[发明专利]利用激光器切割草坪的装置和方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种改进的用于切割植被的装置和方法。更具体地说，本 发明涉及一种利用激光器切割草坪的装置和方法。

【背景技术】

在美国，绝大多数的郊区住房和许多市区住房具有由草覆盖的庭院。 这些草庭院或草坪必须定期剪割以使得草保持在理想的高度。此外，商业 地产、公园、高尔夫球场以及其他供养地产往往由草覆盖。目前，大多数 草坪和供养地产使用汽油或电作为动力的草坪割草机、乘式割草机或者包 括旋转钢片的草坪拖拉机进行修剪。业主或由业主雇用的人，不是推动就 是乘坐割草机横穿草坪切割草，这是一个耗时的过程。此外，利用汽油作 为动力的剪草机使用相当大量的矿物燃料，并且排放二氧化碳和污染物到 大气中。

最近，已开发出利用激光器来切割草的草坪修剪装置。例如，美国专 利第6,269,617号揭示一种草坪切割装置，其中草坪拖拉机或草坪割草机 安装有使用激光器来切割草的装置。虽然这种设计消除了旋转钢刀片，但 仍然需要操作者推动或乘坐割草机横穿草坪，这是一个耗时的过程。

美国专利第4,952,222号和第6,374,584号也揭示了用于割草的激光 装置，其包括必须通过人在草坪上移动的割草机。在这些现有技术参考资 料的每一个中，必须耗费大量时间和精力去切割草坪。

需要一种装置，其将允许土地所有者使用激光器自动并毫不费力地切 割草坪上的草，而不必使用割草机、乘式割草机或者草坪拖拉机。

也需要一种装置，其将允许土地所有者以一种减少污染和使用更少能 源的方式除草。

【发明内容】

本发明解决了现有用于切割草坪的装置所引起的相关问题。它不再需 要推动或乘坐割草机横穿草坪。本发明利用来自于草坪上的固定地点的旋 转激光去除草。

本发明的激光草坪切割系统将由横穿草坪分布的激光头阵列或栅格组 成。激光头可被永久地固定在草坪表面的上方，或者优选安装在草坪表面 的下方，并且被设计成在切割时向上提升。如果被安装在草坪表面的下方， 则可用螺线管来将激光头移动高于表面。因为其他机械装置将会在本领域 中普通技术人员的设计技能范围内，所以也可以用来使激光头移动高于草 坪表面。

控制盒可以被编程以使得激光头按照预定进度向上提升并切割草坪。 此外或替代地，可将该系统设计为手动地打开和关闭。激光头也可以按区 排列，使得每个区被控制盒独立地控制。在独立受控的区中的激光头的编 程和设置二者可以由本领域普通技术人员容易地完成。在草坪洒水领域使 用类似的控制系统。

优选地，激光头将以栅格或矩阵方式横穿草坪进行分布，使得由旋转 激光头产生的激光在交叠的弧内横扫过草坪。每一个激光头可旋转直到360 度，或其旋转量可能会受到限制，使得激光不会以不期望方式延伸到物体 (如花圃、树木或其他植被)。此外，可以调整激光头的旋转，使激光不 超出它们所安装的地产边界。

激光仅需要足够的能量，使它切穿草的单个或少量的叶片。当光连续 扫掠时，同一区域的多次扫掠将逐步切割离激光头更远的草的更多叶片， 直到获得预期范围。这样，可保持激光能量到尽可能低的水平，与同时切 割草的单个或少量的叶片一致。地面的变化需要可变长度的光束，这通过 改变激光器的能量水平来实现。在地面不平整的地方，较低的能量是用来 防止激光剥离草坪或者除草太高。通过局部化从激光头发出的激光，更加 平整的切割长度是可能的。代替使用较低的能量，可使用透镜系统来允许 激光束的长度或其有效范围的调整。或者，激光头可以更换，从而可以选 择产生适当长度的激光束的激光头用于陆地区域上的局部化需求。

虽然使用其他类型的激光器和电源是可能的，但优选地，所使用的激 光器是固态、低能量、低电压和直流的。如果使用低电压直流电，常用的 12伏直流电可以足够给激光头供能。由激光头产生的光束优选是发散 (divergent)的，使得光束的强度将随距离迅速下降。虽然可以使用切割 范围的任何距离，但激光切割能力的范围，优选地可以是直径达到12至20 英尺。可以使用半导体激光器二极管去产生在可见或红外光谱范围的激光 束。

优选地，激光头将被安装在散热片上，这将吸收由激光器所产生的热 量。在下一次使用之前，热量可以在长时间间隔内慢慢消散到地面。