JP5744053B2 - 手持ち式測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載の形式の手持ち式測定装置に関する。

手持ち式測定装置であって、測定物における対象物の位置を測定するために設けられた位置測定センサと、対象物特性値を検出するために設けられた対象物センサを備えた保護回路とを有しており、前記対象物特性値は、測定物に対する位置測定センサのアライメントに依存している形式のものが既に提案されている。保護回路の対象物センサにより、手持ち式測定装置の測定物への当接が検出される。

発明の開示
本発明は、手持ち式測定装置であって、測定物における少なくとも１つの対象物の位置を測定するために設けられた少なくとも１つの位置測定センサと、少なくとも１つの対象物特性値を検出するために設けられた少なくとも１つの対象物センサを備えた保護回路とを有しており、前記対象物特性値は少なくとも、測定物に対する位置測定センサのアライメントに依存している形式のものに関する。

保護回路が少なくとも１つの操作者センサを有しており、該操作者センサは、操作者に依存した少なくとも１つの操作者特性値を検出するために設けられていることが提案される。「手持ち式測定装置」とは特に、操作者によって保持及び／又はガイドされて、少なくとも１つの測定を実行するために設けられた装置であると理解されたい。有利には手持ち式測定装置は、一緒に動くディスプレイに測定結果を表示する。特に「位置測定センサ」の概念は、容量型センサ、誘導型センサ、レーダーセンサ、Ｘ線センサ、当業者に有利であるとみなされるその他のセンサ及び／又は有利にはＵＷＢセンサであると理解されたい。「ＵＷＢセンサ」とは特に、測定時に少なくとも１つの広帯域の無線信号を発信し、無線信号の反射を受信するセンサであると理解されたい。「ＵＷＢ」とは「Ultra Wide Band」の略である。「広帯域の無線信号」とは特に、０．３ＧＨｚより大きな、有利には１ＧＨｚよりも大きな３ｄｂ帯域幅を有した無線信号であると理解されたい。有利には、無線信号は、当業者には有利とされる１８０ＭＨｚ〜１０．５ＧＨｚの、特に有利には６００ＭＨｚ〜３ＧＨｚの中心周波数を有している。

位置測定センサの送信出力は、０．５ｍＷよりも小さく、及び／又は−４１．３ｄＢｍ／ＭＨｚよりも小さく、特に有利には−６３ｄＢｍ／ＭＨｚよりも小さい。特に、「測定物における対象物の位置を測定する」という表現は、位置測定センサが運転中、測定物内に隠れて位置している対象物を検出することができることを意味している。有利には、位置測定センサは、運転中、特に対象物が、位置測定センサの位置測定領域内に配置されている場合に、隠れて位置している対象物と位置測定センサとの間の距離を検出する。有利には位置測定センサは、壁、天井、及び／又は床内に位置している対象物の位置を測定するために設けられている。対象物とは例えば、鉄筋、プラスチック管、電気ケーブル、及び／又は特に壁を形成する別の物質、例えばコンクリート、レンガ、石材等であり得る。

「保護回路」とは特に、少なくとも１つの運転状態で、無線信号の送信を阻止する回路であると理解されたい。即ち特に、第３の機器、例えばＧＰＳ、Ｗ−ＬＡＮ、ＵＭＴＳ、航空無線、及び／又は電波天文学を、無線信号によるノイズから保護するためのものである。

「対象物センサ」とは特に、ＵＷＢセンサ、インピーダンス測定センサ、光学センサ、識別センサ、誘導型センサ、音響センサ、触覚センサ、当業者に有利とされるその他のセンサ、及び／又は有利には容量型センサであると理解されたい。「ＵＷＢセンサ」は有利には、測定物の表面と対象物センサとの間の距離を、測定物の表面から反射される広帯域の無線信号によって測定する。「インピーダンス測定センサ」は、有利にはアンテナの造波抵抗、アンテナのマッチングエラー、アンテナのジャンプ及び／又はパルス応答、及び／又は、当業者が有利と判断するその他のアンテナの特性値を測定する。有利にはインピーダンス測定センサは、位置測定センサのアンテナのインピーダンスを測定する。「光学センサ」は特に、反射光バリア、フォトリフレクタ及び／又は当業者が有利と判断するその他の光学センサであると理解されたい。「識別センサ」とは特に、測定物上に設けられたマーキング、例えばバーコード又はＲＦＩＤチップを、少なくとも１つの運転状態で検出するセンサであると理解されたい。「音響センサ」とは特に、超音波センサ、又は当業者が有利と判断するその他のセンサであると理解されたい。「容量型センサ」とは特に、少なくとも測定物への位置測定センサのアライメント、及び特に測定物と位置測定センサとの距離に依存した容量を測定するセンサであると理解されたい。

「設けられている」とは特に、特別に構成されている、設計されている及び／又はプログラミングされているものと理解されたい。

「対象物特性値」とは特に、アナログ式に及び／又はデジタル式にコード化して、測定物に対して相対的な位置測定センサのアライメントに関する情報を準備する及び／又は移送する特性値であると理解されたい。有利にはこの情報から少なくとも、位置測定センサが測定物に整列されているかどうかを推測することができる。

「操作者センサ」とは特に、触覚センサ、抵抗センサ、運動センサ、加速度センサ、ＲＦＩＤセンサ、赤外線センサ、当業者が有利と判断するその他のセンサ及び／又は有利には容量型センサであると理解されたい。「触覚センサ」は例えば、ハンドグリップ及び／又は少なくとも１つの車輪の少なくとも１つの車軸に配置されている、操作者によって操作可能なスイッチとして形成することができる。「運動センサ」は例えば、測定物に対して相対的な手持ち式測定装置の運動を、懸架装置の軸に配置されたインクリメンタル送信器によって検出することができる。「ＲＦＩＤセンサ」は例えば、操作者に連行されるＲＦＩＤチップの存在を検出することができる。これは同時に、盗難防止装置として働くことができる。

特に「操作者特性値」とは、使用者と手持ち式測定装置との相互作用に関する情報を、アナログ式及び／又はデジタル式にコード化して準備する及び／又は移送する特性値であると理解されたい。有利には操作者特性値は、操作者が手持ち式工具を把持しているかどうか、加速させるかどうか、測定物に置いたかどうか、及び／又は動かしたかどうかを表している。

手持ち式測定装置の本発明による構成によれば、特に僅かな構成部品及び僅かな構造的な手間で、測定準備のできた運転状態を特に有利かつ確実に認識することができる。これにより特に、別の運転状態では位置測定センサをオフにすることができ、これにより電磁的なノイズが回避される。

別の構成では、保護回路が少なくとも１つの評価ユニットを有しており、該評価ユニットは、少なくとも１つの運転状態で、少なくとも対象物特性値と操作者特性値とに依存した制御特性値をアウトプットすることが提案される。「評価ユニット」とは、特に、対象物特性値のためのインプットと、操作特性値のためのインプットと、制御特性値のためのアウトプットとを有するユニットと理解されたい。選択的には、評価ユニットは、対象物測定値と操作特性値のための唯１つのインプットを有することもできる。選択的又は付加的には、評価ユニットは操作特性値と対象物測定値を特に論理的に互いに結合することができる。「制御特性値」とは、特に、位置測定センサの無線信号の出力に影響を与える、特に無線信号を遮断するために設けられている特性値であると理解されたい。評価ユニットによって、構造的に簡単に、測定準備のできた運転状態を特に確実に検出することができる。

さらに、対象物センサが、位置測定センサから測定物への距離に依存して対象物特性値を算出するために設けられていることが提案され、これにより測定装置が、測定物に対して相対的に測定準備のできた位置に配置されている場合には、特に確実に検知することができる。「距離に依存した」という表現は、特に、対象物特性値が、距離を示す少なくとも１つの情報を有していることと理解されたい。有利にはこの情報から、手持ち式測定装置の車輪が測定物に当て付けられているかどうかが検出可能である。

さらに、位置測定センサが少なくとも１つの運転状態で、広帯域の無線信号を発信することが提案されており、これにより構造的に簡単で特に有利かつ正確な位置測定が可能である。

さらに、保護回路が少なくとも１つの運転状態で、広帯域の無線信号の発信に干渉することが提案されており、これにより有利には、測定されるべきではない運転状態では無線信号を減じるおよび又は有利には遮断することができる。特に、「発信に干渉する」という表現は、広帯域の無線信号の保護回路が特に、無線信号の送信出力を変更する、及び／又は有利にはスイッチオン及び／又はオフすることと理解されたい。選択的には発信は、外乱となる周波数範囲でのみ抑制されることができる。

さらに、位置測定センサと対象物センサとが少なくとも部分的に一体に形成されていることが提案されていて、これにより特に有利には、構成部品および構造的な手間を減じることができる。「少なくとも部分的に一体に形成されている」という表現は、特に、位置測定センサと対象物センサとが少なくとも１つの共通の機能グループを有しており、この機能グループは有利には測定値を、特別な電気的な特性値に変換する。有利には、位置測定センサと対象物センサとは、１つの共通の測定検出器を有している。有利には、対象物センサと位置測定センサとは、同じ機能原理、例えばＵＷＢ信号により、選択的には異なる機能原理、例えばＵＷＢ信号および容量的な信号により、少なくとも１つの特性値を検出する。

本発明の有利な構成では、対象物センサ及び／又は操作者センサが、容量式に測定するために設けられていて、これにより特に確実かつ堅牢な測定が構造的に簡単に行える。「容量式に測定」という表現は特に、対象物センサ及び／又は操作者センサが少なくとも１つの容量を測定することを意味している。有利には、対象物センサは、対象物センサの測定検出器と測定物との間の少なくとも１つの容量を測定する。有利には操作者センサは、操作者センサの測定検出器と操作者との間の容量を測定する。

さらに、対象物センサと操作者センサとが、少なくとも部分的に一体に形成された測定手段を有していることが提案されていて、これにより有利には、構成部品と構成スペースとを省くことができる。「測定手段」とは、特に、測定検出器から来るエネルギを特性値に変換する、即ち特に、翻訳及び／又は直線化する手段と理解されたい。有利には、１つ又は２つの測定手段が、対象物特性値及び／又は操作者特性値を発信する。

さらに対象物センサと操作者センサとが少なくとも部分的に直列に接続されていることが提案されていて、これにより特に、構成部品を省きかつ構造的に簡単にセンサの特性値を結合することができる。有利には、対象物センサと操作者センサの測定検出器が、有利には測定物と操作者とを介して直列に接続されている。「直列に接続」の表現は、特に、測定のために使用されるエネルギが、これらの測定検出器を相前後して通ることであると理解されたい。「測定検出器」とは、特に、測定するために使用されるエネルギを発信する及び／又は有利には受け取り、この場合、特に変換する手段であると理解されたい。

さらに操作者センサが、少なくとも１つの加速度を検出するために設けられていることが提案され、これにより特に有利には、操作者と手持ち式測定装置との相互作用を検出することができる。「加速度」とは、特に、測定物に対して相対的な操作者センサの測定手段の加速度であると理解されたい。選択的又は付加的に、操作者センサは、特に積分により、測定物に対して相対的な操作者センサの測定手段の速度を検出する。

さらに、操作者センサが、少なくとも１つの回転速度（「Gyro」）を検出するために設けられていることが提案されていて、これにより特に有利には、操作者と手持ち式測定装置との相互作用を検出することができる。このようにして特に、ディテクタが例えば壁から持ち上げられたことを検知することができる。

図面
さらなる利点は以下の図面の説明により明らかである。図面には本発明の実施例が示されている。図面、詳細な説明、請求項は、組み合わされた多数の特徴を有している。当業者はこれらの特徴を目的に応じて個々に利用することもでき、又は有利にはさらに組み合わせることもできる。

位置測定センサと、対象物センサ及び操作者センサを備えた保護回路とを有した本発明による手持ち式測定装置を示した図である。 図１に示した手持ち式測定装置の保護回路の構成を示したブロック図である。 図１に示した手持ち式測定装置の保護回路を概略的に示した図である。 図１に示した手持ち式測定装置の評価の機能形式を示した図である。

実施例の説明
図１には、本発明による手持ち式測定装置１０が示されていて、この手持ち式測定装置１０は位置測定センサ１２を備えている。位置測定センサ１２は測定運転中、測定物１６内における対象物１４の位置を測定する。測定物１６は壁として形成されている。この場合、対象物１４は、測定物１６の表面の下側に隠れて配置されていても良い。位置を測定するために位置測定センサ１２は測定検出器４０と位置測定電子機器４２とを有している。位置測定センサ１２は測定運転中、広帯域の無線信号３６を送信する。無線信号３６の帯域幅は１〜３ＧＨｚである。測定検出器４０は、個別に詳しく示していないが複数のアンテナを有している。位置測定電子機器４２と測定検出器４０とは共に、ＳＡＲ位置測定システム（Synthetic Aperture Rader）を形成している。無線信号３６は対象物１４から反射される。反射の継続時間と強さが、位置測定センサ１２により測定される。広帯域の無線信号３６の深度分解能はこの場合、以下の式で計算できる。

Δｚ：深度分解能（ｍ）
Ｃｏ：光速度（ｍ／ｓ）
εγ：測定物の誘電率
Ｂ ：無線信号の帯域幅

測定運転中、操作者２８は手持ち式測定装置１０を測定物１６の表面に沿って動かす。このために手持ち式測定装置１０は、複数の車輪４４を備えた走行機構を有している。この走行機構は複数の車軸（詳しくは図示せず）を有しており、この車軸に車輪４４が回転可能に取り付けられている。車軸は、測定物１６に対して相対的な手持ち式測定装置１０の運動を検出する運動センサ（詳しくは図示せず）に結合されている。これにより手持ち式測定装置１０の計算ユニット（詳しくは図示せず）が、測定物１６の二次元断面を算出する。計算ユニットはマイクロコントローラとして構成されている。

図２には、手持ち式測定装置１０が、対象物センサ２０を備えた保護回路１８を有していることが示されている。対象物センサ２０は運転中に対象物特性値２２を検出する。対象物特性値２２は、測定物１６への位置測定センサ１２のアライメントに依存しており、即ち、対象物特性値２２は、位置測定センサ１２が測定物１６に対して整列しているかどうかを表す少なくとも１つの情報を有している。このために対象物センサ２０は測定手段３８と測定検出器４０とを有している。位置測定センサ１２の測定検出器４０は対象物センサ２０の測定検出器４０と一体的に形成されている。従って、位置測定センサ１２と対象物センサ２０とは部分的に一体に形成されている。選択的に、位置測定センサ１２の測定検出器と、対象物センサ２０の測定検出器４０とを別個に形成することもでき、これは例えば車輪４４又は摺動接点を介して、特に容量的に測定物１６に接続することができる。

対象物センサ２０は容量式センサとして形成されている。即ち、測定手段３８は２つの入力端の間の容量を測定するためのものである。従って、対象物センサ２０は対象物特性値２２を容量的に測定する。測定手段３８は測定検出器４０を介して容量的に測定物１６に接続されている。これにより対象物センサ２０は対象物特性値２２を、位置測定センサ１２から測定物１６への距離に依存して検出する。選択的に又は付加的に、対象物センサを、車輪４４に結合された運動センサとして、又は、運転中に表面に対する車輪４４の圧力を検出するセンサとして形成することもできる。

さらに保護回路１８は、第１の操作者センサ２４と第２の操作者センサ２６とを有している。操作者センサ２４，２６は測定運転中に、操作者２８に依存した操作者特性値３０を検出する。操作者特性値３０は、操作者２８の相互作用を表す情報を有しており、この情報により測定意思、即ち、操作者２８が測定しようとしているのかどうかがわかる。例えば操作者特性値３０は、手持ち式測定装置１０が加速されているかどうか、操作者２８が手持ち式測定装置１０の近くにとどまっているか、及び／又は操作者２８が手持ち式測定装置１０のハンドグリップ４６を把持しているかどうかを示すことができる。

この実施例では、第１の操作者センサ２４が測定手段３８と測定検出器４８とを有している。操作者センサ２４の測定手段３８は対象物センサ２０の測定手段３８と一体的に形成されている。測定検出器４８は電極として形成されている。さらに、測定検出器４８は手持ち式測定装置１０のハンドグリップ４６内に配置されている。測定手段３８は測定検出器４８を介して容量的に操作者２８に接続されている。操作者センサ２４は操作者特性値３０を容量式に測定する。

図２及び図３には、対象物センサ２０の測定検出器４０と操作者センサ２４の測定検出器４８とが直列に接続されていることが示されている。測定検出器４０，４８の一方のゲートはそれぞれ、測定手段３８の入力端に接続されている。測定検出器４０，４８の他方のゲートは測定物１６と操作者２８とを介して容量的に互いに接続されている。操作者２８がハンドグリップ４６を把持し、手持ち式測定装置１０が上述したように測定物１６に当接させられると、この直列回路は閉じられる。操作者２８は足又はその他の体の一部を介して測定物１６につながっている。

保護回路１８は評価ユニット３２を有しており、この評価ユニット３２は部分的に計算ユニットと一体的に形成されている。評価ユニット３２は計算ルーチンを含んでいる。この計算ルーチンは計算ユニットのプロセッサで実行されている。さらに評価ユニット３２は対象物特性値２２と操作者特性値３０とを有する信号のための入力端を有している。さらに、評価ユニット３２は制御特性値３４のための出力端を有している。

評価ユニット３２は運転中、対象物特性値２２と操作者特性値３０とに応じて制御特性値３４をアウトプットする。制御特性値３４は、位置測定電子機器４２の入力信号である。前記の直列回路が開かれると、保護回路１８は位置測定電子機器４２を介して、広帯域の無線信号３６の発信を中断する。従って、前記直列回路は、対象物特性値２２と操作者特性値３０のＡＮＤ結合を形成している（図４）。これにより、広帯域の無線信号３６は、測定物内にのみ、そして測定に必要な場合にだけ送られることが保証されている。

第２の操作者センサ２６は運転中に、手持ち式測定装置１０の加速度を検出する。測定された加速度は、評価され、即ち重み付けされ、フィルタリングされ、測定時に手持ち式測定装置１０が動かされる方向に方向付けられる。評価された加速度が閾値を超過すると、評価ユニット３２は、操作者に起因する測定運動に基づいて、位置測定電子機器４２を介して広帯域の無線信号３６をスイッチオンする。第２の操作者センサ２６の操作者特性値と対象物特性値２２との間のＡＮＤ結合はこの場合、評価ユニット３２によって行われる。

Claims (12)

1. 測定物（１６）における少なくとも１つの対象物（１４）の位置を測定するために設けられた少なくとも１つの位置測定センサ（１２）と、
   少なくとも１つの対象物特性値（２２）を検出するように設けられた少なくとも１つの対象物センサ（２０）を備えた保護回路（１８）と、を有しており、
   前記対象物特性値（２２）は少なくとも、測定物（１６）に対して位置測定センサ（１２）が整列しているかどうかを表す、手持ち式測定装置（１０）であって、
   保護回路（１８）が少なくとも１つの操作者センサ（２４，２６）を有しており、該操作者センサは、操作者（２８）が測定しようとしているのかどうかを表す少なくとも１つの操作者特性値（３０）を検出するように設けられており、
   保護回路（１８）は、対象物特性値（２２）と操作者特性値（３０）とに応じて少なくとも一部の無線信号の送信を阻止することを特徴とする、手持ち式測定装置。
2. 保護回路（１８）が少なくとも１つの評価ユニット（３２）を有しており、該評価ユニットは、少なくとも１つの運転状態で、少なくとも対象物特性値（２２）と操作者特性値（３０）とに依存した制御特性値（３４）をアウトプットする、請求項１記載の手持ち式測定装置。
3. 対象物センサ（２０）が、位置測定センサ（１２）から測定物（１６）への距離に依存して対象物特性値（２２）を検出するために設けられている、請求項１又は２記載の手持ち式測定装置。
4. 位置測定センサ（１２）が少なくとも１つの運転状態で、広帯域の無線信号（３６）を発信する、請求項１から３までのいずれか１項記載の手持ち式測定装置。
5. 保護回路（１８）が少なくとも１つの運転状態で、広帯域の無線信号（３６）の発信に干渉する、請求項４記載の手持ち式測定装置。
6. 位置測定センサ（１２）と対象物センサ（２０）とが少なくとも部分的に一体に形成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の手持ち式測定装置。
7. 対象物センサ（２０）及び／又は操作者センサ（２４）が、容量式に測定するために設けられている、請求項１から６までのいずれか１項記載の手持ち式測定装置。
8. 対象物センサ（２０）と操作者センサ（２４）とが、少なくとも部分的に一体に形成された測定手段（３８）を有している、請求項１から７までのいずれか１項記載の手持ち式測定装置。
9. 対象物センサ（２０）と操作者センサ（２４）とが少なくとも部分的に直列に接続されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の手持ち式測定装置。
10. 操作者センサ（２６）が、少なくとも１つの加速度を検出するために設けられている、請求項１から９までのいずれか１項記載の手持ち式測定装置。
11. 操作者センサ（２６）が、少なくとも１つの速度を検出するために設けられている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の手持ち式測定装置。
12. 操作者センサ（２６）は、少なくとも１つの回転速度を検出するために設けられている、請求項１１記載の手持ち式測定装置。

Images