WO2009083302A1

WO2009083302A1 - Ortungsgerät

Info

Publication number: WO2009083302A1
Application number: PCT/EP2008/064806
Authority: WO
Inventors: Reiner Krapf; Heiko Braun; Michael Mahler; Christoph Wieland; Ulli Hoffmann
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2007-12-21
Filing date: 2008-10-31
Publication date: 2009-07-09
Also published as: EP2225583A1; US20100328137A1; CN101952740A; US8686891B2; DE102007062997A1

Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Ortungsgerät, insbesondere einem handgeführten Ortungsgerät, mit einer Ortungseinheit (36) zur Erfassung des Vorhandenseins eines in einem Untersuchungsobjekt (14) angeordneten Gegenstands (16, 18) mittels eines Untersuchungssignals (38), die eine für einen Vorgang mit dem Untersuchungssignal (38) vorgesehene Polarisationseinheit (50) aufweist, und mit einem Gehäuse (20) zur Aufnahme der Ortungseinheit (36), das eine Längsachse (24) aufweist. Es wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Betriebsmodus die Polarisationseinheit (50) zumindest eine erste Polarisationsebene (52, 54) vorgibt, die schräg zur Längsachse (24) ausgerichtet ist.

Description

Ortungsgerät

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Ortungsgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist bereits ein handgeführtes Ortungsgerät vorgeschlagen worden, welches zur Ortung von in einem Untersuchungsobjekt angeordneten und nicht sichtbaren Gegenständen mittels einer Abstrahlung eines Untersuchungssignals vorgesehen ist. Es weist ein Gehäuse auf, welches von einem Anwender von Hand entlang einer Fläche bewegt wird. Das Ortungsgerät umfasst ferner eine Polarisationseinheit, die für eine Polarisation des Untersuchungssignals vorgesehen ist.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung geht aus von einem Ortungsgerät, insbesondere einem handgeführten Ortungsgerät, mit einer Ortungseinheit zur Erfassung des Vorhandenseins eines in einem Untersuchungsobjekt angeordneten Gegenstands mittels eines Untersuchungssignals, die eine für einen Vorgang mit dem Untersuchungssignal vorgesehene Polarisationseinheit aufweist, und mit einem Gehäuse zur Aufnahme der Ortungseinheit, das eine Längsachse aufweist.

Es wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Betriebsmodus die Polarisationseinheit zumindest eine erste Polarisationsebene vorgibt, die schräg zur Längsachse ausgerichtet ist. Es kann dadurch bei einem Auswertevorgang des Untersuchungssignals die Präzision durch ein Vermindern von unerwünschten Störfaktoren vorteilhaft erhöht werden. Das Untersuchungssignal ist insbesondere als hoch frequentes elektromagnetisches Signal ausgebildet. Hierbei soll ein elektromagnetisches Signal verstanden werden, welches eine Frequenz von zumindest 500 MHz aufweist, wie z.B. ein Radarsignal. Unter einem „Vorgang mit" dem Untersuchungssignal sollen insbesondere ein Sendevorgang, ein Empfangsvorgang und/oder weitere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Bearbeitungsvorgänge zur Bearbeitung des Untersuchungssignals verstanden werden. Unter „vorgese- hen" soll insbesondere speziell ausgebildet, ausgestattet und/oder programmiert verstanden werden.

Ist das Gehäuse länglich, wie z.B. quaderförmig ausgebildet, entspricht die Längsachse der Haupt- erstreckungsrichtung bzw. der longitudinalen Richtung des Gehäuses. Vorzugsweise ist bei einem Ortungsvorgang die Längsachse des Gehäuses parallel zur Oberfläche des Untersuchungsobjekts ausgerichtet. Ferner weist das Gehäuse insbesondere eine bevorzugte Seite auf, die bei einem Ortungsvorgang der Oberfläche eines Untersuchungsobjekts zugewandt ist. Hierbei kann unter der Längsachse die Haupterstreckungsrichtung dieser Seite verstanden werden. Ist die Seite quadratisch ausgebildet, soll unter der Längsachse eine Seitenhalbierende der Seite verstanden werden. Die Längsachse kann ferner durch ein am Gehäuse angebrachtes Markiermittel, wie z.B. eine Ker- be oder einen Pfeil, markiert sein.

Unter einer Polarisationsebene, die „schräg" zur Längsachse ausgerichtet ist, soll eine Polarisationsebene verstanden werden, deren Normalrichtung schräg zur Längsachse ausgerichtet ist. Unter einer schrägen Ausrichtung von zwei Richtungen zueinander soll eine Ausrichtung verstanden werden, die von der Parallelität und der Orthogonalität abweicht. Insbesondere bilden die schräg zueinander ausgerichteten Richtungen einen spitzen Winkel.

Besonders vorteilhaft ist das Ortungsgerät als handgeführtes Ortungsgerät ausgebildet, welches insbesondere zur Ortung von Gegenständen in einer Wand oder einem Boden dient. Hierbei ent- spricht die Längsachse bei der Untersuchung einer Wand typischerweise und insbesondere vorschriftsgemäß der horizontalen oder der vertikalen Richtung. Die Ortungseinheit ist insbesondere dazu vorgesehen, Gegenstände zu orten, die eine definierte Haupterstreckungsrichtung oder Ausrichtung aufweisen, wie insbesondere länglich ausgebildete Gegenstände, beispielsweise Leitungen. Bei typischen und insbesondere vorschriftsgemäßen Anwendungsbedingungen besteht ein Verhältnis zwischen der Längsachse des Ortungsgeräts und einer typischen Ausrichtung von Gegenständen im Untersuchungsobjekt. Durch die Erfindung wird vorteilhafterweise über die Ausrichtung einer Polarisationsebene relativ zur Längsachse ein bevorzugtes Verhältnis dieser Polarisationsebene zu typischen Ausrichtungen von Gegenständen im Untersuchungsobjekt geschaffen. Insbesondere kann durch die Erfindung erreicht werden, dass bei der Untersuchung einer Wand zumindest eine Polarisationsebene relativ zu horizontal und vertikal gerichteten Gegenständen in der Wand schräg ausgerichtet ist.

Es wird außerdem vorgeschlagen, dass das Ortungsgerät ein Griffmittel zu einem Greifen durch einen Anwender bei einem Ortungsvorgang aufweist, das mit dem Gehäuse gekoppelt ist, wodurch ein handgeführtes Ortungsgerät mit einem hohen Bedienkomfort erreicht werden kann. Unter einem „Griffmittel" soll insbesondere ein Mittel verstanden werden, das dazu vorgesehen ist, von einem Anwender unter vorschriftsgemäßen Anwendungsbedingungen umgriffen zu werden. Das Griffmittel kann insbesondere ein vom Gehäuse unterschiedliches Bauteil sein, das am Gehäuse direkt gekoppelt ist, und/oder es kann ans Gehäuse einstückig angeformt sein. Das Griffmittel kann ferner dem Gehäuse entsprechen, welches von einer Hand des Anwenders bei einem Ortungsvorgang umgriffen wird.

In einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Polarisationsebene einen Winkel von ca. 45° mit der Längsachse bildet. Hierdurch kann eine Orientierung der Polarisationsebene erreicht werden, die an gängige Ausrichtungen von Objekten in einem Untersuchungsgegenstand, wie insbesondere Leitungen in einer Wand oder unter einem Boden, vorteilhaft angepasst ist. Es eignet sich insbesondere bei der Ortung von Objekten im Untersuchungsgegenstand, die parallel oder orthogonal zur Längsachse des Ortungsgeräts ausgerichtet sind. Unter ei- nem Winkel, welcher von einer Ebene und einer Richtung gebildet ist, soll insbesondere der Winkel verstanden werden, welcher von der Richtung und der orthogonalen Projektion der Richtung in die Ebene gebildet ist. Unter einem Winkel, welcher von einer Ebene und einer Richtung gebildet ist, kann des Weiteren der Winkel verstanden werden, welcher durch die Richtung und die Normalrichtung zur Ebene gebildet ist. Ferner soll unter einem Winkel, welcher „ca. 45°" beträgt, ein Winkel verstanden werden, der um höchstens 10%, vorteilhaft um höchstens 5% von 45° abweicht.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Polarisationsebene in zumindest einem Betriebsmodus eine Sendepolarisationsebene ist, die zumindest einem Sendekanal für ein Senden des Untersuchungssignals zugeordnet ist. Unter einem „Sendekanal" soll insbesondere ein Mittel oder eine Sammlung von Mitteln, insbesondere elektrischen Leitungen und/oder elektronischen Funktions- bausteinen, verstanden werden, die ausgehend vom Ausgang einer Signalerzeugungseinheit, die zur Erzeugung des Untersuchungssignals in einer elektrischen Form dient, zur Umwandlung des Untersuchungssignals in eine elektromagnetische Welle dienen. Der Sendekanal weist hierbei zumindest eine Sendeantennenanordnung mit wenigstens einer Antenne auf und kann zusätzlich weitere Mit- tel aufweisen, die zur Bearbeitung des Untersuchungssignals zwischen dessen Erzeugung durch die Signalerzeugungseinheit und dessen Abstrahlung mittels der Sendeantennenanordnung vorgesehen sind. Die Polarisationseinheit weist vorzugsweise ein Polarisationsmittel auf, das im Zusammenwirken mit der Sendeantennenanordnung zur Erzeugung eines in der Sendepolarisationsebene pola- risierten Untersuchungssignals dient. Das Polarisationsmittel kann von der Sendeantennenanordnung unterschiedlich sein - beispielsweise als Filter ausgebildet - oder es kann bevorzugt einstückig mit der Sendeantennenanordnung ausgebildet sein, indem eine Sendeantenne - die beispielsweise als Dipolantenne ausgebildet ist - durch ihre Ausgestaltung die Sendepolarisationsebene vorgibt.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Polarisationsebene in zumindest einem Betriebsmodus eine

Empfangspolarisationsebene ist, die zumindest einem Empfangskanal für ein Empfangen des Untersuchungssignals zugeordnet ist. Unter einem „Empfangskanal" soll insbesondere ein Mittel oder eine Sammlung von Mitteln, insbesondere elektrischen Leitungen und/oder elektronischen Funktionsbausteinen, verstanden werden, die zum Empfangen des Untersuchungssignals und insbesonde- re zur Bearbeitung des Untersuchungssignals in eine für eine Auswerteeinheit geeignete Form dienen. Der Empfangskanal weist hierbei zumindest eine Empfangsantennenanordnung auf und kann zusätzlich weitere Mittel aufweisen, die zur Bearbeitung des Untersuchungssignals zwischen dessen Empfang und dessen Auswertung mittels der Auswerteeinheit vorgesehen sind. Die Polarisationseinheit weist vorzugsweise ein Polarisationsmittel auf, das im Zusammenwirken mit der Emp- fangsantennenanordnung zum Empfangen zumindest eines Anteils des Untersuchungssignals in der

Empfangspolarisationsebene dient. Das Polarisationsmittel kann von der Empfangsantennenanordnung unterschiedlich sein - beispielsweise als Filter ausgebildet - oder es kann einstückig mit der Empfangsantennenanordnung ausgebildet sein, indem eine Empfangsantenne - die beispielsweise als Dipolantenne ausgebildet ist - durch ihre Ausgestaltung die Empfangspolarisationsebene vor- gibt. Die Empfangsantennenordnung kann unterschiedlich von einer Sendeantennenanordnung ausgebildet sein. Bevorzugterweise ist die Empfangsantennenanordnung identisch mit der Sendeantennenanordnung ausgebildet.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Polarisationsein- heit zumindest eine zweite Polarisationsebene vorgibt, die von der ersten Polarisationsebene unterschiedlich ist, wodurch eine erhöhte Flexibilität und eine erhöhte Informationsdichte erreicht werden können. In diesem Zusammenhang wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Betriebsmodus eine der Polarisationsebenen eine Sendepolarisationsebene ist, die zumindest einem Sendekanal für ein Senden des Untersuchungssignals zugeordnet ist, und eine weitere der Polarisationsebenen eine Empfangspolarisationsebene ist, die zumindest einem Empfangskanal für ein Empfangen des Un- tersuchungssignals zugeordnet ist. Hierdurch kann durch ein Empfangen des Untersuchungssignals in einer von der Sendepolarisationsebene unterschiedlichen Empfangspolarisationsebene ein besonders vorteilhafter Auswertevorgang des Untersuchungssignals erreicht werden. Bei einem Ortungsvorgang wird typischerweise ein wesentlicher Teil des abgestrahlten Untersuchungssignals an der Oberfläche des Untersuchungsobjekts reflektiert, wobei dieser in der Sendepolarisationsebene reflektierte Anteil die Ortungseinheit wieder trifft. Durch einen gezielten Empfang und eine anschließende Auswertung eines Anteils des Untersuchungssignals in einer von der Sendepolarisationsebene unterschiedlichen Empfangspolarisationsebene können durch den reflektierten Anteil verursachte Störeffekte, wie insbesondere eine Überlagerung eines eine relevante Ortungsinforma- tion tragenden Nutzsignals durch den reflektierten Anteil, vorteilhaft vermieden werden. Hierbei wird vorteilhafterweise die durch das Material und/oder die Ausgestaltung gegebene Eigenschaft von Objekten, die Polarisationsebene einer das Objekt treffenden Welle zu drehen, genutzt. Durch die schräge Anordnung der Sendepolarisationsebene und/oder der Empfangspolarisationsebene relativ zur Längsachse kann hierbei eine besonders effektive Ortung von Gegenständen im Untersuchungsobjekt erreicht werden, die - wie in den überwiegenden Fällen verwirklicht - parallel oder orthogonal zur Längsachse ausgerichtet sind.

In einer besonderen Ausführung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Polarisationsebenen zueinander orthogonal angeordnet sind, wodurch eine vorteilhafte Symmetrie bei einem Vorgang mit dem Untersuchungssignal erreicht werden kann.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Polarisationsebenen zueinander schräg angeordnet sind. Hierdurch kann eine effektive Ortung von Objekten erreicht werden, deren Ausrichtung im Untersuchungsobjekt im Wesentlichen der schrägen Ausrichtung von einer der Polarisationsebenen entspricht.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die zweite Polarisationsebene parallel oder orthogonal zur Längsachse ausgerichtet ist, wodurch eine effektive Ortung in einem breiten Anwendungsbereich erreicht werden kann. Eine besonders hohe Anwendungsflexibilität kann ferner erreicht werden, wenn die Polarisations- einheit ein Drehmittel aufweist, das dazu vorgesehen ist, die Ausrichtung von zumindest einer Polarisationsebene relativ zur Längsachse zu drehen. Das Drehmittel kann für einen mechanisch und/oder elektrisch gesteuerten Antrieb vorgesehen sein. Es kann als Stellmotor oder als ein weite- res, dem Fachmann als sinnvoll erscheinendes Antriebsmittel ausgebildet sein.

Außerdem kann der Anwendungskomfort erhöht werden, wenn das Ortungsgerät ein Fahrwerk aufweist, das zum Führen der Ortungseinheit über eine Fläche des Untersuchungsobjekts in einer Vorzugsbewegungsrichtung vorgesehen ist, wobei die Polarisationsebene relativ zur Vorzugsbe- wegungsrichtung schräg angeordnet ist. Insbesondere ist die Vorzugsbewegungsrichtung senkrecht zur Längsachse des Gehäuses ausgerichtet.

Die Erfindung geht ferner aus von einem Verfahren zur Ortung eines in einem Untersuchungsobjekt angeordneten Gegenstands mit einem Ortungsgerät, bei welchem ein Gehäuse des Ortungsge- räts über eine Fläche des Untersuchungsobjekts bewegt wird.

Es wird vorgeschlagen, dass ein in einer Sendepolarisationsebene polarisiertes Untersuchungssignal in das Untersuchungsobjekt gesendet wird, wobei die Sendepolarisationsebene schräg zu einer Längsachse des Gehäuses ausgerichtet ist. Es kann dadurch bei einem Auswertevorgang des Unter- suchungssignals die Präzision durch ein Vermindern von unerwünschten Störfaktoren vorteilhaft erhöht werden.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Untersuchungssignal in zumindest einer von der Sendepolarisationsebene unterschiedlichen Empfangspolarisationsebene empfangen wird. Hierdurch kann durch ein Empfangen des Untersuchungssignals in einer von der

Sendepolarisationsebene unterschiedlichen Empfangspolarisationsebene ein besonders vorteilhafter Auswertevorgang des Untersuchungssignals erreicht werden. Durch einen gezielten Empfang und eine anschließende Auswertung eines Anteils des Untersuchungssignals in einer von der Sendepolarisationsebene unterschiedlichen Empfangspolarisationsebene können durch einen reflektierten Anteil des Untersuchungssignals verursachte Störeffekte, wie insbesondere eine Überlagerung eines eine relevante Ortungsinformation tragenden Nutzsignals durch den reflektierten Anteil, vorteilhaft vermieden werden. Eine hohe Informationsdichte kann ferner erreicht werden, wenn das Untersuchungssignal in mehreren, von der Sendepolarisationsebene unterschiedlichen Empfangspolarisationsebenen empfangen wird. Hierbei kann das Verfahren ferner an verschiedene Ausrichtungen von Gegenständen im Untersuchungs objekt angepasst werden.

Außerdem wird vorgeschlagen, dass das Untersuchungssignal in der Sendepolarisationsebene empfangen wird. Hierdurch kann eine effektive Ortung von Gegenständen erreicht werden, die keine Drehung einer auf sie treffenden Welle bewirken.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Untersuchungssignal in der Sendepolarisationsebene und in zumindest einer von der Sendepolarisationsebene unterschiedlichen Empfangspolarisationsebene empfangen wird, wodurch eine effektive Ortung in einem breiten Anwendungsbereich erreicht werden kann.

In diesem Zusammenhang können vorteilhaft weitere Ortungsinformationen gewonnen werden, wenn das Untersuchungssignal in der Sendepolarisationsebene und in mehreren, von der Sendepolarisationsebene unterschiedlichen Empfangspolarisationsebenen empfangen wird.

Zeichnung

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmä- ßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Ortungsgerät, das entlang einer Fläche einer zu untersuchenden Wand bewegt wird,

Fig. 2 die Anordnung des Ortungsgeräts vor der Wand in einer Seitenansicht,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Ortungseinheit des Ortungsgeräts mit einer Antennenanordnung, Fig. 4a bis 4c erklärende Zeichnungen zur Beschreibung von verschiedenen Ortungsmodi,

Fig. 5 die Anordnung von drei Polarisationsebenen in einem Ortungsmodus,

Fig. 6 die Anordnung von zwei zueinander schrägen Polarisationsebenen in einem weiteren Ortungsmodus und

Fig. 7 das Ortungsgerät in einer alternativen Ausführung mit einem Fahrwerk.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Figur 1 zeigt ein handgeführtes Ortungsgerät 10, welches von einem nicht gezeigten Anwender entlang einer Fläche 12 eines Untersuchungsobjekts 14 bewegt wird. Das Untersuchungsobjekt 14 ist als Wand ausgebildet, in welcher zu ortende, für den Anwender unsichtbare Gegenstände 16, 18 angeordnet sind. Der Gegenstand 16 ist als Wasserleitung ausgebildet, die in der Wand vertikal verläuft, während der Gegenstand 18 einer elektrischen Leitung entspricht, die horizontal ausgerichtet ist. Alternativ kann das Untersuchungsobjekt 14 als ein zu untersuchender Boden ausgebildet sein. Hierbei sind die Gegenstände 16, 18 horizontal und beispielsweise jeweils parallel zu einer Länge bzw. einer Breite eines Zimmers ausgerichtet.

Das Ortungsgerät 10 weist ein Gehäuse 20 auf, welches im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet ist. Das Gehäuse 20 weist eine Längsrichtung auf, die als Haupterstreckungsrichtung 22 bezeichnet wird und der Richtung der Länge des das Gehäuse 20 bildenden Quaders entspricht. Die Haupterstreckungsrichtung 22 ist ferner durch die Längsachse 24 des Gehäuses charakterisiert, die parallel zur Haupterstreckungsrichtung 22 ausgerichtet ist und den Massenmittelpunkt des Ortungsgeräts 10 enthält. Die Längsachse 24 kann des Weiteren eine parallel zur Haupterstreckungsrichtung 22 ausgerichtete Achse sein, die eine Kante des Gehäuses 20 enthält. Im Gehäuse 20, und zwar in einer Bedienseite 26 integriert, sind ferner eine als LCD-Display ausgebildete Anzeigeeinheit 28 und eine Eingabeeinheit 30, die zumindest eine Taste aufweist. Das Gehäuse 20 weist ferner eine bevorzugte Seite 31 auf, die der Bedienseite 26 gegenüber angeordnet ist und bei einem Ortungs- Vorgang einem Untersuchungsobjekt zugewandt ist (siehe Figur 2). Unter der „Längsachse" 24 kann die Haupterstreckungsrichtung, d.h. die Längsrichtung, der Seite 31 verstanden werden. Ist die Seite 31 quadratisch ausgebildet, so wird unter einer „Längsachse" insbesondere eine Seitenhalbierende der Seite 31 verstanden. Weist das Gehäuse 20 eine kreisförmige Symmetrie auf, indem z.B. die Bedienseite 26 und die Seite 31 scheibenförmig ausgebildet sind, so entspricht die „Längsachse" einer Vorzugsrichtung des Gehäuses, die z.B. durch eine Markierung, eine Beschriftung des Gehäuses oder durch eine Ableserichtung einer Anzeigeeinheit vorgegeben ist.

Zur Bewegung des Ortungsgeräts 10 entlang der Fläche 12 wird das Gehäuse 20 von einem An- wender in einer Hand gehalten. Hierbei bildet das Gehäuse 10 ein Griffmittel 32, das zum Halten des Ortungsgeräts 10 bei der Bewegung entlang der Fläche 12 von einer Hand eines Anwenders umgriffen wird. Alternativ oder zusätzlich kann ein Griffmittel am Gehäuse 20 befestigt sein oder an das Gehäuse 20 einstückig angeformt sein. Das Ortungsgerät 10 weist ferner Vorzugsbewegungsrichtungen 34 für die Bewegung des Gehäuses 20 entlang der Fläche 12 auf. Diese Vorzugs- bewegungsrichtungen 34 sind relativ zur Längsachse 24 des Gehäuses 20 definiert, und zwar sind sie senkrecht zur Längsachse 24 des Gehäuses 20 ausgerichtet.

Figur 2 zeigt die Anordnung des Ortungsgeräts 10 vor dem zu untersuchenden Untersuchungsobjekt 14 in einer Seitenansicht. Zur Durchführung eines Ortungsvorgangs weist das Ortungsgerät 10 eine Ortungseinheit 36 auf, die innerhalb des Gehäuses 10 angeordnet ist. Diese ist in den Figuren

1 und 2 schematisch dargestellt. Die Ortungseinheit 36 ist dazu vorgesehen, das Vorhandensein der im Untersuchungsobjekt 14 angeordneten Gegenstände 16, 18 zu erkennen. Dies erfolgt auf bekannte Weise mittels eines Untersuchungssignals 38, das als hoch frequentes elektromagnetisches Signal, insbesondere als Radarsignal, ausgebildet ist. Das Untersuchungssignal 38 wird in einem ersten Schritt von einer elektronischen Signalerzeugungseinheit 40 erzeugt. Dieses wird über einen

Sendekanal (siehe Figur 3) zu einer Antennenanordnung 42 übertragen, die zur Abstrahlung des Untersuchungssignals 38 dient. Hierbei dient die Antennenanordnung 42 als Sendeeinheit, welche das Untersuchungssignal 38 als Sendesignal 44 in das Untersuchungsobjekt 14 sendet. Dieses Sendesignal 44 wird von mindestens einem der Gegenstände 16, 18 reflektiert und als Empfangssignal 46 von der als Empfangseinheit ausgebildeten Antennenanordnung 42 empfangen.

Die Ortungseinheit 36 ist in einer detaillierten Ansicht in Figur 3 näher dargestellt, und zwar mit der Anordnung der Signalerzeugungseinheit 40 und der Antennenanordnung 42. Das von der Antennenanordnung 42 empfangene Empfangssignal 46 wird einer Auswerteeinheit 48 übertragen, die zu dessen Auswertung vorgesehen ist. Aus einem Auswertevorgang können Informationen über die

Position, insbesondere die Tiefe im Untersuchungsobjekt 14, die Dimensionen und den Typ der Gegenstände 16, 18, gewonnen werden, die anschließend mittels der Anzeigeeinheit 28 angezeigt werden. Die Ortungseinheit 36 weist ferner eine Polarisationseinheit 50 auf, die für Vorgänge mit dem Untersuchungssignal 38 vorgesehen ist. Insbesondere gibt sie zwei voneinander unterschiedli- che Polarisationsebenen 52, 54 vor, in welchen das Untersuchungssignal 38 gesendet und/oder empfangen wird. Die verschiedenen Kombinationen von Sende- und Empfangsmodi in den Polarisationsebenen 52, 54 werden unten näher beschrieben. Die Polarisationsebenen 52, 54 sind schematisch durch strichpunktierte Linien in Figur 3 dargestellt. Die Polarisationseinheit 50 kann eine von der Antennenanordnung 42 getrennte Einheit sein, die der Antennenanordnung 42 nachgeschaltet ist. Hierbei kann die Polarisationseinheit 50 als Filtereinheit ausgebildet sein. In einer bevorzugten Ausführung, die in Figur 3 dargestellt ist, ist die Polarisationseinheit 50 mit der Antennenanordnung 42 einstückig ausgebildet. Hierbei sind die Polarisationsebenen 52, 54 durch die Ausrichtung von Antennen 56, 58 gegeben, die insbesondere jeweils als Dipolantennen mit einer bevorzugten Ausstrahlungsebene, welche der gewünschten Polarisationsebene entspricht, ausgebildet sind. Die Ortungseinheit 36 weist ferner eine Steuereinheit 60 auf, die zur Durchführung von zumindest einem Ortungsmodus vorgesehen ist. Hierzu ist die Steuereinheit 60 mit einer nicht näher dargestellten Recheneinheit und mit einer Speichereinheit versehen, in welche von der Recheneinheit durchführbare Steuerbefehle gespeichert sind. Zur Ausführung eines Ortungsmodus steht die Steuereinheit 60 in Wirkverbindung mit der Signalerzeugungseinheit 40 und mit der Auswerte- einheit 48.

Erfindungsgemäß ist in zumindest einem Ortungsmodus der Steuereinheit 60 zumindest eine von der Polarisationseinheit 50 vorgegebene Polarisationsebene 52, 54 relativ zur Längsachse 24 schräg angeordnet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Polarisationsebenen 52, 54 relativ zueinander orthogonal angeordnet. Die Polarisationsebene 52, 54 bildet einen Winkel OCi ⁼ 45° bzw. O^ = 135° mit der Längsachse 24. Hierbei sind die Polarisationsebenen 52, 54 ebenfalls schräg zur Vorzugsbewegungsrichtung 34 ausgerichtet, und zwar bilden sie einen Winkel von 45° bzw. 135° mit der Vorzugsbewegungsrichtung 34.

In einem ersten Ortungsmodus, welcher von der Steuereinheit 60 ausgeführt wird, ist die Polarisationsebene 52 einem Sendekanal 62 zugeordnet, über welches das Untersuchungssignal 38 als Sendesignal 44 gesendet wird, wobei die Polarisationsebene 52 als Sendepolarisationsebene 53 bezeichnet wird. Hierdurch ist das Sendesignal 44 als polarisiertes Signal ausgebildet, dessen Polari- sationsebene der Sendepolarisationsebene 53 entspricht. Dies wird dadurch erreicht, dass der Sendekanal 62 mit der Antenne 56 in Wirkverbindung gesetzt wird. Das Sendesignal 44 wird dann in einer Polarisationsebene gesendet, die relativ zur Längsachse 24 und zur Haupterstreckungsrich- tung 22 schräg ausgerichtet ist. Das in der Sendepolarisationsebene 53 polarisierte Sendesignal 44 trifft demnach die Gegenstände 16, 18 mit einer Polarisationsebene, die schräg zu der Ausrichtung der Gegenstände 16, 18 ist. Es wird angenommen, dass diese Gegenstände 16, 18 die Eigenschaft aufweisen, diese Polarisationsebene zu drehen. Das hierdurch angeregte Empfangssignal 46 wird durch die Antennenanordnung 42 empfangen. Hierbei wird die Polarisationsebene 54 einem Empfangskanal 64 zugeordnet, wobei die Polarisationsebene 54 als Empfangspolarisationsebene 55 bezeichnet ist. Es wird hiermit ein Signalanteil des Empfangssignals 46 in der Empfangspolarisationsebene 55 durch die Auswerte- einheit 48 ausgewertet. Dies wird dadurch erreicht, dass der Empfangskanal 64 in Wirkverbindung mit der Antenne 58 gesetzt wird. Durch diesen Empfangsvorgang in einer Polarisationsebene, und zwar der Empfangspolarisationsebene 55, die unterschiedlich von der Sendepolarisationsebene 53 ist, wird der Anteil des Untersuchungssignals 38 empfangen und anschließend ausgewertet, dessen Polarisation durch die Gegenstände 16, 18 gedreht wird. Der Anteil der Untersuchungssignals 38, der eine unveränderte Polarisation in der Sendepolarisationsebene 53 aufweist und welcher zu einem wesentlichen Teil durch eine Reflexion an der Fläche 12 des Untersuchungsobjekts 14 ange- regt wird, ist im Empfangskanal 64 nicht vorhanden, wodurch eine unerwünschte Überlagerung des

Nutzsignals, das von dem Anteil in der Empfangspolarisationsebene 55 gebildet ist, vermieden wird. Dieses Nutzsignal, das die gewünschte Ortungsinformation trägt, kann anschließend mit einer hohen Genauigkeit in der Auswerteeinheit 48 ausgewertet werden. Ist die Polarisationseinheit 50 als Filtereinheit ausgebildet, so weist diese einen Filter auf, der für einen in der Polarisationsebene 54 angeordneten Signalanteil des Untersuchungssignals 38 durchlässig ist. Hierbei werden weitere

Signalanteile, insbesondere ein Signalanteil in der Sendepolarisationsebene 53, zumindest im Wesentlichen unterdrückt, insbesondere vollständig unterdrückt.

In den Figuren 4a, 4b, 4c sind die Signalerzeugungseinheit 40, die Auswerteeinheit 48 und die An- tennenanordnung 42 dargestellt. Der Sendekanal 62 steht in Wirkverbindung mit der Signalerzeugungseinheit 40, während der Empfangskanal 64 in Wirkverbindung mit der Auswerteeinheit 48 steht. Die Ausführung von verschiedenen Ortungsmodi wird schematisch mittels einer Zuordnungseinheit 66 beschrieben, die dazu vorgesehen ist, der Signalerzeugungseinheit 40 bzw. der Auswerteeinheit 48 die Antenne 56 und/oder die Antenne 58 zuzuordnen. Hierbei soll bemerkt werden, dass diese Darstellung zur Erklärung der verschiedenen Ortungsmodi dient und nicht auf einen bevorzugt verwirklichten Aufbau der Ortungseinheit 36 gerichtet ist. Diese Zuordnungsein- heit 66 ist beispielhaft und der Klarheit halber als Schaltereinheit ausgeführt, die Schalter 68 aufweist. Das Sendesignal 44 ist ebenfalls schematisch dargestellt und es sind zur Verdeutlichung des Prinzips lediglich die Anteile des Empfangssignals 46 dargestellt, die für eine Auswertung herangezogen werden.

In Figur 4a ist der oben beschriebene Ortungsmodus dargestellt. Hierbei ist der Signalerzeugungs- einheit 40 die Antenne 56 zugeordnet, so dass der Sendekanal 62 diese Antenne 56 umfasst. Ferner ist der Auswerteeinheit 48 ausschließlich die Antenne 58 zugeordnet, so dass der Empfangskanal 64 die Antenne 58 umfasst. Mittels des Schalters 68.4 ist der Empfangskanal 64 von der Antenne 56 und damit vom Sendekanal 62 getrennt. Es können mittels der Zuordnungseinheit 66 verschiedene Konfigurationen erreicht werden. Beispielweise kann eine Umkehrung der oben beschriebe- nen Konfiguration erreicht werden, indem die Antenne 56 - und damit die Polarisationsebene 52 - dem Empfangskanal 64 zugeordnet wird, während die Antenne 58 - und damit die Polarisationsebene 54 - dem Sendekanal 62 zugeordnet wird.

Ein weiterer Ortungsmodus, der in Figur 4b gezeigt ist, sieht vor, ausschließlich einen Anteil des Untersuchungssignals 38 auszuwerten, welcher in der Sendepolarisationsebene 53 polarisiert ist.

Dieser Ortungsmodus wird dadurch realisiert, dass der Empfangskanal 64 mit der Antenne 56, die - wie oben beschrieben - zum Senden des Untersuchungssignals 38 in die Sendepolarisationsebene 53 dient, mittels des Schalters 68.4 in Wirkverbindung gesetzt wird und mittels des Schalters 68.3 von der Antenne 58 getrennt wird. Ein Empfangen des Untersuchungssignals 38 in der Sendepola- risationsebene 53 eignet sich insbesondere für die Ortung von Gegenständen, die keinen ausreichenden oder gar keinen Einfluss auf die Polarisation einer Welle, die sie trifft, haben, wie z.B. zur Ortung von plattenförmigen Metallobjekten.

In einem weiteren Ortungsmodus, der in Figur 4c gezeigt ist, ist vorgesehen, zusätzlich zum im Ortungsmodus der Figur 4b beschriebenen Empfangsvorgang einen Anteil des Untersuchungssignals 38 in der Polarisationsebene 54 auszuwerten. Hierbei steht der Empfangskanal 64 sowohl mit der Antenne 56 als auch mit der Antenne 58 in Wirkverbindung. Hierbei wird ein Ortungsmodus durchgeführt, wobei ein Untersuchungssignal 38 in der Sendepolarisationsebene 53 gesendet wird und sowohl in dieser Sendepolarisationsebene 53 als auch in der Empfangspolarisationsebene 55 empfangen wird.

In weiteren Ausführungsvarianten von diesen Ortungsmodi können ein Sendevorgang und ein Empfangsvorgang gleichzeitig erfolgen, oder es können der Empfangsvorgang und der Sendevorgang zeitlich voneinander getrennt werden. Die oben beschriebenen Ortungsmodi, in welchen die Polarisationsebenen 52, 54 zur Längsachse 24 schräg ausgebildet sind, sind insbesondere zur Ortung von Gegenständen geeignet, die parallel oder orthogonal zu einer Referenzrichtung des Untersuchungsobjekts 14 sind. Eine solche Referenzrichtung ist z.B. die horizontale oder die vertikale Richtung bei einer Wand oder eine Zimmer- länge oder eine Zimmerbreite bei einem Boden. Zum Erreichen einer effektiven Ortung im Fall einer relativ zu dieser Referenzrichtung schrägen Anordnung eines Gegenstands des Untersuchungsobjekts 14 werden die folgenden Ausführungen von Ortungsmodi mittels der Polarisations- einheit 50 vorgeschlagen.

Figur 5 zeigt einen weiteren Ortungsmodus, bei welchem die Polarisationseinheit 50 mehr als zwei

Polarisationsebenen vorgibt. Zusätzlich zu den in Figur 3 gezeigten Polarisationsebenen 52, 54 gibt die Polarisationseinheit 50 eine weitere Polarisationsebene 70 vor, die relativ zu den Polarisationsebenen 52, 54 schräg angeordnet ist. Beispielsweise kann die Polarisationsebene 70 parallel zur Längsachse 24 ausgerichtet sein. In einer weiteren Ausführungsvariante kann sie orthogonal zur Längsachse 24 ausgerichtet sein. Die Polarisationsebenen 52, 54 eignen sich, wie oben beschrieben, zur Ortung von Gegenständen im Untersuchungsobjekt 14, die parallel oder orthogonal zu einer Referenzrichtung des Untersuchungsobjekts 14 sind, und die Polarisationsebene 70 kann vorteilhaft zur Ortung von Gegenständen herangezogen werden, die relativ zu dieser Referenzrichtung schräg, insbesondere mit einem Winkel von 45°, ausgerichtet sind. Gemäß der Ausführung aus Figur 5 ist ein Ortungsmodus vorgesehen, in welchem das Untersuchungssignal 38 in einer der

Polarisationsebenen 52, 54, 70 gesendet wird und in dem zwei weitere Polarisationsebenen empfangen werden. Beispielhaft ist eine Konfiguration dargestellt, in welcher das Sendesignal 44 in der Polarisationsebene 52, die die Sendepolarisationsebene 53 bildet, gesendet wird und das Empfangssignal 46 in der Polarisationsebene 54, die die Empfangspolarisationsebene 55 bildet, und in der Polarisationsebene 70, die eine Empfangspolarisationsebene 71 bildet, empfangen wird. Ferner ist ein weiterer Ortungsmodus vorgesehen, bei welchem zusätzlich ein Empfangen des Empfangssignals 46 in der Sendepolarisationsebene 53 erfolgt.

Ein in Figur 6 gezeigter Ortungsmodus kann vorsehen, die Polarisationsebenen 52, 54 zueinander schräg auszurichten. Beispielsweise kann die Polarisationsebene 52, wie in der Konfiguration aus

Figur 3, mit einem Winkel von 45° relativ zur Längsachse 24 schräg ausgerichtet sein, wobei die Polarisationsebene 54 mit der Polarisationsebene 52 einen spitzen Winkel bildet. Insbesondere kann - wie in der Figur beispielhaft dargestellt - die Polarisationsebene 54 parallel zur Längsachse 24 ausgerichtet sein. Diese Ortungsmodi der Figuren 3, 5 und 6 können durch verschiedene Antennenanordnungen festgelegt werden. In einer weiteren Ausführung, die in den Figuren 4a, 4b und 4c gezeigt ist, kann ein Drehmittel 72 vorgesehen sein, welches dazu dient, die Ausrichtung von zumindest einer der Polarisationsebenen 52, 54 relativ zur Längsachse 24 zu drehen. Dieses Drehmittel 72 kann optional in das Ortungsgerät 10 eingebaut werden, was in den Figuren 4a, 4c und 4c durch gestrichelte Linien betont wird. Es ist insbesondere als Stellmotor ausgebildet und ist von der Steuereinheit 60 steuerbar.

Figur 7 zeigt eine alternative Ausführung des Ortungsgeräts 10 aus Figur 1. Hierbei werden gleich bleibende Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen, wobei, um Wiederholungen zu vermeiden, lediglich die Unterschiede zur oben beschriebenen Ausführung erörtert werden. Das Ortungsgerät 10 in der Ausführung aus Figur 7 weist ein Fahrwerk 74 auf, welches zum Führen des Gehäuses 20 - und damit der darin angeordneten Ortungseinheit 36 - über die Fläche 12 des Untersuchungsobjekts 14 in die Vorzugsbewegungsrichtung 34 vorgesehen ist. In dieser Ausführung ist die Vorzugsbewegungsrichtung 34 mittels des Fahrwerks 74 vorgegeben. Das Fahrwerk 74 weist vier Räder 76 auf, die bei einer Bewegung entlang des Untersuchungsobjekts 14 auf dessen Fläche 12 rollen. Dem Fahrwerk 74 ist eine nicht näher gezeigte Wegsensoreinrichtung zugeordnet, die dazu dient, eine vom Gehäuse 20 zurückgelegte Strecke zu erfassen.

Claims

Ansprüche

1. Ortungsgerät, insbesondere handgeführtes Ortungsgerät, mit einer Ortungseinheit (36) zur Erfassung des Vorhandenseins eines in einem Untersuchungsobjekt (14) angeordneten Ge- genstands (16, 18) mittels eines Untersuchungssignals (38), die eine für einen Vorgang mit dem Untersuchungssignal (38) vorgesehene Polarisationseinheit (50) aufweist, und mit einem Gehäuse (20) zur Aufnahme der Ortungseinheit (36), das eine Längsachse (24) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Betriebsmodus die Polarisationseinheit (50) zumindest eine erste Polarisationsebene (52, 54) vorgibt, die schräg zur Längs- achse (24) ausgerichtet ist.

2. Ortungsgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Griffmittel (32) zu einem Greifen durch einen Anwender bei einem Ortungsvorgang, das mit dem Gehäuse (20) gekoppelt ist.

3. Ortungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polarisationsebene (52, 54) einen Winkel von ca. 45° mit der Längsachse (24) bildet.

4. Ortungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polarisationsebene (52) in zumindest einem Betriebsmodus eine Sendepolarisationsebene (53) ist, die zumindest einem Sendekanal (62) für ein Senden des Untersuchungssignals (38) zugeordnet ist.

5. Ortungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polarisationsebene (54) in zumindest einem Betriebsmodus eine Empfangspolarisations- ebene (55) ist, die zumindest einem Empfangskanal (64) für ein Empfangen des Untersuchungssignals (38) zugeordnet ist.

6. Ortungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polarisationseinheit (50) zumindest eine zweite Polarisationsebene (54, 52, 70) vorgibt, die von der ersten Polarisationsebene (52, 54) unterschiedlich ist.

7. Ortungsgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Betriebsmodus eine der Polarisationsebenen (52, 54) eine Sendepolarisationsebene (53) ist, die zumindest einem Sendekanal (62) für ein Senden des Untersuchungssignals (38) zugeordnet ist, und eine weitere der Polarisationsebenen (52, 54) eine Empfangspolarisationsebene (55) ist, die zumindest einem Empfangskanal (64) für ein Empfangen des Untersuchungssignals (38) zugeordnet ist.

8. Ortungsgerät nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Polarisationsebenen (52, 54) zueinander orthogonal angeordnet sind.

9. Ortungsgerät nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Polarisationsebenen (52, 70) zueinander schräg angeordnet sind.

10. Ortungsgerät nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Polarisationsebene (70) parallel oder orthogonal zur Längsachse (24) ausgerichtet ist.

11. Ortungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polarisationseinheit (50) zumindest zwei weitere Polarisationsebenen (52, 54, 70) vorgibt.

12. Ortungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polarisationseinheit (50) ein Drehmittel (72) aufweist, das dazu vorgesehen ist, die Ausrichtung von zumindest einer Polarisationsebene (52, 54, 70) relativ zur Längsachse (24) zu drehen.

13. Ortungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Fahrwerk (74), das zum Führen der Ortungseinheit (36) über eine Fläche (12) des Untersuchungsobjekts (14) in einer Vorzugsbewegungsrichtung (34) vorgesehen ist, wobei die Polarisationsebene (52, 54) relativ zur Vorzugsbewegungsrichtung (34) schräg angeordnet ist.

14. Verfahren zur Ortung eines in einem Untersuchungsobjekt (14) angeordneten Gegenstands (16, 18) mit einem Ortungsgerät (10), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem ein Gehäuse (20) des Ortungsgeräts (10) über eine Fläche (12) des Untersuchungsobjekts (14) bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein in einer Sendepolari- sationsebene (53) polarisiertes Untersuchungssignal (38) in das Untersuchungsobjekt (14) gesendet wird, wobei die Sendepolarisationsebene (53) schräg zu einer Längsachse (24) des Gehäuses (20) ausgerichtet ist.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Untersuchungssignal (38) in zumindest einer von der Sendepolarisationsebene (53) unterschiedlichen Empfangspolarisationsebene (55) empfangen wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Untersuchungssignal (38) in mehreren, von der Sendepolarisationsebene (53) unterschiedlichen Empfangspolarisati- onsebenen (55, 71) empfangen wird.

17. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Untersuchungssignal (38) in der Sendepolarisationsebene (53) empfangen wird.

18. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Untersuchungssignal (38) in der Sendepolarisationsebene (53) und in zumindest einer von der Sendepolarisationsebene (53) unterschiedlichen Empfangspolarisationsebene (55) empfangen wird.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Untersuchungssignal (38) in der Sendepolarisationsebene (53) und in mehreren, von der Sendepolarisationsebene (53) unterschiedlichen Empfangspolarisationsebenen (55, 71) empfangen wird.