专利名称：定位设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述的定位设备。
背景技术：
已经公开了一种定位设备，该定位设备在运行中向操作者显示建 筑材料中的物体比如壁体、天花板或地板中的管子、线缆、钢筋的存 在和位置。此外，所述定位设备具有滚动体，通过所述滚动体可以沿 着检查对象的表面移动所述定位设备用于对所述检查对象进行扫描。
发明内容
本发明涉及一种用于对检查对象中的物体进行定位的定位设备， 该定位设备具有基体、用于在至少一个运动方向上沿所述检查对象进 行导引的导向件以及输出单元。
在此提出，所述定位设备具有控制单元，该控制单元结合所述输 出单元设置用于输出至少一个关于沿所述运动方向的、具有至少一个 与尺寸相关的间距值的间距的间距信息。由此可以在操作所述定位设 备时提高操作舒适性，方法是可以以对操作者来说直观的形式输出所 述间距信息。所述导向件优选构造为滚动体，该滚动体安装在所述基 体上并且允许所述基体沿运动方向滚动。作为替代方案或补充方案， 所述导向件可以构造为所述基体的滑动面，该滑动面用于使该基体在 所述检查对象上沿运动方向滑动。"与尺寸相关的值"尤其应该是指 这样的值，为该值分配了至少一个测量单位。所述测量单位优选属于 一种单位制，比如公制或者英美单位制。如果向操作者显示间距值， 则可以 一 同显示所述测量单位。如果在所述测量单位和间距值之间的 配属关系对操作者来说明确无误，比如如果由操作者确定所述测量单 位，那就可以放弃测量单位的显示。
此外提出，所述输出单元具有用于将间距信息显示给操作者的显 示单元，并且所述控制单元结合所述显示单元设置用于以通过电子方 式产生的数字符号的形式显示所述间距值。由此可以由操作者特别快
速而精确地检测间距信息。这个符号可以借助于数字显示器比如LED-显示器(发光二极管显示器)或LC-显示器(液晶显示器)显示出来。优选所述间距至少依赖于所述基体沿运动方向的位移的位移长 度，由此可以特别直观地检测间距信息。所述位移可以是由所述基体 沿运动方向移动的位移。作为替代方案，所述位移可以是所述基体的 比如能够由操作者确定的有待移动的位移。此外，所述间距可以是在 两个被探测的物体之间的或者在两个由操作者确定的基准点比如钻孔 位置之间的间距。
在本发明的一种优选的实施方式中提出，所述定位设备具有用于 在所述基体运动时检测至少一个运动特征参量的传感器单元，其中所 述控制单元结合所述输出单元设置用于与所述运动特征参量的变化至 少基本上同步地更新所输出的间距值。由此可以实现特别高的操作舒 适性。"运动特征参量"尤其是指这样的特征参量，借助于该特征参 量可以求得所述基体相对于检查对象的运动的特性，尤其比如运动的 位移长度或者方向。为检测所述运动特征参量，可以在所述传感器单 元中使用不同的方法。可以比如以光机械的方式比如借助于光栅的原 理进行检测。此外可以使用光学方法，具体方法是在所述基体运动时
比如借助于CCD-传感器(电荷耦合装置)对所述检查对象的表面结构 进行分析，用于检测运动方向和/或里程。在此可以照亮所述表面，并 且可以为精确地分析表面而使用激光束。同样可以设想使用电子方法， 用于尤其比如借助于雷达信号来检测所述运动特征参量。如果所述定 位设备设置用于借助于雷达方法来对物体进行定位，那就可以额外地 利用为定位而使用的雷达单元来检测所述运动特征参量。
此外提出，所述定位设备具有用于检测所述检查对象的不同于所 述间距值的定位信息的定位单元以及用于编制数据库的记录模式 (Protokollmodus )，在所述数据库中将所述定位信息分配给所述间距 信息。由此可以在所述定位设备的使用中实现特别高的灵活性，方法 是比如编制关于经过检查的检查对象的鉴定结果，该鉴定结果可以在 测量过程之后用于其它用途。
在这方面提出，所述定位设备具有至少用于保存所述数据库的存 储单元，由此可以特别快速而简单地编制数据库或者快速调用所述数 据库的数据。
有利的是，所述输出单元具有至少用于将所述间距值输出给在所 述基体外部的数据单元的接口 ，由此可以在所述间距信息的分析中实现高灵活性。所述接口优选设置用于无线传输，比如是红外接口或蓝牙接口。
此外提出，所述定位设备具有输入装置和输入模式，在所述输入模式中借助于所述输入装置能够确定用于求得所述间距值的基准点。操作者由此可以有利地放弃另外的辅助件比如米尺和/或用于标记所述基准点的标记装置的使用。这个基准点可以用作用于求得所述间距值的零点或者用作用于工作位置比如钻孔位置的标记。
有利的是，所述定位设备具有输入装置和用于输入所述间距的输入模式，所述间距确定所述基体的有待移过的位移。由此可以特别简单而精确地达到所述基体的所期望的位置。有待移过的位移可以是所输入的间距。所述位移和所述间距的长度可能有所不同，该长度依赖于所述基体沿运动方向的尺寸，尤其是宽度。在此可以根据所输入的间距自动地确定有待移过的位移。
可以特别简单和直观地操作所述定位设备，如果所述定位设备具有用于对所述检查对象的定位信息进行检测的定位单元，其中所述控制单元设置用于根据所述定位信息至少半自动地确定用于求得所述间距值的基准点。在此可以将用于求得所述间距值的零点自动地分配给被探测的物体。
其它的优点从以下
中获得。在附图中示出了本发明的实施例。附图、说明书和权利要求书包括大量的组合特征。本领域的技术人员也可以适当地单个地研究这些特征以及总结出其它有意义的特
征组合。其中
图l是沿壁体移动的定位设备，
图2是所述定位设备的内部的元件，
图3示出了在两个被探测的物体之间的间距的显示，
图4示出了用于测量间距的基准点的确定，
图5示出了所述定位设备的有待移过的里程的确定，并且
图6是通过所述定位设备编制的数据库。
具体实施例方式
图1示出了具有构造为外壳的基体12的定位设备10。该定位设备10定位在构造为壁体的检查对象14上。在所述基体12上固定着把手16,操作者通过该把手16可以握住所述定位设备10。在所述基体12的操作侧18安装了用于将信息输出给操作者的输出单元20和用于供操作者输入信息的输入装置22,该输入装置20具有一组操作按钮。所述输出单元20具有构造为LC-显示器(液晶显示器)的显示单元24。所述输出单元20在运行中由控制单元26进行控制。此外，在所述基体12上安装了四个构造为轮子的导向件28，这些导向件28在所示出的位置中抵靠在所述检查对象14的表面30上。在所述导向件28中分别有两个导向件布置在所述基体12的侧面32或者说34的区域中，所
伸方向定向。所述导向件28成对地通过轴38或者说40相连接。所述轴38、 40在所述中轴线36的两侧沿所述基体12的主延伸方向延伸。所述导向件28用于沿平行于所述检查对象14的表面30的运动方向42来导引所述基体12。所述运动方向42垂直于所述基体12的主延伸方向定向。
通过所述基体12的由操作者引起的运动，可以对所述检查对象14进行扫描，用于对看不见地布置在表面30下面的物体比如物体44进行定位。此外，所述定位设备10具有定位单元46，该定位单元46布置在所述显示单元24的下方并且在图2中示出。所述控制单元26与所述定位单元46以及所述输出单元20之间的共同作用借助于图2详细示出。所述定位单元46包括用于发送比如构造为雷达信号或者UWB-信号(超宽带信号)、电感的或电容性的测量场的测量信号48的发送单元、用于在所述测量信号48与所述检查对象14相互作用之后接收该测量信号48的接收单元以及用于对该测量信号48进行分析的分析单元(在附图中没有示出)。
此外，所述定位设备IO可以输出关于所述基体12的由操作者引起的相对于所述检查对象14的运动的信息。此外，所述定位设备10具有传感器单元50，该传感器单元50则包括两个构造为位移传感器的传感器件52。所述传感器件52分别与所述轴38、 40中的一根轴相连接(参见图l)。所述传感器件52分别具有固定在所述轴38、 40的一个部分区域上的扇形轮(Segmentrad)、至少一个用于产生光线的发送单元和用于接收光线的接收单元(在附图中没有示出)。所述传感
器件52借助于光栅原理相应地检测运动特征参量54,该运动特征参量54根据所述扇形轮的由所述基体12的运动引起的旋转相当于位移增量。该原理是已知的，并且在本说明书的范围内不作详细解释。
根据这个以电信号的形式发送给所述控制单元26的运动特征参量54，可以获得关于所述基体12的运动的信息。尤其可以通过所述控制单元26来求得所述基体12的移过的里程和/或运动的方向。在此，可以通过两个在两根彼此独立的轴38、 40上采集到的运动特征参量的检测来提高在计算里程时的精度。也可以校正比如由于应该归因于所述表面30的结构的非线性而产生的误差。
在此假设，操作者对所述检查对象14进行扫描。此外该操作者将所述定位设备IO放置在所述检查对象14的比如相当于墙角的边缘56上，并且使该定位设备10沿运动方向42移动一个构造为里程长度的间距58。在所述定位设备10的在图1中所示出的位置中，已经通过所述定位单元46探测到所述检查对象14中的物体44。在此，所述定位单元46在对所述测量信号48进行分析之后输出定位信息60，更确切地说尤其输出所述物体44的中心相对于所述基体12的位置60.1、所述物体44的宽度60.2和所述物体44在检查对象14中的深度60.3，这些定位信息60借助于物体符号62用所述显示单元24显示出来。所述控制单元26根据所述定位信息60产生用于对所述输出单元20的运行进行控制的控制信号64，由此显示所述物体符号62。此外，在该实施例中显示了另外的符号63，该符号63相当于所述基体12的中轴线36并且通过该符号63操作者可以特别容易地注意到所述物体44相对于所述中轴线36的位置。在所示出的实施例中，物体中心处于所述中轴线36上。作为显示符号63的替代方案，也可以在所述显示单元24的边缘的基体12上设置标记。
在所述定位设备10移到图1所显示的位置中时，在运动过程中通过所述传感器单元50检测相应于导向件28的位移增量的运动特征参量54。将所述运动特征参量54发送给所述控制单元26。根据这些运动特征参量54，所述控制单元26产生控制信号66，由此佳j皮探测到的物体44在所述显示单元24上的显示与所述物体44相对于所述基体12的当前位置相匹配。在此，所述相应于所检测的位移增量的物体符号62在所述构造为LC-显示器的显示单元24内运动。此外，选择一个特定的相关因数，方法是使一段特定的位移比如1厘米相当于所迷显示单元24的特定数目的像素。由此可以有利地显示检查对象14以及 必要时被探测的物体的按比例的图像。可以比如显示所述检查对象14 的延伸超过所述基体12的宽度的区域。尤其可以在所述显示单元24 上显示整个检查对象14的按比例的图像。此外也可以显示符号，所述 符号的宽度在所述显示单元24上相应于被相应探测的物体的真实宽 度。由此可以显示所述检查对象14的^1所述基体12的至少一个部分 区域所覆盖的区域的按尺寸的图像。所述将一定数目的像素对应于位
节。、 P :
此外，所述控制单元26求得由所述基体12所移过的位移的间距 58，更确切地说以通过操作者或者在工厂中确定的测量单位、在该实 施例中以厘米求得所述间距58。在所研究的实施例中，所述定位设备 IO在一种求得相对于所述基体12的中轴线36的间距的运行模式中运 行。在此所述控制单元26将所述基体12的一半宽度和所求得的间距 58相加，从而求得一个间距值68，该间距值68相当于在所移过的路 程的起点这里是边缘56和所述中轴线36之间的间距70。在此将这个 间距值68和一个电控制信号72发送给所述输出单元20。这个控制信 号72借助于数字符号和测量单位符号74来控制所述间距值68的显示。 在其它的模式中，作为替代方案可以关于所述基体12的棱边76、 78 来求得所迷间距值68。如果比如涉及所述棱边76，那么所显示的间距 值68就相当于移过的间距58。所使用的测量单位比如毫米、厘米和米 等可以由操作者借助于所述输入装置22和用所述显示单元24显示的 操作者界面来确定。测量单位的显示可以通过所述测量单位符号74来 进行并且/或者可以显示用所述测量单位以分段的形式划分的刻度盘， 其中可以通过所述物体符号62与所述刻度盘的比较来传递所述间距值 68。也可以设置模式选项，通过该模式选项使所述测量单位的显示隐 去，由此可以将位置空间用于显示其它的信息尤其定位信息。所述间 距值68也可以仅仅根据操作者的愿望比如通过所述输入装置22的操 纵来显示。在一种自动的模式中连续显示所述间距值68,使得操作者 可以在所述基体12的运动过程中持续了解所移过的间距58。此外，通 过所述控制单元26使所输出的间距值68的更新与所述运动特征参量 54的时间变化永久关联。按照另一种模式选项，使所述间距值68的显现与所述定位设备10的移动的开始相关联。
此外，操作者可以了解被探测的物体44相对于所述边缘56或者 相对于其它由其规定的基准点的间距。这一点可以特别简单地借助于 所述间距值68及符号63的连续显示来进行。在图l所示的实施例中， 所显示的间距值68相当于所述物体44的中心相对于所述边缘56的间 距，更确切地说相当于所述间距70，因为所述物体44的中心布置在所 述中轴线36上。此外，可以容易地注意到在所述物体44的左棱边或 者说右棱边与所述检查对象14的边缘56之间的间距，方法是所述基 体12从所显示的位置开始向左或者说向右移动。在此，相应于物体44 的物体符号62在所述显示单元24之内相应地移动。移动所述基体12, 直到所述符号63与所述物体符号62的左棱边或者说右棱边相对应。 所述间距值68而后相应于所期望的间距。作为连续的间距值68的替 代方案或补充方案，可以随时通过操作者的选择来显示所述物体44相 对于边缘56的间距，自所述物体44的左棱边或者右棱边起或者自该 物体44的中心起来求得该间距。
按照另 一种运行模式，显示相当于在两个被探测的物体之间的间 距82的间距值80。这一点在图3中示出。从所述定位设备10的在图1 中示出的位置开始假设，操作者使所述定位设备10继续沿运动方向42 移动。在此探测另外的物体84，这通过另外的物体符号86的显示来表 示。在显示所述物体符号86的同时，以间距值80的形式以一种测量 单位显示出在所述物体44、84之间的间距82。这通过以下方式来进行， 即所述控制单元26在探测第一物体44时根据与所述第一物体44的探 测相对应的相应定位信息60确定用于求得所述间距82的基准点。然 后，在所述基体12移动时根据所述运动特征参量54通过所述控制单 元26连续地计算由该基体12移过的位移长度，直到探测到所述第二 物体84。在探测所述第二物体84时停止所述位移长度的计算。根据这 个位移长度及定位信息60，尤其根据被探测的物体44、 84的相应的宽 度，可以求得所述间距82，这个在物体44、 84之间的间距82在该实 施例中是相应的朝向彼此的物体边缘之间的间距。作为替代方案，可 以求得在物体中心之间的间距。在求得所述间距82之后，由所述控制 单元26以所述间距值80的形式并且以相应的测量单位产生用于显示 所述间距82的控制信号。在另一种运行模式中，不依赖于物体的探测由操作者确定用于求
得另外的间距值88的基准点。这一点在图4中示出。如果将所述基体 12尤其所述中轴线36或者所述棱边76、 78中的一条棱边置于比如相 应于钻孔位置的位置中，那么操作者就可以通过所述输入装置22的操 纵来确定基准点90 (在附图中通过叉示意示出)。在所述基体12沿运 动方向42移动时，关于这个基准点90求得相应于在该基准点90和中 轴线36之间的间距92的间距值88并且连续地将其显示出来。通过这 种模式，尤其可以放弃使用另外的用于测量间距92的测量装置比如米 尺。可以在不必中断所述定位单元的测量过程的情况下来确定所述基 准点90。
根据图5对另一种运行模式进行解释。在该模式中，由操作者借 助于所述输入装置22和用所述显示单元24显示的操作界面来输入特 定的间多巨94，该间足巨94构造为沿运动方向42有待移过的、用于达到 所期望的工作位置96比如钻孔位置的位移长度。然后所述控制单元26 将所述基体12的在图5中示出的当前的位置特别是其中轴线36确定 为基准点。在所述基体12移动时，根据所述运动特征参量54来检测 移过的里程并且将其与有待移过的间距94进行比较，从而可以以间距 值98的形式求得尚有待移过的位移长度，并且而后将其显示出来。在 达到所期望的工作位置96时，更确切地说在所述工作位置96处于中 轴线36上时，比如可以通过发出光线或者用显示单元24进行显示的 方式来输出光学信号以及/或者可以输出声学信号。在所述基体12运动 时，可以显示出尚有待移过的位移长度。作为替代方案，在所研究的 实施例中，所期望的最终位置可以在于，所述工作位置96抵靠在所述 棱边78上。在此如上面所说明的一样，输入在中轴线36和工作位置 96之间的间距94，其中所述间距94与所述基体12的有待移过的位移 的区别在于所述基体12的一半宽度。
此外，所述定位设备IO设有记录模式，这一点在图2和6中示出。 在这种模式中，尤其编制数据库IOO，在该数据库100中将由所述控制 单元26根据所述运动特征参量54求得的间距信息对应于定位信息60 之一。在图6中示出了所述数据库100。在左栏中相应地记录间距信息， 更确切地说尤其以与尺寸相关的间距值102的形式记录在表面30上的 特定的位置。优选自所述检查对象14的边缘起沿运动方向42来求得这个间距值102,此外可以从由操作者确定的基准点起求得这个间距值 102。为所述间距值102配属了定位信息60,尤其是被探测的物体的在 图中通过字母示意示出的类型60.4、其在检查对象14中的深度60.3、 其宽度60.2等等。在图中注明的数值示范性地用于解释。此外，可以 将"未发现物体，，这个信息配属于所述间距值102。这个数据库表示所 述检查对象14的地形状况，并且能够编制有待处理的检查对象14的 鉴定结果。根据所述数据库100，可以容易地寻找所述检查对象14的 特定的位置，其中可以确定，在所述检查对象14中在这个特定位置上 是否存在物体。也可以寻找特定的目标，如电连接，其中可以确定， 这样的物体处于所述检查对象14的哪个或者哪些位置上。
这个数据库100可以在运行中保存在所述定位设备10的内部的存 储单元104 (图1和2 )中。在所述基体12移动时根据所述运动特征参 量54和定位信息60通过所述控制单元26来编制这个数据库100。该 数据库IOO可以在测量过程之后传输给外部的数据单元106。在所研究 的实施例中，所述数据单元106构造为PDA (个人数字助理)。作为 替代方案，所述数据单元可以构造为笔记本电脑(移动计算机)或者 移动电话。为了与所述数据单元106建立数据连接，所述输出单元20 设有接口 108 (同样参见附图l和2),该接口 108构造为蓝牙接口。 蓝牙是按照IEEE802.15.1用于设备在短距离内无线(无线电)联网的 工业标准。作为替代方案，该接口可以构造为红外接口。此外可以设 想，所述接口比如USB接口设置用于建立线缆连接以进行数据传输。 在测量过程之后，可以根据操作者的选择来传输所述数据库100的数 据。可以设想另一种记录模式，在该记录模式中将所述间距值102和 定位信息60在没有中间保存在存储单元104中的情况下发送给所述数 据单元106，其中在所述数据单元106的内部的存储器中编制所述数据 库IOO。相应地借助于所述接口 108结合所述控制单元26来进行传输。
可以在对检查对象14进行扫描时连续地编制所述数据库100,其 中为所述表面30的每个位置分配了定位信息60，或者可以在探测到物 体时将信息记录到所述数据库100中。
此外，所述定位设备10具有校准模式，在该校准模式中所述控制 单元26根据所述运动特征参量54尤其对所述与尺寸相关的间距值68、 80、 88、 98的计算进行校准。在这种模式中，所述基体12在一段特定的、为操作者所知道的、可以通过所述输入装置22来输入的里程内移 动。作为替代方案，可以如此设计所述定位设备10，从而可以不依赖 于所述表面30的类型、由操作者施加到所述基体12上的压紧力、所 述导向件28的磨损、运动速度等来求得用于特定的里程的相同的间距 值。
这里所说明的运行模式以及其它用于配置所述定位设备10以及用 于使所述控制单元26与连接到该控制单元26上的单元共同作用的程 序比如用于处理所述运动特征参量54及定位信息60的程序以及用于 产生控制信息64、 66、 72的程序保存在所述控制单元26的存储单元 110中。
权利要求
1. 用于对检查对象(14)中的物体(44、84)进行定位的定位设备，该定位设备具有基体(12)、用于在至少一个运动方向(42)上沿所述检查对象(14)进行导引的导向件(28)以及输出单元(20)，其特征在于控制单元(26)，该控制单元(26)结合所述输出单元(20)设置用于输出至少一个关于沿所述运动方向(42)的、具有至少一个与尺寸相关的间距值(68、80、88、98、102)的间距(58、70、82、92、94)的间距信息。
2. 按权利要求1所述的定位设备，其特征在于，所述输出单元(20) 具有用于向操作者显示所述间距信息的显示单元(24)并且所述控制 单元(26)结合所述显示单元(24)设置用于以通过电子方式产生的 数字符号的形式显示间距值(68、 80、 88、 98)。
3. 按权利要求1或2所述的定位设备，其特征在于，所述间距(58、 70、 82、 92、 94)至少依赖于所述基体(12)的沿所迷运动方向(42) 的位移的位移长度。
4. 按前述权利要求中任一项所述的定位设备，其特征在于用于在 所述基体(12)运动时检测至少一个运动特征参量(54)的传感器单 元(50)，其中所述控制单元(26)结合所述输出单元(20)设置用 于与所述运动特征参量(54)的变化至少基本上同步地更新所输出的 间距值(68、 80、 88、 98、 102)。
5. 按前述权利要求中任一项所述的定位设备，其特征在于用于对 所述检查对象(14)的不同于所述间距值(102)的定位信息(60)进 行检测的定位单元(46)以及用于编制数据库(100)的记录模式，在 所述数据库(100)中将所述定位信息(60)分配给所述间距值(102 )。
6. 按权利要求5所迷的定位设备，其特征在于用于至少保存所述 数据库(100)的存储单元(104)。
7. 按前述权利要求中任一项所述的定位设备，其特征在于，所述 输出单元(20)具有用于至少将所述间距值(102)输出给在所迷基体(12)外部的数据单元(106)的接口 (108)。
8. 按前述权利要求中任一项所述的定位设备，其特征在于输入装 置(22)和输入模式，在该输入模式中可以借助于所述输入装置(22) 来确定用于求得所述间距值(88)的基准点(90)。
9. 按前述权利要求中任一项所述的定位设备，其特征在于输入装 置(22)和用于输入所述间距(94)的输入模式，该间距(94)确定 所述基体(12)的有待移过的位移。
10. 按前述权利要求中任一项所述的定位设备，其特征在于用于 对所述检查对象(14)的定位信息(60)进行检测的定位单元(46)， 其中所述控制单元(26)设置用于根据所述定位信息(60)至少半自 动地确定用于求得所述间距值(80)的基准点。
全文摘要
本发明涉及一种用于对检查对象(14)中的物体(44、84)进行定位的定位设备，该定位设备具有基体(12)、用于在至少一个运动方向(42)上沿所述检查对象(14)进行导引的导向件(28)以及输出单元(20)。在此提出，所述定位设备具有控制单元(26)，该控制单元(26)结合所述输出单元(20)设置用于输出至少一个关于沿所述运动方向(42)的、具有至少一个与尺寸相关的间距值(68、80、88、98、102)的间距(58、70、82、92、94)的间距信息。
文档编号G01V3/15GK101460869SQ200780020285
公开日2009年6月17日 申请日期2007年4月2日 优先权日2006年6月2日
发明者C·韦兰德, M·马勒, R·克拉普夫, U·霍夫曼 申请人:罗伯特·博世有限公司