CN103429395A - 工作工具定位*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定手持动力工具(1)在墙壁(22)上的位置(23)的方法和***。该方法包括以下步骤：在至少两个方向上测量垂直于加工轴线(8)的平面(9)中的距离(11)，所述至少两个方向至少包括到一个侧墙的方向和到地板或天花板的方向。至少一个非接触测量传感器模块(3)在所述至少两个方向附近的至少1°的角范围内以多个角度测量距离(11)。从由所述至少一个测量传感器模块(3)测量的距离序列(11)，计算和存储单元(4)自动地计算函数(11′)，其中，极值，尤其是最小值(11a′-11d′)，表示到与所述墙壁(22)相邻的墙壁、地板和/或天花板的最短距离(11a-11d)。从所述函数(11′)，所述计算和存储单元(4)推导所述最短距离(11a-11d)，并且输出装置，尤其是显示单元(18)和/或声音输出装置，提供关于所述最短距离(11a-11d)的信息，以使得能够相对于所述最短距离(11a-11d)进行定位。

Description

工作工具定位***

本发明涉及确定手持动力工具的位置的方法和***。

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***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***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***iSite/iGPS或Locata的基于伪卫星的定位***。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***，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***，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***，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***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***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。

为了在至少360°的角度内测量距离，定位***或其部件（如，至少一个测量传感器模块）可按照能够围绕与想要施用工具的墙壁垂直的轴线旋转的方式安装在工具上。在动力钻的情况下，与所述墙壁垂直的轴线将为钻孔轴线。然后，测量传感器按照（如，在激光距离测量装置的情况下）能够以高频发出测量光束的方式安装。然后，旋转360°的光束限定与钻孔轴线垂直（或者，换言之，与想要在其中钻孔的墙壁平行）的平面。这在视觉上可通过与Leica Rugby相当的激光旋转器来生成。另选地，至少两个（尤其是，三个或四个）测量传感器模块可按照使得它们一起覆盖至少360°的角度的方式安装在工具的主体上。

在这两种方式下，测量的距离均得到对发射角或时间戳的离散函数，最大值表示拐角，最小值表示距墙壁、地板和天花板的最短距离。在简单立方形房间的常规情况下，那些最小值将总是通向一条轴线指向铅垂线方向的坐标系。然而，如果操作者以非常规方式持握工具，如转动180°（即，与正常姿态相比相反），或者在特定情况下任意倾斜（例如，当靠近墙壁的边缘钻孔时），则无法明确地识别此轴线。

因此，为了将各个最小值分配给正确的墙壁，增加重力指示装置以毫无疑问地确定操作者如何持握动力钻。然后，可通过铅垂线的方向来识别表示地板的最小值，并且坐标系明确地取向。此重力指示装置可以是加速仪，例如ST微电子（STMicroelectronics）的LIS203DL，或者360°重力取向倾斜计或倾斜开关。重力指示装置朝着旋转激光距离测量装置的定义的角基准对准。该角基准可以是角传感器的零点，或者仅为触发距离测量的时序的初始点。

使旋转激光束可见会简化工具相对于待施用工具的墙壁的垂直定位，因此简化测量平面平行于此墙壁的对准。另选地，水准泡可附接到工具上，以在对准工具时帮助操作者。在另一可选的实施方式中，测量模块可包括机械辅助器，例如具有至少三个点的可插框架或类似构造，其在被设置在墙壁上时使得工具垂直于墙壁对准。

测量传感器模块（整个距离测量装置或其一部分，如传感器或反射镜、棱镜或偏转元件）的旋转可为有限或无限的。有限旋转（如，400°）的优点在于，更容易实现动力传输，因为可使用线缆代替接触环。另外，如果需要的话，可经由光纤传输距离测量光束。在无限旋转的情况下，也可通过集成能量收集***来实现无接触动力传输，即，单元无需任何外部动力。实现此的一个方式是将一些磁体连接到固定钻头的卡盘，并在带有传感器的旋转装置上设置线圈。从线圈得到AC信号，该AC信号可用于向测量装置提供动力或填充蓄能器元件。第二种方式是利用相同的感应式动力传输技术经由无接触直接驱动来提供动力或填充蓄能器。

对于局部2D坐标系的定义，单个墙壁（优选为地板或天花板）和一个拐角或者两个垂直墙壁（如，侧墙和天花板）是足够的，可选地，可选择房间的哪一表面限定坐标轴的取向，哪一点是该轴的原点或基准。这在房间没有屋顶或者一个墙壁不规则或可映照的情况下是有用的：窗户或玻璃正面可导致激光距离测量问题，即，映照相对的墙壁。在干扰对墙壁的测量，因此难以导出最短距离或局部坐标系的不规则墙壁或特殊构造的情况下，那些不规则也可被确定并显示为以工具位置为原点的2D横截面图，以用于随后限定（自动地或经由用户输入）最少两个或最多四个用于测量的墙壁或角截面。

另外，必须从旋转EDM的处理的距离的离散函数中以某种方式计算出想要在其中钻孔的墙壁处的小障碍物（例如，钉子或梯子或支架）以及动态干扰（例如，人经过）。一旦由于显著偏离于平面或直线信息而检测到这些障碍物作为相关干扰物，就发出警告，或者在***包括显示器的情况下，提供测量选项。

向天花板或地板中钻孔因此需要水平测量，导致两个附加问题。首先，由铅垂线提供的基准取向不可用，其次，特别是与墙壁相比地板通常经历更多的障碍物，例如操作者的腿、家具、柱子等。

在这种情况下，操作者不得不平行于单个墙壁工作以便于随后定位，并且可使用与受干扰方向垂直的方向上的附加信息（如，来自绘制的线或导线，或者来自激光线）。

由于特别是在动力钻的情况下，灰尘会成为电子测距仪的光学元件的威胁，工具可配备有抽吸器，或者如果测量模式在时间上与加工模式（在动力钻的情况下，钻孔）分开，在加工模式期间在原始位置（例如）通过保护盖来以机械方式保护光学器件。

定位***的另一可能特征描述于申请号为10192628.5的欧洲专利申请中。其中，使用旋转激光器通过在几度的角度内来回扫描墙壁来从多个垂直平面确定与两个平行墙壁垂直的平面，这样测量距墙壁上的多个点的距离。通过此“垂直扫描”，可找到最短距离。那么在最短距离的方向上，平面垂直于侧墙壁。

当具有根据本发明的定位***的工具被定位在墙壁上时，重力感测装置或圆水准仪可帮助工具操作者沿着两个轴线（加工轴线（即，纵轴）以及与加工轴线垂直的水平或俯仰轴线）对准工具。附加的“垂直扫描”功能是用于工具绕第三轴线（与加工轴线垂直的垂直或偏航轴线）的精确对准的选项。“垂直扫描”可用于本发明的***以确定工具是否平行于侧墙（分别平行于两个侧墙）对准。当已知侧墙（或至少一个侧墙）相对于想要施用工具的墙壁垂直时，“垂直扫描”可用于确定工具是否垂直于想要施用工具的墙壁对准。这样，可确保在正确的方向（与侧墙精确正交）上测量到侧墙的距离。

当根据本发明的***配备有此特征时，如下执行“垂直扫描”。在将工具定位于墙壁上并使其沿着两个水平轴线对准之后，操作者不得不用工具执行轻微的偏航运动，即，使工具绕垂直轴线朝左和/或朝右略微枢转。这可在正常测量期间或在仅扫描侧墙的特定扫描模式下，在进行测量本身之前进行。另选地，手动枢转也可用对侧墙区域进行二维扫描的自动扫描模式来代替。对于此自动扫描模式，必须提供传感器模块（分别为发射器-接收器装置），其被设计为不仅垂直转动，而且在特定角度内水平转动，以便于模仿工具的偏航运动。

手动情况下的***从测量的距离确定在工具的哪一取向下，距墙壁的距离最短。在自动转动的情况下，***识别加工轴线与距侧墙距离最短的方向之间的水平角度，并从此角度推导在哪一取向下，工具将平行于侧墙。在这两种情况下，均通过输出装置来指导操作者将工具精确地垂直于墙壁对准。因此，不仅距侧墙的距离测量变得更精确，而且垂直扫描还允许更准确的垂直加工，这（例如）在向墙壁中或穿过墙壁钻深孔时会很重要。

“垂直扫描”功能可以是上述任何实施方式的附加特征，或者，由于其被设计为确定最短距离，其甚至可以是独立的版本。“垂直扫描”概念也可更改为包括“水平扫描”，以便还通过在地板或天花板的方向上扫描来将工具水平对准。“垂直扫描”还可在对天花板或地板进行加工时使用。

现在将参照伴随有附图的示例性实施方式来详细说明本发明，附图中：

图la-图1b以侧视图和正视图示出根据本发明的定位***的第一实施方式的示意图。

图2a-图2b示出作为配备有定位***的第一实施方式的手持动力工具的示例的动力钻以及通过测量光束的旋转创建的平面的示意图。

图3以侧视图示出具有附加非强制特征的定位***的第一实施方式的示意图。

图4示出显示2D横截面图的具有输入装置和扬声器的控制和/或显示单元的示意图。

图5a-图5d示出由定位***的第一实施方式生成并以极坐标表示测量的轮廓的不同离散函数的形状。

图6a-图6c以正视图示出作为配备有定位***的第一实施方式的手持动力工具的示例的动力钻以及通过发射的旋转测量光束生成的平面的示意图。

图7a-图7c以侧视图和正视图示出根据本发明的定位***的第二实施方式的示意图。

图8a-图8b以正视图示出根据本发明的定位***的第三实施方式的示意图。

图9示出由配备有多发射器和多接收器或配备有波形数字化仪（WFD）的定位***的第三实施方式生成的离散函数的形状。

图l0a-图10b示出具有对侧墙执行扫描的“垂直扫描”功能的定位***的实施方式的示意图。

图11a-图11b以图和表格示出通过“垂直扫描”测量的示例值。

图12示出定位***的实施方式以及绕工具的垂直轴线的对准和通过“垂直扫描”的平面的示意图。

图13示出数据流的示意图。

提供了用于手持动力工具1的定位***。该定位***包括具有测量传感器模块3的距离测量装置2、铅垂线指示器13、计算和存储单元4以及用于在2D横截面图19中显示计算的绝对或相对距离或局部坐标的显示单元18。

图la和图lb示出定位***的第一实施方式的示意图，其中测量传感器模块3按照使得能够以高频绕加工轴线8旋转地发出测量光束5的方式安装在距离测量装置2上。然后，光束5通过旋转6过360°来限定垂直于加工轴线8（即，平行于想要在其中钻孔的墙壁22）的平面9。按照规则的时间间隔记录距离，其中在测量光束完整的一圈之后给予初始触发。假设旋转6为恒定速度，则这些时间间隔对应于严格定义的角度。另选地，也可通过单独的角传感器来测量与距离对应的角度。最后，距离对角度的序列构建环境的2D横截面轮廓，或者另选地，可将两个极坐标表示为离散函数（如图5a-图5d中所示）。

此工作原理示出于图2a和图2b中。这些图示出动力钻作为配备有根据本发明的定位***的第一实施方式的手持工作工具1的示例。发射的旋转测量光束5限定垂直于钻孔轴线8并平行于墙壁22的平面9，测量距平面9的边缘10的距离11。测量的最大值表示拐角，最小值11a′-11d′表示距墙壁、地板和天花板的最短距离11a-11d。

可通过激光旋转器来使旋转测量光束5所限定的平面9可见，以使得工具操作者能够接近垂直于墙壁22来定位工具1。可见激光平面的另选方案示出于图3中：圆水准仪14或者前端具有至少三个点17的可插框架15也可帮助操作者对准工具1。为了保护测量传感器模块3的光学器件免受灰尘影响，还可提供保护盖16或抽吸器。

图4是控制和显示单元18的示意图，其包括输入装置20和扬声器21，并且显示在局部坐标系中从规划和/或测量数据导出的2D横截面图19并指示工具在墙壁22上的位置23。控制和显示单元18的输入装置20使得能够设定局部定义的坐标系的基准点23′（如，零点）或者在测量平面9中定义任意坐标系，如参考房间的拐角，以能够容易地导出距地板、天花板或墙壁之一的度量的方式定义坐标轴。输入装置20还使得能够输入设计数据，例如线或网格值或者随后将施用工具的不规则“放样”点。然后，通过在显示单元18上指示方向和距离度量来将工具操作者引导至那些点。

可选地，输入装置可以是触摸屏、USB接口或无线链路。在配置并预载的包括坐标系的设计数据的情况下，该设计数据可由待“放样”的单个点或者轮廓或其二者组成。在一个应用中，测量的距离序列可与预载的设计一起显示，以查看设计的尺寸与实际尺寸之间的差异。动力工具的局部坐标系与设计数据的局部坐标系的对准可通过赫尔默特（Helmert）变换来实现。

由计算和存储单元4将测量的距离变换为离散函数11′，最大值表示拐角，最小值11a′-11d′表示距墙壁、地板和天花板的最短距离11a-11d。可能的离散函数11′的形状的示例示出于图5a-图5d中。图5a示出当工具被设置在长为5m、高为5m的正方形墙壁的中心时生成的离散函数11′的形状；图5b示出当工具被设置在长为5m、高为2.5m的矩形墙壁的中心时离散函数11′的形状。

可通过指示铅垂线12的重力感测装置13来识别表示距地板11b的最短距离的最小值11b′，所述重力感测装置13被校准至旋转测量传感器模块3的定义角基准或触发点。然后，根据旋转6是顺时针还是逆时针，将其它最小值11a′、11c′、11d′分配给距墙壁和天花板的对应距离11a、11c、11d。这示出在图5c和图5d中：前者示出当工具被偏心地设置在长为5m、高为2.5m的矩形墙壁上时生成的离散函数11′的形状；后者示出当工具被极其偏心地设置在长为5m、高为2.5m的矩形墙壁的拐角附近时离散函数11′的形状。在这两种情况下，铅垂线12均限定表示距地板的最短距离11b的最小值11b′。因此，当逆时针旋转时，在各个图中，从左数第二个最小值11c′将表示距右侧墙壁的最短距离11c，第三个最小值11d′表示距天花板的最短距离11d，并且第四个最小值11a′表示距左侧墙壁的最短距离11a。

在干扰对墙壁的测量从而无法导出最短距离11a-11d或局部坐标系的不规则墙壁或特殊构造的情况下，那些不规则被确定并显示在显示单元18上作为以工具位置23为原点的2D横截面图19，以用于随后限定（自动地或经由使用输入装置20）最少两个并且最多四个用于测量的区域。另外，检测想要在其中钻孔的墙壁处的小障碍物24（例如，钉子或梯子或支架）以及动态干扰（例如，人经过）作为显著偏离于平面或直线信息。在相关干扰物24的情况下，发出警告，并在显示器18上提供测量选项。

在那些情况下，为了增加可靠性，可结合角编码器使用重力感测装置13的铅垂线12，或者使用有关房间布局的知识或先前生成的数据（如，预先已由袖珍扫描仪记录的点云的形式）。

前一方案包括结合角编码器使用重力感测装置13以用于铅垂线12的足够准确的确定。在这种情况下，仅在角度0°、90°、180°和270°或者在这些角度附近几度的区段内（如，在1°至5°的区段内）直接测量距离11。这示出在图6a中。

后一方案可用于已通过（例如）激光扫描仪数字化的任何房间。

如果已知房间的布局为规则的（例如，为立方形），则更简单的方法也是可能的。在这种情况下，测量的距离11将遵循余弦变化。那么，通过利用直径距离评估各个距离测量角度α，即，通过将以角度α测量的距离与以α+180°测量的互补距离组合，来增加冗余。这示出在图6b中。

然而，对于局部2D坐标系的定义，两个垂直墙壁就足够了。因此，利用输入装置20，操作者可选择在确定坐标时忽略墙壁、地板或天花板中的一个或更多个。这在房间没有屋顶或者墙壁之一是不规则或映照的情况下可能是有用的。图6c示出在要施用工具的墙壁22前面的配备有距离测量装置2的动力钻1。障碍物24（如，一件家具）和窗户25各自阻碍了一个方向上的测量，障碍物24阻挡了对距地板的最短距离11b的测量，窗户25反射测量光束5。因此，仅在其它两个方向上进行测量。

距离测量装置2或其部件的旋转6可手动执行或通过电机驱动来执行。优选地，此电机应该与工具1的电机（如，钻孔电机）分离，以使得测量能够独立于钻孔并且使工具1更稳定且不振动。在使用钻孔电机的情况下，应该存在齿轮以用于使速度适合于距离测量的最优速度或特定速度模式。在EDM模块整体绕轴线8旋转的情况下，通过环形压电驱动器、直接驱动器或任何其它中空芯轴线电机来实现移动。在计算测量的距离和坐标时不得不考虑相对于旋转轴线的偏移。如今，这种模块已经能够最小化至30×10×15mm或更小的尺寸，测量能力最高达30m或50m的距离，精度在毫米范围内。

距离测量装置2可固定地集成到工具1中，或者可***工具1中。在后一种情况下并且在动力钻的情况下，测量装置2应该围绕钻头卡盘设置。在将钻头施加到卡盘中之后，将同心测量适配器插到其上并平行于钻孔功能使用，只要不必更换钻头即可。

由于测量模块（或者，其光学器件）无法绕诸如动力钻的工作工具的轴线为中心旋转（存在钻头和钻头卡盘），其不得不在同心环上以特定距离绕此轴线旋转，或者其不得不偏心地设置。

后一种情况的一些实施方式示出于图7和图8中。不利的是，这里钻头或钻头卡盘将阻碍旋转光束5。这一问题通过两个或更多个固定的偏心测量传感器模块3′来解决，各个偏心测量传感器模块具有旋转偏转元件，其覆盖至少360°除以那些模块3′的数量所得的角度。在两个模块3′的情况下，各个模块覆盖至少180°的角度，在三个模块的情况下，各个模块覆盖至少120°的角度。这些元件固定在钻头卡盘或工具1的外壳的任何部分的上方和下方或者左侧和右侧。图7a-图7c分别示出包括固定在工作工具1的主体上的三个、两个测量传感器模块3′的定位***的实施方式。然后，通过旋转6、振荡7或经由扇束激光发出调制或脉冲测量光束5。

图8a示出本发明的另一实施方式，其包括四个固定安装的测量传感器模块3″，所述模块在四个方向上利用调制的激光扇束5′来瞄准距离11，而不使用旋转6或振荡7，并且不必将工具1精确地垂直于墙壁22持握。可通过结构化接收器来实现角分辨率。例如，可使用间距为几度的光电二极管阵列。各个光电二极管接收到的激光信号将通过复用器传送至EDM电子器件以用于距离评估。通过各个光电二极管的地址来定义角分辨率。因此，通过此机械静态布置方式，也可容易地获得墙壁和房间表面的动态记录的轮廓。

另选地，代替四个激光扇束，包括围绕工作工具1的主体设置的多个发射器-接收器装置3″′的版本也是可能的。这示出在图8b中。使用LED或激光二极管作为发射器以及至少三个广角接收器或者多接收器布置方式。单独的发射器-接收器装置3″′的测量可并行或连续地进行。在后一种情况下，在发射器侧管理触发或定时。逐个地启动发射器以测量距离。在这种情况下，通过使所有发射器围绕动力工具步进来以电子方式执行“虚拟旋转”6′。

如果EDM是基于WFD原理的，则传感器模块3″无需多个接收器。在表面上投影为线的脉冲激光扇束被反射回广角接收器中。来自墙壁和障碍物的光反射波在WFD测距仪的电子接收器中暂时重叠并生成加宽的信号脉冲。此实施方式所生成的信号的示例示出于图9中。当反射物体的表面垂直于所发送的信号时，接收到的信号通常（但非必须）是最强的。然而，距最近表面的跨度对应于最左侧的曲线26。对于图示的情况，这些物体是与墙壁22相邻的侧墙、地板和天花板，最左侧曲线26表示相关的角扇区内的最短距离11a-11d，最右侧曲线27表示最远的拐角。

图10a示出根据本发明的定位***的第一实施方式的图示，其另外包括垂直扫描功能。为了在与墙壁22垂直的一个或两个墙壁上执行垂直扫描，存在两种另选方案。在第一另选方案中，工具操作者不得不手动使工具1绕垂直轴线28略微枢转。然后，在使测量传感器模块3枢转期间，测量到侧墙上的多个线段29、30上的多个点的距离31、32、33。第二另选方案包括特殊扫描模式，其中测量传感器模块3对侧墙执行二维扫描，从而模拟工具1绕垂直轴线28的枢转。另外，在这种模式下，测量传感器模块3测量到至少一个侧墙上的多个线段29、30上的多个点的距离31、32、33。

图10b示出具有示例点的多个示例线段29、30（将测量到其的距离31、32、33）以及到线段29、30的最短距离31、32。这些最短距离31、32全部在水平线34上的点处测量。在常规情况下，所有测量的距离31、32、33中的最短距离31通常对应于到该墙壁的最短距离11a、11c。因此，具有最短距离31的线段30落在用于距离测量的正确平面9（其平行于待施用工具的墙壁22）的边缘10上。

图11a示出表示以不同的角度γ针对五个线段29、30测量的最短距离31、32的可能值31′、32′的示例的示图，在扫描开始时输出角度（即，加工轴线8与侧墙之间的角度）为0°。图11b以表格形式示出这些值。最低值31′（在此示例中，距离为3000.0mm，角度γ为-4°）表示到最近线段30上的点的最短距离31，因此表示到侧墙的最短距离11a、11c。线段29、30的数量不必限于数量5。

图12示出不与墙壁22平行的平面9′枢转为与墙壁22平行的用于测量的正确平面9。通过指示工具1的正确对准（分别为加工轴线8与到侧墙上的最近线段30上的点的最短距离31的方向之间的角度β）的输出装置（尤其是，扬声器21），将操作者引导至最低测量值31′（在此示例中，值为3000.0mm，角度为-4°）的对应角度γ。如果此角度β为90°，则工具1平行于侧墙对准。

图13示出定位***中的数据流的示意图。距离测量模块2和测量传感器3由计算和存储单元4进行控制。计算和存储单元4触发发射器和/或接收器以进行距离测量，并管理角度相关同步（包括由重力感测装置13给出的可选取向）。在更加模块化的***的情况下，实时操作***驻留于计算和存储单元4处，而在包括显示单元18和输入装置20的人机接口模块上计算数据应用任务。该人机接口模块发起测量任务，对数据接口、数据处理和图形表示（如2D视图19或表面轮廓）进行处理。

定位***的所有组件可以安装在工具1上（如，固定地集成到工具1中）的方式提供，或者松散地（如，作为可插升级套件）提供。升级套件可包括定位***的所有必要组件并可***没有预安装的定位***的工具1中。另选地，升级套件可仅包括可选的组件，并可***集成有根据本发明的定位***的工具1中，以便提供附加特征。优选地，可插组件可被设计为能够可拆卸地（如，通过快拆装置）安装到工具1。

尽管上面部分地参照一些优选实施方式示出了本发明，但是必须理解，可对这些实施方式的不同特征进行许多修改和组合。所有这些修改均落在所附权利要求书的范围内。

Claims (15)

1.一种用于通过在至少两个方向上测量垂直于加工轴线(8)的平面(9)内的距离(11)来确定手持动力工具(1)在墙壁(22)上的位置(23)的方法，该方法的特征在于：

■在所述至少两个方向中的每一个方向上的至少一个非接触测量传感器模块(3,3′,3″,3″′)在所述至少两个方向附近的至少1°的角范围内以多个角度测量距离(11)，所述至少两个方向至少包括到与所述墙壁(22)相邻的一个墙壁的方向和到与所述墙壁(22)相邻的地板或天花板的方向，

■从由所述至少一个测量传感器模块(3,3′,3″,3″′)测量的距离序列(11)，计算和存储单元(4)自动地计算函数(11′)，其中，极值，尤其是最小值(11a′-11d′)，表示到与所述墙壁(22)相邻的墙壁、地板和/或天花板的最短距离(11a-11d)，

■从所述函数(11′)，所述计算和存储单元(4)推导到与所述墙壁(22)相邻的墙壁、地板和/或天花板的所述最短距离(11a-11d)，并且

■输出装置，尤其是显示单元(18)和/或声音输出装置，提供关于所述最短距离(11a-11d)的信息，以使得能够相对于所述最短距离(11a-11d)进行定位。

2.根据权利要求1所述的方法，该方法的特征在于：

所述至少一个测量传感器模块(3,3′,3″,3″′)在至少270°，尤其是至少360°的角范围内测量所述距离(11)。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，该方法的特征在于：

所述计算和存储单元(4)利用所述函数(11′)来自动定义局部坐标系。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，该方法的特征在于：

确定铅垂线方向(12)，仅在相对于所述铅垂线方向(12)的定义的角度或角扇区附近，尤其是0°、90°、180°和270°的角度或这些角度中的两个垂直角度附近的角范围内测量所述距离(11)，所述角范围尤其具有1°至15°，特别是5°至15°的大小。

5.一种定位***，该定位***能够安装在手持动力工具(1)上，使得在安装条件下，所述定位***被设计为通过在至少两个方向上测量垂直于加工轴线(8)的平面(9)内的距离(11)来确定所述工具(1)在墙壁(22)上的位置(23)，所述定位***包括用于计算相对和绝对距离(11)和/或局部坐标的计算和存储单元(4)，所述定位***的特征在于：

■所述定位***包括至少一个非接触测量传感器模块(3,3′,3″,3″′)，该至少一个非接触测量传感器模块(3,3′,3″,3″′)被设计为在至少两个方向上测量距离(11)，所述至少两个方向至少包括到地板或天花板的方向和到与所述墙壁(22)相邻的一个墙壁的方向，各个方向上的测量在至少1°的角范围内进行，并且

■所述计算和存储单元(4)被设计为将所测量的距离(11)自动变换为函数(11′)，尤其是离散函数，其中，极值，尤其是最小值(11a′-11d′)，表示到与要施用工具的所述墙壁(22)相邻的墙壁、地板和/或天花板的最短距离(11a-11d)，并且从所述函数(11′)自动地推导到与所述墙壁(22)相邻的墙壁、地板和/或天花板的所述最短距离(11a-11d)，以使得能够相对于所述最短距离(11a-11d)进行定位。

6.根据权利要求5所述的定位***，该定位***的特征在于：

由所述至少一个测量传感器模块(3,3′,3″,3″′)测量的所述距离(11)在至少270°，尤其是至少360°的角度内测量。

7.根据权利要求5或权利要求6中的任一项所述的定位***，该定位***的特征在于：

■至少一个距离测量装置(2)包括至少一个测量传感器模块(3)，该至少一个测量传感器模块(3)被设计为：

■绕平行于工作方向的轴线(8)旋转，所述旋转测量传感器模块(3)的传感器光学器件尤其通过至少一个位置中的保护盖(16)来保护，

■发射至少一个测量光束(5)，该至少一个测量光束(5)通过旋转(6)来限定垂直于所述轴线(8)的平面(9)，并且

■测量到所述平面(9)的边缘(10)的距离(11)，并且

■所述测量传感器模块尤其(3)被设计为使得按照以下任一方式生成所述旋转(6)：

■手动，

■通过所述手持动力工具(1)的电机，尤其包括：

■特定速度模式，或

■使速度适合于距离测量的需要的齿轮，或者

■通过独立于所述手持动力工具(1)的电机的电机，尤其是

■环形压电驱动器，

■直接驱动器，或

■任何其它中空芯轴线电机，并且/或者

■所述定位***包括相对于所述加工轴线(8)偏心地定位的至少两个测量传感器模块(3′)，所述至少两个测量传感器模块(3′)各自包括旋转反射镜元件，该旋转反射镜元件覆盖至少360°除以那些模块的数量所得的角度。

8.根据权利要求5至7中的任一项所述的定位***，该定位***的特征在于：

用于检测铅垂线方向(12)的重力感测装置(13)。

9.根据权利要求7所述的定位***，该定位***的特征在于：

所述定位***包括用于检测铅垂线方向(12)的重力感测装置(13)，到所述平面(9)的边缘(10)的距离(11)的测量限于相对于所述铅垂线方向(12)的选择的角度附近，尤其是0°、90°、180°和270°的角度或这些角度中的两个垂直角度附近的区段，所述区段尤其具有1°至5°的大小。

10.根据权利要求5、6或9中的任一项所述的定位***，该定位***的特征在于：

四个测量传感器模块(3′)，所述四个测量传感器模块(3′)相对于加工轴线(8)偏心地定位，并被设计为能够在垂直于所述加工轴线(8)的平面(9)中旋转地调节，尤其是手动调节。

11.根据权利要求5至10中的任一项所述的定位***，该定位***的特征在于：

■由所述至少一个测量传感器模块(3,3′,3″,3″′)发射的测量光束(5)是光学可见的，并且/或者

■所述定位***包括

■圆水准仪(14)，

■具有至少三个点(17)的可插框架(15)，所述至少三个点(17)被布置在所述框架(15)的前端上，使得当所有点(17)与墙壁(22)的表面接触时，所述加工轴线(8)垂直于此墙壁(22)对准，和/或

■抽吸器，其用于将灰尘从所述至少一个距离测量装置(2)和/或所述至少一个测量传感器模块(3,3′,3",3"′)抽走。

12.根据权利要求5至11中的任一项所述的定位***，该定位***的特征在于：

■所述测量传感器模块(3,3′,3″,3″′)被设计为使得其能够对侧墙执行垂直扫描，从而测量到该墙壁的至少一个线段(29,30)上的点的距离(31,32,33)，

■所述定位***被设计为通过尤其是当所述工具(1)绕垂直轴线(28)枢转时，对多个平行线段(29,30)执行多次垂直扫描，或者利用所述测量传感器模块(3,3′,3″,3″′)的二维扫描，来确定到各个线段(29,30)的最短距离(31,32)以及从这些最短距离(31,32)确定最近线段(30)，

■所述定位***被设计为确定所述加工轴线(8)与到所述最近线段(30)的最短距离(31)的方向之间的角度(β)，并且

■输出装置提供关于所述加工轴线(8)与到所述最近线段(30)的最短距离(31)的方向之间的所述角度(β)的信息。

13.根据权利要求5至12中的任一项所述的定位***，该定位***的特征在于以下各项中的一个或更多个：

■显示单元(18)，尤其包括用于显示2D横截面图(19)的装置，

■输入装置(20)，

■声音输出装置，尤其是扬声器(21)，

所述输入装置(20)使得能够进行以下各项中的一个或更多个：

■加载局部坐标系，

■设定局部定义的坐标系的基准点(23′)，

■在测量平面(9)中定义任意坐标系，

■输入设计数据，尤其是线或网格值。

14.根据权利要求5至13中的任一项所述的定位***，该定位***被设计为能够安装在手持动力工具(1)上，尤其是能够利用快拆装置可拆卸地安装的升级套件。

15.一种具有根据权利要求5至14中的任一项所述的定位***的手持动力工具(1)，所述定位***安装在所述工具(1)上。

Images