CN101233427B - 定位设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种定位设备，特别是手持式定位设备(10)，用于探测被包封在介质中的物体，具有壳体(12)和至少一个设置在壳体(12)中的传感器装置，以及穿过该设备(10)的开口(24)根据本发明，可借助于至少一个设置在测量设备中的光源(34)以脉冲方式照亮开口(24)，其中所述照亮的重复率取决于被探测的物体类型。

Description

定位设备

本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分所述的定位设备，特别是用于探测被包封在介质中的物体的手持式定位设备。

现有技术

用于探测被包封在内质中的物体的定位设备，常常使用在手工业和内部装修领域，例如用于确定电线或水管，还有木梁。在现有技术的设备中，大多是对于每种类型的物体，例如金属、木质或者电导体都有自身的工作模式，这样根据预先选择的工作模式也只能找到一种类型的物体。然而也已公开了一些多用途传感器，它们原则上讲可以定位不同类型物体。除了实现固有的测量功能以外，设备的操作对测量结果的质量起着重要作用。技术上优质的测量设备在实践中如果使用者操作不当，或者在操作设备时凭错误的假设出发，则在现场只能达到很小的测量效率。例如当使用者错误地假设了准确的传感器位置时，仅由于这个原因不可能准确地标记处地点。同时当不了解被探测物体类型时，也会出现后果严重的错误操作。

DE 42 00 518 A1公开了一种金属探测仪。使用这种金属探测仪，使用者既能定性地确定被包封在介质中的金属物体的位置，也能确定该物体的深度。在这种测量设备中，借助于一种设置有两个线圈对的传感器例如在墙壁中找到埋藏的金属，并且确定了包封的深度。传感器的两个线圈对分别和一个振荡器连接，并且用不同的频率连续地振动。对受金属影响的信号进行测量，并为分析进行加权。以直方图形式的显示强度来表示被包封的金属的位置。为了在包封金属的发现地点打上标记，DE42 00 518 A1的定位设备在传感器的作用中心上具有开口。例如钻机的钻头或者打标工具可以穿过该开口。例如在DE 42 00 518 A1的定位设备的实施方式中规定，在这个开口中可移动地安装带有颜料的冲头，为的是例如在墙壁上将已确定位置的地点打上标记。

US 6,259,241 B1公开了一种用于探测被包封在介质中的物体的定位设备。该定位设备通过发射一种对准待搜索的表面的光信号来显示在该表面后面被包封物体的位置。US 6,259,241 B1的这种定位设备具有一个或者多个发光二极管，这些发光二极管都安装到壳体中，并且在激活时可通过壳体壁中的相应开口发射光信号。这些光信号对准了要搜寻的对象。当测量设备的传感器探测到相应的测量信号时，按照定位设备的实施方式，向着搜寻的对象发射单个的或者多个线条形的光信号，为的是以这种方式向使用者显示被包封的物体的存在和大概的位置。

WO 87/06010公开了一种电容式传感器和金属定位设备。在该定位设备中，当检测到金属时一个区段进行闪烁，为的是向使用者发出信号，提醒他应该变更测量模式。

US 2001/007420 A1公开了一种用于探测和定位被埋藏物体的设备。该设备具有多个带有不同颜色的发光二极管(LED)。它们显示由使用者分别选择的探测模式。当选择探测金属物体的工作模式时，例如在US 2001/0007420 A1的定位设备中，黄色的发光二极管发光。此外，一组红色发光二极管显示相应探测的信号强度。这种测量设备具有一列传感器，它们能够探测不同类型的物体。

本发明的优点

根据本发明的用于探测被包封在介质中的物体的定位设备，具有穿过该设备的开口，可借助于至少一个设置在测量设备中的光源照亮该开口。如此构造的定位设备可以有利的方式简单地确定被包封在介质中的物体的位置，并打上标记。通过穿过测量设备的开口，并且通过对该开口相应地照亮，向根据本发明的定位设备的使用者指明该测量设备的本身的测量区域，并且通过光信号附加地告知使用者，在所搜寻的对象的、由上述开口所限定的表面区域中是否已经定位相应的测量信号。

除此之外，根据本发明的定位设备通过对该开口的不同的照亮，除了仅告之有关被包封物体的地点信息以外，还能直接告之被探测物体的类型。

特别有利的是，通过定位设备可同时探测不同类型的物体，而不必预先选择针对某一物体类型的特定的工作模式。例如在针对不同的物体类型寻找物体时，例如金属和电流流过的电导体，或者木材和电流流过的电导体，可以立即显示这些不同物体之间的差别，并且告之使用者。因此，在识别物体时，使用者也能立即识别出该物体涉及哪种类型的物体。特别是在探测到特殊类型的物体的情况下，能够以脉冲方式，也就是例如闪烁地照亮在定位设备的壳体中确定了测量位置的开口。

通过在从属权利要求中所列举的特征，可对根据权利要求1所述的根据本发明的定位设备进行有利的进一步改进。

在根据本发明的定位设备的有利的实施方式中，穿过了测量设备的开口由安装到测量设备的壳体中的套筒构成或者界定。借助于至少一个设置在测量设备中且照射到套筒材料中的光源，可将套筒并且因此也将穿过了测量设备的开口照亮。为此，套筒基本上由透明的或者半透明的塑料制成。这种塑料可将射入到套筒中的光信号继续传导，以便因此对整个套筒和因此对穿过该定位设备的整个开口进行照亮。为此有利地该套筒构造为漫射地散射光的，为的是将在至少一个部位上射入的光信号均匀地分布到整个套筒上。

优选一个或者多个发光二极管适合作为光源用于将形成了穿过测量设备的开口的套筒照亮。

在一种根据本发明的定位设备的特别有利的方案中，设置多个光源用于照亮穿过了测量设备的开口。能够借助于不同的颜色对界定了开口的套筒进行照亮是特别有利的。通过这种方式，可通过光学编码的信号给使用者发出信号，表明在搜寻的介质表面的后面通过开口所限定的地点上是否有被包封的物体。这样例如就能通过绿和红两种颜色给使用者发出信号，表明是否可以在由开口确定的地点上钻孔(例如套筒用绿色照亮)，或者由于探测到对象而不应钻孔(套筒用红色照亮)。根据本发明，当红色信号根据物体类型或者是恒定的或者是脉冲闪烁的，则可直接区别被探测的物体类型。

通过对穿过了测量设备的开口不同地照亮，可同时以简单和有利的方式给使用者提供多个关于单个显示元件的信息。一方面穿过测量设备的开口确定了当时的探测区域，另一方面根据测量信号进行的不同照亮，例如颜色不同的照亮，使得可以同时传播附加的信息，即是否在当前的探测地点例如可以钻孔或者最好不要钻孔。此外通过不同的照亮频率，例如在使用相同颜色进行照亮时可以显示出物体的区别。使用者以很直观方便的形式就能得到所有这些信息，从而他就不必看已有的显示器。这特别是当通过定位设备在“头顶上工作”时是有利的。

在根据本发明的定位设备的另一实施方式中，可以设置闭锁机构。这些闭锁机构使得能够根据至少一个传感器的测量信号将穿过了测量设备的开口闭锁。例如可以在测量设备中设置机械的翻板。只要测量设备的传感器探测到由在定位设备的搜索区域中的包封物体所引起的测量信号，该机械翻板就关闭穿过了测量设备的开口。这样，除了通过测量设备的可照亮的套筒进行光学显示外，还可通过机械地关闭该开口来阻止使用者在存在有包封物体的情况下打标记或者钻孔。

以有利的方式，穿过测量设备的开口与设置在测量设备中的线圈同心地设置。这样就可保证在传感器的敏感度最高的部位打标记。穿过了测量设备的开口的作用是：对在搜索着的介质的表面上打标记的例如铅笔或者类似的打标装置进行引导。并且将其准确地置于正确的位置。通过该开口打到待探测着的介质的表面上的标记，表示出被包封在介质中的物体的准确位置。为此在测量设备中的打标开口必须在测量设备的感应式传感器的线圈之内延伸。更为有利的是，穿过了测量设备的开口与线圈同心设置，为的是尽可能准确地标记传感器的敏感度最高的地点。

通过在根据本发明的定位设备中设置的、穿过了测量设备的且根据测量信号进行照亮的开口，可以简单的方式让使用者注意到本身的测量区域、传感器的位置和形式、以及在这个测量区域中的正或负信号的存在情况。

在下面的附图以及在所属的说明中，公开了根据本发明的定位设备的其它优点。

附图

在附图中示出了根据本发明的定位设备的实施例。在下述说明书中将对该实施例进行更加详细的说明。这些附图、附图说明以及权利要求书包含有许多特征组合。技术人员也可单个地处理这些特征，也可组合成其它有意义的特征组合，因此这些也应视为在本文中公开的。

这些附图是：

图1根据本发明的测量设备一个实施方式的简化的透视总图，

图2图1中的测量设备的位于穿过壳体的开口的区域中的透视剖视图。

实施例说明

图1示出根据本发明的定位设备10的一个实施例的透视简图。定位设备具有壳体12。该壳体由上半壳和下半壳48、50构成。在壳体的内部设置至少一个传感器，特别是感应传感器，其具有用于探测金属的线圈装置、信号生成和分析电子装置以及供能装置，例如电池或者蓄电池。此外所述设备还具有显示器14，用于输出与测量信号相关的输出信号。通过该显示器14，例如分段的线条显示器或者图形LCD显示器，可以显示探测的测量信号的强度。

此外，根据本发明的定位设备还具有操作区16，它带有一系列操作元件18。这些操作元件可以接通或者断开定位设备以及起动测量过程。

在操作区16下面的区域中，根据图1的定位设备具有区域20。这个区域在其形状上和材料结构上构造成把手22，用于手持根据本发明的定位设备。借助于这个把手，该定位设备用它的背面30在待探测的对象或者介质的表面上移动。

此外还规定，在把手22的区域中将打标装置，例如铅笔，设置或者固定在测量设备的壳体12之内或者之上。这种打标笔例如可在把手22的区域中卡紧到壳体12的相应装置中，或者例如也可安装在测量设备的电池盒的内部。因此使用者在使用定位设备时总是随身带有可用的笔，而这又不妨碍其工作，或者不必在发现物体后才去寻找笔，或者例如他不必事先将笔“夹在耳朵后边”。在现场实际使用时，铅笔特别适合用作打标装置。然而其它构造的打标装置，例如划线针也是可以使用的。

在定位设备10位于把手22对面的一侧，测量设备具有穿过壳体的开口24。该开口24由插入到壳体12中的套筒26以及测量设备壳体的正面和背面构成。

在使用的情况下，根据本发明的定位设备用它的背面30沿着待搜寻的介质的表面移动。以下述描述的方式，通过显示器14以及通过可照亮的套筒26，向使用者提供有关被包封在搜寻的介质中的物体的信息，特别是光学信息。

此外通过穿过定位设备的壳体12的开口24，使用者可直接看到被搜寻的测量部位，这样使用者就有可能容易通过视觉识别出在被搜寻的墙壁表面上存在的金属件，例如钉头或者类似物等，并且因此不会由于错误的解释导致人们所不希望的测量结果。通过在测量设备的壳体12上形成的标记线52，人们可以看到该开口24的中心。这个开口无需一定是圆的，特别是不一定必须具有圆形的截面。该开口的截面也可以例如是椭圆形、矩形或者也可为方形的。

图2示出根据本发明的定位设备在穿过壳体的开口24的区域中的剖视图。

在测量设备10的前部分，也就是远离把手22的部分中，设置有感应式金属探测器的传感器线圈40。传感器线圈和用于对其进行控制的、可能配属的电子组件固定在电路板42上。传感器的中心位于线圈体40的中心点上。为了能让仪器的使用者在在定位设备不离开被搜寻的表面情况下通过选用的铅笔给被包封物体的发现地点打上标记，在传感器线圈40的中心设置有壳体开口24，打标笔可穿过该开口。在线圈中心点的区域中，壳体12的外壁至少部分地由套筒26的内壁44形成。在图2的实施例中，套筒26具有圆形的截面，以保证和包围它的线圈形状相适配。但是正如上面已说到的那样，既然开口有其它的截面形状，套筒也可以有其它的截面形状。通过安装在电路板上的光源34，例如发光二极管，这个透明的套筒26可根据传感器数据被照亮或者不被照亮。在这种情况中，被照亮的表面的形状也同时给使用者显示传感器位置。

从图2可以看出，套筒24插入到测量设备的壳体12中，并且在图2中的实施例中在壳体12的下半壳50的内侧面30上支撑在壳体壁32上，该套筒24确定了穿过测量设备的开口24。该套筒26由透明的塑料，例如有机玻璃元件构成，所谓的散射中心集成在该有机玻璃元件中。由于这些散射中心，该套筒26在有良好的透光性的同时具有良好的散射能力。

借助于例如构造为发光二极管36形式的光源34，可将光信号射入到套筒26中。由于套筒26的材料在具有高的散射能力的同时也具有高的透光性，所以以点的方式射入到套筒中的光信号均匀地分布在套筒中，并且特别是也将光信号传导到套筒26的在测量设备的正面28的区域中形成的上边缘38上。这样就能从内部照亮由开口24形成的穿过测量设备的通道，并且通过光信号明显地突显了开口在测量设备的正面28上所确定的区域38。

在图2的实施例中规定，确定了穿过测量设备的开口的套筒被同心地设置在根据本发明的定位设备的感应式传感器的线圈装置40中。套筒形状也可以具有其它的截面。除了在图2中所示的线圈装置40以外，根据本发明的测量设备也可以具有其它的线圈装置，以及也可以具有用于探测被包封在介质中的物体的其它传感器。也可在测量设备中仅设置一个或者多个电容式传感器，并且将套筒直接设置在测量电容器的附近或者设置在其内部。为此套筒可以例如穿过测量电容器的一个或者多个电极。

在所示的实施例中，套筒26位于线圈装置40的内部，为的是保证将测量设备中的开口24定位在测量设备的敏感度最高的区域中。由此保证通过该开口24打到被搜寻的介质表面上的标记和被定位的包封物体的位置尽可能准确地一致。其中可被照亮的套筒也用于给使用者显示：传感器位于测量设备的什么部位，在哪个部位测量精确。

此外可照亮的套筒26也能向使用者显示：包封的物体已被定位。当例如借助于感应式传感器确定在被探测介质中的金属对象时，可根据已探测的测量信号来控制一个或者多个光源34，以便让其照亮套筒26。这样例如在探测金属物体时，就始终用红光照亮该套筒。这样就告诉使用者已探测到金属物体，因此使用者应尽可能不在此部位钻孔。

此外，根据本发明的定位设备还能区分不同类型的物体。例如该定位设备通过设置在该定位设备中的AC传感器来探测带有电压电流的电导体时，则该套筒以脉冲方式、也就是以固定的重复率被照亮，从而现在红光以特定的频率闪烁。通过现在脉冲的红光不仅告诉使用者已探测到物体，而且也告诉使用者该物体的类别，在所述的实施例中就是带电压的电导体。因此，照亮的重复率是被探测物体类型的指示器。特别是在本实施例情况中，套筒的恒定照亮，如同在探测金属物体而不是带电压物体所出现的照亮情况那样，相当于无穷高的重复率的极端情况。

在根据本发明的定位设备的其它的实施方式中，原则上讲也可通过套筒照亮的不同频率来显示其它物体类型的区别。其措施是对套筒例如用红色，相应于已探测的物体类型，快速或者缓慢脉冲式地照亮。

因此除了纯物体显示外，即仅告之使用者已找到物体，还可通过对套筒的不同照亮方式(不变的、脉冲式、快速或慢速脉冲式)按照物体类型区分物体。当用根据本发明的定位设备能同时探测不同类型的物体，而不必选择与某种物体类型相适配的专门的工作模式时，是特别有利的。

为了使通过套筒26发射的光学信号的识别力最佳化，人们希望在照亮时位于探测器中心的透明的套筒26尽可能均匀地发光。因为通常使用者从相对的锐角来观察套筒26，所以特别是在套筒的上部分对套筒进行良好和均匀的照亮是重要的。

由于成本的原因，在实际中在电路板42上仅安装很少几个点形的光源34。平面的发光体本身能均匀地照亮套筒，但技术上比较难于实现并且成本较高，然而对于光源24却是可能实现的。均匀照亮的问题可通过下述措施得到解决，即透明的套筒24用一种包含有光学散射中心的塑料材料制成。套筒有利地某种程度上由“乳白玻璃(Milchglas)”制成。

对套筒26的均匀照亮也可通过下述措施实现，即将透明的壳体套筒26的可以看见的内表面44设置有合适的粗糙的并且因此光散射的表面结构。这在将套筒构造为塑料注塑件时可通过下述措施达到，即将所属的工具表面加以适当的腐蚀。相反地将套筒26的面朝壳体内部的表面46构造成平滑的，必要时同样将壳体套筒的外表面的对于使用者难于看见的下部分也构造成平滑的，则是有利的。从照亮源34发射的光在光滑的表面上大部分被反射，并且如同在光学的光导体中那样朝着套筒26的可见的上部外侧面38方向导引。如果将这些光滑的壳体表面通过合适的涂层成为镜面，则这种功能还可进一步地得到改进。

在根据本发明的定位设备的其它实施方式中，可以设置多个光源。这些光源也能将不同颜色的光射入到套筒26中，为的是通过彩色编码的信号给使用者传达有关存在已定位对象的信息。例如通过绿色照亮的套筒告诉使用者，他可以在被探测表面上的通过开口24所确定的区域中无危险地例如一直钻到在显示器上给出的钻孔深度。

通过对套筒26的不同照亮也可向使用者显示是否已探测到包封物体(该照亮套筒例如用红色照亮)，或者是否不存在任何测量信号，从而就可以毫无危险地进行钻孔(在这种情况中，照亮套筒例如用绿色照亮)。

也可以替代的方式，将射入到套筒26的光的强度和探测信号进行相关，为的是通过信号走向，也就是增升的测量信号的方向给使用者传达附加信息。

在特别有利的方案中，除了显示功能外还给测量设备的透明的套筒26分配机械的任务。这样就能通过套筒26将电路板42的位置固定在壳体下部分之内。这特别是对于金属探测器有利，因为这样在传感器线圈40的区域中可以放弃使用金属螺纹件进行固定。这种螺纹件会潜在地影响金属传感器的测量效率。

根据本发明的定位设备并不局限于在这些附图中所示的实施例。

因此在根据本发明的定位设备的一个实施方式中设置有闭锁机构。该闭锁机构能根据传感器的测量信号自动地将穿过测量设备的开口24闭锁。在这个实施方式中，通过套筒26的相应的光信号向使用者传达在被检测的表面的后面被探测到的包封物体，其中，同时例如通过机械的翻板机构将开口24关闭，以便例如完全地阻止在确定有物体的区域中进行钻孔。

使用根据本发明的定位设备，以有利的方式可同时探测和识别不同的物体类别，例如金属物体、磁体、电流流过的物体或者也包括木质物体。其中并不要求每个单个的物体类别有自己的工作模式。因此，通过对以穿过定位设备壳体的发光套筒形式的输出单元进行不同类型的照亮，不仅可以对是否发现物体进行信号化，而且也能立即按照不同的物体类别来区分物体。

原则上讲，对测量结果的输出所进行的编码不仅可以是视觉方式的，而且也可以是声音方式的。这样，恒定的音调、或者恒定的音高可将第一物体类型和例如具有脉冲式音调或者脉冲式音高特征的第二物体类型区分开来。这种定位设备于是具有输出单元，即该输出单元输出一种输出信号，其中，输出信号的重复率取决于被探测物体的类别。

根据本发明的定位设备并不局限于使用感应式传感器，并且特别不局限于仅使用一个线圈装置。可以有利的方式规定，在定位设备的壳体中例如设置电容式传感器，为的是能探测多个不同的物体类别。为了能尽可能准确地借助于根据本发明的定位设备确定被包封在介质中的物体，应将穿过定位设备的开口24设置在传感器的作用中心。

根据本发明的测量设备原则上讲也可构造成电容式测量设备，在必要时还可具有附加的诊断装置。

Claims (12)

1.定位设备，特别是手持式定位设备(10)，用于探测被包封在介质中的物体，具有壳体(12)、至少一个设置在壳体(12)中的传感器装置，以及穿过该壳体(12)的开口(24)，其特征在于，可借助于至少一个设置在测量设备中的光源(34)以脉冲方式照亮开口(24)，其中，照亮的重复率取决于被探测的物体类型。

2.按照权利要求1所述的定位设备，其特征在于，设置有按照颜色编码的光信号，用于照亮测量设备(10)的开口(24)。

3.按照权利要求1或2所述的定位设备，其特征在于，可通过至少两个不同的颜色照亮开口(24)。

4.按照权利要求1或2所述的定位设备，其特征在于，设置有多个光源(34、36)，用于照亮测量设备(10)的开口(24)。

5.按照权利要求1所述的定位设备，其特征在于，至少一个光源(34)是发光二极管(LED)(36)。

6.按照权利要求1所述的定位设备，其特征在于，开口(24)由套筒(26)界定，其中套筒(26)可借助于至少一个设置在测量设备中的光源(34、36)照亮。

7.按照权利要求6所述的定位设备，其特征在于，套筒构造为漫射地散射光线的。

8.按照权利要求6或7所述的定位设备，其特征在于，套筒(26)基本上由至少部分地透明的塑料制成。

9.按照权利要求1所述的定位设备，其特征在于，设置有闭锁机构，这些闭锁机构使得能够根据至少一个传感器的测量信号将穿过设备(10)的开口(24)闭锁。

10.按照权利要求1所述的定位设备，其特征在于，传感器装置具有至少一个用于定位的感应式传感器。

11.按照权利要求1所述的定位设备，其特征在于，传感器装置具有至少一个电容式传感器。

12.按照权利要求1所述的定位设备，其特征在于，传感器装置具有至少两个用于定位不同物体类型的传感器。

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