貫通内に位置付けるステップと、
前記探知器の前記一部が前記貫通内に位置している間に前記物体を探知するステップと、
を含む方法。
【請求項２８】
前記位置付けるステップが前記貫通ステップと同時である、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記探知器が、前記物体に前記地面を貫通する信号を送信し、前記物体からの前記地面を貫通する信号の反射信号を受信する、請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
前記地面を貫通する信号の前記送信と前記反射信号の前記受信との間の時間的遅延に基づき、前記探知器と前記物体との間の距離を判別するステップをさらに含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記反射信号に基づき前記物体を特徴付けるステップをさらに含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
前記探知器が、前記物体への前記地面を貫通する信号を送信し、前記物体からの前記反射信号を受信する少なくとも１つの変換器を含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
前記探知器が、前記少なくとも１つの変換器を実質的に封入する誘電媒体をさらに含み、前記誘電媒体が、前記地面を貫通する信号の通信の間に地面と接触し、前記誘電媒体および地面が、実質的に同じ誘電特性を有する、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記少なくとも１つの変換器が、前記物体への前記地面を貫通する信号を送信する第１の変換器と、前記物体からの前記反射信号を受信する第２の変換器とを含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３５】
前記探知器が前記ツールに取り付けられている、請求項２７に記載の方法。
【請求項３６】
前記探知器が、前記ツールの切断表面近くに取り付けられている、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記探知器が、前記ツールの切断表面の一部を形成する、請求項３５に記載の方法。
【請求項３８】
前記貫通ステップの間に、建設設備を使用して前記ツールを動かすステップをさらに含む方法であって、前記建設設備が、
シャーシと、
前記シャーシを支持するよう位置付けられた複数の牽引装置と、
前記シャーシにより支持され、前記貫通を生成する前記貫通ステップの間に前記ツールを動かすよう構成された推進装置と、
前記貫通ステップの間に、前記推進装置より下に位置する、前記探知器と、
を含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３９】
前記地面を貫通する信号が、電磁信号である、請求項２７に記載の方法。
【請求項４０】
地中に位置付けられた物体の探知における信号損失を低減させる方法であって、
少なくとも１つの変換器と誘電媒体とを有する探知器を提供するステップと、
前記探知器を地面に接触し、前記誘電媒体が前記少なくとも１つの変換器と地面との間に位置付けられるように配置するステップと、
地面を貫通する信号を、前記少なくとも１つの変換器と地面との間で、信号損失が実質的に低減するように前記誘電媒体を通して通信するステップと、
を含む方法。
【請求項４１】
前記誘電媒体が、前記少なくとも１つの変換器を実質的に封入している、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記少なくとも１つの変換器が、地中に位置付けられた前記物体への前記地面を貫通する信号を送信し、前記物体からの前記地面を貫通する信号の反射信号を受信するよう構成された、請求項４０に記載の方法。
【請求項４３】
前記誘電媒体が地面と接触し、前記誘電媒体と地面とが実質的に同じ誘電特性を有する、請求項４０に記載の方法。
【請求項４４】
前記探知器が作業ツールに取り付けられている、請求項４０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、埋設物を探知するための放射構造物に関する。より具体的には、本開示は、機械掘削中に埋設物を探知するためのアンテナ構造と、この構造を活用する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの掘削は、十分に開発された、公共設備が密集した領域で行われる。多くの都市部での地下空間の密集性は、不十分な記録と、地表からは埋設施設を正確に見つけることが困難であることとの組み合わせにより、数多くの機械掘削中の公共設備への不注意な打撃につながる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
公共設備の打撃は、作業停止命令や作業の遅延、埋設されている公共設備へ機械的損傷、訴訟、保険、中断時間、修理に関する多額のコストにつながる場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の実施形態に従うと、シャーシと、シャーシを支持するように配置された複数の牽引装置と、このシャーシに支持され、地面を貫通するよう構成された作業ツールと、作業ツールに取り付けられ、作業ツールを使用した地面の貫通時に地中にある物体を探知するよう構成された探知機とを含む建設車両が提供される。
【０００５】
本発明の別の実施形態に従うと、地中にある物体を探知するよう構成された探知器アセンブリが提供される。探知器アセンブリは、地面を貫通する信号を通信するよう構成された少なくとも１つの変換器と、少なくとも１つの変換器を実質的に封入して、少なくとも１つの変換器と地上との間の地面を貫通する信号の通信中の信号の損失を実質的に低減させる誘電媒体とを含む。
【０００６】
本発明の別の態様に従うと、地中にある物体を探知するよう構成された探知器が提供される。この探知器は、地面を貫通する信号を通信するよう構成された少なくとも１つの変換器と、地面を貫通する通信中に少なくとも１つの変換器と地面との間に位置付けられ、少なくとも１つの変換器と地上との間の地面を貫通する信号の通信中の信号損失を実質的に低減させる誘導媒体とを含む。
【０００７】
本発明の別の態様に従うと、地中にある物体を探知する方法が提供される。この方法は、物体と探知器との間の地面を貫通する信号を通信する探知器を提供するステップと、ツールを使用して地面を貫通し貫通を作成するステップと、探知器の一部を貫通内に位置付けるステップと、探知機の一部が貫通内に位置している時に物体を探知するステップとを含む。
【０００８】
本発明の別の態様に従うと、地中に位置付けられた物体の探知において信号の損失を減らすため、１つの方法が提供される。この方法は、少なくとも１つの変換器および誘導媒体を有する探知機を提供するステップと、誘電媒体が少なくとも１つの変換器と地面との間に位置付けられるよう探知器を地面と接触するように配置するステップと、実質的に信号損失を減らすように少なくとも１つの変換器と地上との間の地面を貫通する信号を、誘電媒体を通して通信するステップとを含む。
【０００９】
本開示の上記で述べた機能、およびその他の機能は、本開示の実施形態の以降の説明を添付の図面と共に参照することにより、より明らかになり、本開示そのものがより良く理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ある領域を掘削する、地中にある物体を探知するための、掘削機バケットの先端に位置付けた地面を貫通するレーダーを有する掘削機を示す掘削機の側面図である。
【図２】地中にある物体を送信し探知する送信アンテナと受信アンテナを含むレーダーを示す地面を貫通するレーダーの概略図である。
【図３】想像線で示した封入されたトランシーバアンテナを含む掘削機バケット歯の一部の斜視図である。
【図４】図３の封入されたアンテナの金属化層の平面図である。
【図５】掘削機バケットに取り付けられた図３のアンテナの図である。
【図６Ａ】送信および受信アンテナが土から成る地面の上に位置付けられている状態で図２のアンテナにより探知された信号のグラフ表示である。
【図６Ｂ】地面に接触して位置付けられた送信アンテナおよび受信アンテナを伴うアンテナにより探知された信号と、地中に位置するプラスチック管を示すピークを示す、図６Ａと同様の図である。
【図７Ａ】送信アンテナおよび受信アンテナが、砂地の土の中に物体が何もない状態での砂地の土から成る地面の上に位置付けられている状態で図３のアンテナにより探知された信号のグラフ表示である。
【図７Ｂ】地面に接触して位置付けられた送信アンテナおよび受信アンテナをともなうアンテナにより探知された信号と、砂地の土の中に位置する鋼管を示すピークを示す、図７Ａと同様の図である。
【図８Ａ】送信アンテナおよび受信アンテナが砂地の土の中に物体が何もない状態での砂地の土から成る地面の上に位置付けられている状態での図３のアンテナにより探知された信号のグラフ表示である。
【図８Ｂ】地面に接触して位置付けられた送信アンテナおよび受信アンテナをともなうアンテナにより探知された信号と、砂地の土の中に位置するポリエチレン管を示すピークを示す図８Ａと同様の図である。
【図９Ａ】土中に物体が何もない状態での土のグラフ表示である。
【図９Ｂ】土中６インチ（１５２ミリメートル）の深さに位置する鋼管のグラフ表示を示した、図９Ａと同様の図である。
【図９Ｃ】土中１０インチ（２５４ミリメートル）の深さに位置する鋼管のグラフ表示を示した、図９Ａと同様の図である。
【図１０】４つのディスコーンアンテナと１つのビバルディアンテナを含む歯を示すバケット歯の斜視図である。
【図１１】図１０のバケット歯の端面図である。
【図１２】ディスコーンアンテナの配列の端面図である。
【図１３】ディスコーンアンテナの配列の組み合わせの上面図である。
【図１４】掘削機バケット上に取り付けられたディスコーンアンテナの配列を示す掘削機バケットの図である。
【００１１】
対応する参照文字は、数枚の図に渡って対応する部品を示す。本明細書で説明する例は本開示の例示的な実施形態を説明し、このような例は本開示の範囲をいかなる方法においても制限するものと解釈されない。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以降で開示する実施形態は、以降の発明を実施するための形態で開示される正確な形式の開示を網羅または限定することを意図しない。むしろ、この実施形態は、当業者がこの教示内容を活用してもよいように記載される。
【００１３】
シャーシ１２と、トラックなどのような、シャーシ１２を地面１６上で支え、推進する複数の牽引装置１４とを含む掘削機１０が、図１に図示される。掘削機１０はさらに、地面１６を貫通して溝、穴、ピット、またはその他の窪み２２を地面１６に作り出すよう構成された作業ツールまたはバケット２０を支持するブーム１８を含む。掘削機１２はさらに、図２に示す物体探知レーダーシステム２４を含み、これは、地面１６中の公共設備の管や線などの物体２６を探知するよう構成されている。掘削機１０が図１に示され、本出願で考察されているが、バックホー、ローダー、ブルドーザ、グレーダー、およびその他の建設車両を含む、他の建設車両が物体探知システム２４をともなって提供されてもよい。さらに、牽引装置１４はトラックとして示されているが、タイヤなどのその他の牽引装置が建設車両１０に提供されてもよい。
【００１４】
物体探知レーダーシステム２４の一部は、バケット２０上に取り付けられる。本開示の好適な実施形態に従うと、探知システム２４は、バケット２０上に取り付けられた送信機２８および／または受信機／探知器３０を含む。例えば、図１に示す実施形態によると、送信機２８および探知器３０は、バケット２０の１つまたは複数の歯３２上に取り付けられる。送信機２８および探知器３０は、ブルドーザまたはグレーダーの歯、ローダーまたはバックホーのバケット、またはその他の作業ツールを含む、他の建設装置の作業ツール上に取り付けられていてもよい。
【００１５】
送信機２８および探知器３０を歯３２上に取り付けると、窪み２２の掘削の間、送信機２８および探知器３０は直接地面１６と接する。送信機２８および探知器３０を地面１６と直接接するように配置することで、変換器と地上１６との間の地面を貫通する信号の通信中の信号損失が低減する。
【００１６】
送信機２８は、電磁波を放射するよう構成され、受信機３０は電磁波を探知するよう構成される。図２に示すように、探知システム２４は、Ｐｉｃｏｓｅｃｏｎｄ  Ｐｕｌｓｅ  Ｌａｂｓ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ  Ｍｏｄｅｌ  ４５００Ｄなどの信号発生器３４と、Ｔｅｋｔｒｏｎｉｘ  Ｏｓｃｉｌｌｏｓｃｏｐｅ  Ｍｏｄｅｌ  ＤＳＡ  ８２００などの信号探知モニター３６とを含む。信号発生器３４は、信号を、地面を貫通する信号を地面１６に放射する送信機３４に提供し、モニター３６にトリガー信号を提供する。管などの物体２６は、地面を貫通する信号を反射し、探知器３０が、物体２６で反射した信号を探知する。モニター３６は、視覚的分析のための反射した信号の視覚表示を提供する。プロセッサ３９をともなうコンピュータ３７も、探知器３０から提供される信号の分析に使用されてもよい。
【００１７】
送信機２８および探知器３０の一実施形態を、ビバルディ対蹠アンテナとして図３に示す。送信機２８および探知器３０はそれぞれ、ビバルディアンテナ４０と、アンテナ４０を封入する本体部４２とを含む。アンテナ４０は電磁波を、分析に使用可能な信号として探知および変換する電磁変換器である。後述のように、その他の種類のアンテナや、その他の変換器も、本開示に従って使用されてもよい。
【００１８】
アンテナ／変換器４０の製造後、１つまたは複数の本体部４２を画定する材料で、アンテナ４０の周囲に保護ケーシングまたは保護シェルを提供するために包み込まれる。本開示の好適な実施形態によると、本体部４２は高強度誘電媒体で作られている。誘電材料は、本体部４２の耐久性を上げるためのマイクロファイバーまたはナノファイバーを含んでもよいポリマーまたはセラミック素材でもよい。例えば、一実施形態によると、本体部４２はおよそ４の誘電定数を有する高弾性ポリ尿素から作られている。その他の素材の例としては、１００％固体の硬質ポリウレタン、１００％固体のエポキシ、およびその他の非電導性材料が挙げられる。本体部４２はまた、その耐久性を高めるための材料でコーティングされてもよい。本体部４２はまた、アンテナ４０を隣接する電導性表面から絶縁して、信号の漏えい、共鳴、またはその他の干渉を低減、または防止するために、カーボンまたはその他の電磁絶縁物質でコーティングされてもよい。誘電媒体は地面１６とおよそ同じ誘電定数を有していることが好ましい。本開示によると、誘電媒体はおよそ１からおよそ２０までの範囲の誘電定数を有しているが、他の値を有してもよい。
【００１９】
図４に示すように、アンテナ４０は材料の３つの平面を含み、これには上部および下部接地プレート４４を含み、接地プレート４４の間に電導性プレート４６を挟む。接地プレート４４の間に直接位置付けられている電導性プレート４６の部分は、図４において想像線で示されている。電導性プレート４６は、銅で作られていることが好ましいが、他の金属および他の電導性物質で作られていてもよい。誘電／接地プレート４６は、エポキシ、セラミック、テフロン（登録商標）ブランドのポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）またはその他の材料で作られていてもよい。アンテナ４０は、図４に示すように、長さ１３５ミリメートル（５．２インチ）、高さ４５ミリメートル（１．８インチ）であることが好ましい。
【００２０】
動作中、アンテナ／変換器４０および本体部４２は、図５に示すように、歯３２に取り付けられている、あるいはその他の方法で歯３２に連結されている。信号発生器３４からの信号は、ケーブル４８を介してアンテナ４０に提供される。図１に示すように、掘削時は、アンテナ４０および本体部４２は、泥やその他の物質が掘削されるに伴い、繰り返し地面１６中に位置付けられる。結果として、アンテナ４０は、しばしばトラック１４の最下部の下に位置付けられる。さらに、アンテナ４０は、掘削工程中に掘削機１０により作られた窪み２２などの貫通の中に位置付けられる。図１に示すように、送信機２８のアンテナ４０および探知器３０は、歯３２が土１６の中に貫通を作り出す際に、土１６の中に同時に位置付けられる。
【００２１】
貫通内に位置している間に、送信機２８および探知器３０のアンテナ４０により信号が送信され、探知される。アンテナ４０と誘電本体部４２は、歯３２上に取り付けられ、これらは共に歯３２の刃先を画定する本体部４２の部分を有する歯３２の切断要素を画定する。従って、掘削と同時に、物体２６が探知される。さらに、本体部４２とアンテナ４０が、貫通２２の中に入って下げられ、貫通２２の作成を支援することが可能なため、物体２６はアンテナ４０により近づき、物体２６をあらゆる掘削の開始前に探知しようとした場合よりも簡単に探知される。本体部４２は、アンテナ４０と土との間に位置付けられ、掘削の間アンテナ４０を保護する。結果、アンテナ４０により送信および受信された信号は、信号の送信および反射した信号の受信の間に、アンテナからの経路の途中で本体部４２を通る。
【００２２】
探知器３０からの出力の例が、図６Ａから図９Ｃに提供される。図６Ａでは、信号が、送信機２８および探知器３０のアンテナ／変換器４０が、対応するアンテナ４０と地面１６との間の直接の接触なしに、地面１６上に位置付けられている場合が示される。送信機２８のアンテナ４０と探知器３０のアンテナ４０との間のクロストークを示すピーク５２が示される。図６Ｂでは、それぞれ送信機２８のアンテナ４０と探知器３０のアンテナ４０とが、地面１６と直接接触して配置される。クロストークのピーク５２に加え、試験土中４インチ（１０２ミリメートル）に埋設された直径２インチ（５１ミリメートル）のポリエチレン管の存在を示す第２のピーク５４が示される。結果、プラスチック製の天然ガス管などの物体２６が、バケット２０の経路にあることを示す、認知可能な指標が提供される。掘削機１０の、訓練された操縦者は、この指標に気づき、管２６に当たるのを避けることができる。同様に、コンピュータ３７を、スロープなどのようなあらかじめ定義された特性を満たす、クロストークのピーク５２の後の任意のピークを認識するようプログラムすることができる。コンピュータ３７がこのようなピークまたは他のあらかじめ定義した特性を探知した場合、警報を送信し、バケット２０のさらなる動きを停止し、または他の方法でバケット２０が管２６に当たるのを避けるように試みることができる。
【００２３】
物体２６の探知に加え、探知器３０により探知された反射も、地面１６の中に埋設されている物体２６の特性を判別するために使用することができる。例えば、図７Ａと７Ｂは、砂地の土中に深さ４インチ（１０２ミリメートル）で埋設された２インチ（５１ミリメートル）の金属管に対する探知器３０の出力を図示する。図７Ａでは、送信機２８および探知器３０のアンテナ／変換器４０が、地面１６の上にある。図７Ｂでは、それらは地面に直接接しており、独特の、金属管を示す「筆記体のｖ」状パターン５３を示している。図８Ａおよび図８Ｂは、砂地の土中に深さ２インチ（５１ミリメートル）で埋設された１インチ（２５ミリメートル）のポリエチレン管に対する探知器３０の出力を図示する。図８Ａでは、送信機２８および探知器３０のアンテナ４０が、地面１６の上にある。図８Ｂでは、それらは地面に直接接しており、プラスチック管を示す、独特の「ｗ」状パターン５５を示している。掘削機１０の訓練された操縦者は、金属、ポリエチレン、および他の管の独特のパターン５３、５５に気づき、管の種類を判別することができる。同様に、コンピュータ３７を、パターン５３、５５の形状などのあらかじめ定義した特性を満たす、クロストークのピーク５２の後の任意のピークを認識するようプログラムすることができる。コンピュータ３７がこのようなパターンまたはその他のあらかじめ定義された特性を探知した場合、金属またはプラスチックなどの管の種類の指示を送信することができる。
【００２４】
物体２６の存在と種類を判別することに加え、探知器３０により探知された反射も、オブジェクト２６のバケット２０（または掘削機１０の任意のその他の部分）からの距離を判別するために使用することができる。探知器３０により探知された反射の追加的な表示が、図９Ａから図９Ｃに提供される。図９Ａでは、いかなる物体２６も試験土中に配置されていないので、アンテナ４０が地面１６と接して配置されたとき、いかなる物体２６も探知されない。図９Ｂでは、半径２インチ（５１ミリメートル）の鋼管が、砂地の土中に深さ６インチ（１５２ミリメートル）で配置され、図９Ｃでは、同じ管が砂地の土中に深さ１０インチ（２５４ミリメートル）で配置された。図９Ｂおよび図９Ｃの丸で囲まれた領域に示されるように、鋼管の「筆記体ｖ」状パターン５３は、図９Ｃよりも図９Ｂの方が時間的に遅れて発生している。これは、反射が、送信機３２により送信された後に探知器３０に到達するまでにより長い時間がかかるためである。掘削機１０の訓練された操縦者は、クロストークのピーク５２や、独特なパターン５３などの特徴間の、時間のギャップに気づき、物体２６からの距離を判別することができる。同様に、コンピュータ３７は、時間的遅延を認識し、物体２６からのバケット２０の歯３２の距離を計算して、操縦者に距離の指示を提供しかつ／またはこの距離を警告またはその他のためのトリガーとして使用するようにプログラムすることができる。操縦者は、既知の公共設備の管またはケーブルなどの物体２６周辺での精密な移動を行うためこの距離情報を使用してもよい。
【００２５】
送信機２８’と探知器３０’の別の実施形態が、探知器３０’として動作する４つのディスコーンアンテナ／変換器４０’と、送信機２８’として動作するビバルディ対蹠アンテナ４０とを含んで、図１１に示される。組み合わせた送信機／探知器５６は、本体部４２と同様の方法でアンテナ４０、４０’を封入する本体部４２’を含む。ディスコーンアンテナ４０’の方向性を拡張するため、送信機として使用される場合は、図１２に示す配列５８状に整列させてもよい。方向性をさらに拡張するため、配列５８の背後に反射金属プレート（図示されない）を配置してもよい。図１３では、異なる数のディスコーンアンテナ４０’をともなういくつかの配列５８が、物体２６を探知するための探知器および送信機として提供される。図１４に示すように、配列５８は、歯３２の上以外のバケット２０上の位置に配置されてもよい。  
この発明は好適な設計を有するように示されているが、本発明はさらに本開示の精神および範囲内で修正することができる。本出願は従って、その一般的な原理を使用した本開示の任意のバリエーション、使用方法、または適用を包含することを意図する。さらに、本出願は、本発明が属する当該分野における既知のまたは慣行の方法内にあり、かつ添付の請求項の制限内に含まれる、本開示からのかかる逸脱を包含することを意図する。
【図１】
2013506859.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ−６Ｂ】
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【図７Ａ−７Ｂ】
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【図８Ａ−８Ｂ】
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【図９Ａ−９Ｃ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年10月9日(2012.10.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建設車両であって、
シャーシと、
前記シャーシを支持するように位置付けられた複数の牽引装置と、
前記シャーシにより支持され、地面を貫通するよう構成された作業ツールであって、バケットと前記バケットに結合している複数の歯を含む作業ツールと、
前記作業ツールに取り付けられ、前記作業ツールを用いた地面の貫通時に地中に位置付けられた物体を探知するよう構成された複数の探知器であって、各探知器は前記作業ツールの異なる歯に取り付けられ、少なくとも１つの探知器が誘電媒体と前記誘電媒体中に位置付けられたトランスミッタを含む探知器と、
を含む、建設車両。
【請求項２】
各探知器が、少なくとも１つの変換器と誘電媒体とを含み、前記少なくとも１つの変換器が、地面を貫通する信号を通信するように構成された、請求項１に記載の建設車両。
【請求項３】
前記誘電媒体が、前記地面を貫通する信号の通信の間に前記少なくとも１つの変換器と地面との間に位置付けられ、前記少なくとも１つの変換器と地面との間の前記地面を貫通する信号の通信時の間の信号損失を実質的に低減し、前記複数の探知器が複数の方向において地面を貫通する信号を通信するように構成された、請求項２に記載の建設車両。
【請求項４】
前記誘電媒体が、前記地面を貫通する信号の通信の間に地面に接触し、前記誘電媒体と地面が実質的に同じ誘電特性を有する、請求項３に記載の建設車両。
【請求項５】
前記少なくとも１つの変換器が、地中に位置付けられた前記物体への前記地面を貫通する信号を送信し、前記物体からの前記地面を貫通する信号の反射信号を受信するように構成された、請求項２に記載の建設車両。
【請求項６】
前記地面を貫通する信号の前記送信と前記反射信号の前記受信との間の時間的遅延に基づき、前記少なくとも１つの変換器と前記物体との間の距離を計算するよう構成されたプロセッサをさらに含む、請求項５に記載の建設車両。
【請求項７】
前記反射信号に基づき前記物体を特徴付けるよう構成されたプロセッサをさらに含む、請求項５に記載の建設車両。
【請求項８】
各探知器が、前記作業ツールの切断表面近くに取り付けられている、請求項１に記載の建設車両。
【請求項９】
地中に位置付けられた物体を探知するように構成された探知器アセンブリであって、
地面を貫通する信号を通信するように構成された少なくとも１つの変換器と、
前記少なくとも１つの変換器を実質的に封入して、前記少なくとも１つの変換器と地面との間の前記地面を貫通する信号の通信の間の信号損失を実質的に低減する一体化形状の誘電媒体であって、前記地面を貫通する信号の前記通信の間に地面と接触するよう構成される前記一体化形状の誘電媒体と、
を含む探知器アセンブリ。
【請求項１０】
地面を貫通するように構成された作業ツールと、前記作業ツールに取り付けられた前記少なくとも１つの変換器とをさらに含む、請求項９に記載の探知器アセンブリ。
【請求項１１】
前記作業ツールの切断表面近くに前記少なくとも１つの変換器が取り付けられている、請求項１０に記載の探知器アセンブリ。
【請求項１２】
前記作業ツールが掘削機バケットである、請求項１０に記載の探知器アセンブリ。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの変換器が前記作業ツールの切断要素の一部を形成し、前記誘電媒体が前記切断要素の切断表面を形成する、請求項１０に記載の探知器アセンブリ。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの変換器が、地中に位置つけられた前記物体への前記地面を貫通する信号を送信し、前記物体からの前記地面を貫通する信号の反射信号を受信するように構成された、請求項９に記載の探知器アセンブリ。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの変換器が変換器の配列の一部である、請求項９に記載の探知器アセンブリ。
【請求項１６】
前記誘電媒体がポリマーおよびセラミックのうちの１つである、請求項９に記載の探知器アセンブリ。
【請求項１７】
前記誘電媒体を実質的にコーティングする電磁絶縁材料をさらに含む、請求項９に記載の探知器アセンブリ。
【請求項１８】
前記誘電媒体を実質的にコーティングし、前記誘電媒体の硬度よりも高い硬度を有するコーティング材料をさらに含む、請求項９に記載の探知器アセンブリ。
【請求項１９】
地中に位置付けられた物体を探知するよう構成された探知器アセンブリであって、
地面を貫通するよう構成された作業ツールであって、複数の歯を含んでいる前記作業ツールと、
前記作業ツールの歯に結合され、地面を貫通する信号を通信するように構成された少なくとも１つの変換器であって、前記少なくとも１つの変換器の少なくとも一部が前記作業ツールの前記歯の外部にある、変換器と、
前記少なくとも１つの変換器と地面との間の前記地面を貫通する信号の通信の間の信号損失を実質的に低減するように、前記地面を貫通する信号の通信の間に前記少なくとも１つの変換器と地面との間に位置付けられた誘電媒体と、
を含む探知器アセンブリ。
【請求項２０】
前記誘電媒体が、前記地面を貫通する信号の通信の間に地面に接触し、前記誘電媒体および地面が実質的に同じ誘電特性を有する、請求項１９に記載の探知器アセンブリ。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの変換器が、地中に位置付けられた前記物体へ、前記地面を貫通する信号を送信し、前記物体からの前記地面を貫通する信号の反射信号を受信するよう構成された、請求項１９に記載の探知器アセンブリ。
【請求項２２】
前記地面を貫通する信号の送信と前記反射信号の受信との間の時間的遅延に基づき、前記少なくとも１つの変換器と前記物体との間の距離を計算するよう構成されたプロセッサをさらに含む、請求項２１に記載の探知器アセンブリ。
【請求項２３】
前記反射信号に基づき前記物体を特徴付けるように構成されたプロセッサをさらに含む、請求項２１に記載の探知器アセンブリ。
【請求項２４】
前記少なくとも１つの変換器が、前記物体への前記地面を貫通する信号を送信する第１の変換器と、前記物体からの前記反射信号を受信する第２の変換器とを含み、前記第１の変換器が、前記作業ツールの第１の歯に結合され、前記第２の変換器が、前記作業ツールの第２の歯に結合している、請求項２１に記載の探知器アセンブリ。
【請求項２５】
前記地面を貫通する信号が電磁信号である、請求項１９に記載の探知器アセンブリ。
【請求項２６】
前記少なくとも１つの変換器がアンテナである、請求項１９に記載の探知器アセンブリ。
【請求項２７】
地中に位置付けられた物体を探知する方法であって、
作業ツールと、前記物体と探知器との間で地面を貫通する信号を通信する前記作業ツールに取り付けられた前記探知器とを提供するステップであって、前記作業ツールが地面を貫通するように構成され、前記探知器が前記作業ツールの刃先を形成しているステップと、
前記作業ツールを使用して地面を貫通して貫通を作成するステップと、
前記探知器の少なくとも一部を前記貫通内に位置付けるステップと、
前記探知器の前記一部が前記貫通内に位置付けられている間に前記物体を探知するステップと、
を含む方法。
【請求項２８】
前記位置付けるステップが前記貫通するステップと同時である、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記探知器が、前記物体に前記地面を貫通する信号を送信し、前記物体からの前記地面を貫通する信号の反射信号を受信する、請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
前記地面を貫通する信号の前記送信と前記反射信号の前記受信との間の時間的遅延に基づき、前記探知器と前記物体との間の距離を判別するステップをさらに含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記反射信号に基づき前記物体を特徴付けるステップをさらに含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
前記探知器が、前記物体への前記地面を貫通する信号を送信し、前記物体からの前記反射信号を受信する少なくとも１つの変換器を含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
前記探知器が、前記少なくとも１つの変換器を実質的に封入する誘電媒体をさらに含み、前記誘電媒体が、前記地面を貫通する信号の通信の間に地面と接触し、前記誘電媒体および地面が、実質的に同じ誘電特性を有する、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記少なくとも１つの変換器が、前記物体への前記地面を貫通する信号を送信する第１の変換器と、前記物体からの前記反射信号を受信する第２の変換器とを含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３５】
前記探知器が誘電媒体と、地面を貫通する信号を通信するよう構成された少なくとも１つの変換器とを含み、前記少なくとも１つの変換器が前記誘電媒体内に配置されている、請求項２７に記載の方法。
【請求項３６】
前記誘電媒体が前記作業ツールの刃先を形成している、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記誘電媒体が、前記少なくとも１つの変換器を実質的に封入し、前記貫通するステップの間に地面と接触するよう構成された、請求項３５に記載の方法。
【請求項３８】
前記貫通するステップの間に、建設設備を使用して前記作業ツールを動かすステップをさらに含む方法であって、前記建設設備が、
シャーシと、
前記シャーシを支持するように位置付けられた複数の牽引装置と、
前記シャーシにより支持され、前記貫通を作成する前記貫通するステップの間に前記作業ツールを動かすよう構成された推進装置と、
を含み、
前記探知器は、前記貫通するステップの間に、前記推進装置より下に位置付けられる、  請求項２７に記載の方法。
【請求項３９】
前記地面を貫通する信号が電磁信号である、請求項２７に記載の方法。
【請求項４０】
地中に位置付けられた物体の探知における信号損失を低減させる方法であって、
地面を貫通するよう構成された作業ツールであって、１つの歯を含む作業ツールを提供するステップと、
少なくとも１つの変換器と誘電媒体とを有する探知器であって、前記作業ツールに取り付けられ、前記探知器の前記誘電媒体が前記歯の外郭を形成する探知器を提供するステップと、
前記探知器を地面に接触し、前記誘電媒体が前記少なくとも１つの変換器と地面との間に位置付けられるように配置するステップと、
地面を貫通する信号を、前記少なくとも１つの変換器と地面との間で、信号損失が実質的に低減するように、前記誘電媒体を通して通信するステップと、
を含む方法。
【請求項４１】
前記誘電媒体が、前記少なくとも１つの変換器を実質的に封入している、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記少なくとも１つの変換器が、前記地中に位置付けられた前記物体への前記地面を貫通する信号を送信し、前記物体からの前記地面を貫通する信号の反射信号を受信するよう構成された、請求項４０に記載の方法。
【請求項４３】
前記誘電媒体が地面と接触し、前記誘電媒体と地面とが実質的に同じ誘電特性を有する、請求項４０に記載の方法。
【請求項４４】
前記誘電媒体が前記作業ツールの前記歯の刃先を形成する、請求項４０に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
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【国際調査報告】
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