专利名称：对介质中夹杂的对象定位的方法和执行该方法的测量设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的对介质中夹杂 (eingeschlossen)的对象进行定位的方法以及一种根据权利要求14所述的执行该方法的 测量设备、尤其是可手持的定位设备。
背景技术：
为了探测诸如墙壁、天花板或地面的介质中夹杂的诸如电线路、水管路、管、金属 柱子或木梁的对象，长期以来使用定位设备。在此，尤其使用感性设备，即产生磁场的设备， 该磁场受到介质中夹杂的金属物品干扰。此外，除了感性设备之外，还使用容性设备、交流 电压探测器以及高频探测器。在交流电压探测器或AC探测器的情况下，仅使用接收线匝系 统，以便探测所期望的信号并且由此定位相应的对象。
显示传感器是否探测到对象大部分通过LED、段式IXD和/或图形显示器来实现。 典型地，在这类测量系统中使用再现传感器的信号强度的变化曲线的显示器。也就是说，所 获得的传感器信号作为输出信号例如以条形显示或LED串的形式向使用者/用户显示。因 此，通过使用者/用户利用该设备找寻LED串/条形显示的摆幅最大的部位的方式，该设备 能够探测该对象的位置。
也有更为简单的带仅一个LED的设备，其具备固定的信号强度阈值。当传感器信 号超过确定的预设值时，在设备侧接通LED。在此，也存在不使用固定阈值而是使用可由用 户改变的阈值的设备，即用户凭借调节轮设置“灵敏度”，其中这是传感器信号的阈值，在该 阈值的情况下设备的告警灯/LED亮起来。
此外，还有一些设备(例如博世公司的“DMF 10 Zoom”)，其并不或不仅通过IXD显 示器或LED串或单LED来告知使用者存在夹杂的对象，而是通过改变颜色的LED来告知。这 样，一旦发现对象，则上面谈及的“DMF 10 Zoom”将输出单元的颜色从绿色变化到红色。这 种系统在DE 10 2004 011 285 Al中公开。
此外通过固定阈值(在该阈值的情况下激活输出单元的LED即例如在DE 10 2004011285 Al中那样进行颜色变化)，也可以使用不断变化(自适应)的阈值，该阈值仅在传感 器信号的信号最大值的范围中激活显示和/或LED，这提高了对象定位的“选择性”。这种 系统例如在DE 10 2005 015325 Al中公开。发明内容
在根据本发明的用于对介质中夹杂的对象进行定位的方法中，生成测量信号，该 测量信号能过实现获得关于所夹杂的对象的位置的信息。该信号例如是在按照根据本发明 的方法工作的测量设备的传感器的接收线阻系统(Empfangsleiterschleifensystem)中感 生的电压。通过相对信号强度在此可以探测并且也可以定位所夹杂的对象。
根据这样获得的具备关于所夹杂的对象的位置的信息的测量信号输出输出信号Z (状态信号)，该输出信号能够使根据本发明的方法的用户或根据该方法工作的测量设备在定位时在至少三个探测状态之间进行辨别。这样，根据本发明的方法产生第一信号Z=a，该 第一信号对应于“探测到对象”的状态。通过同样根据测量信号生成的第二信号Z=b可以 辨别“没有探测到对象”的第二状态。
有利地在根据本发明的方法中也产生具有预测“对象在附近”的第三状态Z=c。有 利地，由此在设备中存在三个“告警级别”，其反映了测量状况的危险水平。尤其是，涉及离 散告警级别并且涉及恰好三个告警级别，所述告警级别分别关联有明确的含义。这并不会 与单纯上升的测量信号混淆，该测量信号用信号通知使用者，测量设备运动到对象，该对象 于是也必在附近某处。在根据本发明的方法中存在三个具体离散状态，在所述状态之间切 换。
这样，在使用具有自适应阈值的系统(如其在上面曾结合DE 10 2005 015325 Al 中所提及的那样)时，状态“没有探测到对象”到状态“探测到对象”的直接改变的不可低估 的缺点事实如下，在该对象小于旁边更强的对象时尽管处于对象之上在这种设备中的输出 单元例如LED会显示“绿色”(“没有探测到对象”)，因为状态改变的动态阈值按照大的对象 来取向。用户会误解“绿色”指示(“没有探测到对象”)并且钻入埋设的对象，例如水管路 中。
在利用固定预设阈值的方法中从状态“没有探测到对象”到状态“探测到对象”的 直接改变的缺点事实如下该设备几乎不可能对非常大面积的区域发出有对象的告警并且精确定位所夹杂的对象。(类似于例如在“廉价设备”所经常看到的那样)。
附加状态Z=C (“对象在附近”)能够有利地实现，在其之下输出“没有探测到对象” 的状态信息的探测阈值可以选择得非常�。硪环矫嬖谇啃藕诺那榭鱿掠谑遣换岢鱿置� 显并且不再适当的超调，其中不再可能精确定位单个对象。
根据本发明的方法或根据该方法工作的测量设备有利地向用户/使用者传达用 户/使用者是否并不在对象之上、在对象附近或直接在对象之上。在最后两种情况下，向使 用者用信号明确通知，在此钻孔是有危险的或会是危险的。有利地，在设备中存在三个“告 警级别”，其反映了测量状况的危险水平。在一个特别有利的实施形式中，设置恰好三个告 警等级，其与针对用户/使用者的清楚、明确预测相联系。
利用根据本发明的三个状态或告警等级可靠地向用户/使用者告警，何时会有危 险并且何时向其尤其通过状态信息通知对象的精确位置。
至少三个状态或告警等级的另一优点是，按照根据本发明的方法工作的测量设备 向用户/使用者清楚地指示用户应如何动作。
-状态Z=b没有探测到对象”:例如绿色LED显示钻孔并不危急并且允许。
-状态Z=C对象在附近”:例如黄色LED显示注意，只有当也使用其他信息譬如结构图或其他测量设备时才允许钻孔。
-状态Z=a探测到对象”:例如红色LED显示对象直接在设备下方。标识对象中心。因此可以准确地定位对象。
通过从属权利要求中所介绍的特征可以对根据本发明的定位方法进行有利改进。
有利地，在根据本发明的方法中，如果当前所测量的测量信号低于阈值Uu，则从第 一状态“探测到对象”变换到第三状态“对象在附近”。有利地，阈值可以动态地定义。这 样，在根据本发明的方法中，如果当前所测量的测量信号比以前所测量的、测量信号的局部最大值低预先给定的第一百分比。
现有技术的设备典型地传送如下信息，如果测量信号超过预先给定的用于对象识 别的测量信号阈值，则探测到对象。这种固定测量信号阈值导致，针对对象的测量信号在阈 值以下的情况，没有对象能够被识别。然而，如果是具有非常大的测量信号的对象，其中已 非常提前地超过固定测量信号阈值即例如在距要定位的对象很远，尽管可以识别对象但不 能特别精确地定位。
根据本发明的方法现在将状态(Z=a) “探测到对象”(该状态通知用户)限制到相 对于以前在同样的测量过程中所测量的测量最大值的相对信号强度上。如果探测到随着对 所夹杂的对象的定位出现的测量信号最大值，则与所定位的即所探测的所夹杂的对象相关 的距离范围通过如下方式来限定，所测量的测量信号低于以前所测量的测量信号最大值的 限定百分比。
以此方式例如可以区分紧挨着布置的对象，这些对象在恒定的测量信号阈值时会 引起如下信号，该信号在两个所夹杂的对象的整个区域之上在测量信号阈值之上。
利用根据本发明的方法因此有利地也保证了精确地定位在介质中所夹杂的对象。
另一方面，在根据本发明的方法中，如果当前所测量的测量信号的大小低于可预 给定的第一阈值，则才从第三状态“对象在附近”(Z=C)变换到第二状态“没有探测到对象” (Z=b)。该第一阈值例如可以是探测系统的信噪水平。根据本发明的用于定位对象的方法 在该实施例中优选具备比较小的第一阈值。只有在阈值之上，这样的对象会被完全识别并 且因此被定位。
以此方式，用户/使用者可以确信，在状态Z=b“没有探测到对象”的情况下在测量 点的位置的确没有对象。动态系统的错误测量如上面所描述的那样这样可以被完全避免。
在相反的情况下，在根据本发明的方法中，如果当前所测量的测量信号的大小超 过可预给定的第一阈值，例如探测系统的噪声水平(Usk)的阈值，则从第二状态“没有探测 到对象”(Z=b)变换到第三状态“对象在附近”(Z=c)。
在根据本发明的方法中，如果当前所测量的测量信号(Um)的大小超过可预给定的 第二阈值(Uu)，则从第三状态“对象在附近”(Z=C)变换到第一状态“探测到对象”(Z=a)。 可预给定的第二阈值(Uu)在此有利地可以将以前所测量的测量信号的局部最小值(UMin，n) 提高预规定的第二百分比P2。
有利地，借助色码尤其是借助不同颜色可以向用户/使用者传送状态Z(Z=a，Z=b， Z=c)。这样，尤其是借助三种不同颜色可以向用户传送相应的探测状态Z (Z=a，Z=b，Z=c)。 这样例如有利的是，状态“对象在附近”(Z=C)与黄色色调关联。
在类似信号灯地构建恰好三个告警级别(红色(Z=a);黄色(Z=C);绿色(Z=b))时， 这样的状态传送/指示也可以在世界范围内直观地领会并且不言自明的。在此，三种颜色 可以单独地(每种颜色一分立的LED)实现或可以通过唯一的视觉显示器来实现，该显示器 变换颜色(双LED或多色LED)或通过漫射体来实现，该漫射体将LED的光混合并且这样产 生颜色(例如红色和绿色LED在同时工作时在漫射体之后产生黄色的混合颜色)。这尤其是 可以成本低廉地实现。
当然，不必(纯粹)以光学方式向用户/使用者传送探测状态Z，而且例如也可以通 过经由扬声器或例如也经由所谓的“蜂鸣器”的声学告警根据相同的原理例如以升高的曲调来实现。
代替颜色或音调也可以使用语音输出来直接向用户/使用者传送状态。
在根据本发明的方法中的状态传送的其他可能性结合根据该方法工作的测量设 备还要进行如下讨论。
通过根据本发明的能够实现更为精确地定位所夹杂的对象的方法，用户可以仅通 过状态“探测到对象”或“没有探测到对象”的变换非常精确地定位所夹杂的对象，而不必 了解精确的测量信号变化曲线。此外，用信号明确通知用户，在何种情况下其没有危险，例 如可以在墙壁中钻孔，因为在此部位丝毫没有夹杂的对象。
在具有仅仅两个告警级(即“没有探测到对象”/ “探测到对象”)的常规的定位设 备中，必须及早地进行探测到对象的告警，以便不消减设备的灵敏度并且由此不消减最大 搜索深度。结果是通过LED或蜂鸣器的大面积的告警，而不能清楚的预测哪里恰好有对象。
按照根据本发明的方法工作的测量设备现在不再在宽的行经区域上显示状态“探 测到对象”。尤其是，分配给被定位的对象的测量范围例如在测量设备的行经方向多次变换 时由于动态阈值而限制越来越大。利用恰好三个现有的告警等级可靠地向用户/使用者告 警，何时会有危险并且现在通过第一告警等级实际向其通知对象的准确位置。
根据本发明的测量设备为此具备输出装置，该输出装置构建为再现相应测量的状 态(Z)。有利地，状态Z (Z=a，Z=b，Z=c)的再现以光学方式进行，尤其是借助三种不同的颜 色来进行。在此例如可以颜色上不同地编码不同的状态。也可能的是，通过光学信号的不 同的重复频率来辨别不同的状态。
在类似信号灯地构建三个告警级别(红色(Z=a);黄色(Z=C);绿色(Z=b))时，这样 的状态传送/指示也可以在世界范围内直观地领会并且不言自明的。
这些颜色自然可以任意选择，其中绿色-黄色-红色自然是有利的。
此外，恰好三个告警级别或状态指示器Z能够实现关于所基于的潜在危险的明确 的信息。
该测量设备为此可以具有一个或多个LED或也可以设置有作为输出装置的显示器。
用于传送探测状态的颜色例如也可以通过段式显示器或图形显示器的背光或通 过OLED显示器来产生。
显示器(LED阵列)可以大到使得其可以显示对象的实际尺寸。在此，在LED阵列 的情况下，在对象之上LED例如为红色，在不确信的部位之上例如为黄色，而在确信不存在 对象时例如为绿色。
在测量设备构建为栓钉(Studsensor)的情况下，在此也可以进行修改，使得在对 象之上例如显现红色，在梁/栓钉的边缘处例如显现黄色，而在对象旁例如显现绿色。
尤其在用于探测在轻量结构墙壁中的梁的设备中，当该设备处于梁的左边缘右侧 并且在梁的右边缘左侧时才激活第三告警等级。为此，需要边缘探测功能，然而如在现有技 术中已知的用于探测梁的设备中已提供的那样。在基于低频容性传感器的用于探测梁的设 备中也可以例如利用差动测量电极来探测梁边缘。在此情况下，在梁边缘的位置处形成测 量信号中的局部极值。同样，这种差动测量电极能够实现借助测量信号中的过零来精确且 明确地确定中心。根据本发明，于是可能的是，第一告警级别“探测到对象”仅在围绕梁的中心的小区域中被激活并且另一转移级别(例如以周期方式交替地编码为黄-红色)在中心 左侧并且在左边缘右侧或在中心右侧并且在右边缘左侧的区域中关于梁宽度地被激活。
在测量设备的显示器上的所谓的柱状图或柱状比例尺(等等)也可以以不同的颜 色来显示，使得在显示器中的指示附加地直接与探测状态Z的颜色信息组合。
在三种根据本发明的状态的颜色编码时作为“第一颜色”例如为了传送状态Z=b (“没有探测到对象”)尤其是也可以使用关断的LED，使得状态Z=b、Z=c, Z=b对应于照明类 型“关断”、“黄色”、“红色”。
三个告警级别的颜色/显示/信号的含义可以在测量设备的壳体上、例如也可以 在标签上以设备的显示器中的在线操作指南形式或作为信号灯符号予以解释。
在另一实施例中，明亮区域的大小也可以改变，或者亮度例如按三级地调制。
LED、灯、其他发光装置、被照明的钻孔(如在设备DMF 10 Zoom (为此参考DE 10 2004 011285 Al)中那样)、被照明的壳体(例如由丙烯酸构成)、墙壁的照明或符号投影到墙 壁(例如线条、十字线等等)、激光可以用于显示和传送告警级别/状态Z。
代替不同颜色，在可替选的实施例中也可以使用间断的光信号(红色闪光、红-绿 色交变闪光、快速或缓慢闪光)。
除了光学再现状态之外，当然声学再现例如在音高上不同的状态或者统一音调的 不同再现频率同样也是可能的。
代替颜色或音调也可以使用语音输出。
可替选地，设备的振动(不-弱-强)也可以类似移动电话的振动报警被使用。
此外有利地，测量信号作为传感器的横向移动的函数被测量。定位设备在此实施 为一个或多个传感器，所述传感器可以探测金属(感性传感器)、木梁(容性传感器)、传导电 压的线缆(50Hz-传感器)和/或任意对象(雷达传感器、UffB传感器、高频传感器)的存在。 这样的传感器例如可以具备一个或者多个发射线圈和一个接收线匝系统。在可替选的实施 形式中，这样的传感器例如可以仅具备一个接收线匝系统，以便例如能过实现定位交变电 流。感性传感器也可以用于搜寻木梁。测量设备的可替选的实施形式可以是带有用于发送 和/或探测HF信号尤其是UWB信号(超宽带信号)的天线元件的传感器。“超宽带信号”尤 其是理解为如下信号，其具有中间频率和至少500MHz的频率带宽的频谱。中间频率优选在 IGHz到15GH的频率范围中选择。
这些传感器分别可以单独地集成到测量设备中，或也可以多个传感器以任意组合 合并成单个测量设备。在此，例如按照根据本发明的方法实施的这样的测量设备可以在墙 壁上移动或行经，使得相应的对象譬如夹杂在墙壁中的金属部分、电线缆或木梁可以被定 位。例如通过设备的形成传感器所测量的测量设备的任意位置在此分配有确定大小的测量信号。
这样的用于执行根据本发明的方法的测量设备(其尤其是可以构建为可手持的定 位设备)有利地具有输出装置，该输出装置构建为再现分别所测量的状态“探测到对象”、 “对象在附近”或“没有探测到对象”。在此，针对每个存在的传感器可以设置专用输出单元， 或所有在测量设备中合并的传感器的状态信号的输出通过测量设备的中央输出单元例如 图像显示器来实现。声学输出也是可能的。通过再现各个传感器的相应的状态(“探测到对 象”、“对象在附近”或“没有探测到对象”)因此可以向用户传送，该测量设备是否处于所定位的对象的区域中并且在此会涉及何种类型的对象。
根据本发明的测量设备具备至少一个传感器，所述传感器具有至少一个接收线匝系统、例如接收线圈。其他发送线圈或接收线圈和/或其他传感器在根据本发明的测量设备的其他实施形式中同样也是可能的。在此，这样的传感器被校正，使得在定位对象时可测量在设备相对对象运动时的信号变化过程。利用根据本发明的方法或利用实施根据本发明的方法的测量设备例如可手持的定位设备，实现在定位介质中所夹杂的对象时的精度提高。尽管由传感器生成的测量信号的动态范围非常大，但通过按照根据本发明的方法的动态状态关联实现了对象的改善的、精确的定位。第一状态Z=a S卩“探测到对象”由此更切确切地说对应于信息传送“定位对象”。精确的定位即所夹杂的对象的定位由此有利地实现。
根据本发明的方法或用于执行该方法的测量设备的其他优点从以下对实施例的描述以及所附的附图中得到。
在附图中，示出了根据本发明的方法的实施例，该方法要在以下的描述中予以详细描述。附图的图示、其描述以及权利要求包含组合的多个特征。对于本领域技术人员而言，这些特征也可以单独考虑并且组合成其他或其他合理的组合。
其中图1以示意图示出了用于对介质所夹杂的对象进行确定位置和定位的典型测量情况， 图2a示出了在使用根据现有技术的方法时作为位置函数的所探测的测量信号以及所再现的状态的示意图，图2b示出了以图2a的测量信号的变化曲线为基础的测量情况的示意图，图3a示出了在使用根据本发明的方法时作为位置函数的所探测的测量信号以及所再现的状态的变化曲线的示意图，图3b以示意图示出了以图3a的测量信号的变化曲线为基础的测量情况，图4以用于阐述在该方法中可用的“动态阈值”的函数的示意图示出了在要定位的对象的紧邻的附近中的测量信号变化曲线和由此获得的状态信号的细节图，图5示出了用于根据本发明的测量设备的一个可能的实施例的透视图。
具体实施方式
图1示出了用于对在介质10例如墙壁、地面或天花板中所夹杂的对象确定位置的典型的测量情况。定位设备24在要检查的介质10的表面26之上移动，以便探测即定位介质10中所夹杂的对象12的位置。这种对象12例如可以是电线路、管、例如水管、金属柱子或其他物品，譬如木梁。定位设备可以是感性定位设备、容性定位设备、雷达定位设备或这些探测方法的组合。然而，根据本发明的方法并不限于这些探测方法。这种定位设备24尤其可以具有带有至少一个发射线圈的感性传感器以及用作接收单元的接收线匝系统。但， 这种测量设备例如可以是电网电压探测器，其仅具备接收线匝系统例如线圈，作为用于探测测量信号的传感 器。
现在，如果相应物品处于接收几何结构附近，则该对象例如改变了由发射几何形状所产生的�。沟迷诮邮掌髦欣缭诮邮障呷χ懈猩玫降耐�。在接收线圈或接收线匝系统中感生的通量于是可以作为测量电压例如在线圈上或在连接在下游的测量放大器 上被截取。感性传感器越接近所夹杂的对象，则所探测的测量信号例如所截取的测量电压 Um就越大。
除了相应的激励电子装置、相关的能量供给装置以及用于所探测的测量信号的分 析单元之外，这种定位设备24例如也具有图形显示器28，该图形显示器再现输出量，该输 出量与所探测的测量信号的强度相关。输出量例如可以以柱状图30的形式显示，其中在最 小值与最大值之间被照射的柱的数目是测量信号的强度的度量。除了图1中所示的借助柱 状图30对输出量的显示之外，其他实施形式“尤其是其他光学显示”也是可能的。这样，例 如通过相应的发光元件22可以显现状态“探测到对象”、“对象在附近”或“没有探测到对任”象。
如果这种定位设备24接近所夹杂的对象如例如通过设备沿着箭头32的方向移动 (根据图1的视图)所进行的那样，则所探测的测量信号升高。
尤其在现有技术的设备中，现在会发生在所夹杂的物品12附近中的测量情况，其 中在定位设备24的较大行经路径上在要探测的对象12的区域中测量信号强到使得在整个 范围上再现输出量例如所截取的测量电压Um的最大摆幅。在此情况下，准确定位。也就是 说，对所夹杂的对象12的位置进行定位是不可能的。
另一方面，在使用具有所述的自适应阈值的系统时如这已经在上文中所描述的那 样输出单元例如LED可以显现“绿色”(“没有探测到对象”)，即使在对象之上。这尤其是在 该对象小于邻近的较强的对象时会发生，因为状态改变的阈值按照大的对象来取向。用户 会误解“绿色”状态指示(“没有探测到对象”)并且钻入埋设的对象，例如水管路中。这样， 不存在从状态“没有探测到对象”到状态“没有探测到对象”的直接改变的不低估的缺点。
图2a示出了在根据现有技术的具有固定阈值的定位方法中测量信号Um的变化曲 线和状态Z “探测到对象”、“对象在附近”或“没有探测到对象”的可能的再现。在此，状态 “探测到对象”对应于范围Z=a而状态“没有探测到对象”在图2a中用Z=b来表示。
所基于的测量情况在图2b中再现。在介质36中夹杂有各种对象12，例如水管路， 电线等等。利用定位设备24要对所夹杂的对象12定位。定位设备24为此沿着箭头32在 例如墙壁34的表面26之上移动。图2a示出了作为测量设备24在要检查的墙壁的表面26 上横向移动X的函数的测量信号Um的相关信号变化曲线，该测量信号例如可以是测量设备 的线圈中感生的电压。
如果测量设备利用其传感器尚远离所夹杂的物品12，则相应的测量信号还是小 的。
现有技术的测量设备通常具备探测阈值Us。如果对象的测量信号在阈值Us之下， 则这样的对象未被识别并且因此不能被定位。在此情况下，测量设备输出信息，该信息再现 了状态“没有探测到对象”(z=b)。这样的状态“没有探测到对象”在图2所示的测量情况中 占据横向行经路径X的区域b中。如果利用测量设备24接近介质36中所夹杂的对象12， 尤其是对象122，则测量信号Um升高。如果当前所测量的测量信号Um超过测量阈值Us，状 态Z从“没有探测到对象”(Z=b)变换到状态“探测到对象”(Z=a)。由此通知用户，测量设 备已找到夹杂的对象。
在根据图2的现有技术的方法中，关于测量设备24的另一横向行经路径X来显示状态“探测到对象”(Z=A)，因为相应当前所测量的信号值Um在整个范围中都在探测阈值Us 之上。尤其是，利用在图2中所示的方法不可能探测，其是两个分开的所夹杂的对象121和 122，这些对象促使测量信号Um在另一范围上在探测阈值Us之上。对象121或122的精确 定位利用仅传送状态改变的这种方法是不可能的。
此外，利用这种方法也不可能定位产生在用于对象识别的测量阈值之下的测量信 号Um的对象123。如果当前所测量的测量信号Um低于测量信号阈值Us如在图2a中在横向 位置X2处所示的那样，则状态“探测到对象”(Z=a)变换到状态“没有探测到对象”(Z=b)。 由于当前所探测的测量信号Um即使在测量设备进一步行经时也保持在测量信号阈值Us之 下，所以在整个范围b上维持第二状态“没有探测到对象”，即使对象123引起测量信号Um 的明显的信号摆幅。
在图2中所示的现有技术的方法因此具有如下缺点产生在测量信号阈值之下的 测量信号的对象完全不能识别为对象。如果降低阈值水平以便也定位最小的对象譬如对象 123，则增强了超调的作用和信号强的对象如对象121和122的不可分辨性。因为涉及具有 非常大的测量信号的对象，其中测量阈值已提前被超过，也就是说在距离要定位的对象很 远时，所以尽管对象被识别，但不可能精确定位或也区分不同的对象。
图3a和3b示出了在使用根据本发明的方法时相应的测量情况。图3b中的测量 情况对应于图2b的测量情况。按照根据本发明的方法工作的测量设备24沿着箭头方向32 在墙壁、地面或天花板的表面26上移动。在介质36中夹杂有对象12，该对象12例如可能 是水管，电线或木梁。
图3a —方面示出了由测量设备探测的测量信号Um的变化曲线以及状态信号(Z)， 该状态信号(Z)由测量信号Um生成并且该状态信号(Z)在三个离散的状态“探测到对象” (状态Z=a)、“对象在附近”(状态Z=c)和“没有探测到对象”(状态Z=b)之间区分。尤其是， 根据本发明的方法具有恰好三个状态Z。
根据本发明的用于识别和定位对象的方法具备比较小的固定阈值Us。只有在该阈 值Us之上，这样的对象才可以被完全识别。作为阈值，在此例如使用探测系统的噪声阈值。 如果按照根据本发明的方法工作的测量设备沿着箭头32在表面26上移动，则如在图3a中 所示，当前所测量的测量信号Um升高。如果当前所测量的测量信号Um超过预给定的测量 信号阈值Us，则产生信号，该信号表示状态Z=C (“对象在附近”)。状态指示在位置Xsi处从 Z=b (“没有探测到对象”)变换到状态Z=c (“对象在附近”)。信号Z=b有利地向用户表明， 没有对象能被定位并且也没有对象会在附近。在该位置处，例如可以无危险地工作。信号 Z=C向用户表明，尽管对象尚未被确定地定位，但对象可能或应在附近。在这样的位置X处， 于是可以提请注意。例如，要使用其他信息如电气或卫生布设图或安装图等等来例如确保 在当前的测量点X处确实不存在对象。
附加状态Z=C (“对象在附加”)能够有利地实现探测阈值Us选择得非常�。谇� 信号的情况下不会出现明显的并且不再适当的超调。
为了再现状态Z=a或相反的状态Z=b以及状态Z=c，例如可以使用三个不同发光二 极管38的颜色信号，其作为输出装置集成到测量设备24中。如果状态Z从“没有探测到对 象”(Z=b)变换到状态“对象在附近”(对应于Z=c)，则例如可以从绿色发光二极管切换到 黄色发光二极管，以便用信号通知用户，其现在加倍谨慎地采取行动，因为对象可能在测量点附近或在测量点附近。
在测量设备24沿着图3b中的箭头32进一步移动时，测量信号Um进一步升高并 且传送给用户的状态首先被置于Z=c。测量信号的升高可以例如借助附加的柱状显示器传 送给用户。在位置Xui处，达到从状态Z=C (对象在附近)到状态Z=a (“探测到对象”)的切 换点。从状态Z=C (“对象在附近”)到状态Z=a (“探测到对象”)的状态显示的切换的阈值 叫可以是统计阈值，或也可以构建为动态阈值，如在DE 102005015325 Al中所描述的那样。 为了描述工作原理，在此主要从统计阈值出发。以下进一步描述了要求越过最大值的相应 的动态阈值的工作原理。
在位置XMaxl处，达到测量信号Um的第一最大值UMaxl。测量信号直至第一最大值的 升高可以例如借助附加的柱状显示器传送给用户。
现在，如果在根据本发明的方法中当前测量信号Um例如通过测量设备沿着箭头方 向32进一步移动而又降低到切换阈值Uu，则状态显示从输出Z=a (“探测到对象”)改变到 状态Z=C (“对象在附近”)中。通过测量设备的输出，因此用信号通知用户，该用户又离开 了找到的对象的准确定位区域，但还要考虑对象还“在附近”。
有利地，从Z=a (“探测到对象”)至状态Z=C (“对象在附近”)的转移阈值也可以 是动态阈值。这在以下要参照DE 10 2005 015325 Al来简要描述，其因此同样可以视为本 申请的公开内容。
如果在根据本发明的利用动态阈值的方法中当前测量信号Um例如通过测量设备 沿着箭头方向32进一步移动而相对于最后所测量的最大值UMaxl以预给定的百分比Pl降 低到值Uui,则表征系统的相应状态的信号Z从状态Z=a (“探测到对象”)变换到状态Z=C (“对象在附近”)。这样，如果当前所测量的测量信号Um相对于以前所测量的最大值UMaxl下 降15% (即Uui=Umm1* (1-0. 15))，则例如从状态Z=a可以变换到状态Z=c。15%的值在此情 况下仅为典型的例如可能的值，其并不表示任何限制性。其他值同样是可能的。尤其可能的 是，在状态Z=a与状态Z=C之间的切换阈值在用于测量设备的不同探测程序中根据所夹杂 的对象由于其材料组分而引起的不同响应特性来优化。根据所使用的传感器类型(典型地 为感性传感器、容性传感器、AC传感器)也可以优化第一百分比匕。要注意的是，第一百分 比P1如还要描述的第二百分比P2那样不是绝对值而是相对于以前分别测量的最大值UMax’n 的数值或在百分比P2的情况下对应于测量信号Umn’m的最小值Umin0在测量信号中的需要 从状态Z=a切换到状态Z=C或相反切换的相应信号改变因此并不是绝对的，而是与现有的 测量信号的大小有关，因此称作动态。此外，阈值由于阈值定义的不同百分数P1或P2随着 每次扫过测量值U的最大值或最小值而移动。以此方式实现了，例如由较小对象譬如对象 122所产生的或被在介质中较深地夹杂的对象譬如对象123得到的较小测量信号相互对于 如例如通过对象121产生的强信号充分隔开，使得单独实现对各对象的精确定位。
如果测量设备24沿着图3b的箭头方向经过对象121进一步移动，则测量信号Um 进一步降低并且在位置XMinl处达到最小值UMinl。如果测量设备还沿着箭头方向32进一步 移动，则测量信号由于所夹杂的对象122的影响而又升高。当对于从状态Z=C到状态Z=a 的切换设置统计切换阈值Um时，该测量设备在从Xu2至XMax2的整个行经路径上会显现状态 Z=C0甚至在达到对应于第二局部最大值UMax2的横向位置XMax2时，尽管位置XMax2可以用所 夹杂的对象122的准确位置来标识，但状态显示变为Z=c。这在根据本发明的方法中与现有技术的方法相比仅为小的并且尤其是从安全原因来看也合理的缺点，因为用户通过状态显 示Z=C (“对象在附近”)而觉察到，对象必定在附近并且例如也通过附加的柱状显示可以确 定对象的精确位置。对于危险的错误预测而言，如利用常规测量系统在图2a和图2b中的 对象123的情况下所描述的那样，而基于本发明的方法有利地不会发生。
在具有动态阈值的一个有利的实施形式中，测量设备已在位置Xu3处又从状态Z=C (“对象在附近”)切换到状态Z=a (“探测到对象”)。从状态Z=C (“对象在附近”)到状态Z=a (“探测到对象”)的转移的动态阈值例如可以如下地实现。
如果当前所测量的测量信号Um从以前所探测的最小值例如Umn出发升高预给定 的第二百分比P2，则根据本发明的方法将信号的状态Z从Z=C (“对象在附近”)切换到状态 Z=a (“探测到对象”)。第二百分比P2例如可以为10%，尤其是当第一百分比为15%时，其中 10%又仅仅要再现典型的值而不表示限制于可能的值。
而有利地，第二百分比P2可选择得小于第二百分比P2，如结合图4摇号介绍的那 样。
如果测量设备行经位置XMax2，则测量信号Um随着距所夹杂的对象122的距离增加 而又降低。如果当前所测量的测量信号Um以百分比P1 (在图3a中示例性为15%)降低到测 量信号的以前所测量的最大的值Ullax2之下，则状态信号Z从条件Z=a又切换到状态Z=c。由 此通过信号通知使用者，其又离开所探测的对象122的精确定位区域，但该对象还在附近。 尤其是，当测量信号Um在测量信号阈值Us之上时，生成信息“对象在附近”。以此方式，与在 使用仅仅一个恒定测量信号阈值的情况下所实现的定位相比可以对所夹杂的对象更为精 确地定位。
如果根据本发明的测量设备24又沿着箭头32的方向行经，则在位置Xs2处，当前 所测量的测量信号Um小于测量信号阈值Us，这导致状态Z=C改变到状态Z=b (“没有探测到 对象”)。
在测量设备24沿着箭头方向32进一步移动经过位置Xs2的情况下，测量信号Um在 位置XMin2处经过另一局部最小值Umn2并且接着由于另一对象123 (参见图3)的变得明显 的影响而又升高。在测量信号Um升高时，如果当前所测量的测量信号Um超过阈值队或超过 最小值的信号值Umn2的预给定的百分比，则状态从Z=b切换到状态Z=C (“对象在附近”)。
在一个有利的实施形式中，在根据本发明的方法中如果最后所测量的测量信号的 最小值超过限定的百分比P2,则从状态z=b (“没有探测到对象”)变换到状态Z=C (“对象在 附近”)，或如果该固定的阈值更大，则当前所测量的测量信号Um的大小升高超过固定阈值 Uso由于在图3a的实施例中阈值Us大于最后所测量的测量信号的最小值Umn2的10%的升 高P2 (这在此为了阐明原理而假定一次)，所以在超过阈值Us时状态从Z=b切换到Z=c。
在测量设备24沿着箭头方向32进一步移动时，当前所测量的测量信号Um由于接 近所夹杂的对象123而升高并且在位置XMax2达到另一局部最大值，其位置可以用所夹杂的 对象123的位置标识。如果测量设备沿着箭头方向32行经位置XMax3，则当前测量的测量信 号UM由于距信号生成的所夹杂的对象123的距离增加而又下降。如果当前所测量的测量 信号Um相对于最后所测量的测量信号的最大值UMax3的值以固定百分比P1 (在图3a的实施 例中以15%)下降，则状态Z=C基于现有的测量信号的强度Uu3会变换到状态Z=b。然而，在 此情况下事先已经又达到固定阈值Us的信号水平，使得在低于该信号水平队时(即UM< Us)状态Z=C (“对象在附近”)切换到状态Z=b (“没有探测到对象”)。由此有通知用户，其已到 达没有夹杂的对象的区域。
有利地，在动态阈值Um的情况下第二预给定的百分比己(其用作从状态Z=C (“对 象在附近”)到状态Z=a (“探测到对象”)的切换条件)在数值上选择得小于第一预给定的百 分比PI，该百分比用作从该状态Z=a到状态Z=C的切换条件。由于百分比在超过最小值时 比在低于最大值时�。栽谥馗淳嗤韵笫笨梢员仍谝淮尉毕灾返囟ㄎ� 该对象。相关性在图4中借助各对象12在此示出并且在下文中还要予以阐述。
如果测量设备从起始位置Xtl沿着箭头32行经墙壁34的表面26，则测量信号Um首 先升高。在此，如果当前所测量的测量信号Um超过阈值Us，则由测量信号生成状态信号Z， 该状态信号表示状态Z1=C (“对象在附近”)。因此向用户通知，夹杂的对象12必定在附近。 如果测量设备进一步沿着箭头32行经，则当前所测量的测量信号Um在位置XMax处经过最 大值，该最大值的位置XMax用所夹杂的对象12的精确位置例如借助附加的柱状图显示来标 识。如果测量设备经过位置XMax沿着箭头32进一步在墙壁34的表面26上行经，则当前所 测量的测量信号Um相对于最大值UMax又下降，而没有首先引起状态Zl=C的改变。如果当前 所测量的测量信号Um以预给定的百分比P1 (在图4的实施例中为15%)相对于最大值UMax 下降，则还由测量信号Um生成状态信号Z1=C (“对象在附近”)。
如果用户随后将测量设备的行经方向在位置X1处从箭头方向32变换到箭头方向 33以便标识对象的精确位置，则最后测量的值Uu用作所测量的局部最小值。现在，如果测量 设备沿着箭头33朝着所夹杂的对象12运动，则状态Z2=C根据本发明被保持直至当前所测 量的测量信号Um的测量值超过最后所测量的最小值Uu的百分比P2。在根据图4的实施例 中，相对于最后所测量的最小值Uu的百分之十的升高是必要的，即P2=10%，以便更新从Z2=C (“对象在附近”)到状态Z2=a (“探测到对象”)的切换条件。该信号水平在图4的实施例中 在位置X2处被达到。即在测量设备沿着箭头33返回时，一次性限定横向区域，在该横向区 域上根据本发明的方法将信息和信号Z=a (“探测到对象”)传送给用户。
现在，如果测量设备进一步沿着箭头33行经，则当前所测量的测量信号Um在位置 XMax处又经过最大值，以便在沿着箭头33进一步行经时接着连续地下降。如果当前所测量 的测量信号Um下降到最大值UMax3的预给定的固定百分KP1 (在图4的实施例中在位置X3 处情况如此)之下，则信号Z从状态Z2=C (“探测到对象”)又校正到状态Z2=c。百分比P1在 图4的实施例中例如为15%，即Pl=15%，而远离上也可以具有任何任意的值。有利的是，应 注意百分比P1选择得大于百分比P2。
如从图4中可获知的那样，在沿着箭头33返回时在其之上定位有所夹杂的对象12(即状态4=&)的区域相对于原始区域Z1=C明显受限。如果用户在从状态“探测到对象” (Z2=a)变换到状态“对象在附近”(Z2=C)的位置X3处重新变换行经方向并且测量设备现在 又一次沿着箭头32行经要定位的对象12，则该区域通过XMax再次相对于区域Z2=a受限。
用户因此利用根据本发明的方法在使用动态阈值Uu的情况下可以定位所夹杂的 对象的精确位置(在图4中为位置XMax)，而无需了解测量信号Um的精确变化曲线。仅仅基 于根据本发明的针对与“探测到对象”或(Z=C) “对象在附近”对应的系统状态(Z=a)的信 号以及尤其基于用于变换相应状态的切换条件的不同大小P1或己，可能的是以明显提高的 精度定位所夹杂的对象。状态Z=a “探测到对象”于是更切确切地说对应于具体信息“定位对象”。
这样例如，测量设备可以仅设置输出导出的信号Z并且仍然能够实现所夹杂的对 象的精确定位。在根据本发明的测量设备中可以有利地省去测量信号的强度数据或幅度数 据，如例如可以利用连续工作的模拟显示设备或数值柱状显示器来实现的那样。当然，在根 据本发明的测量设备中也可以设计为，不仅输出信号Z而且输出测量信号Umo
图5以立体概略图示出了用于根据本发明的测量设备尤其是根据本发明的方法 的可手持的定位设备的一个可能的实施例。
根据本发明的测量设备124具备壳体150，该壳体由上半壳152和下半壳154形 成。在壳体的内部中，设置有至少一个传感器，所述传感器具有接收线匝系统，例如线圈装 置。其他传感器譬如感性或容性传感器同样可以集成在测量设备124中。但测量设备124 在其他实施例中也可以是雷达定位设备、例如UWB雷达或也可以为信号频率雷达。
测量设备124的内部具有相应的信号产生和分析电子装置，以及能量供给装置， 例如通过电池或蓄电池。这样，该系统例如可以利以锂离子蓄电池尤其是利用10.8V组件 (Pack)来驱动。此外，根据图5的测量设备还具备显示器/Displayl28，用于输出与测量信 号相关的输出信号。通过显示器128例如分段的柱状显示器或图形显示器在使用LCD的情 况下可以显示探测到的测量信号的强度。
此外，根据本发明的测量设备具备控制面板158，其具有一串操作元件160，所述 操作元件160能够实现将设备例如接通或关断，以及必要时起动测量过程或校准过程。通 过操作元件156可以例如实现用户改变测量信号的频率。此外，也可以设计的是设备的测 量频率的改变自动地进行并且尤其对用户而言不能接近。
在控制面板158之下的区域中，根据图5的测量设备具有区域162，其在其形状和 材料构型方面构建为手柄164，用于引导根据本发明的测量设备。借助手柄164引导测量设 备，该测量设备具有其背对图5的观察者的下侧，该下侧经过要检查的物品或介质的表面， 譬如根据图3中的示意图的墙壁10的表面26那样。
在测量设备124的与手柄164对置的侧170上，该测量设备具有穿通壳体的开口 172。开口 172至少与传感器的接收线匝系统134同心地布置。以此方式，开口 172在测量 设备中的位置对应于定位传感器的中心，使得这种设备的用户由此也同时显示可能被探测 的物品的精确位置。同时能够使用户，借助开口标记一次定位的对象在地下的精确位置譬 如所检查的墙壁表面，其方式是其通过标记装置穿过开口。此外，测量设备除了其上侧之外 也具有标记线174，通过标记线可以定位开口 172的精确中心并且因此所夹杂的对象主体 的位置可以由用户定位。
开口 172听过半透明的套筒176来限制，不同的发光二极管的光可以馈入该套筒 中。如果测量设备探测到测量信号Um(根据该测量信号Um根据所描述的方法生成状态信号 Z=a或Z=b或Z=c)，则套筒例如可以以红色照亮，以便通知用户，定义在开口的位置处的用 户(Z=a)并且其因此例如要除开在该部位处的钻孔。如果利用根据本发明的方法根据状态 Z=b (“没有探测到对象”)生成信号，则例如可以将绿色光馈入到套筒中，以便用信号通知用 户，没有对象被定位并且其例如可以可靠地对测量设备的开口 172的区域中的钻孔。如果 利用根据本发明的方法根据状态Z=C (“对象在附近”)来生成信号，则例如可以将黄色光馈 送到套筒，以便用信号通知用户，在当前位置上尽管没有对象被直接定位，但其指望附近的对象并且因此加倍谨慎。为了对三个状态Z=a、b、c的颜色编码例如可以使用彩色二极管， 或也可以分别产生混合信号。代替一个套筒也可以使用三个同心的套筒。
也可能的是，设置不带这种开口的测量设备并且仅仅在壳体中或在壳体上设置一个或多个有色发光装置。在根据本发明的测量设备的样的可替选的实施形式中。再现状态 Z也可以直接通过输出装置来实现，譬如发光二级管，该发光二极管可见地布置在测量设备的壳体中或其上。
向用户/使用者传送探测系统的相应状态的其他可能性在本发明的优点中予以详细阐明并且在此部位不允许在此重复。
根据本发明的方法或根据该方法工作的测量设备并不限于附图中所示的实施例。
尤其是，根据本发明的方法并不限于仅一个传感器线圈或接收线匝系统的使用。 多重系统同样是可能的。这样的定位设备例如也可以具有补偿传感器。这种传感器例如包括三个线圈，其中第一发射线圈连接到第二传感器上并且用作接收线圈的接收线匝系统连接到接收器上。这两个发射线圈由其发射器馈送具有频率fM的交流电流以及相反的相位的交流电流。在此，第一发射线圈在接收线圈中感生通量，其反作用于由第二发射线圈在接收线圈中感生的通量。两个接收线圈中感生的通量因此彼此补偿，使得如果没有外部金属物品在这样的线圈装置附近，则接收器在接收线圈中没有接收信号。由各个发射线圈在接收线圈中激励的通量与不同的量有关，譬如线圈数目和线圈的几何结构以及在两个发送线圈中馈入的电流和其合适的相位的幅度。这些量在这种探测器中最后被优化，使得在不存在金属物品时在接收线圈中激励尽可能小的通量Φ。
可替选地，也可以使用仅仅一个发送线圈并且将接收绕组系统在空间中定位使得在没有金属对象时在接收线圈结构中没有感生电压。
但根据本发明的测量设备在其他实施例中也可以是容性定位设备、或者也可以是雷达定位设备例如UWB雷达或也可以为信号频率雷达。
在测量设备中多个这种传感器的组合也是可能的。
此外，也可能和有利的是，传感器根据本发明的方法直接作为组件集成到工具机床或集成到钻孔工具中以便能够实现用户利用该机器可靠地工作。
权利要求
1.一种对介质(10)中所夹杂的对象(12)定位的方法，其中生成与所夹杂的对象(12)相关的测量信号(UM)，根据所述测量信号(Um)产生信号(Z)、尤其是用于传送给用户的状态信号(Z)，所述信号(Z)至少能够实现在第一状态(Z=a) “探测到对象”与至少一个第二状态(Z=b) “没有探测到对象”之间进行辨别，其特征在于，设置第三状态(Z=C) “对象在附近”。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，设置恰好三个状态Z(Z=a或Z=b或Z=c)、尤其是恰好三个离散状态Z。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，如果当前所测量的测量信号(Um)的大小比以前所测量的测量信号的局部最大值(UMax，η)低了预给定的第一百分比P1，则从第一状态“探测到对象”(Z=a)变换到第三状态“对象在附近”(Z=c)。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，如果当前所测量的测量信号(Um)的大小低于可预给定的第一阈值(US1)，则从第三状态“对象在附近”(Z=C)变换到第二状态“没有探测到对象”(Z=b)。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，第一阈值(Usi)等于探测系统的噪声 号水平(Usr)。
6.根据权利要求1至5至少之一所述的方法，其特征在于，如果当前所测量的测量信号(Um)的大小超过可预给定的第一阈值(US1)，尤其是探测系统的噪声信号水平(Usk)的阈值，则从第二状态“没有探测到对象”(Z=b)变换到第三状态“对象在附近”(Z=c)。
7.根据上述权利要求至少之一所述的方法，其特征在于，如果当前所测量的测量信号(Um)的大小超过可预给定的第二阈值(Uu2)，则从第三状态“对象在附近”(Z=C)变换到第一状态“探测到对象”(Z=a)。
8.根据上述权利要求1至6至少之一所述的方法，其特征在于，如果当前所测量的测量信号(Um)比以前所测量的测量信号的局部最小值(UMin，η)高了预给定的第二百分比P2，则从第三状态“对象在附近”(Z=C)变换到第一状态“探测到对象”(Z=a)。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述预给定的第二百分比P2小于所述预给定的第一百分比P:。
10.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，借助色码尤其是借助不同颜色向用户传送状态Z (Z=a, Z=b, Z=C )。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，借助三种不同颜色向用户传送状态Z(Z=a, Z=b, Z=c ) ο
12.根据上述权利要求10或11之一所述的方法，其特征在于，给状态“对象在附近”(Z=C)分配黄色色调。
13.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述测量信号(Um)作为传感器的横向移动(X)的函数来测量。
14.一种用于执行根据权利要求1至13之一所述方法的测量设备，尤其是可手持的定位设备(24，124)，其特征在于，所述测量设备(24，124)具备输出装置(28，38，176)，所述输出装置(28，38，176)构建为再现各所测量的状态(Z)。
15.根据权利要求14所述的测量设备，其特征在于，以光学方式实现状态Z(Z=a，Z=b，Z=c)的再现。
16.根据权利要求15所述的测量设备，其特征在于，借助三种不同颜色实现状态Z(Z=a, Z=b, Z=c )的再现。
17.根据上述权利要求14至16之一所述的测量设备，其特征在于，所述测量设备(24，124)具备带有至少一个接收线匝系统的至少一个传感器。
18.根据上述权利要求14至16之一所述的测量设备，其特征在于，所述测量设备(24，124)具备带有至少一个天线元件尤其是UWB天线元件的至少一个传感器。
全文摘要
本发明涉及一种用于对介质(10)中所夹杂的对象(12)定位的方法，其中生成与所夹杂的对象(12)相关的测量信号(UM)，根据所述测量信号(UM)产生信号(Z)、尤其是用于传送给用户的状态信号(Z)，所述信号(Z)至少能够实现在第一状态“探测到对象”(Z=a)与至少一个第二状态“没有探测到对象”(Z=b)之间进行辨别。根据本发明提出了设置第三状态“对象在附近”(Z=c)。此外，本发明涉及一种用于执行根据本发明的方法的测量设备，尤其是可手持的定位设备。
文档编号G01V3/08GK103052894SQ201180041639
公开日2013年4月17日 申请日期2011年7月28日 优先权日2010年8月30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
