DE102005015325A1

DE102005015325A1 - Verfahren zur Lokalisierung von in einem Medium eingeschlossenen Objekten, sowie Messgerät zur Durchführung des Verfahrens

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Publication number: DE102005015325A1
Application number: DE102005015325A
Authority: DE
Inventors: Uwe Skultety-Betz; Bjoern Haase; Kai Renz; Reiner Krapf
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-04-01
Filing date: 2005-04-01
Publication date: 2006-10-05
Also published as: US7671577B2; EP1869505B1; US20080129276A1; JP2008534938A; CN101156083B; EP1869505A1; WO2006103164A1; CN101156083A; JP4714262B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lokalisierung von in einem Medium (10) eingeschlossenen Objekten (12), bei dem ein mit dem eingeschlossenen Objekt (12) korreliertes Messsignal (U¶M¶) generiert wird, aus welchem ein Signal (Z) erzeugt wird, welches zumindest eine Unterscheidung zwischen einem ersten Zustand "Objekt detektiert" (Z=a) und zumindest einem zweiten Zustand "kein Objekt detektiert" (Z=b) ermöglicht. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass von dem ersten Zustand "Objekt detektiert" auf den zweiten Zustand "kein Objekt detektiert" gewechselt wird, falls die Größe des aktuell gemessenen Messsignals (U¶M¶) einen zuvor gemessenen, lokalen Maximalwert (U¶Max,n¶) des Messsignals um einen vorgegebenen ersten Prozentsatz P1 unterschreitet. DOLLAR A Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Messgerät, insbesondere ein handhaltbares Ortungsgerät, zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lokalisierung von in einem Medium eingeschlossenen Objekten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Messgerät, insbesondere ein handhaltbares Ortungsgerät, zur Durchführung des Verfahrens, nach Anspruch 8.

Zur Detektion von in einem Medium, wie bspw. einer Wand, einer Decke oder einem Boden eingeschlossenen Objekten, wie bspw. elektrischen Leitungen, Wasserleitungen, Rohren, Metallständern oder auch Holzbalken, werden seit längerer Zeit Ortungsgeräte eingesetzt. Dabei finden unter anderem induktive Geräte, d.h. Geräte, die ein Magnetfeld erzeugen, welches durch die in einem Medium eingeschlossenen, metallischen Gegenstände gestört wird, Verwendung. Neben diesen induktiven Geräten werden des Weiteren kapazitive Geräte, Netzspannungsdetektoren sowie Hochfrequenzdetektoren verwendet. Bei Netzspannungsdetektoren oder auch AC-Detektoren wird lediglich ein Empfangsleiterschleifensystem verwendet, um das gewünschte Signal zu detektieren und damit ein entsprechendes Objekt zu lokalisieren.

Ein bei diesen Geräten auftretendes Problem stellt die trotz einer Kalibrierung des Messgerätes vorhandene, enorme Dynamik der verwendeten Sensoren und die damit einhergehende Variation in der Signalstärke des detektieren Messsignals dar. Um mit Metallortungsgeräten möglichst viele metallische Objekte unterschiedlicher Größe und Einlagerungstiefe, d.h. Entfernung des eingeschlossenen Objektes vom Messgerät, detektieren zu können, muss ein hoher Dynamikbereich abgedeckt werden. Neben der Tiefe der zu vermessenden Objekte in dem einschließenden Medium ergibt sich der große Dynamikbereich des Messsignals derartiger Sensoren auch aus den charakteristischen Eigenschaften des jeweils zu detektierenden Materials. So erzeugt bspw. ein tief in einer Wand befindliches Kupferkabel ein um mehrere Größenordnungen kleineres Sensor- bzw. Messsignal, als bspw. ein in 2 cm Tiefe verlegtes Eisenrohr.

Bei bekannten Ortungsgeräten, insbesondere Metall- oder Netzspannungsortungsgeräten gibt es daher häufig die Möglichkeit, die Empfindlichkeit des Sensors manuell, d.h. von einem Anwender ausgehend, nachregeln zu können. Hierzu werden bspw. Drehpotentiometer mit einem entsprechenden, am Gehäuse des Ortungsgerätes ausgebildeten Drehrad genutzt.

Bei anderen Ortungsgeräten kann die Empfindlichkeit des Sensors und somit die Stärke des detektieren Messsignals durch eine jeweilige Neukalibrierung auf die vorhandenen Objekte eingeregelt werden.

Allerdings ist es mit derartigen Geräten schwierig, unterschiedlich große Objekte, wie bspw. Kupferkabel und Stahlträger, mit einer Einstellung des Gerätes zu detektieren, bzw. genau zu lokalisieren. Eine zu große Signalstärke des detektierten Messsignals führt bspw. zu einer Übersteuerung des Empfangsverstärkers eines derartigen Sensors und ist deshalb so kritisch, weil in diesem Fall über einen weiten Bereich keine Signalzu- bzw. Abnahme mehr erkannt werden kann, die für eine genaue Lokalisierung eines eingeschlossenen Objektes zwingend notwendig ist. Ein eingeschlossenes Objekt liefert in einem solchen Fall über einen weiten lateralen Bereich Maximalausschlag des Messgerätes, sodass die genaue Lage des Objektes auch weiterhin dem Anwender unklar bleibt. Darüber hinaus können bspw. eng beieinander liegende Objekte nicht mehr als zwei getrennte Objekte erkannt werden.

Aus dem Stand der Technik sind mehrere Lösungsansätze bekannt, um Signale mit großer Dynamik zu erfassen.

Aus der DE 42 00 518 A1 ist ein Metallsuchdetektor bekannt, bei dem mittels eines mit zwei Sprudelpaaren versehen Sensors verborgenes Metall in einer Wand aufgespürt und deren Tiefe ermittelt werden kann. Die beiden Spulenpaare des Sensors der DE 4200518 A1 sind jeweils mit einem Oszillator verbunden und schwingen kontinuierlich mit unterschiedlichen Frequenzen. Die vom Metall beeinflussten Signale werden gemessen und für die Auswertung gewichtet. Eine Intensitätsanzeige des Messgerätes kennzeichnet die Lage des Metalls für einen Anwender. Zur Tiefenmessung für das verborgene Metall, d.h. zur Bestimmung der Tiefe des eingeschlossenen Gegenstandes relativ zu der Oberfläche einer Wand, eines Bodens oder dergleichen wird nach dem Aufspüren des Metalls eine Hebevorrichtung am Messgerät betätigt, die das Metallsuchgerät um einen definierten Betrag anhebt. Mittels einer nochmals durchgeführten Messung wird unter Berücksichtigung des vorgegebenen veränderten Abstands zur Wandoberfläche die Tiefe des verborgenen Metalls berechnet. Eine manuell bedienbare Markiervorrichtung ermöglicht die Kennzeichnung des Ortes der Messung bzw. des eingeschlossenen Gegenstandes.

Durch eine Wichtung des empfangenen Signals kann die Empfindlichkeit des Messgerätes der DE 4200518 A1 automatisch eingestellt werden, sodass die Lagebestimmung des verborgene Metals besonders präzise ist.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nunmehr darin, ein Verfahren zur Lokalisierung von in einem Medium eingeschlossenen Objekten anzugeben, welches eine möglichst genaue Lokalisierung der Objekte gewährleisten kann.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Lokalisierung von in einem Medium eingeschlossenen Objekten mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch ein Messgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 8.

Vorteile der Erfindung

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Lokalisierung von in einem Medium eingeschlossenen Objekten wird ein Messsignal generiert, welches es ermöglicht, Informationen über die Lage des eingeschlossenen Objektes zu gewinnen. Dieses Signal ist beispielsweise eine in einem Empfangsleiterschleifensystem eines Sensors eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Messgerätes induzierte Spannung. Über die relative Signalstärke kann dabei ein eingeschlossenes Objekt lokalisiert bzw. detektiert werden.

Aus dem so gewonnenen Messsignal, welches Informationen über die Lage des eingeschlossenen Objektes besitzt wird ein Ausgabesignal erzeugt, welches einem Anwender des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. eines nach diesen Verfahren arbeitenden Messgerätes die Unterscheidung zwischen zumindest zwei Detektionszuständen bei der Lokalisierung ermöglicht. So erzeugt das erfindungsgemäße Verfahren ein erstes Signal, welches dem Zustand „Objekt detektiert" entspricht. Über ein zweites Signal, welches ebenfalls aus dem Messsignal generiert wird, kann ein zweiter Zustand „kein Objekt detektiert" unterschieden werden.

In vorteilhafter Weise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren von dem ersten Zustand „Objekt detektiert" auf den zweiten Zustand „kein Objekt detektiert" gewechselt, falls die Größe des aktuell gemessenen Messsignals einen bereits zuvor gemessenen, lokalen Maximal-Wert des Messsignals um einen vorgegebenen ersten Prozentsatz unterschreitet.

Geräte des Standes der Technik übermitteln typischerweise die Information, dass ein Objekt detektiert worden ist, falls das Messsignal eine vorgegebene Messsignal-Schwelle zur Objekterkennung überschreitet. Eine solche feste Messsignal-Schwelle hat zur Folge, dass für den Fall, dass das Messsignal eines Objektes unterhalb dieser Schwelle liegt, kein Objekt erkannt werden kann. Handelt es sich jedoch um ein Objekt mit sehr großem Messsignal, bei dem diese feste Messsignal-Schwelle bereits sehr frühzeitig, dass heißt beispielsweise in großer Entfernung von dem zu lokalisierenden Objekt überschritten wird, kann ein Objekt zwar erkannt aber nicht besonders genau lokalisiert werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren begrenzt nunmehr den Zustand „Objekt detektiert", der einem Anwender mitteilt, dass ein Objekt lokalisiert worden ist, auf eine relative Signalstärke in Bezug auf ein zuvor bei dem selben Messvorgang gemessenes Messsignal-Maximum. Wird ein Messsignal-Maximum detektiert, welches typischerweise mit der Lokalisierung eines eingeschlossenen Objektes einhergeht, so wird der Distanzbereich der dem lokalisierten, d.h. detektierten, eingeschlossenen Objekt zugeordnet wird, dadurch begrenzt, dass das gemessene Messsignal einen definierten Prozentsatz des zuvor gemessenen Messsignal-Maximums unterschreitet.

Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, dicht beieinander angeordnete Objekte zu differenzieren, die bei einer konstanten Messsignal-Schwelle gemäß den Verfahren des Standes der Technik zu einem Signal führen würden, welches über den gesamten Bereich der beiden eingeschlossenen Objekte oberhalb der Messsignalschwelle liegen würde.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird daher in vorteilhafter Weise, eine genaue Lokalisierung von in einem Medium eingeschlossenen Objekten gewährleistet.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Lokalisierungsverfahrens möglich.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird von dem ersten Zustands „Objekt detektiert" auf den zweiten Zustand „kein Objekt detektiert" alternativer Weise dann gewechselt, falls die Größe des aktuell gemessenen Messsignals einen vorgegebenen ersten Schwellwert überschreitet, ohne jedoch den lokalen Maximal-Wert des Messsignals, welcher zuvor gemessen wurde, um den vorgegebenen ersten Prozentsatz unterschritten zu haben.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Lokalisierung von Objekten verfügt in dieser Ausführungsform vorzugsweise über einen relativ geringen ersten Schwellwert. Nur oberhalb dieses Schwellwertes kann ein Objekt als solches überhaupt erkannt und somit lokalisiert werden.

Es wird somit in dieser Ausführungsform vom Zustand „Objekt detektiert" auf den Zustand „kein Objekt detektiert" gewechselt, falls das Messsignal den ersten festen Schwellwert unterschreitet oder sich das Messsignal um einen definierten Prozentsatz des zuletzt gemessenen Maximal-Wertes des Messsignals reduziert hat, je nachdem, welcher Wert bei einer aktuellen Messung zuerst überschritten wird.

In vorteilhafter Weise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren von dem zweiten Zustand „kein Objekt detektiert" zu dem ersten Zustand „Objekt detektiert" gewechselt, falls die Größe des aktuell gemessenen Messsignals einen zuvor gemessenen lokalen Minimal-Wert des Messsignals um einen vorgegebenen zweiten Prozentsatz übersteigt. Der Zustand „Objekt detektiert" wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren somit nicht lediglich mit dem Überschreiten einer festen Messsignal-Schwelle gleichgesetzt, sondern ein Objekt gilt als identifiziert bzw. lokalisiert, das heißt das Verfahren meldet den Zustand „Objekt detektiert", falls ein zuvor gemessenes lokales Minimum des Messsignals um einen vorgegebenen zweiten Prozentsatz überschritten wird. Durchläuft das Messsignal also ein Minimum und steigt daraufhin wiederum an, so ist davon auszugehen, dass dieser Anstieg auf ein weiteres, ebenfalls eingeschlossenes Objekt zurückzuführen ist. Auf diese Weise wird auch die Lokalisierung von eng benachbarten, eingeschlossenen Objekten möglich.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der vorgegebene erste Prozentsatz größer als der vorgegebene zweite Prozentsatz gewählt. Da der Prozentsatz beim Überschreiten des Minimum-Wertes nunmehr kleiner ist, als beim Unterschreiten des Maximum-Wertes kann beispielsweise beim wiederholten Überfahren eines Objektes, dieses noch wesentlich genauer lokalisiert werden als dies bei einem einmaligen Überfahren möglich ist. Dazu wechselt man beispielsweise die Verfahrrichtung eines das erfindungsgemäße Verfahren ausführenden Ortungsgerätes genau dann, wenn ein Wechsel des Zustandes „Objekt detektiert" auf den Zustand „kein Objekt detektiert" übermittelt wird. Aufgrund der unterschiedlichen Prozentsätze, die dem jeweiligen Zustandswechsel zugeordnet sind, lässt sich die genaue Position des Maximums des Messsignals auch lediglich über das Zustandssignal mit einer hohen Genauigkeit ermitteln, ohne dass eine Signalstärkenangabe notwendig wäre.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren, welches eine genauere Lokalisierung von eingeschlossenen Objekten ermöglicht, kann ein Anwender eine sehr genaue Lokalisierung von eingeschlossenen Objekten allein über den Wechsel des Zustandes „Objekt detektiert" bzw. "kein Objekt detektiert" vornehmen, ohne den genauen Messsignalverlauf kennen zu müssen.

Ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitendes Messgerät zeigt nun nicht mehr über einen weiten Verfahrbereich den Zustand „Objekt detektiert" an. Insbesondere schränkt sich der dem lokalisierten Objekt zugewiesene Messbereich beispielsweise beim mehrfachen Wechsel der Verfahrrichtung eines Messgerätes immer weiter ein.

In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vom zweiten Zustand „kein Objekt detektiert" zu dem ersten Zustand „Objekt detektiert" alternativ auch dann gewechselt, falls die Größe des aktuell gemessenen Messsignals einen vorgegebenen zweiten Schwellwert übersteigt, ohne jedoch den lokalen Minimal-Wert des Messsignals um den vorgegebenen zweiten Prozentsatz überstiegen zu haben.

Wird beispielsweise ein Messvorgang neu gestartet, so liegen keinerlei Messwerte und insbesondere keinerlei bereits gemessene Maximal- oder Minimal-Werte des Messsignals vor. In einem solchen Fall würde das erfindungsgemäße Verfahren von dem zweiten Zustand „kein Objekt detektiert" zu dem ersten Zustand „Objekt detektiert" wechseln, falls die Größe des aktuell gemessenen Messsignals den vorgegebenen zweiten Schwellwert übersteigt.

In vorteilhafter Weise sind bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der erste Schwellwert und der zweite Schwellwert gleich groß, sodass das erfindungsgemäße Verfahren eine einzelne konstante, relativ geringe Messsignal-Schwelle aufweist.

In weiterhin vorteilhafter Weise wird das Messsignal als Funktion einer lateralen Verschiebung eines Sensors gemessen. Ein solcher Sensor kann beispielsweise über eine oder mehrere Sendespulen und ein Empfangsleitersystem verfügen. In alternativen Ausführungsformen kann ein solcher Sensor beispielsweise nur über ein Empfangsleiterschleifensystem verfügen, um beispielsweise die Lokalisierung von Wechselströmen zu ermöglichen. Auch ein Kapazitiver Sensor, beispielsweise zur Holzbalkensuche ist möglich. Diese Sensoren können jeweils einzeln in ein Messgerät integriert sein, oder aber auch zu mehreren, in beliebigen Kombinationen in einem einzelnen Messgerät vereint sein. Dabei kann beispielsweise ein solches, nach dem erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführtes Messgerät über eine Wand verschoben werden, sodass entsprechende Objekte, wie beispielsweise Metallteile, Stromkabel oder auch Holzbalken, die in dieser Wand eingeschlossen sind, lokalisiert werden können. Jeder Position des Messgerätes wird dabei eine bestimmte Größe eines Messsignals zugewiesen.

Ein solches Messgerät zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, welches insbesondere als ein handhaltbares Ortungsgerät ausgebildet sein kann, weist in vorteilhafter Weise Ausgabemittel auf, die es gestatten, den jeweils gemessenen Zustand „Objekt detektiert" oder „kein Objekt detektiert" wieder zu geben. Dabei kann für jeden vorhandenen Sensor eine eigene Ausgabeeinheit vorgesehen sein, oder die Ausgabe der Zustandssignale aller im Messgerät vereinten Sensoren erfolgt über eine Zentrale Ausgabeeinheit des Messgerätes, beispielsweise ein graphisches Display. Auch eine akustische Ausgabe ist möglich. Durch die Wiedergabe des jeweiligen Zustands („Objekt detektiert" oder „kein Objekt detektiert") einzelner Sensoren kann somit einem Anwender übermittelt werden ob sich das Messgerät im Bereich eines lokalisierten Objektes befindet und um welche Art von Objekt es sich dabei handeln könnte.

In vorteilhafter Weise erfolgt bei einem erfindungsgemäßen Messgerät die Wiedergabe des jeweiligen Zustandes „Objekt detektiert" bzw. „kein Objekt detektiert" auf optischem Wege. Hier können beispielsweise die unterschiedlichen Zustände farblich unterschiedlich codiert sein. Auch ist es möglich, die unterschiedlichen Zustände durch eine unterschiedliche Wiederholfrequenz eines optischen Signals zu unterscheiden.

Neben einer optischen Wiedergabe der Zustände ist selbstverständlich auch eine akustische Wiedergabe, beispielsweise ein in der Tonhöhe unterschiedlicher Zustand bzw. eine unterschiedliche Wiederholfrequenz eines und desselben Tones ebenso möglich. Das erfindungsgemäße Messgerät verfügt über zumindest einen Sensor, welcher mindestens ein Empfangsleiterschleifensystem, beispielsweise eine Empfangsspule aufweist. Weitere Sende- oder Empfangsspulen bzw. auch weitere Sensoren sind in anderen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Messgerätes ebenso möglich. Dabei ist ein solcher Sensor so abgeglichen, dass bei Lokalisierung eines Objektes eine Signalveränderung bei einer Gerätebewegung relativ zum Objekt messbar wird. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. mit einem das erfindungsgemäße Verfahren ausführenden Messgerät, beispielsweise einem handgehaltenen Ortungsgerät ist eine erhöhte Genauigkeit bei der Lokalisierung des in einem Medium eingeschlossenen Objektes möglich. Trotz des sehr hohen Dynamikbereiches des vom Sensor generierten Messsignals ist eine verbesserte, genaue Lokalisierung der Objekte durch die dynamische Zustandszuordnung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich.

Weiter Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. eines Messgerätes zur Durchführung dieses Verfahrens sind der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie den zugehörigen Zeichnungen zu entnehmen.

Zeichnung
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Verfahren dargestellt, das in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert werden soll. Die Figuren der Zeichnung, deren Beschreibung sowie die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Ein Fachmann wird diese Merkmale auch einzeln betrachten und zu anderen, bzw. weiteren sinnvollen Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigt:
1 eine typische Messsituation zur Ortung und Lokalisierung von einem Medium eingeschlossenen Objekt in einer schematisierten Darstellung,
2a eine schematisierte Darstellung des Verlaufs des detektierten Messsignals sowie des wiedergegebenen Zustandes als Funktion des Ortes bei Verwendung eines Verfahrens nach dem Stande der Technik,
2b die dem Verlauf des Messsignals aus 2a zu Grunde liegenden Messsituation einer schematisierten Darstellung,
3a eine schematisierte Darstellung des Verlaufs des detektierten Messsignals sowie des wiedergegebenen Zustandes als Funktion des Ortes bei Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
3b die dem Verlauf des Messsignals aus 3a zu Grunde liegende Messsituation in einer schematischen Darstellung,
4 eine Detaildarstellung des Messsignalverlaufs und des daraus gewonnenen Zustandsignals in der unmittelbaren Nähe eines zu lokalisierenden Objektes in einer schematisierten Darstellung,
5 eine perspektivische Darstellung eines möglichen Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Messgerät.
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
1 zeigt eine typische Mess-Situation zur Ortung von in einem Medium 10, bspw. einer Wand, einem Boden oder einer Decke eingeschlossenen Objekten. Ein Ortungsgerät 24 wird über die Oberfläche 26 eines zu untersuchenden Mediums 10 verschoben, um die Lage eines in dem Medium 10 eingeschlossenen Objektes 12 zu detektieren, d.h. zu lokalisieren. Bei einem solchen Objekt 12 kann es sich bspw. um eine elektrische Leitung, Rohre, bspw. Wasserrohre, Metallständer, oder auch andere Gegenstände, wie beispielsweise Holzbalken handeln. Ein derartiges Ortungsgerät 24 kann insbesondere einen induktiven Sensor mit zumindest einer Sendespule sowie einem als Empfangseinheit dienenden Empfangsleiterschleifensystem aufweisen. Ein solches Messgerät kann aber auch beispielsweise ein Netzspannungsdetektor sein, der lediglich ein Empfangsleiterschleifensystem, beispielsweise eine Spule als Sensor zur Detektion des Messsignals besitzt. Das Messgerät kann darüber hinaus auch eine Kombination von verschiedenen Sensoren aufweisen.
Befindet sich nun ein entsprechender Gegenstand in der Nähe der Empfangsgeometrie, so modifiziert dieser Gegenstand beispielsweise das von der Sendegeometrie erzeugte Feld, so dass ein resultierender Fluss in der Empfangsspule induziert wird, der in der Empfangsspule bzw. einem Empfangsleiterschleifensystem induzierte Fluss kann dann als Messspannung beispielsweise an der Spule oder nachgeschalteten Messverstärkern abgegriffen werden. Das detektierte Messsignal, beispielsweise die abgegriffene Messspannung U_M ist umso größer, je näher der induktive Sensor dem eingeschlossenen Objekt kommt.
Nähert sich ein derartiges Ortungsgerät 24 einem eingeschlossenen Objekt 12, wie dies beispielsweise durch Verfahren in Richtung des Pfeils 32 gemäß der Darstellung in 1 der Fall wäre, so steigt das detektierte Messsignal an.
Insbesondere bei Geräten des Standes der Technik kann es nun zu Mess-Situationen in der Nähe des eingeschlossenen Gegenstandes 12 kommen, bei denen über einen größeren Verfahrweg des Ortungsgerätes 24 im Bereich des zu detektierenden Objektes 12 das Messsignal derart stark ist, dass über den gesamten Bereich der Maximalausschlag der Ausgabegröße, beispielsweise der abgegriffenen Messspannung U_M wiedergegeben wird. In diesem Fall ist eine exakte Ortung der Lage des eingeschlossenen Objektes 12 nicht möglich.
Neben einer entsprechenden Ansteuerelektronik, der zugehörigen Energieversorgung sowie einer Auswerteeinheit für das detektierte Messsignal weist ein derartiges Ortungsgerät 24 bspw. auch eine grafische Anzeige 28 auf, die eine Ausgabegröße wiedergibt, die mit der Stärke des detektieren Messsignals korreliert ist. Die Ausgabegröße kann bspw. in Form eines Balkendiagramms 30 dargestellt werden, wobei die Anzahl der beleuchteten Balken zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert ein Maß für die Stärke des Messsignals darstellen. Neben der in 1 gezeigten Darstellung der Ausgabegröße mittels eines Balkendiagramms 30 sind auch andere Ausgabeformen, insbesondere weitere optische Darstellungen, möglich. So kann beispielsweise über entsprechende Leuchtelemente 22 der Zustand „Objekt detektiert" bzw. "kein Objekt detektiert" werden.
2a zeigt den Verlauf des Messsignals U_M und die mögliche Wiedergabe der Zustände Z „Objekt detektiert" bzw. "kein Objekt detektiert" bei einem Lokalisierungsverfahren nach dem Stand der Technik. Dabei entspricht der Zustand „Objekt detektiert" dem Bereich Z = a und der Zustand "kein Objekt detektiert" ist in 2a mit Z = b gekennzeichnet.
Die zu Grunde liegende Messsituation ist ein 2b wiedergegeben. In einem Medium 36 eingeschlossen sind verschiedene Objekte 12, beispielsweise Wasserleitungen, Stromleitungen oder dergleichen. Mit einem Ortungsgerät 24 soll die Lage dieser eingeschlossenen Objekte 12 lokalisiert werden. Das Ortungsgerät 24 wird dazu in Richtung des Pfeils 32 über die Oberfläche 26 beispielsweise einer Wand 34 verschoben. 2a zeigt den zugehörigen Signalverlauf des Messsignals U_M, welches beispielsweise die in einer Spule des Messgerätes induzierte Spannung sein kann, als Funktion der lateralen Verschiebung X des Messgerätes 24 über der Oberfläche 26 der zu untersuchenden Wand.
Ist das Messgerät mit seinem Sensor noch weit von einem eingeschlossenen Gegenstand 12 entfernt, so ist das entsprechende Messsignal noch gering. Messgeräte nach dem Stand der Technik besitzen zumeist eine Detektionsschwelle U_S. Liegt das Messsignal eines Objektes unterhalb dieser Schwelle U_S, wird das Objekt als solches nicht erkannt und kann somit nicht lokalisiert werden. Ein Messgerät gibt in diesem Fall eine Information aus, die dem Zustand „kein Objekt detektiert" (Z = b) widerspiegelt. Ein solcher Zustand „kein Objekt detektiert" wird bei der in den 2 dargestellten Messsituation in den Bereichen b des lateralen Verfahrweges X eingenommen. Nähert man sich mit einem Messgerät 24 einem in dem Medium 36 eingeschlossenen Objekt 12 an, so steigt das Messsignal U_M an. Übersteigt das aktuell gemessene Messsignal U_M die Messsignalschwelle U_S so wechselt der Zustand Z von „kein Objekt detektiert" (Z = b) auf den Zustand „Objekt detektiert" (Z = a). Einem Anwender wird damit mitgeteilt, dass das Messgerät ein eingeschlossenes Objekt lokalisiert hat.
In den Verfahren des Standes der Technik gemäß 2 wird der Zustand „Objekt detektiert" über einen weiten lateralen Verfahrweg des Messgerätes 24 angezeigt, da der jeweils aktuell gemessene U_M in diesem gesamten Bereich oberhalb der Detektionsschwelle U_S liegt. Insbesondere ist es mit dem in den 2 dargestellten Verfahren nicht möglich zu detektieren, dass es sich um zwei getrennte, eingeschlossene Objekte 121 und 122 handelt, die dazu beitragen, dass das Messsignal U_M über einen weiten Bereich oberhalb der Detektionsschwelle U_S liegt. Eine genaue Lokalisierung der Objekte 121 bzw. 122 ist mit einem derartigen Verfahren nicht möglich.
Darüber hinaus ist es mit einem derartigen Verfahren nicht möglich, ein Objekt 123 zu lokalisieren, welches ein Messsignal U_M erzeugt, welches unterhalb der Messsignals-Schwelle zur Objekt-Erkennung liegt. Unterschreitet das aktuell gemessene Messsignal U_M die Messsignalschwelle U_S, wie dies an der lateralen Position X₂ in 2a dargestellt ist, so wechselt der Zustand „Objekt detektiert" (Z = a) auf den Zustand „ kein Objekt detektiert". (Z = b) Da das aktuell gemessene Messsignal U_M auch bei einem weiteren Verfahren des Messgerätes 34 unterhalb der Messsignal-Schwelle U_S bleibt, wird der zweite Zustand „kein Objekt detektiert" über den gesamten Bereich b aufrecht erhalten, obwohl das Objekt 123 einen deutlichen Signalausschlag des Messsignals U_M hervorruft.
Das in 2 dargestellte Verfahren nach dem Stand der Technik hat somit den Nachteil, dass ein Objekt, welches ein Messsignal erzeugt, welches unterhalb der Messsignal-Schwelle liegt, überhaupt nicht als Objekt erkannt werden kann. Handelt es sich hingegen um ein Objekt mit einem sehr großen Messsignal, bei welchem die Messsignal-Schwelle bereits frühzeitig, dass heißt auch in großer Entfernung von dem zu lokalisierendem Objekt überschritten wird, kann das Objekt zwar erkannt werden, aber eine genaue Lokalisierung bzw. auch Differenzierung unterschiedlicher Objekte ist nicht möglich.
Die 3a und 3b zeigen die entsprechende Messsituation bei Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Messsituation in 3b entspricht der Messsituation der 2b. Ein Messgerät 24, welches nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet, wird in Pfeilrichtung 32 über die Oberfläche 26 einer Wand, eines Bodens oder einer Decke verschoben. In dem Medium 36 eingeschlossen sind Objekte 12, die beispielsweise Wasserrohre, Stromleitungen oder auch Holzbalken sein könnten.
3a zeigt zum einen den Verlauf des vom Messgerät detektierten Messsignals U_M sowie ein Signal Z, welches aus dem Messsignal U_M generiert wird und welches zwischen den beiden Zuständen „Objekt detektiert" (Zustand Z = a) und „kein Objekt detektiert" (Zustand Z = b) unterscheidet.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erkennung und Lokalisierung von Objekten verfügt über eine relativ geringe feste Schwelle U_S. Nur oberhalb dieser Schwelle U_S kann ein Objekt als solches überhaupt erkannt werden. Wird das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitende Messgerät in Richtung des Pfeils 32 über die Oberfläche 26 verschoben, so steigt, wie in 3a dargestellt, das aktuell gemessene Messsignal U_M an. Übersteigt das aktuell gemessene Messsignal U_M die vorgegebene Messsignal-Schwelle U_S, so wird ein Signal erzeugt, welches den Zustand Z = a („Objekt detektiert") darstellt. Dieses Signal Z = a sagt einem Anwender, dass ein Objekt lokalisiert worden ist. Zur Wiedergabe des Zustandes Z = a bzw. des konträren Zustandes Z = b, kann beispielsweise das Farbsignal zweier unterschiedlicher Leuchtdioden 38 verwendet werden, welche als Ausgabemittel in das Messgerät 24 integriert sind. Wechselt der Zustand Z von „Objekt detektiert" (entsprechend Zustand Z = a) auf einen Zustand „kein Objekt detektiert" (Z = b), so kann beispielsweise von einer roten Leuchtdiode auf eine grüne Leuchtdiode umgeschaltet werden, um einem Anwender zu signalisieren, dass er nunmehr mit keinem eingeschlossenen Objekt zu rechnen hat.
Bei einem weiteren Verfahren des Messgerätes 24 in Richtung des Pfeils 32 in 3b steigt das Messsignal U_M weiter an und der einem Anwender übermittelte Zustand bleibt auf Z = a gesetzt. An einer Position x_Max1 wir ein erster Maximalwert U_Max1 für das Messsignal U_M erreicht. Das Ansteigen des Messsignals kann einem Anwender übermittelt werden oder auch nicht.
Sinkt nun bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das aktuelle Messsignal U_M beispielsweise durch weiteren Verschieben des Messgerätes in Pfeilrichtung 21 um einen vorgegebenen Prozentsatz gegenüber dem zuletzt gemessenen Maximalwert U_Max1 wieder ab, so wechselt das Signal Z, welches den jeweiligen Zustand des Systems charakterisiert, vom Zustand a („Objekt detektiert") auf den Zustand b („kein Objekt detektiert").
Über die Ausgabe des Messgerätes wird einem Anwender somit signalisiert, dass er den Lokalisierungsbereich des gefundenen Objektes verlassen hat. Im Ausführungsbeispiel der 3a wird vom Zustand Z = a₁ auf den Zustand Z = b₁ gewechselt, falls das aktuell gemessene Messsignal U_M um 15% gegenüber dem zuvor gemessenen Maximalwert U_Max1 abgefallen ist. Der Wert von 15% ist lediglich ein typischer, beispielsweise möglicher Wert, der keinerlei Einschränkung signalisieren soll. Andere Werte sind ebenso möglich. Insbesondere ist es möglich, diese Umschaltschwelle zwischen dem Zustand Z = a und dem Zustand Z = b bei unterschiedlichen Detektionsprogrammen für ein Messgerät auf das unterschiedliche Ansprechverhalten von eingeschlossenen Objekten aufgrund ihrer Materialzusammensetzung zu optimieren. Auch kann je nach verwendetem Sensorprinzip (beispielsweise induktiver Sensor, kapazitiver Sensor, AC-Sensor) dieser erste Prozentsatz P₁ optimiert werden. Zu beachten ist, dass dieser erste Prozentsatz P₁, wie ein noch zu beschreibender zweiter Prozentsatz P₂ keinen absoluten Wert darstellt, sondern bezogen ist auf den jeweils zuvor gemessenen Betrag des Maximalwertes U_Max, bzw. im Falle des Prozentsatzes P₂ auf einen Minimalwert U_min des Messsignals U_M. Die jeweilige Signaländerung im Messsignal U_M, die notwendig ist, von einem Zustand Z = a auf einen Zustand Z = b bzw. umgekehrt umzuschalten, ist somit nicht absolut, sondern von der Größe des vorhandenen Messsignals abhängig. Auf diese Weise wird erreicht, dass auch kleinere Messsignale, die beispielsweise von kleineren Objekten, wie beispielsweise einem Objekt 122, erzeugt werden oder von einem tiefer in dem Medium eingeschlossenen Objekt, wie beispielsweise einem Objekt 123, resultieren, gegenüber einem starken Signal, wie es beispielsweise durch ein Objekt 121 erzeugt wird, hinreichend abgegrenzt ist, sodass die Lokalisierung dieser einzelnen Objekte individuell möglich ist.
Wird das Messgerät 24 in Pfeilrichtung 32 der 3b über das Objekt 121 hinaus weiter verschoben, so fällt das Messsignal U_M weiter ab und erreicht einen Minimalwert U_Min1 an einer Stelle x_Min1. Wird das Messgerät darüber hinaus in Pfeilrichtung 32 weiter verschoben, so steigt das Messsignal aufgrund der Einwirkung des eingeschlossenen Objektes 122 wiederum an und erreicht an einer lateralen Position x_Max2 einen zweiten lokalen Maximalwert U_max2. Die Position x_Max2 ist mit der exakten Lage des eingeschlossenen Objektes 122 zu identifizieren.
Steigt das aktuell gemessene Messsignal U_M, ausgehend vom zuvor detektierten Minimalwert U_Min1 um einen vorgegebenen zweiten Prozentsatz an, so schaltet das erfindungsgemäße Verfahren den Zustand Z vom Signal von Z = b₁ („kein Objekt detektiert") auf einen Zustand Z = a₂ („Objekt detektiert") um. Im Ausführungsbeispiel der 3a beträgt der zweite Prozentsatz P₂ 10%, wobei diese 10% lediglich einen typischen Wert wiedergeben sollen und keinerlei Beschränkung möglicher Werte darstellen.
In vorteilhafter Weise ist jedoch der zweite Prozentsatz P₂ kleiner zu wählen als der erste Prozentsatz P₁, wie im Zusammenhang mit 4 noch ausgeführt werden wird.
Wird das Messgerät über die Position x_Max2 hinaus verfahren, so sinkt das Messsignal U_M mit zunehmendem Abstand vom eingeschlossenen Objekt 122 wieder ab. Sinkt das aktuell gemessene Messsignal UM um den Prozentsatz P₁ (in 3a beispielhaft 15%) unter den Wert des zuvor gemessenen Maximums U_Max2 des Messsignals ab, so schaltet das Zustandssignal Z von der Bedingung Z = a₂ auf den Zustand Z = b₂ um. Einem Nutzer wird damit signalisiert, dass er den Lokalisierungsbereich eines detektierten Objektes 122 wieder verlassen hat. Insbesondere wird diese Information „kein Objekt detektiert" generiert, auch wenn das Messsignal U_M oberhalb der Messsignal-Schwelle U_S liegt. Auf diese Weise ist eine genauere Lokalisierung von eingeschlossenen Objekten möglich, als es bei Verwendung lediglich einer konstanten Messsignal-Schwelle möglich wäre.
Wird das erfindungsgemäße Messgerät 24 weiter in Richtung des Pfeils 32 verfahren, so wird an einer Position x_S das aktuell gemessene Messsignal U_M kleiner als die Messsignal-Schwelle U_S, was jedoch zu keinerlei Änderung des Zustandes Z führt, da der Zustand und damit das Ausgabesignal bereits auf Z = b₂ („kein Objekt detektiert") gesetzt ist.
Bei einer weiteren Verschiebung des Messgerätes 24 in Pfeilrichtung 32 über die Position x_S hinaus durchläuft das Messsignal U_M ein weiteres lokales Minimum an der Position x_Min2 und steigt anschließend aufgrund des spürbar werdenden Einflusses eines weiteren Objektes 123 (s. 3b) wiederum an. Bei diesem Anstieg des Messsignals U_M wird der Zustand von Z = b₂ auf den Zustand Z = a₃ („Objekt detektiert") umgeschaltet, wenn das aktuell gemessene Messsignal U_M den Schwellwert U_S überschreitet. In vorteilhafter Weise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren von einem Zustand Z = b („kein Objekt detektiert") auf einen Zustand Z = a („Objekt detektiert") gewechselt, falls der zuletzt gemessene Minimalwert des Messsignals um einen definierten Prozentsatz P₂ überschritten wird oder die Größe des aktuell gemessenen Messsignals U_M über einen festen Schwellwert U_S ansteigt. Da im Ausführungsbeispiel der 3a der Schwellwert U_S kleiner ist als der 10- ige Anstieg des Wertes U_Min2 des zuletzt gemessenen Minimums des Messsignals, wird der Zustand von Z = b auf Z = a bei Überschreiten des Schwellwertes U_S umgeschaltet.
Bei einer weiteren Verschiebung des Messgerätes 24 in Pfeilrichtung 32 steigt das aktuell gemessene Messsignal U_M aufgrund der Annäherung an das eingeschlossene Objekt 123 an und erreicht an der Position x_Max3 ein weiteres lokales Maximum, dessen Position mit der Position des eingeschlossenen Objektes 123 zu identifizieren ist. Wird das Messgerät über diese Position x_Max3 hinaus in Pfeilrichtung 32 verfahren, so nimmt das aktuell gemessene Messsignal U_M aufgrund des zunehmenden Abstandes zu dem signalgenerierenden eingeschlossenen Objekt 123 wieder ab. Fällt das aktuell gemessene Messsignal U_M um einen festen Prozentsatz P₁, im Ausführungsbeispiel der 3a um 15%, gegenüber dem Wert des zuletzt gemessenen Maximalwertes U_Max3 des Messsignals ab, so wird aufgrund der dann vorliegenden Stärke des Messsignals der Zustand Z = a₃ auf den Zustand Z = b₃ gewechselt. Einem Anwender wird damit wiederum mitgeteilt, dass er den Bereich der Lokalisierung des Objektes 123 wieder verlassen hat.
In vorteilhafter Weise ist der zweite vorgegebene Prozentsatz P₂, der als Umschaltbedingung von einem Zustand Z = b („kein Objekt detektiert") auf einen Zustand Z = a („Objekt detektiert") dient, betragsmäßig kleiner gewählt als der erste vorgegebene Prozentsatz P₁, der als Umschaltbedingung von einem Zustand Z = a auf einen Zustand Z = b dient. Da der Prozentsatz beim Überschreiten eines Minimumwerts kleiner ist als beim Unterschreiten eines Maximumwertes kann beim wiederholten Überfahren des gleichen Objektes, dieses noch wesentlich genauer lokalisiert werden, als beim einmaligen Überfahren. Dieser Zusammenhang ist in 4 anhand eines einzelnen Objektes 12 nochmals dargestellt.
Wird das Messgerät ausgehend von der Startposition x₀ in Richtung des Pfeils 32 über die Oberfläche 26 einer Wand 34 fahren, so steigt das Messsignal U_M zunächst an. Übersteigt das aktuell gemessene Messsignal U_M einen Schwellwert U_S, so wird aus dem Messsignal ein Zustandssignal Z generiert, welches den Zustand Z₁ = a („Objekt detektiert") darstellt. Ein Anwender wird somit darüber informiert, dass ein eingeschlossenes Objekt 12 lokalisiert worden ist. Wird das Messgerät weiter in Richtung des Pfeils 32 verfahren, so durchläuft das aktuell gemessene Messsignal U_M an der Position x_Max einen Maximalwert, dessen Position x_Max mit der genauen Position des eingeschlossenen Objekts 12 zu identifizieren ist. Wird das Messgerät über die Position x_Max hinaus, in Richtung des Pfeils 32 weiter über die Oberfläche 26 der Wand 34 verfahren, so fällt das aktuell gemessene Messsignal U_M gegenüber dem Maximalwert U_Max wieder ab, ohne dass zunächst eine Änderung des Zustands Z₁ = a herbeigeführt wird. Fällt das aktuell gemessene Messsignal U_M um einen vorgegebenen Prozentsatz P₁, der im Ausführungsbeispiel der 4 bei 15% liegt, gegenüber dem Wert des Maximums U_Max ab, so wird aus dem Messsignal U_M ein Zustandssignal Z₁ = b („kein Objekt detektiert") generiert. Einem Anwender wird somit mitgeteilt, dass er den Lokalisierungsbereich des eingeschlossenen Objekts 12 verlässt.
Wechselt der Anwender die Verfahrrichtung des Messgeräts daraufhin von der Pfeilrichtung 32 auf die Pfeilrichtung 33, so dient der zuletzt gemessene Wert U_U (Umkehrpunkt) des Messsignals U_M als gemessener Minimalwert. Wird das Messgerät nunmehr wieder in Richtung des Pfeils 33 auf das eingeschlossene Objekt 12 hin bewegt, so wird der Zustand Z₂ = b erfindungsgemäß so lange beibehalten, bis der aktuell gemessene Messwert des Messsignals UM einen Prozentsatz P₂ des zuletzt gemessenen Minimalwerts U_U überschreitet. Im Ausführungsbeispiel gemäß 4 ist ein zehnprozentiger Anstieg gegenüber dem zuletzt gemessenen Minimalwert U_U notwendig, um die Umschaltbedingung vom Zustand Z₂ = b („kein Objekt detektiert") auf den Zustand Z₂ = a („Objekt detektiert") zu realisieren. Dieses Signalniveau wird im Ausführungsbeispiel der 4 an einer Position X₂ erreicht. D. h. bei dem Zurückfahren des Messgeräts in Richtung des Pfeils 33 wird der laterale Bereich, über den das erfindungsgemäße Verfahren die Information und das Signal Z = a („Objekt detektiert") einem Anwender übermittelt, weiter eingeschränkt.
Wird das Messgerät nunmehr weiter in Richtung des Pfeils 33 verfahren, so durchläuft das aktuell gemessene Messsignal U_M an der Position x_Max wiederum einen Maximalwert, um bei weiteren Verfahren in Richtung des Pfeils 33 anschließend kontinuierlich abzusinken. Fällt der Wert des aktuell gemessenen Messsignals unter einen vorgegebenen festen Prozentsatz P₁ des Maximalwerts U_Max ab, so wird das Signal Z von dem Zustand Z₂ = a („Objekt detektiert") auf einen Zustand Z₂ = b gewechselt. Dieser Prozentsatz P₁ beträgt im Ausführungsbeispiel der 4 beispielsweise 15%, kann jedoch prinzipiell jeden beliebigen Wert annehmen. Vorteilhaft ist es, darauf zu achten, dass der Prozentsatz P₁ größer gewählt wird, als der Prozentsatz P₂.
Wie der 4 zu entnehmen ist, ist der Bereich über den das eingeschlossene Objekt 12 beim Zurückfahren in Richtung des Pfeils 33 lokalisiert wird (Z₂ = a) deutlich eingeschränkt gegenüber dem ursprünglichen Bereich Z₁ = a über den das Objekt beim ersten Verfahren in Pfeilrichtung 32 detektiert worden ist. Wechselt ein Anwender an der Position x₃, an der vom Zustand Objekt detektiert (Z₂ = a) auf den Zustand kein Objekt detektiert (Z₂ = b) gewechselt wurde neuerlich die Verfahrrichtung und verfährt das Messgerät ein weiteres Mal nunmehr wieder in Richtung des Pfeils 32 über das zu lokalisierende Objekt 12, so wird der Bereich, über den das Signal Z₃ = a ausgegeben wird gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren nochmals gegenüber dem Bereich Z₂ = a eingeschränkt.
Einem Anwender ist es somit mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, die genaue Lage eines eingeschlossenen Objekts (in 4 die Position x_Max) zu lokalisieren ohne den genauen Verlauf des Messsignals U_M zu kennen. Allein aufgrund der erfindungsgemäßen Signale zum Zustand des Systems (Z = a) entsprechend „Objekt detektiert" bzw. (Z = b) „kein Objekt detektiert" und insbesondere aufgrund der unterschiedlichen Größe der Schaltbedingungen P₁ bzw. P₂ zum Wechseln des jeweiligen Zustands ist es möglich, ein eingeschlossenes Objekt mit deutlich erhöhter Genauigkeit zu lokalisieren. So kann beispielsweise ein Messgerät nur die Ausgabe des angeleiteten Signals Z gewährleisten und trotzdem eine genaue Lokalisierung von eingeschlossenen Objekten ermöglichen. Bei alternativen Messgeräten können sowohl das Signal Z als Auch das Messsignal U_M ausgegeben werden.
5 zeigt ein mögliches Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäße Messgerät, insbesondere ein handhaltbares Ortungsgerät nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.
5 zeigt ein erfindungemäßes Messgerätes 124 in einer perspektivischen Übersichtsdarstellung. Das Messgerät besitzt ein Gehäuse 150, das aus einer oberen und einer unteren Halbschale 152 bzw. 154 gebildet ist. Im Inneren des Gehäuses ist zumindest ein Sensor mit einer Empfangsleiterschleifensystem, beispielsweise einer Spulenanordnung vorgesehen. Weitere Sensoren, wie beispielsweise induktive oder kapazitive Sensoren können ebenfalls im Messgerät 124 integriert sein. Darüber hinaus weist das Innere des Messgerätes 124 eine Signalerzeugungs- und Auswerteelektronik, sowie eine Energieversorgung, bspw. über Batterien oder Akkus, auf. Das Messgerät gemäß 5 besitzt darüber hinaus eine Anzeige 128 zur Ausgabe eines mit dem Messsignal korrelierten Ausgabesignals. Über die Anzeige 128, bspw. eine segmentierte Balkenanzeige oder aber auch eine graphische Anzeige unter Verwendung eines LCDs, ist es möglich, die Stärke des detektierten Messsignals U_M darzustellen.
Des Weiteren besitzt das erfindungsgemäße Messgerät ein Bedienfeld 158 mit einer Reihe von Bedienelementen 160, die es ermöglichen, das Gerät bspw. ein- bzw. auszuschalten, sowie gegebenenfalls einen Messvorgang bzw. einen Kalibrierungsvorgang zu starten. Über ein Bedienelement 156 kann es einem Anwender beispielsweise ermöglicht werden, die Frequenz des Messsignal zu variieren. Darüber hinaus kann auch vorgesehen sein, dass diese Variation des Messfrequenz vom Gerät automatisch vorgenommen wird und insbesondere einem Anwender nicht zugänglich ist.
Im Bereich unterhalb des Bedienfeldes 158 weist das Messgerät gemäß 5 einen Bereich 162 auf, der in seiner Form und Materialgestaltung als Handgriff 164 zur Führung des erfindungsgemäßen Messgerätes ausgestaltet ist. Mittels dieses Handgriffs 164 wird das Messgerät mit seiner, dem Betrachter der 5 abgekehrten Unterseite über eine Oberfläche eines zu untersuchenden Gegenstandes bzw. eines Mediums, wie bspw. der Oberfläche 26 einer Wand 10 gemäß der schematischen Darstellung in 3, geführt.
Auf der dem Handgriff 164 entgegensetzten Seite 170 des Messgerätes 124 weist dieses eine das Gehäuse durchdringende Öffnung 172 auf. Die Öffnung 172 ist konzentrisch zumindest zu dem Empfangsleiterschleifensystem 134 des Sensors angeordnet. Auf diese Weise entspricht der Ort der Öffnung 172 im Messgerät, dem Zentrum des Ortungssensors, sodass dem Anwender eines derartigen Gerätes damit auch gleichzeitig die genaue Lage eine evtl. detektierten Gegenstandes angezeigt wird. Darüber hinaus weist das Messgerät zusätzlich auf seiner Oberseite Markierungslinien 174 auf, über die das genaue Zentrum der Öffnung 172 und somit die Lage eines eingeschlossenen Gegenstandes vom Anwender lokalisiert werden kann. Die Öffnung 172 wird begrenzt durch eine teiltransparente Hülse 176, in die das Licht unterschiedlicher Leuchtdioden eingespeist werden kann. Detektiert das Messgerät ein Messsignal U_M, aus welchem nach dem beschriebenen Verfahren ein Zustandssignal Z = a generiert wird, d.h. eine Objekt wurde lokalisiert, so kann die Hülse beispielsweise rot beleuchtet werden, um einem Anwender mitzuteilen, dass ein Objekt am Ort der Öffnung 172 lokalisiert worden ist und er daher von einer Bohrung an dieser Stelle absehen sollte. Wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Signal gemäß dem Zustand Z = b generiert, so kann beispielsweise grünes Licht in die Hülse eingespeist werden, um einem Anwender zu signalisieren, dass kein Objekt lokalisiert worden ist, und er beispielsweise eine Bohrung im Bereich der Öffnung 172 des Messgerätes vornehmen kann.
In alternativen Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Messgerätes kann die Widergabe der Zustand Z auch direkt über Ausgabemittel erfolgen, wie beispielsweise Leuchtdioden, die sichtbar im oder am Gehäuse des Messgerätes angeordnet sind.
Darüber hinaus ist es auch möglich und vorteilhaft, einen Sensor nach dem erfindungsgemäßen Verfahren direkt oder als Anbauteil in eine Werkzeugmaschine, bspw. in ein Bohrwerkzeug zu integrieren, um einen Anwender ein sicheres Arbeiten mit dieser Maschine zu ermöglichen.
Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. ein nach diesem Verfahren arbeitendes Messgerät ist nicht auf das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt.
Insbesondere ist das erfindungsgemäße Verfahren nicht beschränkt auf die Verwendung lediglich einer Sendespule bzw. eines Empfangsleiterschleifensystems. Mehrfachsysteme sind ebenso möglich. Ein solches Ortungsgerät könnte beispielsweise auch einen Kompensationssensor auf. Ein derartiger Sensor umfasst bspw. drei Spulen, wobei eine erste Sendespule an einem ersten Sender angeschlossen ist, eine gegebenenfalls vorhandene zweite Sendespule an einem zweiten Sender angeschlossen ist und ein als Empfangsspule dienendes Empfangsleiterschleifensystem an einem Empfänger angeschlossen ist. Die beiden Sendespulen werden von ihren Sendern mit Wechselströmen einer Frequenz f_M sowie entgegengesetzter Phase gespeist. Dabei induziert die erste Sendespule in der Empfangsspule einen Fluss, der dem von der zweiten Sendespule in der Empfangsspule induzierten Fluss entgegengesetzt ist. Beide in der Empfangsspule induzierten Flüsse kompensieren sich somit gegenseitig, sodass der Empfänger keinerlei Empfangssignal in der Empfangsspule detektiert, falls sich kein externer metallischer Gegenstand in der Nähe einer solchen Spulenanordnung befindet. Der von den einzelnen Sendespulen in der Empfangsspule erregte Fluss Φ hängt von verschiedenen Größen, wie beispielsweise der Windungszahl und der Geometrie der Spulen sowie von Amplituden der in den beiden Sendespulen eingespeisten Ströme und ihrer gegenseitigen Phasenlage ab. Diese Größen sind bei derartigen Detektoren letztendlich so zu optimieren, dass bei Abwesenheit eines metallischen Gegenstandes in der Empfangsspule ein möglichst geringer Fluss Φ angeregt wird.
Alternativ ist es auch möglich, nur eine Sendespule zu verwenden und das Empfangswindungssystem derart im Raum zu positionieren, dass bei Abwesenheit metallischer Objekte in den Empfangsleiterstrukturen keine Spannung induziert wird.
Auch die Kombination mehrerer Sensoren im einem Messgerät ist möglich.

Claims

Verfahren zur Lokalisierung von in einem Medium (10) eingeschlossenen Objekten (12), bei dem ein mit dem eingeschlossenen Objekt (12) korreliertes Messsignal (U_M) generiert wird, aus welchem ein Signal (Z) erzeugt wird, welches zumindest eine Unterscheidung zwischen einem ersten Zustand „Objekt detektiert" (Z = a) und zumindest einem zweiten Zustand „kein Objekt detektiert" (Z = b) ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, dass von dem ersten Zustand „Objekt detektiert" auf den zweiten Zustand „kein Objekt detektiert" gewechselt wird, falls die Größe des aktuell gemessenen Messsignals (U_M) einen zuvor gemessenen, lokalen Maximalwert (U_Max,n) des Messsignals um einen vorgegebenen ersten Prozentsatz P₁ unterschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alternativ von dem ersten Zustand „Objekt detektiert" auf den zweiten Zustand „kein Objekt detektiert" gewechselt wird, falls die Größe des aktuell gemessenen Messsignals (U_M) einen vorgegebenen ersten Schwellwert (U_S1) unterschreitet, ohne jedoch den lokalen Maximalwert (U_Max,n) des Messsignals (U_M) um den vorgegebenen ersten Prozentsatz P₁ unterschritten zu haben.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass von dem zweiten Zustand „kein Objekt detektiert" zu dem ersten Zustand „Objekt detektiert" gewechselt wird, falls die Größe des aktuell gemessenen Messsignals (U_M) einen zuvor gemessenen lokalen Minimalwert (U_Min,n) des Messsignals um einen vorgegebenen zweiten Prozentsatz P₂ übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene erste Prozentsatz P₁ größer als der vorgegebene zweite Prozentsatz P₂ gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass alternativ von dem zweiten Zustand „kein Objekt detektiert" zu dem ersten Zustand „Objekt detektiert" gewechselt wird, falls die Größe des aktuell gemessenen Messsignals (U_M) einen vorgegebenen zweiten Schwellwert (U_S2) übersteigt, ohne jedoch den lokalen Minimalwert (U_Min, _n) des Messsignals um den vorgegebenen zweiten Prozentsatz P₂ überstiegen zu haben.
Verfahren nach Anspruch 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schwellwert (U_S1) gleich dem zweiten Schwellwert (U_S2) ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsignal (U_M) als Funktion einer lateralen Verschiebung (X) eines Sensors gemessen wird.
Messgerät, insbesondere ein handhaltbares Ortungsgerät (24, 124), zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Messgerät (24, 124) über Ausgabemittel (28, 38, 176) verfügt, die es gestatten, den jeweils gemessenen Zustand (Z) wiederzugeben.
Messgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wiedergabe des Zustands (Z) optisch erfolgt.
Messgerät nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Messgerät (24, 124) über zumindest einen Sensor mit mindestens einem Empfangsleiterschleifensystem verfügt.