CN101460870B

CN101460870B - 定位设备

Info

Publication number: CN101460870B
Application number: CN2007800202957A
Authority: CN
Inventors: M·马勒; U·霍夫曼; R·克拉普夫; C·韦兰德
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-06-02
Filing date: 2007-04-02
Publication date: 2012-06-27
Anticipated expiration: 2027-04-02
Also published as: DE102006025861A1; US20100219965A1; WO2007141062A1; US8436741B2; EP2030049B1; CN101460870A; EP2030049A1

Abstract

本发明涉及一种用于对检查对象(14)中的物体进行定位的定位设备，该定位设备具有基体(12)、用于在所述基体(12)相对于所述检查对象(14)进行运动时检测运动特征参量(62)的传感器单元(58)、输出单元(20)和结合所述输出单元(20)设置用于根据所述运动特征参量(62)来输出信息的控制单元(34)。在此提出，所述输出单元(20)具有设置用于借助于光信号来输出信息的光信号单元(26)。

Description

定位设备

技术领域

本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述的用于对检查对象中的物体进行定位的定位设备。

背景技术

已经公开了一种定位设备，该定位设备在运行中向操作者显示建筑材料中的物体比如壁体、天花板或地板中的管子、线缆、钢筋的存在和位置。此外，所述定位设备具有滚动体，通过所述滚动体可以沿着检查对象的表面移动所述定位设备用于对所述检查对象进行扫描。在此所述定位设备设有位移传感器，借助于所述位移传感器使被探测的物体的显示与移过的里程相关联。

发明内容

本发明涉及一种用于对检查对象中的物体进行定位的定位设备，该定位设备具有基体、用于在所述基体相对于所述检查对象进行运动时检测运动特征参量的传感器单元、输出单元和结合所述输出单元设置用于根据所述运动特征参量来输出信息的控制单元。

在此提出，所述输出单元具有光信号单元，该光信号单元设置用于借助于光信号来输出信息。由此可以以对操作者来说直观的形式快速输出信息。尤其有利的是，可以在不利的光线情况下或者在电气设备处于难以读取输出单元的位置中时通过所述输出单元的可见性的提高来更可靠地输出信息。

“运动特征参量”尤其应该是指这样的特征参量，借助于该特征参量可以检测到所述基体相对于所述检查对象的运动的特性，尤其比如位移长度或者运动方向。为检测所述运动特征参量，可以在所述传感器单元中使用不同的方法。可以比如以光机械的方式比如借助于光栅的原理进行检测。此外可以使用光学方法，具体方法是在所述基体运动时比如借助于CCD-传感器(电荷耦合装置)对所述检查对象的表面结构进行分析，用于检测运动方向和/或里程。在此可以照亮所述表面，并且可以为精确地分析表面而使用激光束。同样可以设想使用电子方法，用于尤其比如借助于雷达信号来检测所述运动特征参量。如果所述定位设备设置用于借助于雷达方法来对物体进行定位，那就可以额外地利用为定位而使用的雷达单元来检测所述运动特征参量。

“光信号”尤其应该是指一种信号，在该信号中借助于所发出的光线的特性尤其比如发光强度、颜色、闪烁频率、发光点的位置的变化等向操作者传递信息。在此所述光信号单元可以具有用于产生光线的光电元件，该光电元件比如构造为LED(发光二极管)，更确切地说构造为半导体-LED或者有机的LED、构造为白炽灯等等。此外，可以设想使用其它用于产生发光效果的器件。比如所述光电元件可以由光致发光的、尤其荧光的和/或磷光的材料制成，该材料在通过用可见光或者紫外光辐射进行激励的过程中或之后发射光线。此外，所述光电元件由一种电致发光的材料制成，该材料通过电场或者放电过程的激励来发光。比如所述光电元件可以构造为发光膜。

此外提出，所述控制单元结合所述光信号单元设置用于在所述基体运动时显示被定位的物体相对于所述基体的运动。由此操作者可以快速而精确地相对于被定位的物体将所述定位设备置于所期望的位置中。如果所述定位设备设有一种工作模式，在该工作模式中操作者可以确定所述检查对象的基准点比如所期望的钻孔位置，那就可以设想，在所述基体运动时显示出所述基准点相对于所述基体的运动。

如果所述基体具有用于在运动方向上沿着所述检查对象进行导引的导向件并且所述光信号单元包括构成沿运动方向定向的列的光电元件，则可以简单而直观地显示信息。所述导向件优选构造为安装在所述基体上的滚动体。作为替代方案或补充方案，所述导向件可以构造为所述基体的滑动面，该滑动面用于使所述基体在所述检查对象上滑动。

在这方面提出，所述列具有两个精度区域，它们分别由一组光电元件构成并且在两个相邻的光电元件之间分别具有不同的间距。由此可以在所述基体的至少一个优选的范围内实现信息的精确输出。通过精细的精度区域，可以对所述基体进行微调，用于使所述基体在所述检查对象上达到优选的位置。

在本发明另一种设计方案中提出，所述光信号单元具有一个光电元件并且所述控制单元结合所述光电元件设置用于对所述基体的棱边进行标记。由此操作者可以以简单而直观的方式来了解所述棱边相对于基准位置比如被定位的物体的位置或者由操作者确定的基准点的位置。此外在此可以邀请操作者在所述棱边上作出标记。

此外提出，所述控制单元设置用于结合所述光信号单元借助于至少两种实际的发光强度来输出光信号，由此可以在输出中实现有利的灵活性。在一个光电元件中，可以用随时间变化的发光强度来发出光信号，或者可以用至少两个同时分别以不同的发光强度来运行的光电元件来发出光信号。“实际的”发光强度尤其应该是指不同于零的发光强度。

如果所述控制单元结合所述光信号单元设置用于借助于至少一种闪烁频率来输出光信号，则可以进一步提高输出的灵活性。

在本发明的一种有利的实施方式中提出，所述定位设备具有操作者接口，该操作者接口设置用于在与所述光信号单元共同作用下来输入和/或输出运行信息。由此可以实现紧凑的结构，因为可以放弃其它用于所述操作者接口的显示元件。所述操作者接口比如构造为菜单控制的、在显示器上显示出的操作者界面。

此外提出，所述控制单元结合所述光信号单元设置用于输出关于被定位的物体的类型的信息。由此尤其可以在难以读取所述输出单元时快速而可靠地识别被定位的物体。此外，可以将物体的不同类型配属于光信号的不同的光特性，如颜色、闪烁频率、发光强度等。

在本发明的另一种实施方式中提出，所述输出单元具有用于输出声学信号的声学单元，并且所述控制单元设置用于将声学信号配属于光信号，由此尤其可以在不利的操作情况下特别有效和可靠地传输信息。在所述基体运动时，可以通过声音输出向操作者表示到达所述基体的所期望的位置。

附图说明

其它的优点从以下附图说明中获得。在附图中示出了本发明的实施例。附图、说明书和权利要求书包括大量的组合特征。本领域的技术人员也会适当地单个地研究这些特征并且总结出其它有意义的特征组合。其中：

图1是定位在壁体上的具有显示器及一列光电元件的定位设备，

图2是所述定位设备的内部的元件的线路的示意图，

图3a-图3d是所述定位设备的相对于检查对象中的物体的四个不同的位置，

图4a-图4j是所述定位设备的光电元件的不同的设计方案，并且

图5是所述光电元件和显示器连同显示的操作者界面。

具体实施方式

图1示出了具有构造为外壳的基体12的定位设备10。该定位设备定位在构造为壁体的检查对象14上。在所述基体12上固定着把手16，操作者可以通过该把手16来握住所述定位设备10。在所述基体12的操作侧18安装了用于将信息输出给操作者的输出单元20和用于供操作者输入信息的输入单元22，该输入单元22具有一组操作按扭。所述输出单元20具有LC-显示器24(液晶显示器)和光信号单元26。所述光信号单元26包括一组分别具有构造为LED(发光二极管)的光源的光电元件28、30、32。所述输出单元20在运行中由控制单元34控制。也可以设想在放弃使用LC-显示器24的情况下来构造所述定位设备10。

此外，在所述基体12上安装了四个构造为轮子的导向件36，所述导向件36在所示出的位置中抵靠在所述检查对象14的表面38上。在所述导向件36中分别有两个导向件布置在所述基体12的侧面40或者说42的区域中，所述侧面40或者说42垂直于所述基体12的通过中轴线44来表示的主延伸方向定向。所述导向件36成对地通过轴46或者说48相连接。所述轴46、48在所述LC-显示器24的两侧沿所述基体12的主延伸方向延伸。所述导向件36用于沿平行于所述检查对象14的表面38的运动方向50来导引所述基体12。所述运动方向50垂直于所述基体12的主延伸方向定向。所述光电元件30形成一个沿运动方向50定向的列51。

通过所述基体12的由操作者引起的运动，可以对所述检查对象14进行扫描，用于对看不见地布置在表面38下面的物体进行定位。此外，所述定位设备10具有定位单元52，该定位单元52布置在所述LC-显示器24的下方。该定位单元52包括用于发送比如构造为雷达信号或者UWB信号(超宽带信号)的测量信号54(参见图2)的发送单元、用于在所述测量信号54与所述检查对象14相互作用之后接收该测量信号54的接收单元以及用于对该测量信号54进行分析的分析单元(在附图中没有示出)。

借助于图2对所述控制单元34与所述定位单元52及输出单元20的共同作用进行详细说明。对所接收的测量信号54的分析提供定位信息56，借助于所述输出单元20可以输出该定位信息56。该定位信息56优选是关于被探测的物体的信息，比如物体的类型(比如电线、水管等)、在检查对象14中的深度、物体沿运动方向50相对于所述基体12的位置等等。尤其可以借助于所述光信号单元26特别简单而直观地显示物体相对于基体12的位置。如果探测到在检查对象14中的物体并且这个物体的位置被所述基体12所覆盖，则所述光电元件28、30、32之一发光，该光电元件的位置与所述物体相对于基体12的位置相对应。在不利的光线情况下或者在所述定位设备10处于难以读出LC-显示器24的位置中时，操作者可以通过由所述光电元件28、30或32发出的光来了解物体的存在。

此外，所述定位设备10可以输出关于所述基体12的由操作者引起的相对于所述检查对象14的运动的信息。为此，所述定位设备10具有传感器单元58，该传感器单元58则包括两个构造为位移传感器的传感器件60。所述传感器件60分别与所述轴46、48中的一根轴相连接(参见图1)。

在一种实施变型方案中可以设想，所述传感器单元58仅仅包括一个传感器件60。这个传感器件60优选与所述轴46、48中的一根轴相连接。在这种情况下所述轴46、48可以彼此进行机械连接。

所述传感器件60分别具有固定在所述轴46、48的部分区域上的扇形轮(Segmentrad)、至少一个用于产生光线的发送单元和用于接收光线的接收单元(在附图中没有示出)。所述传感器件60借助于光栅原理在所述基体12运动时根据所述扇形轮的由所述运动引起的旋转来检测位移增量。该原理是已知的，并且在本说明书的范围内不作详细解释。所述传感器件60相应地输出构造为电信号比如构造为电压的运动特征参量62。根据该运动特征参量62，可以获得关于所述基体12的运动的信息，尤其比如所述基体12的移过的里程和/或运动的方向。该信息可以通过所述输出单元20输出给操作者。在此假设，探测到在所述检查对象14中的物体，其中通过所述光电元件28、30、32中的一个光电元件的发光来表示所述物体相对于基体12的位置。如果操作者沿运动方向50来移动所述基体12，则由所述控制单元34根据所述运动特征参量62产生控制信号64，该控制信号64控制所述光信号单元26的另外的光电元件28、30、32的接通。比如，在达到由所述传感器件60所检测到的特定数目的位移增量之后，则可以控制在两个光电元件28、30、32之间进行切换。通过光信号、更确切地说在这里通过相邻的光电元件28、30或32的按次序的发光，可以由操作者特别直观地跟踪所述物体相对于基体12的位置的运动。该光信号与由所述传感器单元58所检测到的运动特征参量62相互关联，并且通过所述控制单元34不依赖于所述定位单元52的测量信号54来触发。

在所述列51的内部，所述光电元件30中的一个布置在所述基体12的中轴线44上。由此操作者可以移动所述基体12，并且在这过程中通过所述光信号单元26来跟踪物体的位置，直到物体定位在所述基体12的中心下面。在图1中，通过附图标记66和68来表示所述基体12的两条棱边，这两条棱边沿所述基体12的主延伸方向延伸并且朝向所述检查对象14的表面38。如果被探测的物体处于所述棱边66或者说68的区域中，那么所述物体的这种位置可以通过所述分别在列51的两侧安装在所述基体12的边缘上的光电元件28或者说32的发光来表示。这些光电元件28、32分别具有箭头的形状，而从基体12看，箭头的尖端指向外面。通过所述光电元件28或者说32的发光，可以对所述棱边66或者说68进行标记，由此可以邀请使用者在所述表面38上标出物体的位置。

在图3a中示出了所述定位设备10处于上面提到的位置中的一个位置中，在该位置中物体70(在图中以虚线示出)处于所述基体12的棱边66的下方。在这里所述光电元件28发光。在图3a到3d中，所述光电元件28、30或32中的一个光电元件的发光通过具有相应的附图标记的标记来表示。由操作者从所述基体12的在图3a中示出的位置开始移动该基体12，直到所述物体70如在图3d中所示处于所述棱边68的区域中。如可以从图3b和3c中得知，所述列51的光电元件30在移动过程中按次序发光。此外，在图3b和3c所示的位置中，借助于LC-显示器24通过符号72的显示来表明物体70的存在。

在图4a到4h中示出了所述光信号单元26的列51的不同的实施方式。在图4a中所述列51被分为两组。在所述中轴线44的左侧的第一组具有构造为箭头的形式的光电元件，箭头的尖端沿垂直于所述中轴线44的方向74定向，而在所述中轴线44的右侧的第二组也包括箭头，这些箭头则具有反向于所述方向74的方向定向的尖端。所述两组光电元件在中轴线44上相互抵靠。

图4b示出了图4a的列51的一种实施变型方案。该实施变型方案具有两个精度区域76、78。第一精度区域76在所述中轴线44的区域中由一组光电元件80构成，其中两个相邻的光电元件80以间距84相互隔开。一组光电元件82构成所述第二精度区域78，其中两个光电元件82通过间距86彼此隔开。通过所述比间距86小的间距84，可以以更高的精度表示被探测的物体在所述中轴线44的区域中的位置。由此可以通过所述基体12的微调来达到所述物体相对于基体12的中间位置。

作为箭头状的光电元件的替代方案，可以使用在图4c、4d、4i或者说4j中示出的弓形的、柱形的、圆形的或方形的光电元件。可以设想所述光电元件的其它的几何设计。此外，可以设想所述光信号单元26设有一个唯一的光电元件，如可以从图4e中看出，该光电元件优选布置在所述基体12的中轴线44上。作为这个中间的光电元件的补充，如可以在图4f中看到的一样可以在所述基体12的边缘的区域中布置其它的光电元件，所述其它的光电元件表示物体在所述棱边66、68的区域中的位置。如在图4g中示出的一样，所述光电元件可以具有不同的大小。此外，所述光电元件可以通过其布置方式形成一个主题。在图4h中比如如此布置所述光电元件，使得其形成一个箭头，该箭头指向所述基体12的主延伸方向并且其尖端处于所述中轴线44上。作为替代方案也可以设想弓形形状。

在所述光信号单元26的所有示出的实施方式中，可以提高光信号输出的灵活性，如果所述光电元件比如图1的光电元件28、30、32设置用于产生具有不同颜色的光。在此所述列51可以具有多个设置用于以分别不同的颜色发光的光电元件30，并且/或者可以在所述列51中装入一个光电元件30，该光电元件30设置用于以不同的颜色发光。在所述定位设备10的一种运行模式中，被定位的物体的类型通过显示的特定的颜色来表示。

在此可以进一步提高灵活性，如果借助于多种发光强度来输出光信号。在所述定位设备10的另一种运行模式中，依赖于由所述定位单元52输出的定位信息56来控制由所述光电元件28、30或32中的一个光电元件产生的光线的发光强度。比如光电元件的发光强度可以与通过所述定位单元52接收的测量信号54的信号强度成比例。

在所述定位设备10的另一种运行模式中，由所述控制单元34根据所述定位单元52的定位信息56来对所述光电元件28、30或者32中的一个光电元件的闪烁频率进行控制。如果比如通过所述定位单元52探测到电线，那么所述控制单元34就可以对表示电线的位置的光电元件28、30或32的闪烁进行控制，由此可以向操作者指出由电击引起的潜在危害。通过不同的闪烁频率可以传递其它的定位信息，比如物体的大小、物体的材料等。

按照所述定位设备10的另一种运行模式，借助于多个同时发光的光电元件30来输出光信号。由此可以在这种模式中传递关于沿被探测的物体的运动方向50的延伸的信息。由此可以简单地向操作者显示关于被探测的物体的宽度的信息。依赖于物体宽度，特定数目的光电元件30发光。在这里，相邻的光电元件30可以以不同的发光强度发光，其中比如与物体中心的位置相应的光电元件以最强的发光强度发光。此外，如果多个物体的位置被所述基体12所覆盖，那么所述多个物体的存在可以通过多个光电元件28、30、32的同时发光来表示。

此外，可以设置所述定位设备10的声学的运行模式。为此所述输出单元20具有构造为扬声器的声学单元88(参见图1和2)。在这种模式中，所述控制单元34使通过所述声学单元88产生的声音输出与通过所述光信号单元26产生的特定的光信号的输出相互关联。在比如在所述基体12的中轴线44上的光电元件30发光或者所述在棱边66或者说68上的光电元件28或者说32发光时，比如可以通过声学信号来传递电线的存在，或者可以用声学方式表示所述基体12相对于被探测的物体达到了所期望的位置。

此外，所述光信号单元26可以与所述LC-显示器24组合使用。这在图5中示出。在所述LC-显示器24上，在测量的准备阶段中显示出菜单形式的操作者接口90，该菜单邀请操作者借助于所述输入单元22来选择特定的运行模式或者选项。可以通过所述光电元件30中的一个的发光来显示，选择了借助于所述操作者接口90来显示的运行模式中的哪种运行模式。

这里所说明的运行模式及操作者接口90以及其它用于配置所述定位设备10以及用于使所述控制单元34与连接到该控制单元34上的单元共同作用的程序比如用于处理运动特征参量62及定位信息56的程序保存在所述控制单元34的存储单元96中。

此外，所述定位设备10具有接口92，该接口92用于与外部的数据单元比如PDA、笔记本电脑、手机等建立数据连接。该接口92在该实施例中设置用于无线的数据传输并且构造为蓝牙接口。在另一种实施变型方案中，该接口92比如可以构造为红外接口。作为替代方案或补充方案，该接口92可以设置用于借助于线缆连接来传输数据。比如该接口92可以是USB接口。通过该接口92可以将定位信息56和/或根据所述运动特征参量62求得的信息如所述基体12的里程传输给所述外部的数据单元。作为这种数据传输的替代方案或补充方案，可以将这些信息保存到所述定位设备10的内部的存储单元94中。

Claims

1.用于对检查对象(14)中的物体进行定位的定位设备，具有基体(12)、用于在所述基体(12)相对于所述检查对象(14)进行运动时检测运动特征参量(62)的传感器单元(58)、输出单元(20)和控制单元(34)，其特征在于，所述控制单元(34)结合所述输出单元(20)根据所述运动特征参量(62)输出定位信息(56)，其中，所述输出单元(20)具有光信号单元(26)，该光信号单元(26)设置用于借助于光信号来输出所述定位信息(56)。

2.按权利要求1所述的定位设备，其特征在于，所述控制单元(34)结合所述光信号单元(26)设置用于在所述基体(12)运动时显示被定位的物体(70)相对于所述基体(12)的运动。

3.按权利要求1或2所述的定位设备，其特征在于，所述基体(12)具有用于在运动方向(50)上沿着所述检查对象(14)进行导引的导向件(36)，并且所述光信号单元(26)包括光电元件，所述光电元件构成沿运动方向(50)定向的列(51)。

4.按权利要求3所述的定位设备，其特征在于，所述列(51)具有两个精度区域(76、78)，这两个精度区域(76、78)分别由一组光电元件构成并且在两个相邻的光电元件之间分别具有不同的间距(84、86)。

5.按权利要求1所述的定位设备，其特征在于，所述光信号单元(26)具有光电元件并且所述控制单元(34)结合所述光电元件设置用于对所述基体(12)的棱边(66、68)进行标记。

6.按权利要求1所述的定位设备，其特征在于，所述控制单元(34)设置用于结合所述光信号单元(26)借助于至少两种实际的发光强度来输出光信号。

7.按权利要求1所述的定位设备，其特征在于，所述控制单元(34)结合所述光信号单元(26)设置用于借助于至少一种闪烁频率来输出光信号。

8.按权利要求1所述的定位设备，其特征在于操作者接口(90)，该操作者接口(90)设置用于在与所述光信号单元(26)共同作用下来输入和/或输出运行信息。

9.按权利要求1所述的定位设备，其特征在于，所述控制单元(34)结合所述光信号单元(26)设置用于输出关于被定位的物体的类型的定位信息(56)。

10.按权利要求1所述的定位设备，其特征在于，所述输出单元(20)具有用于输出声学信号的声学单元(88)，并且所述控制单元(34)设置用于将所述声学信号配属于光信号。