专利名称：定位设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及定位设备。本发明尤其是涉及具有权利要求1的特征的用于探测被包围在介质中的对象的定位设备。
背景技术：
为了检测隐藏在墙中的物体，已知不同的定位设备。隐藏在墙中的物体例如可以是输水管道、电流线路或者气体管道，其在对墙进行处理时不应被损坏。物体另一方面也可以是木梁或其他承载结构，并且加工应该在承载结构的范围中进行。为了追踪在墙内的金属物体例如钢制水管，通常产生磁场并且检验物体是否影响磁场。如果影响超过预先确定的尺度，则物体被检测。非金属物体(例如木梁)可以根据其介电特性被探测。为此产生电场并且检验物体在何种程度上影响电场。如果影响超过预先确定的尺度，则物体被检测。如果物体是带电流或带电压的导体，则电磁场也可以被探测，所述电磁场包围所述导体。既不是金属的也不具有可轻易探测的介电性特性的物体(诸如塑料包封的铜制电流线路)可以通过这种方式被检测。在定位设备情况下的原则上的问题在于，所述定位设备在提高检测灵敏度时易于误测量。定位设备因此必须在测量地点的范围中由用户校准。校准可能使测量过程是耗费的并且是多值的。
发明内容
本发明所基于的任务是提供具有简单可操作性的灵敏的定位设备。本发明利用具有权利要求1的特征的定位设备来解决该问题。从属权利要求再现优选的实施方式。本发明的用于检测物体、尤其是被包围在介质中的对象的定位设备包括推挽测量桥用于操控第一和或第二电磁装置。这种推挽桥例如在DE 10 2010 028 723A1或DE 102010 031 147 Al中针对电感性电磁装置而已知。DE 10 2010 028 718 Al示出了用于电容性电磁装置的这种推挽桥。这样的推挽测量桥具有用于给电容性电极(在电容性电磁装置情况下)或者给线圈(在电感性电磁装置情况下)供给移相的交流电压的振荡器。此外，这样的推挽测量桥具有用于控制这些交流电压至少之一的幅度的控制装置。在电感性电磁装置的情况下，发射线圈被施加交变电压，使得例如借助接收线圈探测的、也即在该接收线圈中感生的与交变电压时钟同步的交流电压分量按数值被最小化。可替代地，在电感性电磁装置情况下也可以放弃接收线圈并且差电压的与交变电压时钟同步的交流电压分量被测量并且按数值被最小化。为此，装置例如可以由两个串联连接的欧姆电阻组成，这些欧姆电阻可以分别是发射线圈的复电阻的部分。在电容性电磁装置的情况下，电容装置、也即电容性电极被施加交变电压。该控制装置被设立用于这样放大交变电压，使得与交变电压时钟同步的交流电压分量被最小化。交流电压分量例如可以借助电势探头根据DE 10 2010 028718A1的图1中所示的装置来测量。第一电磁装置根据所述操控在物体的范围中产生电磁交变场。如果可变比例(Verhaitnis)与预先确定的比例相差超过预先确定的尺度，则定位设备的比较器检测到物体。如已经实施的，推挽测量桥原则上从现有技术中的其他应用已知，因此例如也从DE 10 2008 005 783 Al已知，但是其没有公开用于探测被包围在介质中的对象的定位设备。借助于这样的推挽测量桥可以以场补偿的方式进行测量，使得大的测量区域可以与定位设备的高灵敏度兼容。另外，可以借助于推挽测量桥差动地测量，使得可以取消通过定位设备的用户的校准。推挽测量桥可以被使用用于可替代地借助于磁场或电场测量。电磁场的相应的另外的组成部分在此趋于零。在本发明的定位设备的一种实施方式中，推挽测量桥被设置用于借助转换器可选择地操控第一电装置，和/或第一电装置。第一电装置在此包括至少两个线圈、尤其是发射线圈以及用作电感性传感器，其例如能够探测金属对象。第二电装置在此包括至少两个电容性电极，并且用作电容性传感器，其例如能够探测介电对象。有利地，被构造为推挽测量桥的操控设备以IC (集成电路)的形式、尤其是以ASIC的形式被构造并且布置在设备的外壳中。本发明的定位设备具有输出装置、尤其是面显示、例如LCD显示的形式，其能够输出指示对象的信号、尤其是光信号。本发明的定位设备能够实现:指示对象的信号尤其也指示检测到何种类型的物体(金属的、磁性的、木头、带电流的线路等等)。定位设备可以包括用于通过用户改变预先确定的尺度的装置。由此用户可以调整定位设备的灵敏度。对预先确定的尺度的调整可以与控制信号的放大协调地被执行，所述放大被输送给第一和第二电磁装置，使得所产生的电磁场相应地被放大。在一种实施方式中，预先确定的尺度可以在多个预先确定的值之间转换，例如两个或三个值，使得定位设备拥有不同的灵敏度，所述灵敏度可以简单地通过用户选择。此外，在一种实施方式中，本发明的定位设备具有用于检测定位设备相对于物体的位移的位移传感器。定位设备尤其被构造用于将推挽测量桥的测量结果分配给设备的位移位置。通过这种方式可以也将位置座标分配给所探测的对象。在本发明的定位设备的一种实施方式中，存在具有另外的电磁装置的另外的推挽测量桥。这些另外的电磁装置可以是电感性的、电容性的而也或者另外的传感器单元。所述另外的推挽测量桥可以集成在与第一推挽桥相同的IC/ASIC但是也或者集成在第二 IC/ASIC中并且装入定位设备中。在本发明的定位设备情况下，借助推挽测量桥操控的至少一个所述电磁装置在外壳内布置在设备的外壳的一侧、尤其布置在外壳的背离输出装置的侧。为了能量供给，本发明的定位设备具有至少一个电池、尤其是至少一个以可再充电蓄电池形式的电池。
在本发明的定位设备的一种可替代的实施方式中，第一电磁装置可以在物体的区域中相继地产生磁场和电场。为此，该电磁装置可以包括线圈和电极，它们相继地与推挽测量桥连接。在一种实施方式中，使用彼此对应的电磁装置。在此，推挽测量桥可以这样地被构建，使得在第三电磁装置处出现场，该场关于另外两个电磁装置具有可变比例。对此可替代地，可以将第一和第二电磁装置的电特征参量相互比较，以便确定可变比例。在另外的实施方式中，第二电磁装置不产生场，而是构成所述推挽测量桥的电负载，所述推挽测量桥利用第一电磁装置的电负载构成可变比例。附加地，定位设备可以包括用于确定物体的电场的设备，其中物体的检测相继地基于推挽测量桥和该设备来进行。如果物体借助于三个所述行为方式至少之一被检测，则物体优选地被检测。在此，定位设备的输出装置可以在检测到物体时输出信号，所述信号指示，物体基于何种场被检测或者涉及何种对象。第一信号可以指示借助于推挽测量桥和磁场执行的测量，第二信号可以指示借助于推挽测量桥和电场执行的测量，并且第三信号可以指示借助于用于确定物体的电场的设备执行的测量。信号可以是光学的和声学的至少之一。本发明的定位设备的一种实施方式可以具有大量并排布置的第一电磁装置，所述第一电磁装置相继地在推挽测量桥处被运行。由此可以以一维或两维执行物体的检测，由此物体可以更准确地被定位或者可以更容易地找到物体的界限，例如边缘。在一种实施方式中，借助于不同的第一电磁装置获得的测量结果被可视化，其方式是，在光学输出装置上定义显示区域，所述显示区域分别被分配给第一电磁装置之一。显示区域的布置在此优选地对应于第一电磁装置的布置。因此可以给用户呈现测量结果的光学表现，所述光学表现是直观地可理解的并且高度详细的。物体与定位设备的距离可以对应于光学输出装置的颜色变化。如果光学输出装置被保持为简单的和从而成本低的，例如以几个发光二极管的形式，则可以通过颜色变化以少量的耗费更准确地示出测量结果，其中可以使用多色LED或者背光LCD显示。如果光学输出装置是较耗费的，例如以彩色图形面输出，例如图形液晶显示的形式，使得可以通过伪色表示以图形方式表示物体的距离。在该情况下，测量结果的有色呈现可以导致通过用户的改善的可操作性。可以设置间距传感器，以便确保定位设备在测量面上的平面安放。测量面通常是定位设备的区域中的基本上平坦的面，例如墙、尤其是轻结构墙、天花板或地面。定位设备的朝向测量面的侧通常也是平坦的并且间距传感器监控在测量面和定位设备之间的至少大致的平行性。如果定位设备不足够平坦地安放在测量面上，则预先确定的比例可以相应于平行性的偏差被适配(anpassen)，以便使测量结果保持恒定。附加地或可替代地，可以向定位设备的用户输出警告。定位设备也可以包括用于检测定位设备相对于物体的位移的位移传感器，其中定位设备被构造用于将推挽测量桥的测量结果分配给位移位置。由此可以使用户能够用定位设备扫过测量区域并且由此记录大量测量结果，所述测量结果接着可以例如以图形方式被表示。在一种实施方式中，可以选择图形表示的图像片段和/或放大级并且在定位设备的光学显示装置上表示。
定位设备可以包括具有另外的第一电磁装置和另外的第二电磁装置的另外的推挽测量桥，其中所述推挽测量桥的第一电磁装置产生具有可忽略地小的磁分量的电磁�。隽硗獾耐仆觳饬壳诺牡谝坏绱抛爸貌哂锌珊雎缘匦〉牡绶至康牡绱懦。员阃被诘绯『痛懦〖觳馕锾�。
下面参照附图更准确地描述本发明，其中:
图1示出推挽测量桥的框 图2示出具有图1的推挽测量桥的定位设备；
图3示出图1的推挽测量桥的不同的电磁装置；
图4示出图2的定位设备的图形显示的可视化；和 图5示出根据图3的示例性定位设备的视图，
图6示出本发明的定位设备的示意性示图，具有示例性传感器系统。
具体实施例方式图1示出推挽测量桥100的框图。推挽测量桥100是用于检测物体、尤其是被包围在介质例如墙、天花板或地面中的对象的定位设备105的部分。定位设备(也参见图5)尤其是被构造为手持式测量设备。根据实施，可以使用用于检测例如由木头制成的介电物体或者用于检测例如由钢制成的金属物体的推挽测量桥100。下面首先描述可以借助于其检测介电物体的实施方式。时钟发生器110具有两个输出端，所述时钟发生器110在所述输出端处提供被移相的、优选地移相180°的周期性交变信号。交变信号可以尤其是包括矩形信号、三角形信号或正弦信号。时钟发生器的输出端与第一可控放大器115或者第二可控放大器120连接。可控放大器115、120中的每一个均拥有控制输入端，所述可控放大器经由所述控制输入端接受信号，所述信号控制可控放大器115、120的放大因子。推挽测量桥的信号借助转换器600 (参见图6)被给出到第一电装置190和/或第二电装置195上。为了描述的目的，在图1中第一电子装置和第二电子装置仅仅作为一个单元来表示，但是对于第一和第二装置配备有不同的参考标号。下面首先描述具有其电极的第二电子装置。第一可控放大器115的输出端与第一发射电极125连接并且第二可控放大器120的输出端与第二电子单元195的第二发射电极130连接。接收电极135用作电势探头并且与输入放大器140连接；首先不考虑在电极125-135的范围中所示的补偿网络165并且取消阻抗170。该布置在本申请的范围中被称为第二电单元。第二电单元如还要描述的第一电单兀一样由推挽测量桥100操控。不出输入放大器140具有恒定的放大因子；但是在其他实施方式中输入放大器140的放大因子也可以是可控制的。由此能够例如可以影响推挽测量桥100的空间分辨率和/或灵敏度并且例如可以根据在输入放大器140处的测量信号来控制。输入放大器140的输出端与同步解调器145连接。同步解调器145另外与时钟发生器110连接并且从该时钟发生器接收时钟信号，所述时钟信号指示在时钟发生器110的输出端处所提供的信号的相位角值。在由时钟发生器110提供的信号是对称矩形信号的简单实施方式中，被引导给可控放大器115、120的输出信号之一可以被用作时钟信号。同步解调器145基本上基于由时钟发生器110提供的时钟信号来交替地在其上面的输出端或下面的输出端处接通由输入放大器140所接收的测量信号。同步解调器145的两个输出端与积分器(积分比较器)150连接，所述积分器这里被表示为利用两个电阻和两个电容器布线的运算放大器。其他实施方式同样是可能的，例如作为有源低通滤波器。在到同步解调器145上的连接方面的数字实施也是可设想的，其中将在同步解调器145的输出端处的信号在一个半波内的一个或多个时刻从模拟的转换成数字的并且然后与来自下一半波的相应的值进行比较。差被积分并且例如再次被转变成模拟信号并且被使用用于控制放大器115、120。在同步解调器145在其下面的输出端处提供由输入放大器140接收的测量信号期间，积分器150在该时间上对该信号进行积分并且在其输出端处提供结果。在同步解调器145在其上面的输出端处提供由输入放大器140接收的测量信号期间，在该时间上由积分器150对该测量信号倒相地进行积分并且在积分器150的输出端处提供结果。在积分器150的输出端处的电压是同步解调器145的经低通滤波的输出的差的积分。如果在第一发射电极125处的电容恰好与在第二发射电极130处的电容同样大，则在同步解调器145的输出端处提供的信号在该时间上平均地大小相同并且在积分器150的输出端处提供趋于零(接地)的信号。但是如果电容大小不相同，例如因为介电物体仅布置在发射电极125、130之一的区域中，则在同步解调器145的输出端处提供的信号平均地不再相同，并且在积分器150的输出端处提供正的或负的信号。信号的符号和数值指示电容的比例，其中信号零对应于比例I。由积分器150提供的信号经由端子155被提供给梁探测器105的未示出的分析和输出装置。分析装置例如可以执行与阈值的比较，使得当由积分器150提供的信号超过预先确定的阈时，定位设备105的用户获得光学的和/或声学的输出。在此，可以将整个信号或信号的数值与阈值比较。由积分器150提供的信号也被用于控制可控放大器115和120的放大因子，其中第二可控放大器120直接与积分器150的输出端连接并且第一可控放大器115借助于反相器160与积分器150的输出端连接。反相器160这样引起提供给其的信号翻转，使得根据积分器150的输出信号，第一可控放大器115的放大因子以与第二可控放大器120的放大因子减小一样的程度增加或者反之亦然。也可以设想的是，仅可控放大器115、120之一的放大因子被控制，而第二可控放大器120、115的放大因子被保持在固定的值。可控放大器115和120的放大因子增加或减�。敝劣胧┘釉诜⑸涞缂�125和130处的交变电压同步的并且施加在接收电极处的交流电压分量按数值被最小化为止。推挽测量桥100是调节回路，所述调节回路被设立用于保持在发射电极125和130处的预先确定的比例。预先确定的比例通过发射电极125和130相对彼此或相对接收电极135的结构和布置来预先给出。可变比例由在发射电极125和130处相对于接收电极135形成的电容得出。由积分器150提供的信号是用于补偿例如由介电物体对电容的非对称影响的控制信号。在其他实施方式中，基于在电极处的电流或电压来确定在电极处的可变比例。补偿网络165在发射电极125、130的每一个处包括由两个阻抗组成的分压器。所划分的电压借助于分别另一阻抗被引导给输入放大器140。接收电极135不直接地而是借助于阻抗170被引导到输入放大器140上。通过相应地选择各个所述阻抗可以改变在可控放大器115、120的输出端处有效的阻抗。由此例如可以补偿电极125-135的非对称布置。在另一实施方式中，相对于在图1中对补偿网络165的表不取消在第一发射电极125的区域中的阻抗以及第二发射电极130。从而在施加在第一(唯一的)发射电极125处的电容和由补偿网络165构成的参考电容之间均衡可控放大器115、120的交变电压。参考电容相对于介电物体是不变的。为了测量仅还需要第一发射电极125和接收电极135。相对于在图1中对补偿网络165的表示取消在第二发射电极130的区域中阻抗以及第一发射电极125的反过来的实施同样是可能的。通过设置开关可以根据所述的实施方式在三电极测量运行中在使用两个发射电极125和130情况下、在第一两电极测量运行中在使用第一发射电极125和接收电极135的情况下以及在第二两电极测量运行中在使用第二发射电极130和接收电极135的情况下运行推挽测量桥100。在不同的测量运行之间的转换可以循环地进行或者通过用户控制。如果介电物体最接近接收电极135则在两电极测量运行中施加在图1中的推挽测量桥100的端子155处的电压最大，而如果介电物体最接近发射电极125或130之一则在三电极测量运行中该电压的数值最大，其中电压的符号指示分别最近的发射电极。如果物体移动经过电极，从而在三电极测量运行中得出具有符号变换的信号并且在两电极测量运行中得出具有经过瞬间局部最大值的信号。此外，推挽测量桥100也可以用于检测金属物体。为外，借助转换器600 (对此参见图6)将推挽测量桥100的电压信号给出到电感性电装置上，该电装置在本申请的范围中被称为第一电单元190。推挽测量桥100通过转换器600操控第一和/或第二电单元。代替第二电单元的电极，在第一电单元中基本上使用线圈。(参见后面的描述和说明)。为了描述和说明第一电(也即电感性)装置190的操控，又参照图1。在此，第二电单元的发射电极想像地可以由发射线圈代替。尤其适用于第一电装置:在此第一发射电极125可以通过第一发射线圈175代替，第二发射电极130可以通过第二发射线圈180代替。接收电极135通过单个接收线圈185或者通过接收线圈的系统、优选地两个彼此串联的接收线圈代替。优选地，线圈中的至少一个可以被实施为电路板上的导体结构(“印刷线圈”)。在另一实施方式中，接收电极135可以通过单个磁阻磁场传感器、优选地霍尔传感器代替或者通过磁阻传感器的系统、优选地两个相互串联的磁阻传感器代替。在另一实施方式中代替接收电极135也可以使用磁阻磁场梯度传感器。下面在使用接收线圈185的情况下阐述推挽测量桥100。以类似的方式使用接收线圈185的系统或者磁阻磁场传感器或者磁场梯度传感器。发射线圈175、180产生具有周期性变化的幅度和相位的叠加的磁场。优选地，两个发射线圈175、180在其供应电压的每个半波中产生具有相同幅度和主场方向的平行取向的磁场。磁场的符号逐半波地变换。为此，发射线圈175和180反向地缠绕并且其自由端部分别与地连接。通过可控放大器115、120的电压供应利用对地相反的电压进行。对此可替代地，发射线圈175和180在一个半波中产生具有不同幅度和主场方向的平行或反平行取向的磁场。由发射线圈175在一个半波中产生的磁场的幅度和符号对应于由发射线圈180在在前的或随后的半波中产生的磁场的幅度和符号。为此，发射线圈175、180的绕线方向以及发射线圈175、180相对地的供应电压相应地可以被适配。接收线圈185这样被布置在发射线圈175和180的区域中，使得所述接收线圈遭受两个发射线圈175和180的叠加的磁场。优选地，线圈175至185的布置如此被选择，使得当两个可控放大器115和120具有相同的放大因子时，在接收线圈185中通过发射线圈175和180的磁场感生的电压为零，但是至少是恒定的。在使用仅一个接收线圈185的情况下例如可以在两个平行的平面中同轴地布置发射线圈175和180并且将接收线圈185布置在第三平行的平面中，该第三平行的平面与头两个平面分别具有相同的间距。在使用由两个相互连接的接收线圈185组成的系统的情况下，发射线圈175和180可以布置在两个平行的平面中。两个相互连接的接收线圈185可以分别布置在两个平行的平面之一中，优选地如此布置，使得发射线圈175、180中的各一个的定向和位置对应于接收线圈185中的各一个的定向和位置。接收线圈185的绕线方向和接线从以下条件确定，即当两个可控放大器115和120具有相同的放大因子时在接收线圈185的系统处感生的电压为零。如果两个发射线圈175、180在每个半波中产生具有相同的幅度和主场方向的平行取向的磁场并且磁场的符号逐半波地变换，则当两个接收线圈185串联和反向地缠绕时，例如满足该条件。如果两个接收线圈185以反串联的串联电路运行，则接收线圈185必须同向地缠绕。对于替代的、由发射线圈产生的和叠加的磁场的上述另外的情况，得出接收线圈185的接线和接收线圈185的绕线方向的相对取向的按意义的组合。关于发射线圈175和180的预先确定的比例在该情况下是I。关于删去线圈180、185和使用补偿网络165和阻抗170,关于用于确定介电物体的实施方式的上述阐述以相应的方式适用。发射线圈175和180位于至少轻微轴向或横向地彼此错开的位置处，使得金属物体一般占用与发射线圈175和180的不同间距。可以通过在定位设备105中发射线圈175和180的布置来避免物体停留在发射线圈175和180之间的平面中，在该平面中物体在轴向错开的发射线圈175、180的情况下具有到发射线圈175和180的相同的间距。由于物体关于发射线圈175和180的非对称的位置，物体通过发射线圈175和180的磁场不同地被影响。与此相应地，磁场也通过金属物体不同地被影响，使得由叠加的磁场在接收线圈185中感生的电压不再为零。推挽测量桥100补偿该非对称性，其方式是，如上所实施的那样，将放大器115和120中的一个操控为比放大器115、120中的另一个更高的放大因子，直至由叠加的磁场在接收线圈185中感生的电压再次达到值零为止。在发射线圈175和180之间的可变比例于是不再对应于I并且在端子155处施加有不等于零的电压。通过将在端子155处施加的电压与预先确定的值零(对应于预先确定的比例I)相比较可以检测金属物体。在图6中以优选的实施方式又一次示出了本发明的定位设备的示意性结构。该设备具有至少一个推挽测量桥100，如描述的。此外，设置有第一电装置190和第二电装置195，其可以通过转换器600被推挽测量桥100加载。因此，可以以(仅)一个推挽测量桥运行两个电装置、也即两个传感器。图2示出具有图1的推挽测量桥100的定位设备105的示意图。推挽桥100在此有利地被集成在1C、例如ASIC (专用IC)中。定位设备105包括处理装置205，其与推挽测量桥100连接。另外，处理装置205与电压传感器210和能量控制器215连接，所述能量控制器在其方面与电池220、例如可再充电蓄电池和充电插座225连接。此外，处理装置205与数据接口 230、光学输出装置235、声学输出装置240、输入装置245和位置传感器250连接。在所示的实施方式中，推挽测量桥100与处理装置205分开地被构建。在另一实施方式中，推挽测量桥100的元件也可以通过处理装置205构成。在第一电装置和第二电装置之间的转换器尤其可以是处理装置205的部分。处理装置205优选地是具有工作时钟发生器和程序和数据存储器的常见的数字微计算机。为了在处理装置205的数字信号和推挽测量桥100内的模拟信号之间转换可以设置一个或多个数字模拟转换器(DAC)和至少一个模拟数字转换器(ADC)。尤其是可以通过处理装置205实施时钟发生器110、可控放大器115和120、同步解调器145、积分器150和/或反相器160。也可以借助于处理装置205分析推挽测量桥105的在端子155处提供的信号，所述信号指示关于第一和第二电磁装置190和195的可变比例。属于此的有:将信号与预先确定的值比较并且确定在信号和预先确定的值之间的差是否超过预先确定的尺度。在另一实施方式中，也可以通过分立器件实施所述的功能性，例如通过模拟电子电路或以专用IC(ASIC)的形式。电压传感器210是已知的传感器，其检测电磁�。龅绱懦∮傻缌髁鞴幕虼缪沟牡继迳�。在一种实施方式中仅仅通过电压传感器210探测预先确定的频率范围的电磁交变�。缭�20Hz之上的频率范围中、优选地在大约45至65Hz的范围中。电压传感器210进一步优选地通过基于电场在电压传感器210的测量电极处施加的电压来确定电磁场。除了电压传感器210，用于改善推挽测量桥100的测量结果的另外的未示出的辅助传感器可以与处理装置210连接。属于此的例如有确定电磁装置190至198是否以需要的方式关于测量面定向、尤其是在测量面和电磁装置190至198之间的间距是否大小相同的传感器。定位设备105相对于测量面的倾斜可以由此被防止。测量面通常是要检测的物体被接纳在其中的体的表面。所述体可以是壁或墙并且物体隐藏在所述体中。能量控制器215给定位设备105供应用于运行所需要的电压。通常，为此需要的电能从电池220、例如可再充电蓄电池中取得。为了对电池220充电，可以经由充电插座225给能量控制器215输送电能，其中能量控制器215控制和监控电池220的充电。定位设备105基于仅仅经由充电插座225输送的电能运行同样是可能的。充电插座225通常是低压插头，其配合件与网络设备连接。在一种实施方式中，可以设置充电站，定位设备105被插入到充电站中，其中充电插座225与网络设备电连接，使得电池220可以被充电。在另一实施方式中，电源单元(Netzteil)也可以接纳在定位设备105中，并且充电插座225可以与常见的电网连接。用于给定位设备105供应电能和用于控制电池220的充电过程的逻辑电路的部分可以通过处理装置205实施。另外，处理装置205可以例如作用于能量控制器215，例如以在预先确定的时间之后自动地关断定位设备105的形式，其中不使用定位设备105，或者以询问电池220的目前的充电状态的形式。处理装置205可以借助于数据接口 230与外部设备交换信息。这种信息可以涉及测量结果，所述测量结果被提出(erheben)或者被维持在处理装置205的存储器中。数据接口 230和充电插座225可以相互集成地被实施。优选地，数据接口 230是数字串行数据接口，尤其是USB接口。光学输出装置235在第一实施方式中包括用于可视化推挽测量桥100的测量结果的多个发光二极管。用于表示定位设备105的内部状态的另外的发光二极管同样可以被包括，例如用于显示电池的充电状态。在然而可以与第一实施方式组合的第二实施方式中，光学显示装置235包括图形显示，例如液晶显示(IXD)。IXD可以包括例如借助于LED或OLED的背景照明并且包括具有点矩阵的区域，在所述区域上可以选择性地显示各个点。不仅LCD而且背景照明或者第一实施例的发光二极管可以支持多个输出颜色。在优选的实施方式中，光学输出装置这样被实施，使得定位设备105的运行在明亮的环境中以及在黑暗的环境中是可能的。为此，LED或LCD的背景照明的发光亮度可以与环境中的光照度匹配。声学输出装置240可以包括扬声器或压电转换器。可以借助于光学输出装置235和声学输出装置240光学地、声学地或者以组合方式光学地和声学地输出推挽测量桥100的测量结果的表示。例如，可以在光学输出装置235上显示所检测的物体的位置，而来自声学输出装置240的表征性噪声指示物体的金属特性。光学地表示的物体的颜色可以象征性表示物体的距离、尤其是深度。在颜色和噪声对物体的特性(金属的、介电的、带电压的)之间的分配可以是可改变的，在一种实施方式中也可以通过定位设备105的用户改变。用户可以借助于输入装置245操作定位设备105。输入装置245可以包括多个按键，所述按键可以联合在键盘中。在一种实施方式中，输入装置245仅仅包括唯一的按键，其中定位设备105的完全的可操作性借助于该一个按键来保证。输入装置245可以部分地或完全地被背景照明。背景照明可以与光学输出装置235的背景照明相耦合。可替代地或附加地，背景照明可以是用户控制的。另外，输入装置245可以包括另外的输入设备、尤其是旋转调节器或滑动调节器。这样的调节器可以模拟地或数字地被采样并且尤其是用于无级地或细粒地改变定位设备105的参数。借助于这样的调节器，推挽测量桥100的灵敏度可以是可调整的。此外，输入装置245完全地或部分地与光学输出装置235以触敏屏幕(“触摸屏”)的形式集成地被实施。位置传感器250用于通过检测定位设备105关于测量面的位移来确定定位设备105关于测量面的位置。检测可以一维地或者两维地进行。为此例如可以使用加速度传感器、尤其是微机械加速度传感器。对此可替代地，工作轮可以布置在定位设备105和测量面之间的区域中，其中工作轮的旋转通过处理装置205被换算成位移。在两维情况下，机械装置可以类似于在计算机鼠标中的机械装置地被使用，其方式是，滚球被保持在定位设备105和测量面之间，并且定位设备105的位移基于滚球的两维移动被采样。在又一另外的实施方式中，光学采样可以类似于光学计算机鼠标地被执行，其中位置传感器250包括摄像机，其对准测量面，并且位置传感器250将由摄像机所拍摄的图像的位移换算成定位设备105相对于测量面的位移。也可以通过处理装置205来执行换算。在摄像机的范围中可以布置例如以一个或多个发光二极管形式的光源。除了所示的推挽测量桥100，另外的推挽测量桥100也可以由定位设备105包括并且与处理装置205连接。另外，不同的电磁装置190至198可以通过处理装置205控制地与一个或多个推挽测量桥100可连接，使得借助于不同地构造的或位于不同位置的电磁装置190至198可以执行测量。图3示出图1的推挽测量桥100用的电磁装置190至198的不同布置。图3A示出矩阵式布置。第三电磁元件198构成3x3矩阵的中间元件，所述矩阵的剩余元件通过第一和第二电磁装置190、195构成。第一电磁兀件190和第二电磁兀件195关于第三电磁兀件198分别彼此相对。按时间顺序使彼此相对的第一或第二电磁装置190、195的不同对借助转换器与推挽测量桥100连接，使得沿着相对的装置190、195的连接线可以确定，该物体布置在第三电磁装置198的哪一侧上。由此可以在电磁装置190至198的平面的多个方向上确定物体相对于第三电磁装置的位置。图3B示出电磁装置190至198的蜂巢形布置。这里，第三电磁装置198具有六个而不是八个相邻的电磁装置190、195。尤其是当电磁装置190、195包括线圈时，在图3B中所示的实施方式可以是有利的，因为线圈可以比在图3A中的矩形形状更好地接近于蜂巢形状。因此，在蜂巢形布置中电磁装置190至198的面封装密度可以被提高。在图3A和3B中所示的布置可以在图面中在任意的方向上继续。由此原则上可以支持电磁装置190至198的任意大的布置。如果多个推挽测量桥100被设置在定位设备105中，则也可以同时进行多个测量，其中应该注意有源电磁装置190至198的足够的间距，以便避免互相影响。参与测量的电磁装置190至198不必彼此邻接，而是可以通过另外的、优选未接线的电磁装置190至198相互分开。在第一电装置的两电极测量运行(参照图1参见上面)中，在图3A和3B中所示的布置可以以相应地方式被接线。图3C示出第一和第二电单元的组合的测量元件310的示例性实施方式。组合的测量元件310包括圆盘形电极125至135，其由圆形线圈175至185包围。电极125至135和线圈175至185的中心重叠，以便能够关于相同的位置检测具有不同特性(金属的、介电的)的物体。测量元件310可以在在图3A和3B中所示的布置中被使用。电压传感器210可以与电磁装置190至198之一集成地被实施。电压传感器也可以布置在电磁装置190至198的背离测量面的侧上。图4示出图2的定位设备105的图形显示的可视化。图形输出410矩阵式地被划分成多个显示区域420、430。显示区域420被染色为浅色的，显示区域430被染色为深色的。被染色为深色的显示区域430代表物体被检测的位置。代替划分成深色的和浅色的，也可以使用灰度梯度或伪色表示，其中所示的灰度梯度和颜色信号化物体的距离或物体的特性(金属的、介电的、带电压的)。显示区域420、430中的每一个均对应于如在图3A中的矩阵式布置中的第三电磁装置198。输出410给出关于要检测的物体的大小和所在地的光学印象。在图4中，象征性地另外的显示区域420、430位于输出410之外。这些另外的显示区域代表借助于定位设备105在另外的位置处执行的和存储的测量结果。通过在测量面上推移测量设备105可以推移关于这些所存储的测量值的在输出410上所示的片段。在此可以执行所存储的测量值的不同的图形处理。例如，测量值可以分别代表可变比例并且与预先确定的比例的比较和在输出410上以浅色或深色的相应表示可以分别对于在输出410的区域中的显示区域420、430 “新近地”被执行。在此，预先确定的比例可以根据用户输入被适配。由此，对于用户容易地可以使物体的轮廓在输出410上可见，其方式是用户将定位设备105相对于测量面推移并且调节用于输出410的相应的表示参数。参数的适配尤其是可以借助于滑动或旋转调节器进行。在另一实施方式中，代替显示区域420、430的灰度梯度或颜色，可以出现条形图表示，其中条形图的长度可以对应于可变比例的值或其与预先确定的比例的偏差的值。该表示方式尤其是适用于定位设备105相对于测量面的仅一维的可推移性。超出显示410的所存储的显示区域420、430于是仅在面方向上、也即或者水平地或者垂直地存在。如果定位设备105可垂直地被推移，则条形图优选地水平地表示并且反之亦然。在其他实施方式中，在显示内的所存储的显示区域例如可以放大镜式地被放大，使得一组相互邻接的显示区域420、430仅可视化一个测量值。图5示出示例性定位设备105的视图。定位设备105包括输入装置和显示器形式的光学输出装置。定位设备105被接纳在外壳510中。在外壳的下面区域中布置手柄，，然而该手柄也可以构造在外壳的上侧上。定位设备105可以根据IP54标准来密封。测量结果的表示、也即对探测到所找到的对象的信号化例如可以经由段或圆点矩阵显示来可视化。在另一实施方式中，然而该实施方式可以与其他实施方式组合，光学显示装置235包括图形显示，例如液晶显示(IXD)。IXD可以包括例如借助于LED或OLED的背景照明并且包括具有点矩阵的区域，在所述区域上可以选择性地显示各个点。不仅LCD而且背景照明或者第一实施例的发光二极管可以支持多个输出颜色。在优选的实施方式中，光学输出装置这样被实施，使得定位设备105的运行在明亮的环境中以及在黑暗的环境中是可能的。为此，LED或LCD的背景照明的发光亮度可以与环境中的光照度匹配。在此情况下也可以涉及具有触摸功能的显示器。下面的功能可以有利地单独或组合地在本发明的设备的输出单元情况下被揭示:
一对象的类型(铁磁的/非铁磁的/非金属的)可以通过象征(Symbol)来表示 一可以设置例如也可选地可由用户选择的缩放显示，用于提高可视化的敏感性 一在此，尤其是具有中心查找、例如具有的条图的缩放显示是有利的 一所找到的对象的深度显示是有利的
一例如具有条图的信号强度显示可以利用本发明设备的显示器实现一用于输出单元的背景照明可以改善在差的光照度情况下的可读性。在此，本发明的定位设备的背景照明例如可以用LED/0LED来构建。手持式定位设备此外拥有以按键或键盘形式的输入单元。在此尤其可以揭示下面的变型方案:
一单按钮操作(同时用不同的传感器测量)
一手动模式预选用于优化传感器功率 一接通/关断开关 一背景照明的键盘 一敏感性选择。在图5的实施例中，例如键控器(Taster) 245控制定位设备105的所有功能。在最简单的情况下，借助键控器245仅仅控制定位设备105的接通和关断。通过在键控器245上较长地或较短地、一次和多次按压按键也可以控制定位设备105的另外的功能，例如转换灵敏度、校准或输出电池220的充电状态。可替代的实施方式注意到(sehen)具有多个操作按键、也例如选择按键的按键区:是否应当利用第一或第二电单元被测量。本发明的设备此外拥有设备内部的能量供给，该能量供给可以通过电池但是也或者可再充电的蓄电池构成。蓄电池可以固定地集成在设备中但是也或者可以为了充电目的而从设备中取出。有利地，充电电子系统集成在设备中。外部能量的输送于是经由在设备的外壳处的接口、例如低压插头也或者USB插座来进行。有利地，USB插座可以作为组合的数据接口 230和充电插座225而存在，如这在图6中所示。可替代地或附加地，但是输出单元也可以经由LED实现测量结果的表示。各个LED的阈在此可以通过集成在设备中的控制器或通过模拟电子系统来产生。在此例如可以通过彩色LED使中心查找(Mittenfindung)可视化,也或者显示AC线路。在图5的实施例中的发光二极管235在外壳510上的中心标记520的左侧或右侧显示物体的位置。不可见的电磁装置190至198关于中心标记520居中地布置。如果两个发光二极管235相同明亮地发光，则物体均匀地位于中心标记520下。为了找到物体的边缘，定位设备105必须如此长地被推移，直至发光二极管235不同明亮地发光。理想地当一个发光二极管235被关断并且另一个发光二极管235达到了最大亮度时，物体的边缘直接位于中心标记520之下。对于发光二极管235可替代或者附加地，光学显示装置235可以包括图形显示，例如液晶显示(IXD)。IXD可以包括例如借助于LED或OLED的背景照明并且包括具有点矩阵的区域，在所述区域上可以选择性地显示各个点。不仅LCD而且背景照明或者第一实施例的发光二极管可以支持多个输出颜色。在优选的实施方式中，光学输出装置这样被实施，使得定位设备105的运行在明亮的环境中以及在黑暗的环境中是可能的。为此，LED或IXD的背景照明的发光亮度可以与环境中的光照度匹配。对于光学输出单元可替代地或者附加地，本发明的定位设备也可以拥有声发出器(Akustikgeber)。这里例如可以是扬声器或压电转换器，借助其例如可以信号化AC线路的探测。声发出器也可以通过控制器(或者模拟的生成阈的电子系统)根据测量系统的信号强度以不同的频率/节奏来运行，以便由此信号化对象探测和区别。此外，本发明的定位设备可以具有机械的或光学的位移传感器。机械的位移传感器(带有光栅和分段盘(Segmentscheibe )的轮子)或者光学位移传感器(例如光学鼠标传感器)或者加速度传感器在此检测手持式定位设备在表面上经过的路程。该信息被提供给信号处理装置，以便例如改善传感器功率或显示。尤其是，因此也可以将探测数据分配给设备的具体地点位置。在设备外壳中布置的电子系统有利地具有至少一个控制器，利用该控制器可以控制这里描述的测量方法和设备功能，如部分地已经实施的。在此，控制器可以检查或者揭示大量功能，例如匪I接口、充电电子系统控制或调节也或者“自动关断功能(Auto-AusFunktion)”。可替代地，该控制器的功能尤其是对于外壳功能也可以通过模拟电子系统来揭示。
权利要求
1.位设备(105)，尤其是手持式定位设备，用于探测被包围在介质中的对象，至少具有: -夕卜壳; -设置在外壳中或设置在外壳处的以显示器形式的输出装置； -布置在外壳中的以至少两个电磁线圈形式的第一电装置(190); -其中第一电装置(190)被构造为使得所述第一电装置根据操控在对象的范围中产生电磁交变�。� -布置在外壳中的以至少两个电极形式的第二电装置(195)； -其中第二电装置(195)被构造为使得所述第二电装置根据操控在对象的范围中产生电�。� -布置在外壳中的以推挽测量桥(100)形式的操控设备(100)，用于分别以具有可变比例的交变电压操控第一电装置(190)和/或第二电装置(195)； 其特征在于， -设置比较器(205)，其被设立用于生成信号，如果第一电装置和/或第二电装置的电压的相应比例与预先确定的比例相差超过可预先给定的尺度，则该信号将对象标记为被检测到， -如果第一电装置和/或第二电装置的电压的相应比例与预先确定的比例相差超过可预先给定的尺度，则所述输出 装置被设置用于输出指示对象的信号。
2.根据权利要求1所述的定位设备(105)，其特征在于，所述交变电压是彼此移相的交流电压。
3.根据权利要求2所述的定位设备(105)，其特征在于，所述交变电压是移相180°的交流电压。
4.根据权利要求1，2或3所述的定位设备(105)，其特征在于，所述操控设备被设立用于将所述交变电压彼此互相相反地放大。
5.根据权利要求1所述的定位设备(105)，其特征在于，设置用于改变预先确定的尺度的大小的装置(245)。
6.根据权利要求1所述的定位设备(105)，其特征在于，该定位设备具有转换器(600)，其能够实现将推挽测量桥的信号二者择一地切换到第一电装置(190)或第二电装置(195)上。
7.根据前述权利要求之一所述的定位设备(105)，其特征在于，被构造为推挽测量桥(100)的操控设备以IC形式、尤其是以ASIC的形式被构造并且布置在该设备的外壳中。
8.根据前述权利要求之一所述的定位设备(105)，其特征在于，由输出装置指示对象的信号指示检测到何种类型的物体。
9.根据前述权利要求之一所述的定位设备(105)，其特征在于，物体与定位设备(105)的距离对应于输出装置(235)的颜色变化。
10.根据前述权利要求之一所述的定位设备(105)，其特征在于间距传感器，用于保证定位设备(105)在测量面上的平面安放。
11.根据前述权利要求之一所述的定位设备(105)，其特征在于用于检测定位设备相对于物体的位移的位移传感器，其中定位设备(105)被构造用于将所述推挽测量桥(100)的测量结果分配给位移位置。
12.根据前述权利要求之一所述的定位设备(105)，至少包括: 具有另外的电磁装置(190)的另外的推挽测量桥(100)。
13.根据前述权利要求之一所述的定位设备(105)，其特征在于，电磁装置(190，195)中的至少一个在外壳内布置在外壳(510)的一侧，尤其是布置在外壳的背离输出装置的侧。
14.根据前述权利要求之一所述的定位设备(105)，其特征在于，所述定位设备包括至少一个电池(220)、尤 其是至少一个以可再充电蓄电池形式的电池，用于能量供给。
全文摘要
用于检测物体的定位设备包括用于分别以可变比例操控第一和第二电磁装置的推挽测量桥，其中第一电磁装置根据操控在物体的范围中产生电磁交变场。该定位设备另外还包括用于如果可变比例与预先确定的比例相差超过预先确定的尺度则检测物体的比较器。
文档编号G01V3/11GK103091716SQ20121043757
公开日2013年5月8日 申请日期2012年11月6日 优先权日2011年11月7日
发明者R.克拉普夫, T.齐博尔德, A.阿尔布雷希特 申请人:罗伯特·博世有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
