[发明专利]工作工具定位系统

说明书

本发明涉及确定手持动力工具的位置的方法和系统。

传统上，对于手持动力工具在墙壁上的定位，需要单独的测量部件或装置。这些部件或装置可以是视距仪、激光旋转器、线激光器、诸如莱卡迪士通（Leica Disto）的电子测距仪，或者简单的模拟计量装置。然而，为了节省时间，有利的是，工人能够在墙壁上定位手持动力工具（例如，动力钻、电动螺丝刀或气动钉枪）而无需单独的测量装置。

在房间或建筑物内，为了工具在墙壁上的定位，通常知道左边和右边距墙壁的距离或跨度以及距地板和天花板的距离或跨度就足够了。在常规情况下，例如，当房间为立方体形式时，墙壁为矩形，相邻的墙壁、地板和天花板垂直于该墙壁。在这种情况下，知道上述距离也将使得能够建立局部坐标系以相对于基准点定位工具，如，通过使墙壁处的不同位置上的坐标为零并在系统中以平行于墙壁、地板和天花板的轴线导出相对坐标。

传统上，此问题将通过在工具上安装距离传感器来解决，所述距离传感器使得能够平行地测量到墙壁、地板和天花板的距离，即，那些距离传感器垂直地安装。然而，这使操作者不得不按照传感器精确地垂直于墙壁对准的方式来对工具进行对准。如果没有诸如水准泡（vial）的指示器来向操作者显示仪器的正确调平，则系统不得不自动检测铅垂线方向并相应地对准距离传感器。

另选方案可以是用广播设备进行定位的方案，例如尼康（Nikon）的光学室内定位系统iSite/iGPS或Locata的基于伪卫星的定位系统。这些方案的缺点在于依赖于附加设备和复杂的设置。

现有技术中有一些文献描述了通过固定安装在工具上而不旋转的装置来垂直于加工方向进行距离测量。

EP1275470Bl描述了用于手持工具的手动导向的支持件以及用于感测此支持件的位置的装置。

在DE202004018003U1中，公开了一种固定在手持动力工具上的定位系统，其在两个方向（水平和垂直）上测量距离，从而确定工具在墙壁上的位置。

EP1249291Bl不仅公开了通过固定安装在工具上的装置来垂直于加工方向进行距离测量，而且描述了通过围绕重力方向摆动的距离测量来确定到地板的最短距离的方案，所找到的最小值表示距地板的最短距离。这通过自由旋转传感器或者在扫描范围内振动的重量不对称分布的偏转装置来实现。EP1249291Bl还公开了使用加速计传感器来确定铅垂线方向。

这些文献中所公开的方案全部使用了固定的距离测量传感器，这使操作者不得不精确地对准工具以进行测量。

EP1517117Al公开了一种确定手持测量器具的空间位置的方法和系统，其未被设计为设置在手持动力工具上。为此，需要通过扫描激光束来检测的至少两个基准点。通过测量这些基准点与测量器具之间的角度和距离，可推导出器具的实际位置。

因此，本发明的一个目的在于提供一种用于电动手持工具（例如，动力钻）的增强型定位系统，其精确且可靠地检测此工具在墙壁上的位置，而无需迫使操作者精确地对准工具或在房间中设置基准点。本发明的另一目的在于即使房间是不对称的（如，在一个相邻墙壁和地板或天花板缺失、被阻挡、不平、倾斜或可映照的情况下），也使得能够检测该位置。

此目的通过本发明的根据权利要求1所述的方法、根据权利要求5所述的定位系统以及根据权利要求15所述的手持动力工具来实现。

所述定位系统安装在或可安装在电动手持工具（在下文中简称为“工具”）上，并包括：具有测量传感器模块的至少一个距离测量装置，其能够在至少270°（尤其是，至少360°）的扇区或其子区间内测量距离或角度；以及计算和存储单元，其生成离散函数，其中，最小值表示到与要施用工具的墙壁相邻的墙壁、地板和天花板的最短距离。代替测量角度，也可按照时序仅测量距离。

测量传感器模块可为使用激光或红外光束的经典电子测距仪（EDM）或多目标波形数字化仪（WFD）。另外，可使用激光扇束来确定最短距离。在这种情况下，通过多接收器布置方式或者通过多重返回信号的波形分析来推导出角信息。