KR101175947B1

KR101175947B1 - 위치 측정 장치 및 위치 측정 장치를 캘러브레이팅하는방법

Info

Publication number: KR101175947B1
Application number: KR1020067023653A
Authority: KR
Inventors: 우베 스쿨테티-베츠; 비요에른 하제; 미하엘 말러; 울리 호프만; 라이너 크라프; 크리스토프 빌란트
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 2004-05-12
Filing date: 2005-03-21
Publication date: 2012-08-23
Also published as: EP1747483A1; CN1954240B; KR20070007926A; ES2347448T3; DE502005009828D1; US20080148803A1; US8020425B2; EP1747483B1; WO2005111663A1; CN1954240A; DE102004023330A1

Abstract

본 발명은 매체 내에 포함된 대상물을 검출하기 위한 제 1 수단, 및 위치 측정 장치의 측정 신호용 제어 및 평가 유닛을 포함하는 위치 측정 장치, 특히 휴대용 위치 측정 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따라, 상기 장치(56,57,58)에 매체(66)의 표면(65)과 상기 위치 측정 장치(56, 57,58)의 사전 설정 가능한 간격(d)을 검출할 수 있는 제 2 수단(62,68,80,81)이 첨가되는 것이 제안된다. 또한 본 발명은 측정 장치를 캘러브레이팅 하는, 특히 매체 내에 포함된 대상물을 검출하기 위한 휴대용 위치 측정 장치를 캘러브레이팅 하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법에서는, 상기 측정 장치(56,57,58)의 캘러브레이팅을 위한 기준 측정이, 매체(66)의 표면(65)과 상기 측정 장치(56,57,58)의 간격(d)을 적어도 한번 측정한 후에, 비로소 실시된다.

매체 내의 대상물, 센서, 수신기, 최소 간격, 기준 측정

Description

위치 측정 장치 및 위치 측정 장치를 캘러브레이팅하는 방법 {TRACKING DEVICE AND METHOD FOR CALIBRATING A TRACKING DEVICE}

본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에 따른 매체 내에 포함된 대상물을 검출하는 위치 측정 장치, 특히 휴대용 위치 측정 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 측정 장치를 캘러브레이팅하는 방법, 특히 매체 내에 포함된 대상물을 검출하는 휴대용 측정 장치를 캘러브레이팅 하는 방법에 관한 것이다.

매체 내에 포함된 대상물을 검출하는 위치 측정 장치들은 수작업 및 내부 공사 분야에서, 예를 들면 전기 배선 또는 수도관의 위치 검출을 위해 다양하게 사용되고 있다. 장치의 조작은 원래의 측정 기능을 구체적으로 구현하는 것과 더불어, 측정 결과의 질에 결정적으로 중요하다. 기술적으로 가치있는 측정 장치도 사용자가 잘못 조작한다면, 또는 사용자가 장치의 조작을 잘못 이해한다면, 실제 사용시 측정 성과가 미비할 수 있다.

전형적으로 벽, 천장 및 바닥에 있는 케이블, 배관, 금속 스탠드, 또는 목재 기둥을 찾기 위해 사용되는 위치 측정 장치의 경우 사용되는 검출 방법에 의해 상이한 장치 타입들이 구분될 수 있다.

예를 들면, 매체 내에 포함된 금속 대상물에 의해 방해되는 자계를 발생시키 는 유도성 장치들이 공지되어 있다. 이렇게 변화된 자계는 하나 또는 다수의 코일을 포함하는 검출 장치에 의해 측정됨으로써, 금속 대상물의 위치는 대상물을 포함하는 매체의 표면 위로 위치 측정 장치가 이동함으로써 검출될 수 있다. 이러한 검출 장치는 금속만 검출 가능하다는 단점이 있다.

용량성 장치로서 일컬어질 수 있는 제 2 부류의 위치 측정 장치는 측정 장치 내에 있는 측정 커패시터를 통해, 매체, 예를 들면 벽, 천장 또는 바닥에 포함된 대상물에 의해 방해되는 전계를 액티브하게 형성한다. 이러한 전계는 검출하려는 매체 내로 아주 깊게 침투하지 않는다. 그러므로 이러한 장치는 특히 스터드파인더(studfinder)로서 사용되는데, 그 이유는 이 장치가, 플라스터보드 또는 목재 판지와 같은 벽 판지 뒤에 감춰진, 특히 목재 기둥의 위치를 검출할 수 있기 때문이다.

또한, 용량성이지만 수동적인, 즉 고유 전계를 생성하지 않으면서 메인 전압 라인의 교류 전압 필드를 검출하여, 벽에 있는 액티브 전기 라인의 위치 및 진행을 나타낼 수 있는 메인 전압 검출기가 공지되어 있다.

최근에는 측정 커패시터를 통해, 검출하려는 매체 내로 깊이 침투할 수 있는 고주파 전자계를 발생시키는 고주파 검출기가 공지되어 있다. 검출하려는 매체의 표면을 지나갈 때, 예를 들면 그 안에 포함된 대상물에 의해 야기되는 내부 재료 변화가 측정 커패시터의 유전 상수의 변화에 의해 검출되고 위치가 측정된다. 이러한 방식의 측정 장치의 경우 대상물이 금속, 플라스틱, 가스 또는 액체로 이루지거나 또는 이러한 것들을 포함하고 있는 지의 여부는 중요하지 않다. 매체 내에 포함된 대상물의 전기적 특성이 주변 매체, 예를 들면 벽 재료의 전기적 특성과 상이한 것으로 충분하다.

또한 매체 내에 숨겨진 대상물에 의해 반사된 레이더 펄스를 전송하는 레이더 장치들도 공지되었다. 반사된 레이더 펄스를 평가함으로써 매체 내에 포함된 대상물에 대한 정보 제공이 가능하다.

전술한 장치들의 대부분에 있어서 공통적인 사실은, 바른 측정 결과를 얻기 위해 특히 장치를 켤 때 및/또는 규칙적인 간격으로 장치가 캘러브레이팅 되어야 한다는 것이다. 이러한 캘러브레이팅의 경우, 대개 적어도 하나의 내부 전자 조정이 실시되는데, 이 조정은 찾으려는 대상물이 센서의 근처에 없는 상태에서 이루어져야 한다.

그러므로, 예를 들면 금속 위치 측정 장치들은 근처에 있는 각각의 금속에 대해 큰 간격을 두고 캘러브레이팅 되어야 한다. 이를 위해, 장치를 전형적으로, 검출하려는 벽과 간격을 두고 접촉시키지 않는다. 캘러브레이팅 후에 장치를 검출하려는 매체, 예를 들면 벽, 바닥 또는 천정에 접촉시켜, 숨겨진 대상물의 위치를 검출한다. 이러한 캘러브레이팅 과정은 시간이 오래 걸리는 것을 도외시하더라도, 캘러브레이팅 과정 자체에 의한 위험이 있는데, 그 이유는 캘러브레이팅을 잘못 실시한 경우, 틀린 포지티브 또는 틀린 네가티브 측정 결과가 얻어질 수 있기 때문이다. 최악의 경우 물적 또는 인적 피해가 잘못된 캘러브레이팅의 결과로 나타날 수 있다.

또한, 다수의 용량성 위치 측정 장치들은 측정 장치를 직접 벽에 접촉시킬 때 기준 측정에 의해 캘러브레이팅 될 수 있다.

매체 내에 포함된 대상물을 검출하기 위한 본 발명에 따른 위치 측정 장치는 매체 내에 포함된 대상물을 검출하기 위한 수단을 포함한다. 이 검출 수단과 더불어, 위치 측정 장치는, 매체의 표면과 위치 측정 장치 간의 사전 설정 가능한 간격을 측정하고, 이로써 장치가 매체와의 필요한 최소 간격을 유지하게 하거나, 또는 매체의 표면에 분명히 접촉되게 할 수단도 포함한다. 측정 장치에 대한 간격 센서를 형성하는 제 2 수단에 의해, 위치 측정 장치를 캘러브레이팅 하기 위한 기준 측정이 실시될 수 있도록 본 발명에 따른 위치 측정 장치가 배치될 수 있게 된다. 이 기준 측정은 예를 들어 유도 위치 측정 센서의 경우 매체에 접촉시키지 않고 실시되는데, 이경우, 어떠한 대상물도 대상물의 위치를 측정하기 위한 검출 유닛과 가까이 있지 않아야 한다. 이러한 대상물은 캘러브레이팅을 위해 실시되는 기준 측정 또는 영점 측정을 왜곡시키고 이로써 측정 장치의 영점 조정을 틀리게 한다. 본 발명에 따른 위치 측정 장치는 벽 간격 센서에 의해 이 경우 기준 측정에 필요한 최소 간격을 보장할 수 있게 한다.

또한, 소위 용량적으로 작동하는 "스터드파인더(Studfinder)" 또는 기둥 검출기와 같은 측정 장치들이 있는데, 상기 장치들은 검출하려는 벽에 기둥이 없는 지점에 접촉시켜 캘러브레이팅 한다. 그러면, 이렇게 측정된 순수 벽 신호가 기준 신호 또는 캘리브레이션 신호에 상응한다. 상기 경우, 장치를 벽에 접촉시킴으로써 벽접촉이 보장된다. 따라서, 이러한 측정 장치의 경우, 장치에 사전 설정 가능한, 매체의 표면에 대한 간격은 0이다. 비접촉으로 캘러브레이팅 되어야 하는 측정 장치의 특정 적용 경우, 벽과 측정 장치의 간격이 0인 특별 상황은, 이러한 조건에서는 에러 발생이 쉬워 상기 비접촉식 특수 측정 장치에 대한 캘러브레이팅이 무의미하다는 것을 측정 장치 및 사용자에게 신호화하기에 충분하다.

종속 청구항에 제시되는 특징들은 청구항 제 1 항에 따르는 본 발명에 따른 위치 측정 장치의 바람직한 실시예들이다.

본 발명에 따른 위치 측정 장치의 바람직한 실시예에서, 간격 센서를 구비하는 제 2 검출 수단은 용량성 센서를 포함한다. 용량성 센서는 그 전극들 사이에 전계 또는 전자계를 형성한다. 예를 들면 처음에는 비접촉 상태의 측정 장치가 벽으로 접근함으로써, 상기 전계에서 주변 매체가 변화되면, 그 결과 측정 커패시터의 측정 영역 내에 도입된 매체의 상이한 유전 상수에 의해 커패시터의 전계 또는 전자계가 발생한다. 이러한 전계 변화는 측정 가능하다.

본 발명에 따른 위치 측정 장치의 특히 바람직한 실시예에서 매체 내에 포함된 대상물을 검출하기 위한 제 1 수단의 구성부인 측정 커패시터는 간격 센서로서도 사용되고 이로써 제 2 검출 수단도 형성한다. 위치 측정을 위한 측정 커패시터의 적합한 결선에 의해 동일한 구성부품으로 간격 센서도 구현될 수 있다. 이로 인해, 바람직하게는 본 발명에 따른 위치 측정 장치가 컴팩트하게 구성될 수 있다. 상기 실시예에서 제 1 및 제 2 수단이 동일 구성부품에 의해 구현된다.

본 발명에 따른 위치 측정 장치의 대안적 실시예에서 간격 센서를 형성하는 제 2 검출 수단은, 검출하려는 매체의 표면과 본 발명에 따른 측정 장치의 최소 간격을 결정하기 위한 광학 센서를 포함할 수 있다. 이 경우 모든 종류의 광학 검출기가 센서로서 작동할 수 있다. 그래서, 예를 들면 삼각법에 공지된 바와 같이, 예를 들면 레이저의 포커싱된 광빔이 검출하려는 매체의 표면을 비스듬하게 조명할 수 있다. 예를 들면 CCD-장치와 같은 감광 수신기는 벽으로부터 반사된 방사선 세기를 일정 각도로 검출한다. 상기 각도는 방사된 광이 측정 장치의 벽에 접촉하는 경우에만 수신기로 돌아올 수 있도록 설정될 수 있다. 이 경우, 본 발명에 따른 간격 센서에 의해 벽에 직접 접촉한 것이 검출될 수 있을 것이다. 대안적 실시예에서, 벽으로부터 재반사된 광이 특정 최소 간격에서만 수신되도록 함으로써, 상기 신호에 의해, 검출하려는 벽에 대한 최소 간격이 주어진다는 것이 확인될 수 있다. 이러한 간격 측정은 적어도 하나의 초음파 신호를 사용해서도 가능하다.

원칙적으로 본 발명에 따른 위치 측정 장치의 간격 센서는 기계적인 방법으로도 구현될 수 있다. 이 경우 모든 기계적인 접촉 검출 방식은 스위칭 소자들에 의해 가능하다. 장치를 벽에 접촉하는 경우 또는 벽과 장치 간의 간격이 최소 간격을 초과하는 경우 스위칭 소자들이 자동적으로 작동되고, 따라서 최소 간격의 미달이 측정 장치의 제어 및 평가 유닛에 전달된다.

본 발명에 따른 측정 장치의 모든 이러한 실시예들에서 공통적인 사실은, 벽 간격 센서의 신호가 전자적 또는 소프트웨어 기술적으로 위치 측정 장치에 의해 자체 평가된다는 것이다. 이러한 추가 정보로 인해 캘러브레이팅 측정이 실시되어도 되는지 실시되어서는 안 되는지가 결정될 수 있다. 상기 결정은 예를 들어 측정 장치의 제어 또는 평가 유닛에서 자동적으로 이루어질 수 있다. 그러면 예를 들어 본 발명에 따른 위치 측정 장치의 사용자도 성공적인 또는 실패한 캘러브레이팅에 대해 디스플레이 또는 음 신호로 정보를 얻을 수 있다. 또한 본 발명에 따른 위치 측정 장치에는, 벽과 충분한 간격을 두는 경우 장치를 자동적으로 캘러브레이팅 하는 자동화 장치가 통합될 수 있다. 또한, 이러한 실시예의 장점은, 측정 장치가 스위칭 온 직후에 작동 가능하다는 것이며, 이는 캘러브레이팅 과정이 사용자와 무관하게 이미 실시되었기 때문에 가능하다.

또한 측정 장치의 캘러브레이팅을 위한, 특히 매체 내에 포함된 대상물을 검출하기 위한 휴대용 위치 측정 장치의 캘러브레이팅을 위한 본 발명에 따른 방법은 캘러브레이팅을 위해 필요한 측정 장치의 기준 측정이, 매체와 측정 장치의 간격을 적어도 한번 측정한 후에야 실시될 수 있다는 장점이 있다. 이러한 방식으로 본 발명에 따른 방법은 캘러브레이팅을 위한 정확한 기준 측정이 실시되는 것을 보장한다. 특히 특정 측정 장치에서 캘러브레이팅을 위한 이러한 기준 측정은, 매체의 표면과 측정 장치 간의 간격이 사전 설정 가능한 최소 간격에 미달하는 경우 실시되지 않는다. 측정 장치와 매체 간의 간격이 사전 설정 가능한 최소 간격보다 더 작은 경우, 예를 들어 유도성 측정 장치와 같은 측정 장치들에서는 캘러브레이팅에 오류가 있게 되고 잘못된 측정에 대한 위험이 커진다. 예를 들어 유도성 금속 위치 검색 장치의 경우, 캘러브레이팅 동안 금속 대상물이 측정 장치의 위치 센서의 범위 내에 있다면, 위치 센서가 대상물의 위치 검출시에 작동되지 않거나 또는 최악의 경우 존재하는 대상물을 표시하지 않을 수 있다.

또한, 기준 측정 동안 매체의 표면과 측정 장치 간의 간격이 사전 설정 가능한 최소 간격에 미달하면, 측정 장치의 캘러브레이팅을 위한 기준 측정이 중단된다. 이로 인해, 본 발명에 따른 방법에서는, 본 발명에 따른 위치 측정 장치가 이르게, 예를 들어 벽에 접촉되는 것이 방지된다.

측정 장치의 캘러브레이팅을 위한 기준 측정용 사전 설정 가능한 간격이 미달되거나 또는 초과되는 경우, 본 발명에 따른 측정 장치가 그것을 사용자에게 알리는 것이 바람직하다. 이것은 예를 들면 광학 디스플레이에 의해, 경우에 따라 측정 장치의 디스플레이에 의해 또는 경고음에 의해 실시될 수 있다.

본 발명에 따른 방법에서는 매체의 표면과 측정 장치의 사전 설정 가능한 간격이 주어지는 경우, 측정 장치의 캘러브레이팅을 위한 적어도 한 번의 기준 측정이 자체적으로 또는 자동으로 실시되는 것이 바람직하다. 이것은 본 발명에 따른 위치 측정 장치가 매체 내에 포함된 대상물의 위치 측정을 위해 단시간 동안 이용될 수 있게 한다.

따라서, 본 발명에 따른 방법은, 측정하려는 매체의 표면 상에 측정 장치가 있는 경우에만, 측정 장치의 캘러브레이팅을 위한 기준 측정이 실시될 수 있게 할 수 있다. 이러한 매체와 측정 장치의 사전 설정 가능한 간격이 사라지는 특수 상황은 예를 들면 용량성 위치 측정 장치의 경우에 바람직하게 사용된다.

측정 장치의 캘러브레이팅을 위한 본 발명에 따른 방법 및 본 발명에 따른 위치 측정 장치의 다른 장점은 이하의 도면 및 관련 설명에서 제시된다.

본 발명에 따른 위치 측정 장치의 실시예가 도면을 참고하여 하기 설명에 더 자세히 다뤄진다. 도면, 상세한 설명 및 청구항들은 많은 특징들을 조합하여 포함하고 있다. 당업자는 이러한 특징들을 개별적으로 고려하고, 의미 있는 다른 조합으로도 통합할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 측정 장치의 실시예의 사시도,

도 2는 벽에 접촉하는 경우 본 발명에 따른 측정 장치의 대안적 실시예를 개략적으로 도시한 단면도,

도 3은 측정 장치가 벽에서 떨어져 있는 경우 도 2에 따른 측정 장치를 개략적으로 도시한 단면도,

도 4는 측정 장치가 벽에 접촉된 경우의 간격 센서의 제 2 실시예를 포함한 본 발명에 따른 위치 측정 장치의 대안적 실시예를 도시한 단면도,

도 5는 측정하려는 벽에 간격을 두는 경우 도 4에 따른 측정 장치를 도시한 단면도,

도 6은 측정 장치가 벽에 접촉된 경우에 대안적 간격 센서를 포함한 본 발명에 따른 측정 장치의 다른 실시예를 도시한 단면도, 및

도 7은 측정 장치가 벽에서 떨어져 있는 경우 상응하는 간격 센서를 포함한 도 6에 따른 측정 장치를 도시한 단면도이다.

도 1은 본 발명에 따른 위치 측정 장치(10)의 제 1 실시예를 개략적으로 도시한다. 위치 측정 장치는 상부 및 하부 1/2셸(48 및 50)로 형성된 하우징(12)을 포함한다. 하우징의 내부에는, 도 1의 실시예에서 금속 검출을 위한 코일 장치를 포함하는 유도 센서인 적어도 하나의 센서, 신호 발생 전자장치 및 평가 전자장치, 그리고 예를 들면 배터리 또는 충전지를 통한 에너지 공급부가 제공된다. 또한, 도 1에 따른 위치 측정 장치는 측정 신호와 상관된 출력 신호를 출력하기 위한 디스플레이(14)를 포함한다. 디스플레이(14)를 통해 예를 들면 세그먼트화된 바 디스플레이 또는 그래픽 LCD-디스플레이는 검출되는 측정 신호의 세기를 나타낼 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 위치 측정 장치는 일련의 조작 소자들(18)을 포함한 조작 필드(16)를 포함하고, 상기 조작 소자들은 예를 들면 장치를 켜고 끄는 것, 또한 경우에 따라 측정 과정을 시작하는 것을 가능하게 한다.

도 1에 따른 위치 측정 장치는 조작 필드(16)의 하부 영역에 그 형태 및 재료 디자인이 본 발명에 따른 위치 측정 장치를 가이드 하기 위한 손잡이(22)로서 형성되는 영역(20)을 포함한다. 상기 손잡이(22)를 이용해, 위치 측정 장치의 하부 측면(30)은 검출하려는 대상물 및 매체의 표면에 안내된다.

위치 측정 장치는 손잡이(22) 반대편의 위치 측정 장치(10)의 측면(28)에 하우징을 관통하는 개구(24)를 포함한다. 개구(24)는 하우징 내로 삽입된 슬리브(26) 및 측정 장치의 하우징의 상부 측면 및 하부 측면에 의해 형성된다. 개구(24)는 측정 장치의 유도 센서의 코일에 대해 동심으로 배치된다. 이러한 방식으로 측정 장치에서 개구(24)의 위치는 위치 검출기의 중심에 상응함으로써, 또한 사용자에게 경우에 따라 검출되는 대상물의 정확한 위치가 제시될 수 있다. 이 외 에도, 측정 장치는 추가로 그 상부 측면에 개구의 정확한 중심 및 그 안에 포함된 대상물의 위치를 검출할 수 있는 마킹 라인(52)을 포함한다.

적용하는 경우, 도 1에 따른 본 발명에 따른 위치 측정 장치의 하부 측면(30)은 검출되는 매체의 표면을 따라 안내된다. 이를 위해, 본 발명에 따른 위치 측정 장치의 다른 실시예들에서, 장치가 벽 위를 이동 수 있는 예를 들면 볼, 롤러 또는 다른 롤러 바디도 제공될 수 있다. 위치 측정 장치의 유도 센서를 통해 벽 내에 포함된 금속 대상물의 위치가 검출될 수 있고 디스플레이(14)에 의해 사용자에게 알려줄 수 있다. 본 발명에 따른 위치 측정 장치는 그 내부에 간격 센서를 포함하고, 상기 간격 센서는 검출하려는 벽과 측정 장치의 접촉, 또는 검출하려는 벽과 본 발명에 따른 위치 측정 장치 간의 간격이 사전 설정 가능한 최소 간격에 미달하는 것을 검출할 수 있게 한다. 이를 위해, 사용되는 간격 센서에 따라 본 발명에 따른 위치 측정 장치는 그 하부 측면에 간격 센서의 측정 신호용 배출구 및 유입구를 포함한다.

하기에는 이러한 본 발명에 따른 간격 센서의 몇개의 가능한 실시예가 도시되지만, 이 센서들로 제한되는 것으로 간주 되어서는 안 된다.

도 2 및 도 3에는 본 발명에 따른 위치 측정 장치의 다른 실시예의 개략적인 단면도가 도시된다. 도 2 에 따른 위치 측정 장치(56)는 매체 내에 포함된 대상물을 검출하기 위한 자세히 도시되지 않은 센서가 통합된 하우징(60)을 포함한다. 상기 센서는 유도 또는 용량성 센서, 용량성 고주파 센서 또는 레이더 센서일 수 있다. 그 외에도, 위치 측정 장치(56)는 간격 센서(62, 도 3 참조)를 포함한다. 매체 내에 포함된 대상물의 위치 측정을 위해 위치 측정 장치(56)는 장치 또는 하우징(60)에 제공된 볼 또는 롤러(64)에 의해, 도 2의 실시예에서 벽(66)인 매체의 표면(65) 위로 안내된다. 이 경우, 매체 내에 포함된 대상물은 상응하는 센서에 의해 위치가 검출될 것이다. 검출 센서와 더불어, 간격 센서(62)는 벽(66)과 측정 장치(56)의 접촉을 검출하거나 또는 사전 설정 가능한 측정 장치의 최소 간격을 보장할 수 있다.

본 발명에 따른 도 2에 따른 위치 측정 장치의 간격 센서(62)는 용량성 센서를 포함하고, 상기 센서는 장치의 상응하는 전자 제어 장치에 의해, 2개의 커패시터 소자들(70 또는 72) 사이에 전계 또는 전자계를 형성할 수 있다. 측정 커패시터(75)의 2개의 전극은 모든 가능한 장치 내의 각각의 전도성 재료로 이루어질 수 있다. 이 경우 특히 금속, 케이블 및 코일 등이 고려될 수 있다. 측정 커패시터(75)로부터 생성되는 위치 측정 장치의 전계(74)는, 벽(66)에 접촉되는 측정 장치의 경우 상기 전계가 적어도 부분적으로 벽 내로 투입되도록 설계된다.

도 3에 도시되듯이, 본 발명에 따른 위치 측정 장치(56)가 최소 간격(d)으로 벽(66)과 떨어져 있다면, 간격 센서(62)의 전계(74)가 벽 내로 더이상 도입되지 않거나 또는 무시될 수 있는 양으로 도입된다. 전계(74) 내로 도입되는 매체의 상이한 유전성으로 인해 간격 센서(62)의 측정 커패시터(75)의 용량이 변화한다. 이러한 용량 변화는 측정 가능하고, 벽 접촉으로 결정하거나 또는 벽에 대해 최소 간격(d)을 두는 것으로 결정하기 위한 직접 신호로 사용된다.

본 발명에 따른 위치 측정 장치가 예를 들어 용량성 장치 또는 고주파 검출기라면, 장치가 상응하게 접속되는 경우, 매체 내에 포함된 대상물의 위치 검출에 사용되는 측정 커패시터는 간격 센서(62)의 커패시터(75)로서도 사용될 수 있다. 이 경우, 바람직하게는 그 안에 포함된 대상물의 위치 검출을 위한 상이한 센서들, 그리고 벽 접촉 또는 벽 접근을 위한 상이한 센서들이 생략될 수 있으므로, 컴팩트하고 성능 좋은 위치 측정 장치가 구현될 수 있다.

간격 센서(62)에 의해 검출되어야 하는 최소 간격(d)이 예를 들면 사전에 경험적으로 검출될 수 있으므로, 간격 센서(62)의 구조 및 배치는 벽에 바로 접촉하는 것(도2) 뿐만 아니라 최소 간격(d)(도3)에 미달 하는 것도 분명히 검출될 수 있는 것이 보장된다. 도 2 및 도 3에 도시되듯이, 용량성 간격 센서는 유도 측정 장치 또는 예를 들면 레이더 장치 내로 통합될 수 있다.

도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 측정 장치용 간격 센서의 대안적 실시예를 도시한다. 도 4 및 도 5에 따른 위치 측정 장치(57)는 매체 내에 포함된 대상물을 검출하기 위한 임의의 위치 측정 장치, 예를 들면 유도 장치, 용량성 장치, 메인 전압 검출기, 고주파 검출기 또는 레이더 장치일 수 있다.

위치 측정 장치(57)는, 도 4에 개략적으로 도시된 광 센서(80)를 간격 센서(62)용으로 사용한다. 센서(80)는 예를 들어 레이저 또는 LED같은 적어도 하나의 광원(82), 및 포토 다이오드 또는 CCD-소자와 같은 상응하게 배치된 광감 수신기(84)를 포함한다. 광원(82)로부터 방사된 광(83)이 측정 장치(57)의 하우징 바닥(30)에 있는 개구(86)를 통해 방사되고, 위치 측정 장치(57)의 벽에 접촉하면, 상기 벽(66)의 표면(65)로부터 반사된다. 벽(66)에서부터 반사된 광은 측정 장치(57)의 바닥(30)에 있는 상응하는 개구(88)를 통해 다시 측정 장치 내로 들어오고 거기에서 광감 수신기(84) 상으로 방사된다.

감광 수신기(84)는 일정 각도로 벽(66)에서부터 반사된 광의 방사선 세기를 검출한다. 이 경우, 도 4 및 도 5의 실시예에서 각도는 광이 벽에 접촉하는 경우에만 수신기(84) 내로 반사되도록 설정된다. 도 5에 도시되듯이 본 발명에 따른 위치 측정 장치(57)가 벽(66)의 표면(65)으로부터 떨어져 간격을 두고 있다면, 벽(66)에서부터 반사된 광 센서(80)의 광은 수신기(84)로 재반사되지 않는다. 이러한 방식으로, 수신기(84)의 평가에 의해, 예를 들면 본 발명에 따른 위치 측정 장치(57)의 장치 내의 제어 및 평가 유닛에 의해 상기 장치가 벽에 접촉하는 것이 확실히 검출될 수 있다.

도 4에 도시되듯이, 예를 들어 벽에 접촉하면, 상응하는 광 또는 음향 신호가 위치 측정 장치의 사용자에게 전달된다. 따라서, 상기 신호를 통해 특정 측정 장치 타입의 사용자는, 이 경우 벽(66)이 기준 또는 영점 측정의 측정 결과를 왜곡 할 수 있기 때문에, 상기 장치의 캘러브레이팅을 위한 기준 측정이 표시되지 않는 것을 알게 된다. 벽에 접촉하여, 즉 간격(d=0)이 없어지는 경우 캘러브레이팅을 요하는 용량성 측정 장치에서는, 벽에 접촉한 것을 신호화함으로써, 곧 캘러브레이팅 측정을 실시할 수 있다는 것을 사용자에게 알릴 수 있다.

광 신호 대신, 대안적 실시예에서 상기 형태의 간격 센서를 위한 예를 들면 초음파 신호가 사용되는 것도 가능하다.

도 6 및 도 7에는 본 발명에 따른 위치 측정 장치의 간격 센서(62)용 광 센서(81)의 대안적 실시예가 도시된다. 매체 내에 포함된 대상물의 위치를 검출하기 위한 하나 또는 다수의 공지된 검출 방법을 사용할 수 있는 위치 측정 장치(58)는 포커싱 된 광학 소자를 가진 간격 센서(62)를 포함한다. 예를 들면 레이저, 레이저 다이오드 또는 LED와 같은 광원(90)은, 예를 들면 도 6 및 도 7의 실시예에서 개략적으로 렌즈(94)로 도시된 적합한 광학 소자(92)를 통해 광을 방사하고, 상기 광은 벽(66)의 표면(65)에 선명한 광 점, 광 선 또는 다른 상응하는 기하학적 형태(46)를 형성한다.

이러한 광 점(46)은 벽(66)과 위치 측정 장치(58)의 간격이 증가할수록 덜 선명해지는데, 그 이유는 광학 소자(92)의 상응하는 영상화 요구조건이 더 이상 충족되지 않기 때문이다. 이렇게 벽(66)에 선명하지 않게 투사되는 것은 상응하는 광감 검출기에 의해 적당한 형태로 평가된다. 그러면, 예를 들면 사용되는 검출기에 따라, 광 신호의 형태, 즉 광 점(46)의 형태, 상기 광 점의 명도 또는 표면에서의 명도의 분포가 평가된다. 도 6 및 7의 실시예에서 역시 간단하게 렌즈(102)로서 도시된 수신 광학 소자(100)에 의해 검출 신호는 위치 측정 장치(58)의 간격 센서(62)의 수신 검출기(98)로 방사된다.

본 발명에 따른 위치 측정 장치의 평가 유닛 및 제어 유닛 내에 저장된, 수신 검출기에서의 광 세기에 대한 특성 곡선에 의해, 예를 들면 실시예들에서 벽(66)으로 도시된 바와 같이 매체에 대한 위치 측정 장치의 접근이 양적으로도 검출될 수 있다. 본 발명에 따른 위치 측정 장치와 매체, 예를 들면 벽(66)에 대한 간격이 최소 간격에 미달되면, 예를 들면 장치 내의 제어 유닛에 의해 장치 내의 캘러브레이팅 공정이 차단될 수 있고 장치 사용자에게 예를 들면 광학 또는 음향 지시 신호를 보냄으로써, 매체(벽 66)로 인해 측정 오류가 야기될 수 있기 때문에, 현 작동 조건에서는 측정 장치의 캘러브레이팅을 위한 기준 측정이 실시될 수 없는 것을 알려준다.

또한, 이러한 방식으로 장치가 벽에 접촉되는지도 분명히 검출되므로, 예를들어 용량성 장치에서는 캘러브레이팅 측정이 실시된다.

따라서 본 발명에 따른 위치 측정 장치는, 매체의 표면과 측정 장치와의 간격(d)을 검출하기 위한 적어도 한 번의 측정을 실시한 후에 비로소 장치의 캘러브레이팅을 위한 기준 측정을 실시하는, 측정 장치의 캘러브레이팅 방법을 가능하게 한다. 이러한 방식으로, 사전 설정 가능한 매체의 표면과 측정 장치 간의 간격이 최소 간격에 미달되거나 또는 기준 측정 동안 상기 최소 간격에 미달 되면, 측정 장치의 캘러브레이팅을 위한 기준 측정이 실시되지 않거나 또는 중단되는 것이 보장된다. 반면, 측정 장치가 매체의 표면과 접촉하는 것도 보장되므로, 용량성 측정 장치의 경우 예를 들면 기준 측정이 실시될 수 있다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 측정 장치의 간격 센서(62)는, 매체와의 사전 설정 가능한 최소 간격(d)이 유지되는지, 즉 예를 들면 매체와 위치 측정 장치의 현재 간격(D)이 사전 설정한 최소 간격(d)보다 더 큰지가 우선 자동적으로 검사된 후에, 측정 장치의 캘러브레이팅을 위한 기준 측정이 실시되고, 그 후에 측정 장치의 성공적인 캘러브레이팅이 예를 들면 측정 장치의 광 디스플레이에 디스플레이되도록 자동화될 수 있다. 그러므로 본 발명에 따른 위치 측정 장치의 사용자는 수동 캘러브레이팅을 실시할 필요 없이 바로 매체 내에 포함된 대상물을 검출하기 위한 측정을 시작할 수 있다.

기재된 자동 캘러브레이팅 방법과 더불어, 본 발명에 따른 측정 장치에서는, 이러한 캘러브레이팅 모드를 예를 들어 조작 필드의 버튼을 통해 사용자가 제어하여 활성화하는 방법이 제공될 수 있다.

본 발명에 따른 위치 측정 장치 및 특히 이러한 위치 측정 장치의 간격 센서는 실시예에 기재된 형태로 제한되는 것은 아니다. 특히 간격 센서는 용량성 또는 광학적 방법으로 제한되는 것은 아니다. 초음파 방법 또는 레이더 방법도 사용될 수 있다. 예를 들어 또한, 기계적 방법, 즉 예를 들면 본 발명에 따른 위치 측정 장치의 간격 센서의 스위치를 통한 모든 기계적 접촉 검출 방식이 사용될 수 있다. 그러므로, 예를 들면 벽에 장치를 접촉함으로써 상응하는 스위치가 자동적으로 작동될 수 있고, 또한 스위칭 과정 및 벽 접촉이 측정 장치의 제어 및 평가 유닛에 전달될 수 있다.

간격 센서의 신호들이 어떠한 벽 간격 센서에 의해 개별적으로 전달되는지와 무관하게, 상기 간격 센서의 신호들은 전기적 또는 소프트웨어 기술적으로 위치 측정 장치에 의해 평가된다. 예를 들면 매체 내에 포함된 대상물의 위치 검출을 위한 검출 센서의 제어 유닛은 간격 센서의 신호들을 기초로, 특정 측정 조건하에서 캘러브레이팅 되어도 되는지 또는 안 되는 지를 결정한다. 그러면 예를 들면 장치가 벽에 접촉하지 않는 경우, 또는 장치가 최소 간격보다 더 큰 간격을 갖는 경우에 장치를 자동으로 캘러브레이팅 하는 자동 측정 장치가 본 발명에 따른 위치 측정 장치 내에 통합될 수 있다. 상기 조건 하에서 사용자는 작동이 준비된, 즉 캘러브레이팅된 측정 시스템을 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 위치 측정 장치는 매체 내에 포함된 대상물을 검출하기 위한 유도성 또는 용량성 센서를 사용하는 것으로만 제한되는 것은 아니다. 오히려 모든 공지되었거나 공지되지 않은 위치 측정 장치가 본 발명에 따른 간격 센서를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 위치 측정 장치 및 그것을 기초로 하는 방법이 벽, 천장 및 바닥에 사용되는 것으로 제한되지 않는다. 이것은 다만 기능을 명확히 설명하기 위해 선택된 것이다.

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Claims

매체(66) 내에 포함된 대상물을 검출하기 위한 위치 측정 장치(56,57,58)로서, 상기 매체(66) 내에 포함된 대상물을 검출하기 위한 제 1 수단, 및 상기 위치 측정 장치의 측정 신호용 제어 및 평가 유닛을 포함하는, 위치 측정 장치(56,57,58)에 있어서,

상기 위치 측정 장치(56,57,58)는, 상기 매체(66)의 표면(65)과 상기 위치 측정 장치(56,57,58) 간의 사전 설정 가능한 간격을 검출할 수 있고, 캘러브레이팅 측정의 경우 상기 위치 측정 장치(56,57,58)의 캘러브레이팅을 위한 기준 측정이 실시될 수 있도록 상기 위치 측정 장치(56,57,58)가 배치되는 것을 보장하는 제 2 검출 수단(62,80,81)을 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제 2 검출 수단(62)이 용량성 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 제 2 검출 수단(62) 및 상기 제 1 수단이 하나의 동일한 상기 용량성 센서에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 위치 측정 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제 2 검출 수단(62)이 광 센서(80,81)를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 광 센서(80,81)가 적어도 하나의 광원(82,90) 및 광감 수신기(84,98)를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제 2 검출 수단(62)이 기계적 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 장치.
매체(66) 내에 포함된 대상물을 검출하기 위한 측정 장치(56,57,58)를 캘러브레이팅 하는 방법에 있어서,

상기 측정 장치(56,57,58)의 캘러브레이팅을 위한 기준 측정이, 상기 매체(66)의 표면(65)과 상기 측정 장치(56,57,58)의 간격(D)을 적어도 한번 측정한 후에야 비로소 실시되는 것을 특징으로 하는 측정 장치를 캘러브레이팅 하는 방법.
제 7 항에 있어서,

상기 매체(66)의 상기 표면(65)과 상기 측정 장치(56,57,58)의 간격(D)이 사전 설정 가능한 최소 간격(d)에 미달되는 경우, 측정 장치를 캘러브레이팅하기 위한 기준 측정이 실시되지 않는 것을 특징으로 하는 측정 장치를 캘러브레이팅하는 방법.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,

기준 측정 시에 상기 매체(66)의 상기 표면(65)과 상기 측정 장치(56,57,58)의 간격(D)이 사전 설정 가능한 최소 간격(d)에 미달되면, 상기 측정 장치를 캘러브레이팅 하기 위한 기준 측정이 중단되는 것을 특징으로 하는 측정 장치를 캘러브레이팅하는 방법.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,

상기 매체(66)의 상기 표면(65)과 상기 측정 장치(56,57,58)의 간격(D)이 사전 설정 가능한 최소 간격(d)에 미달되는 것이, 상기 측정 장치(56,57,58)에 의해 사용자에게 알려지는 것을 특징으로 하는 측정 장치를 캘러브레이팅하는 방법.
제 7 항에 있어서,

상기 매체(66)의 상기 표면(65)과 상기 측정 장치(56,57,58) 간의 간격(D)이 사전 설정 가능한 최소 간격(d)보다 더 큰 경우, 상기 측정 장치(56,57,58)를 캘러브레이팅 하기 위한 적어도 한 번의 기준 측정이 자동 실시되는 것을 특징으로 하는 측정 장치를 캘러브레이팅하는 방법.
제 7 항에 있어서,

상기 측정 장치(56,57,58)가 상기 매체(66)의 상기 표면(65) 상에 있는 경우에만, 상기 측정 장치를 캘러브레이팅하기 위한 기준 측정이 실시되는 것을 특징으로 하는 측정 장치를 캘러브레이팅하는 방법.
제 12 항에 있어서,

상기 측정 장치(56,57,58)와 상기 매체(66)의 상기 표면(65)의 접촉이 더 이상 보장되지 않을 경우, 상기 측정 장치의 캘러브레이팅을 위한 기준 측정이 중단되는 것을 특징으로 하는 측정 장치를 캘러브레이팅하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 위치 측정 장치(56,57,58)는 휴대용 위치 측정 장치인 것을 특징으로 하는 위치 측정 장치.
제 7 항에 있어서,

상기 측정 장치(56,57,58)는 휴대용 위치 측정 장치인 것을 특징으로 하는 측정 장치를 캘러브레이팅 하는 방법.
매체 내에 포함된 대상물을 검출하기 위한 위치 측정 장치에 있어서,

매체 내에 포함된 대상물을 검출하기 위한 제 1 장치,

위치 측정 장치의 측정 신호용 제어 및 평가 유닛, 및

상기 위치 측정 장치가 상기 매체의 표면으로부터 사전 설정 가능한 간격 이내에 있는지 여부를 검출할 수 있는 제 2 검출 장치를 포함하며,

상기 제 1 장치 및 상기 제 2 검출 장치는 동일한 방향으로 검출하도록 구성되고,

상기 제 2 검출 장치는 용량성 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 장치.