KR20060135756A - 복합 센서 기술을 이용한 적외선 위치 측정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 매체 내에 포함된 대상물의 위치 측정을 위한, 특히 수지식 측정 장치에 관한 것으로, 적어도 하나의 광도 센서(92, 70)를 포함하고, 상기 측정 장치는 적어도 하나의 광도 센서(92, 70)에 의해 조사될 대상물의 제 1 측정 신호를 얻으므로, 매체 내에 포함된 대상물에 대한 정보는 상기 측정 신호의 평가에 의해 얻어진다. 본 발명에 따라, 매체 내에 포함된 대상물에 대한 정보를 얻기 위한 적어도 하나의 다른, 제 2 측정 신호의 생성을 위한 적어도 하나의 추가 센서(64, 66, 68)가 제공된다. 또한, 본 발명은 광도 센서에 의해 매체 내에 포함된 대상물의 위치 측정 방법에 관한 것이다.

광도 센서, 측정 장치, 대상물, 측정 신호

Description

복합 센서 기술을 이용한 적외선 위치 측정 장치{Infrared locating device using multiple sensor technology}

본 발명은 청구범위 제 1 항 또는 제 10 항의 전제부에 따른, 적외선 측정 장치, 특히 매체 내에 포함된 대상물의 위치 측정을 위한 수지식 측정 장치 및 상기 장치에 기초한 방법에 관한 것이다. 상기 측정 장치는 조사될 대상물로부터 방출된 열 방사를 검출하는 적외선 센서 장치를 이용한다. 매체 내에 포함된 대상물은 그 주변 매체와는 다른 열 특성에 의해 검출되어 위치 측정된다. 측정 장치에서 검출 신호를 평가함으로써 매체 내에 포함된 대상물에 대한 정보가 얻어질 수 있다.

적외선 센서(하기에서 IR 센서라고도 함)는 온도 또는 온도차가 측정되어야 하는 곳에서 바람직하게 사용될 수 있다. 이것은 예컨대 안전 기술 분야에서, 인접한 사람들이 신체 열을 통해 IR 센서에 의해 검출되어 예컨대 램프가 스위치 온 되거나 또는 알람이 개시되는 경우이다. 현대의 체온계에도 적어도 하나의 IR 센서가 삽입되고, 상기 IR 센서는 귀에서의 측정을 통해 신속하고 확실하게 체온을 측정한다.

IR 센서에 의한 온도 측정의 장점은 1000도 이상의 매우 높은 온도도 확실하 게 측정될 수 있다는 것이며, 그 이유는 상기와 같은 측정은 접촉하지 않고, 방사열에 기초하여서만 이루어지기 때문이다. EP 1 176 407 A2에 무접촉 상태로 온도를 측정하기 위한 장치가 공지되어 있다.

예컨대 바닥 난방 시스템, 가열관과 같은 경우에, 즉 바닥, 벽 또는 지붕 내에 있는 수도관의 측정시에도 적외선 측정 장치가 사용된다. 이 경우 예컨대 관의 드릴링을 방지하기 위해 어디에 관이 위치하는지를 알기 원하거나 또는 수도관이 이미 파손된 경우 관의 정확한 위치를 찾기를 원한다.

상기와 같은 의문을 조사하는 것은 지금까지 IR 센서 장치, 열화상 카메라 또는 서모포일(Thermofoil)에 의해 실행되었다. 조사될 영역은 선행 기술의 상기 IR 센서 장치에 의해 천천히 스케닝되고 국부적인 온도 최대치가 표시된다. 열 화상 카메라는 사진의 원리로 적외선 영역에, 경미한 온도차를 가시화할 수 있는 역역을 발생시킨다. 서모포일은 온도가 높아질 때 변색하는 열 감지 재료로 이루어진다. 포일은 조사될 영역에 부착된다. 상기와 같은 부분적인 직접적 이미지제공 방법도 서모그래피(Thermography) 또는 열화상 기록의 개념에 통합된다.

파손하지 않고 구조물을 진단하기 위한 패시브 및 액티브 서모그래피는 예컨대 2001년 슈투트가르트에서 DGZfP의 서모그래피 세미나에서 발표되었던 컨퍼런스 논문 "건물 구조물 및 지반 내의 함유물의 검출을 위한 액티브 서모그래피의 사용"에 공지되어 있다.

패시브 서모그래피의 경우 조사될 대상물로부터 방사된 내부 열량만 측정에 이용된다. 액티브 서모그래피에서는 조사될 대상물이 조사 전에 액티브하게, 즉 외부에서부터 가열되고 외부 열원을 스위치 오프한 후에 대상물로부터 방사된 열량이 검출된다.

서모그래피를 위한 상기 방법에서는, 예컨대 조사될 바닥 난방 시스템은 측정 전에 수시간 스위치 오프 되어야 하고 측정 직전에 다시 시동 되어야 하고, 따라서 관이 있는 영역과 관이 없는 영역 간의 온도차가 매우 크다는 것이 단점이다. 또한, 액티브 서모그래피를 위해 많은 양의 복사 에너지가 발생되어 대상물에 방사되어야 한다.

이러한 장치는 온도 분포만 표시할 수 있기 때문에, 장치는 일반적으로 매우 정확하지 않다. 예컨대 유입 공기, 실내 온도와 같은 외부 요인에 의해 또는 예컨대 바닥의 상승된 열 확산과 같은 구조적 특수성에 의해서도 측정값이 왜곡될 수 있다.

또한, 순수 IR 센서 장치들과 특히 열 화상 카메라는 매우 고가인데, 그 이유는 적어도 예컨대 콘크리트 내의 관의 대략적 위치를 표시할 수 있도록 하기 위해 이들은 매우 정확해야 하기 때문이다.

광도 센서, 특히 적외선 센서(IR 센서)를 포함하는 본 발명에 따른 측정 장치 또는 매체 내에 포함된 대상물의 위치 측정을 위한 기본적인 방법은 적어도 하나의 광도 센서의 측정 신호와 더불어 적어도 하나의 다른 측정 신호를 처리한다. 광도 센서로서 바람직하게 적외선 센서가 사용된다. 본 발명에 따른 측정 장치의 적외선 센서는 예컨대 반도체 포토다이오드로 이루어지고, 상기 반도체 포토다이오드의 도전성은 입사하는 방사선의 강도에 따라 변경되고, 상기 포토다이오드는 1 마이크로미터(적외선) 이상의 범위 내의 파장 길이에 대해 특히 민감하다. 또한, 광도 센서의 측정 신호와 더불어 본 발명에 따른 방법은 적어도 하나의 다른 추가의 측정 신호를 평가한다. 바람직하게는 상기 추가 측정 신호에 의해, 포함된, 조사될 대상물에 대한 추가 정보가 얻어질 수 있다.

바람직하게 본 발명에 따른 방법은 대상물의 순수 위치 측정과 더불어 예컨대 매체 내의 대상물이 포함된 깊이의 양적 측정도 가능하게 한다. 상기 정보는 순수 광도 센서에 의해서는 얻어질 수 없다.

또한, 본 발명에 따른 측정 장치는 포함된 대상물 재료의 식별을 가능하게 한다. 따라서 상이한 재료들은 간단하게 구별될 수 있다. 따라서 예컨대 바닥 난방 시스템의 가열관이 금속 관인지 또는 오늘날 흔히 사용되는 플라스틱 관인지 여부가 검출될 수 있다.

본 발명에 따른 상기 측정 장치가 예컨대 벽 또는 바닥 내의 깊은 드릴링 전에 사용되면, 대상물의 순수 위치 측정과 더불어 매체 내에 포함된 대상물의 "위험성"에 대한 정보가 제공된다. 따라서, 경우에 따라서 전류를 안내하는 라인은 목조 빔 등과 구별될 수 있다.

종속 청구항에 제시된 특징에 의해 청구범위 제 1 항에 따른 본 발명의 방법의 바람직한 개선이 가능하다.

본 발명에 따른 측정 장치 또는 상기 측정 장치에 기초한 방법의 실시예에서 평가 및 정보 획득을 위해 사용된 적어도 하나의 추가 측정 신호는 적어도 하나의 추가 센서에 의해 발생된다. 상이한 검출 신호를 위한 별도의 센서를 사용함으로써 측정은 병렬로 실행될 수 있고, 이는 특히 측정 시간의 감소를 의미한다.

바람직하게는 IR 센서로 형성된 측정 장치의 광도 센서와 더불어, 적절한 회로에 의해, 필요시 예컨대 레이더 센서 또는 정전 용량 센서와 같은 다른 센서도 접속된다. 예컨대 센서의 제어는 예컨대 빠른 순서로 적외선 신호 또는 레이더 신호가 교대로 검출되는 방식으로 변조된다("준 병렬 작동")

특히 바람직한 실시예에 따라 적절한 제어 방식으로 레이더 센서의 안테나 플레이트 및 측정 콘덴서가 사용될 수 있다. 레이더 센서의 안테나 장치 또는 해당하는 제어 신호는 고주파 여기와 저주파 작동 방식 사이에서 제어를 왕복 전환하는 방식으로 변조된다. 여기 신호에 따라 예컨대 고주파 정전 용량 센서들 또는 예컨대 스터드 측정기에서 사용되는 바와 같은 일반적인 저주파 센서들은 부가 센서의 단 하나의 전극으로만 나타내질 수 있다.

예컨대 레이더 센서의 안테나는 본 발명에 따라, 예컨대 메인 전압 라인의 교류 전압 필드를 용량적으로 검출할 수 있는 메인 전압 검출기의 방식으로 작동하도록 제어되는 것이 가능하다. 이러한 경우에, 안테나는 패시브, 즉 전계 발생 없이 작동할 것이고, 따라서 예컨대 벽 내의 메인 전압 라인의 위치 및 경로가 표시될 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 방법을 이용하여 적외선 센서 및 상이하게 제어되는 추가 센서의 사용하에 일련의 상이한 검출 신호를 생성하는 것이 가능하고, 상기 검출 신호는 그것의 평가를 통해 포함된 대상물에 대한 추가 정보를 상응하는 측정 장치의 사용자에게 제공할 수 있다.

추가 측정 신호의 사용은 포함된 대상물의 더 정확한 위치 측정을 제공하는데, 그 이유는 제 1 측정 신호를 발생시키는 적외선 센서는 제 2 센서의 측정 결과에 의해 최적화될 수 있고 특수한 측정 상황에 맞게 조정될 수 있기 때문이다. 예컨대 정전 용량 센서는 유전(dielectric) 임피던스의 측정을 통해 나무 프레임 벽을 인식한다. 장치에 통합된 레이더 센서는 에어 포켓이 측정되지만 장치의 디스플레이에 표시되지 않도록 작동될 수 있다. 이것은 예컨대 레이더 센서에 접속된 신호 처리부가 에어 포켓의 신호를 통상의 통보 방법에 의해 전달함으로써 이루어진다. 이러한 방식으로 레이더 센서는 최적화되어 작동된다.

따라서 유도 센서에 의해 금속 및 비금속 대상물의 구별이 가능하므로, 예컨대 다양한 관 재료의 구별이 가능해진다. 유도 센서의 사전 보정이 생략될 수 있는데, 그 이유는 예컨대 제공된 레이더 센서가 조사될 대상 내에 대상물이 존재하지 않음을 인식하면 상기 보정이 자동으로 실행될 수 있기 때문이다.

본 발명에 따른 방법은 바람직하게 규정된 대상물을 의도적으로 탐색하는 것을 허용한다. 따라서 미리 규정된 탐색 루틴을 제어하는 적절한 회로에 의해 예컨대 특수한 전기 케이블 또는 금속이 탐색될 수 있다. 전류가 흐르는 케이블의 검출은 원칙적으로 적외선 센서에 의해서만 가능하지만, 상기 시스템의 의해 필수적인 정확성이 얻어지지 않는다. 추가 센서를 통해 전기 케이블 또는 다른 금속은 간단하고 확실하게 검출될 수 있다. 마찬가지로 벽에 있는 나무 프레임 또는 탐색 표준에 상응하지 않는 다른 대상물은 바람직하게 측정 장치의 디스플레이에서 예컨대 차차 흐려질 수 있으므로, 사용자는 원하는 정보만 얻는다.

따라서, 본 발명에 따른 방법에 의해 측정 장치의 디스플레이에 예컨대 차례로 또는 동시에 금속 관 및 플라스틱 관, 전류가 흐르는 전기 라인, 플라스틱 또는 나무 대상물 또는 중공실이 표시될 수 있다. 따라서, 예컨대 철근 콘크리트에서 콘크리트 지붕과 같은 재료 두께 측정 또는 바닥 가열 장치에서 뜬 바닥(floating floor) 두께 측정을 실시할 수 있다. 재료 지붕의 이러한 측정은 적외선 측정 장치로 불가능하다.

본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예에서 센서 전체의 검출 신호가 평가를 위해 사용된다. 상기 센서는 예컨대 적외선 센서와 더불어 레이더 센서, 정전 용량 센서, 유도 센서 또는 초음파 센서일 수 있다. 상기 센서들은 개별적으로 또는 그룹으로 서로 연결된다. 이것은 예컨대 수동 또는 자동으로, 즉 측정 장치의 메모리 소자에 저장된 상응하는 루틴에 의해 제어되어 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 방법의 바람직한 평가 루틴에서 모든 엑티브 센서의 검출 신호들이 평가되고 명백한 신호를 포함하는 상기 검출 신호는 하위 접속된 데이터 처리를 위해서만 사용될 수 있다. 다른 센서의 측정 결과는 무시될 것이다. 바닥 난방 시스템의 측정시 유도 센서가 적외선 센서에 의해 식별된 수도관과 더불어 바닥에 있는 상이한 크기의 금속 대상물을 인식하면, 더 약한 신호들이 차차 흐려질 수 있는데, 그 이유는 상기 신호들은 바닥에 있는 건축 철강 매트로부터 결과될 가능성이 높기 때문이다. 그러나, 유도 센서가 금속 대상물의 종류만 인식하고 레이더 센서가 추가의 대상물을 인식하지 않으면, 유도 센서로부터 검출된 신호들은 바닥난방 시스템의 금속 관이다. 그러나 추가로 제공된 레이더 센서가 다른 대상물을 인식하면, 상기 추가 대상물은 바닥 난방 시스템의 플라스틱 관이다. 금속 대상물은 다시 측정 결과의 디스플레이에서 상응하게 차차 흐려질 수 있다. 이러한 방식으로 관련된 정보들은 가시화할 수 있다.

특히 바람직하게 적어도 하나의 다른 검출 신호의 평가하고 인식함으로써 센서 또는 측정에 사용된 센서의 검출 신호를 최적화될 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 방법의 실시예에서, 개별 센서들의 제어부에는 각각 여러 다른 "프로그램" , 예컨대 "금속 프로그램", "나무 프레임 프로그램", "플라스틱 프로그램" 등을 등록할 수 있다. 상기와 같은 특수한 탐색 프로그램은 개별 센서들에 추가 등록되고, 상기 대상물의 검출시 특수한 장점들을 갖는다. 하나 또는 다수의 센서들에 의한 측정시 특수한 프로그램 입력된 시나리오가 인식되면, 즉 하나 또는 다수의 센서들이 예컨대 특수한 물질에 대한 정보를 제공하면, 모든 센서들은 상기 프로그램에 세팅되고 또는 센서 제어장치 및 평가부는 현재 공지된 물질에 최적화된다. 이러한 방식으로 가능한 더 정확한 결과가 제공되는데, 그 이유는 예컨대 식별된 대상물에 대해 최적으로 매칭되는 감도로 개별 센서들이 작동될 수 있기 때문이다.

본 발명에 따른 측정 장치의 다른 실시예에서 다수의 센서들은 측정 장치의 공동의 하우징 내에 통합된다. 센서들은 예컨대 공도의 도전 플레이트 상에 배치될 수 있다. 바람직하게 예컨대 센서들은 모두 공동의 축선에 정렬되므로, 상응하는 검출 신호들은 하나 및 동일한 점을 향한다.

장치가 경로 센서를 포함하면, 다양한 센서들의 실제 신호 레벨만 측정될 수 있을 뿐만 아니라 신호 경로도 검출되어 표시될 수 있다. 이로써 측정 장치의 디스플레이에 2차원적으로 표시될 수 있고, 상기 표시에서 경로 정보와 더불어 깊이 정보도 표시된다. 이것은 바람직하게 적어도 부적절한 색깔 표시에 의해 측정 위치에서의 실제 측정 결과가 디스플레이되는 선행 기술의 적외선 위치 측정 장치와 다르다. 따라서 본 발명에 따른 측정 장치에 의해 예컨대 바닥 난방 시스템에서 관의 재료 종류와 더불어, 관의 크기 및 바닥 내에서의 깊이, 및 상이한 온도 레벨 에 걸친 유동 방향이 검출되고 디스플레이될 수 있다.

본 발명에 따른 측정 장치의 대안 실시예에서 센서들은 부분적으로는 공동의 기판에 부분적으로는 측정 장치의 하우징 내의 다른 지점에 예컨대 장치의 하우징 바닥에 통합될 수 있다.

측정 장치의 특히 바람직한 형태는 삽입 모듈 및 상응하는 인터페이스에 의해 측정 장치 및 상기 측정 장치 내의 센서들과 결합될 수 있는 외부 센서의 사용시 얻어진다.

예컨대 완전히 상이한 센서들은 장치의 제조시 측정 장치 내에 통합되고 상기 센서들은 개별적으로 또는 그룹으로 적절한 소프트웨어에 의해 제어될 수 있다. 이러한 방식으로, 대량 생산에 의해 다양한 사용자의 상이한 요구 조건이 고려될 수 있다.

따라서 본 발명에 따른 적외선 측정 장치는 비용 절감 방식의 콤팩트한 다기능 장치로 형성되고, 상기 장치는 사용자가 측정 장치를 바람직하게 조사될 벽에서 실행함으로써 바람직하게 간단한 수지식 작동을 실행한다. 측정 결과는 사용자에게 직관적으로 쉽게 액세스할 수 있는 그래픽으로 측정 장치의 디스플레이에 직접 표시하여 알려지므로, 사용자는 조사될 벽을 직접 볼 수 있고 따라서 예컨대 벽의 어떤 지점에서 드릴링이 위험하지 않은지 결정할 수 있다.

매체 내에 포함된 대상물의 위치 측정을 위한 본 발명에 따른 방법 또는 상응하는 측정 장치의 다른 장점들은 하기의 도면 및 해당하는 설명에 제시된다.

도면에서 본 발명에 따른 적외선 측정 장치 또는 상기 장치에 기초하여 매체 내에 포함된 대상물의 위치를 표시하기 위한 방법의 실시예들이 도시되며, 하기에서 상세히 설명된다. 도면, 상세한 설명 및 청구범위들은 조합된 다양한 특징들을 포함한다. 당업자는 상기 특징들을 개별적으로 고찰하고 텍스트에 공지되어 고려될 수 있도록 다르게 조합할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 측정 장치의 개략적인 구조.

도 2는 본 발명에 따른 측정 장치의 제 1 실시예의 센서 장치의 단면도.

도 3은 도 2에 따른 본 발명에 따른 측정 장치의 실시예를 개략적으로 도시한 저면도.

도 4는 본 발명에 따른 측정 장치의 다른 실시예를 개략적으로 도시한 저면도.

도 1에 본 발명에 기초한 방법 또는 본 발명에 따른 방법을 위한 광도 측정 장치의 기본 구조를 개략적으로 도시한다. 적외선 센서(70)와 더불어 본 발명에 따른 측정 창지(62)는 도 1의 실시예에 따라 유도 센서(64), 정전 용량 센서(66), 정전 용량 고주파 센서(68) 및, 레이더 센서(60)를 포함한다. 적외선 센서(70)는 바람직하게 광도 센서(92)이다. 다른 센서들은 상응하는 실시예에서 제공될 수 있다.

측정시 적외선 센서는 예컨대 가열된, 가열되지 않은 또는 냉각된 관에 대한 제 1 정보를 제공할 수 있고 상기 관의 끊겨있는 경로를 가시화할 수 있는 대략 등급화를 실행할 수 있는 한편, 측정 장치 내의 다른 센서들에 의해 포함된 대상물의 정확한 위치, 깊이 및 크기에 대한 더욱 정확한 정보가 얻어질 수 있다. 상기 설명의 범주에서 바닥 또는 벽 난방 시스템의 상기 관 라인을 본 발명에 따른 측정 장치의 작동 방법의 설명을 위한 생생한 예로 이용하고자 한다. 그러나 상기 관 라인에 대해서 어떠한 제한도 없는데, 그 이유는 본 발명에 따른 측정 장치 및 상기 측정 장치에 기초하여 매체 내에 포함된 대상물의 임의의 위치를 표시하기 위한 본 발명에 따른 방법이 이용되기 때문이다.

본 발명에 따른 측정 장치의 중앙 제어 유닛(72)에 의해 개별 센서들은 도 1에 도시된 바와 같이 제어되고 평가된다. 본 발명에 따른 방법에서 센서들은 개별적으로 및 그룹으로 또는 모두 함께 전환될 수 있다. 작동 방식의 선택, 즉 특정한 측정을 위해 어떤 센서가 사용되어야 하는지의 선택은 조작 필드, 예컨대 버튼 필드 또는 측정 장치의 프로그램 메뉴에 통합되어 사용자에 의해 선택에 따라 작동될 수 있는 수동 작동 선택 스위치(74)에 의해 이루질 수 있다.

사용자에 의한 작동 방식의 상기 수동 선택과 더불어 상응하는 제어 프로그 램에 의해 자동 작동 방식 선택("자동 작동")도 가능하며, 상기 프로그램은 측정 장치의 메모리 매체에 저장될 수 있다.

본 발명에 따른 방법은 여러 센서들을 병렬, 준 병렬 및 직렬로 사용할 수 있게 한다. 준 병렬 작동 방식에서 개별 센서들 간에 매우 신속하게 전환되고 상응하는 검출 신호들이 발생, 측정 및 평가되고 또는 평가를 위해 경우에 따라서 중간 저장된다. 이 경우 마찬가지로 센서의 자동 선택과 사용자에 의해 사전 설정된 선택 사이에서 선택될 수 있다.

상응하는 평가 유닛(76)에 의해 센서들의 개별 측정 신호들이 평가되고 서로 비교된 후 예컨대 개별 센서들은 다른 센서들의 측정 결과에 의존하여 최적화된다. 따라서, 본 발명에 따른 방법의 실시예에서 개별 센서들의 제어부에 각각의 서로 다른 "프로그램들", 예컨대 "금속 프로그램", 나무 프레임 프로그램", "플라스틱 프로그램" 등이 등록된다. 상기 특수한 탐색 프로그램들은 개별 센서들에 할당된다. 하나 또는 다수의 센서에 의한 측정시 프로그램 입력된 특수한 시나리오가 인식되면, 즉 몇 개의 센서들이 예컨대 특수한 물질에 대한 정보를 제공하면, 개별 센서들의 최적으로 매칭된 감도에 의해 작동될 수 있기 때문에 모든 센서들은 상기 프로그램으로 전환되어 더 정확한 최적의 측정 결과를 제공한다.

본 발명에 따른 방법의 바람직한 평가 루틴에서 모든 액티브 센서들의 검출 신호들을 평가할 수 있고 하위 접속된 데이터 처리부만을 위한 명백한 신호를 갖는 상기 센서들만 사용될 수 있다. 다른 센서들의 측정 결과는 다른 평가를 위해 무시된다.

평가 유닛(76)에 데이터 처리를 위한 유닛과 디스플레이(78)가 하위 접속된다. 평가 유닛(76)의 데이터들은 처리되고 사용자가 직관적으로 액세스할 수 있는 표시 방식으로 전환된다. 따라서 측정 결과는 예컨대 실제 측정 상태의 그래픽 표시 형태로 완성된다. 측정 장치에 통합된 디스플레이에 의해 측정 신호는 특히 실시간으로 사용자에게 예컨대 조사되는 벽의 단면도 형태로 전달된다.

데이터 처리시 예컨대 모든 센서 신호들은 신경망의 메인 성분 분석에 의해 평가되고 표본 검출을 통해 가장 발생 가능한 결과를 디스플레이에 제공할 수 있다. 모든 센서를 그 검출 한계에 따라 가중하여 결과로 귀결시키는 적절한 루틴을 제공할 수 있다. 이것은 각각의 개별 센서들이 검출의 정해진 한계에 대해 "유연한" 한계를 갖는 전체 결과를 갖더라도 가능해진다. 이 경우 예컨대 퍼지 로직의 사용이 바람직하다.

상기 방법을 위해 제공된 개별 센서들은 모두 측정 장치의 하우징 내에 통합될 수 있고 또는 본 발명에 따른 측정 장치의 특수한 적용 가능한 변형예를 구현하는 것도 가능하다.

예컨대 유도 센서(64)와 같은 추가 검출기는 적외선 센서(70), 레이더 센서(60), 정전 용량 고주파 센서(68)를 포함하는 측정 장치(62)에 모듈 방식으로 배치될 수 있다. 공동의 인터페이스를 통해 실제 측정 장치(62)에 의한 유도 센서(64)의 제어와 평가가 이루어진다.

도 2는 전방 단부, 즉 본 발명에 따른 측정 장치의 센서 헤드(10)의 단면을 도시한다. 도 2의 실시예에서 부분적으로만 도시된 측정 장치(62)는 광도 센 서(92)로서 적외선 센서(70), 레이더 센서(60) 및, 코일 형태의 유도 센서(64)를 포함한다.

센서 장치(10)는 도전성 표면을 가진 하우징(14)을 포함한다. 하우징(14)은 예컨대 일체형 다이캐스팅 부품으로서 금속으로 구현되거나 또는 성형 공정에 의해 금속화된 플라스틱으로 구현된다. 센서 장치의 하우징(14)을 위한 금속 도전 코팅도 가능하다. 센서의 하우징은 한편으로는 측정 대상물을 향해 개방되어 있고 센서 장치의 주요 부품들을 포함하고 상기 센서 장치의 통합 구성부이다.

센서 장치(10)는 실질적으로 4개의 부품 그룹을 갖는다. 상기 부품의 제 1 그룹은 측정 또는 검출 신호의 발생과 처리를 위한 전기 스위치 회로(48)이다. 센서 장치의 제 2 부품 그룹은 본 발명에 따른 위치 측정 장치 내에 특수하게 형성된 안테나(16)로 구현된 레이더 센서(60)를 포함한다. 센서 장치의 하우징(14) 둘레에 제 3 부품 그룹으로서 코일 장치(12)가 제공되고, 상기 코일 장치는 상응하는 전기 스위치 회로 및 부품 소자(48)와 함께 특히 금속 대상물의 검출을 위한 유도 센서(64)를 형성한다. 제 4 부품 그룹은 적외선 센서(70)를 가진 측정 헤드(69)로 형성된다.

상기 4개의 상이한 부품 그룹들은 센서 헤드(10)의 상이한, 서로 분리된 부분 챔버에 배치된다. 유도 센서(64)의 코일 장치(12)가 하우징(14)의 외부로 연장되는 한편, 전기 스위치 회로(48) 및 레이더 센서(60)의 안테나는 하우징의 내부에 배치되지만 도전 플레이트(18)에 의해 서로 분리되어 있다. 적외선 측정 헤드(69)는 도 2의 실시예에서 하우징(14)의 외부에, 유도 센서에 가깝게 배치된다. 특히 적외선 센서 헤드를 파워 전자 장치로부터 분리하는 것이 바람직한데, 그 이유는 전자 부품의 손실 열이 측정 결과의 오류를 일으킬 수 있기 때문이다. 적외선 센서는 상응하는 연결 수단에 의해 에너지 공급부 및 제어 전자 장치에 전기적으로 결합된다.

하우징(14) 내에서 도전 플레이트(18)의 에지는 하우징(14)과 고정된다. 이를 위해 하우징은 도 2에 따른 실시예에서 특수한 숄더(42)를 갖고, 상기 숄더에 도전 플레이트(18)가 지지된다. 그렇게 형성된 하우징(14)은 전자 장치 또는 레이더 센서를 위한 2개의 부분 챔버가 서로 나란히 배치되도록 측정 장치의 더 이상 도시되지 않은 하우징에 설치된다. 부분 챔버들(20, 22)은 도전 플레이트(18)에 의해 레이더 센서를 위한 제 1 개방 부분 챔버(20) 및 전자 장치 부품을 위한 제 2 폐쇄 부분 챔버(22)가 형성되도록 서로 분리되어 있다. 제 2 부분 챔버(22)는 하우징(14)의 오목부(28) 및 하우징과 견고하게 결합된 도전 플레이트(18)로 형성된다. 바람직하게 금속화 층(30)은 도전 플레이트(18) 상에 또는 내에 통합되므로, 하우징(14)의 부분 챔버(22)는 절연 표면으로 둘러싸여 있다. 이러한 방식으로 부분 챔버(22)는 "패러데이 케이지(Faraday cage)"를 형성하고, 상기 패러데이 케이지는 부분 챔버(22)에 배치된 전자 부품이 전자기적 간섭에 대해 격리되는 것을 가능하게 한다. 이러한 방식으로 전자 부품들은 센서로부터 분리되어 상기 센서와의 네가티브 상호 작용을 일으키지 않는다.

도전 플레이트(18)는 도 2에 도시된 바와 같이 한 측면에 전기 스위치 회로 및 측정 신호의 발생과 평가를 위한 부품 소자(40)를 지지한다. 상응하는 결합 수 단에 의해 개별 센서들은 제 2 부분 챔버 내의 전자 부품(48)과 결합된다. 도전 플레이트(18)의 다른 측면에 안테나(16)의 안테나 박판(24)이 고정된다.

센서 장치(10)의 하우징(14)의, 레이더 센서(60)가 장착된 제 1 부분 챔버(20)에는 실질적으로 도전 플레이트(18)의 표면(32) 및 하우징(14)의 측벽(34)으로 형성된다. 측벽(34)에 홈들(36)이 통합되고, 상기 홈들은 센서 장치의 하우징(14)이 측정 장치의 하우징 내에 고정될 수 있게 한다.

하우징(14)의 제 1 부분 챔버(20)는 한측면으로 개구(54)를 통해 개방되어 있고 실질적으로 레이더 센서(60)의 안테나(16)를 지지한다. 안테나는 도전 플레이트(18) 상에 고정된 안테나 박판(24) 및 하우징(14)의 부분 챔버(20)의 내부면(38)으로 형성되고, 상기 내부면은 안테나 장치의 접지 전극(21)을 형성한다. 이러한 방식으로 안테나(16)는 매우 콤팩트하게 형성될 수 있다.

제 1 부분 챔버(20)는 도 2의 실시예에 도시된 바와 같이, 벽이 안테나 장치(16)의 전계에 장애가 되지 않는 한, 해당하는 측정 장치(62)의 벽에 의해 라돈 방식으로 폐쇄될 수 있다. 이로써 벽(50)은 예컨대 본 발명에 따른 측정 장치(62)의 플라스틱 하우징의 측면을 통해 구현될 수 있다. 적외선 센서(70)는 경우에 따라서는 마찬가지로 측정 장치의 상기 하우징 벽에 의해 보호될 수 있다. 벽(50)은 적외선 측정 헤드의 보호와 더불어 레이더 센서(16)의 안테나 박판(24)을 손상으로부터 기계적으로 보호하는데 이용된다.

이러한 경우에 본 발명에 따른 측정 장치(62)는 하우징 벽(50)과 함께 측정될 구조물, 예컨대 벽 또는 바닥 위로 안내될 것이다. 이를 위해 측정 장치에 롤 러 또는 다른 롤러 바디가 제공될 수 있고, 이들을 통해 측정 장치는 예컨대 벽 위로 이동될 수 있다. 본 발명에 따른 측정 장치는 거리 센서를 포함하므로, 측정 장치에 의해 벽 등에서의 주행 거리가 측정된다. 이러한 방식으로 여러 센서들의 실제 신호 레벨이 측정될 수 있을 뿐만 아니라, 또한 신호 경로도 검출되어 표시되는데, 즉 센서의 각각의 측정값에 위치 좌표가 할당된다. 이로써 측정 장치의 디스플레이에 2차원으로 표시될 수 있고, 상기 표시에서 거리 정보와 더불어 깊이 정보도 표시된다. 이것은 바람직하게 적어도 하나 또는 다수의 광학 신호 램프에 의해 측정의 실제 위치에 대한 실제 측정 결과만 디스플레이되는 선행 기술의 정보 측정 장치와 다르다.

센서 장치(10)의 하우징(14) 둘레에 본 발명에 따른 측정 장치 내의 유도 센서(64)의 코일 장치(12)의 코일 소자(80)가 감겨있다. 코일 소자(80)는 예컨대 코일 지지체(84) 상에 설치되거나 또는 주조될 수 있다. 상응하는 연결 수단에 의해 코일 소자(80)는 도시되지 않은 에너지 공급부 및 제어와 평가를 위한 전자 부품 소자(48)와 결합된다. 다른 실시예에서 예컨대 유도 센서 장치는 측정 장치(62)의 플라스틱 바닥(50) 내에 통합될 수 있다.

적외선 센서(70)는 하우징(14)의 내부에, 예컨대 센서 기판(18) 상에 제공된다. 그러나 센서의 상호 작용으로 인해 도 2에 도시된 바와 같이 하우징의 외부에 상기 적외선 센서가 배치되는 것이 더 낫다.

본 발명에 따른 측정 장치의 바람직한 실시예에서 적외선 센서(70)를 분리할 수 있는 IR 센서 헤드(73) 형태로 형성할 수 있고 상응하는 레이더 센서 측정 장치 용 부가 부품(73)으로서 상기 헤드를 제공할 수 있다. 위치 측정 장치에서의 상응하는 인터페이스에 의해 적외선 센서(70)는 측정 장치의 제어 및 평가 유닛에 결합되거 상기 유닛에 의해 제어되고 평가될 수 있다.

본 발명에 따른 측정 장치의 여러 실시예에서 사용된 센서 원리의 통합 방식은 임의적으로 구현될 수 있다. 센서의 위치, 크기 및 개수는 제한되지 않는다. 추가 검출 신호로부터 얻어진 데이터는 바람직하게 추가 처리될 수 있고 따라서 포함된 대상물에 대한 추가 정보로 안내된다.

도 3은 보호벽(50)이 분리된, 도 2에 따른, 본 발명에 따른 측정 장치의 센서 헤드(10)의 개략적인 저면도를 도시한다. 안테나(16)의 안테나 박판(24)은 센서 기판(18)의 대략 중앙에 장착된다. 하우징(14) 둘레에 본 발명에 따른 측정 장치의 유도 센서(64)의 코일 소자(80)가 배치된다. 레이더 안테나 장치의 하우징(14) 외부에 IR 센서(70)가 배치된다.

본 발명에 따른 방법에서 적절한 회로에 의해 레이더 센서(60)의 안테나(16) 및 일반적인, 즉 저주파 정전 용량 센서(66)가 스터드 측정기 방식으로 구동될 수 있다. 이를 위해 예컨대 안테나(16)의 제어부는 고주파 여기와 저주파 작동 방식 사이에서 전환되도록 변조된다. 도 2 또는 도 3에 따른 본 발명에 따른 위치 측정 장치의 안테나 장치(16)는, 상기 위치 측정 장치가 예컨대 메인 전압 라인의 교류 전압 필드를 정전 용량으로 검출할 수 있는 공급 전압 검출기(65) 방식으로 구동되도록 제어될 수 있다. 이러한 경우에 센서는 전계 생성 없이 패시브하게 작동할 것이므로 예컨대 벽 내부의 메인 전압 라인의 위치와 경로가 표시될 수 있다.

본 발명에 따른 측정 장치에 제공된 제어 전자 장치에 의해, 하나의 센서로만, 도 2 또는 도 3의 실시예에서 레이더 센서(60)의 안테나 장치로써 다양한 추가 측정 또는 검출 신호가 발생되는 것이 가능해진다. 이러한 측정 신호는 준 병렬로 또는 연속으로도 평가되므로, 평가를 통해 매체 내에 포함된, 측정될 대상물에 대한 정보가 얻어질 수 있다. 레이더 센서(60)는 정전 용량 센서, 특히 종래의 즉 저주파 정전 용량 센서, 공급 전압 검출기(65) 또는 고주파 검출기(68)로서 제어될 수 있다. 바람직하게 검출 신호들은 조사될 면 위의 하나 또는 동일한 지점으로 자동 정렬된다. 따라서 항상, 즉 검출 신호의 전환시 동일한 측정 영역이 조사된다. 본 발명에 따른 측정 장치의 이러한 실시예에서 상이한 영역의 측정에 의한 측정 에러는 거의 제외된다. 이러한 방식으로, 본 발명에 따른 다수의 적외선 측정 장치는 추가 센서 장치에 장착될 수 있는데, 이에 필요한 측정 장치의 조립 공간을 더 이상 늘릴 필요가 없다. 본 발명에 따른 장치에 의해 가능한 다수의 상이한 검출 신호에도 불구하고 상기 장치는 컴팩트한 수지식 측정 장치로 형성된다.

대안 실시예에서 상이한 검출 신호들에 각각 독자적인 센서, 예컨대 각각의 안테나와 측정 콘덴서를 할당할 수 있으므로, 더 큰 조립 공간을 이용하여 더 많은 검출 신호를 얻기 위한 추가 센서 장치의 순수 병렬 작동이 가능해진다. 적외선 송신기는 추가 센서에 대해 연속 또는 준 병렬로 작동할 것이다.

본 발명에 따른 방법은 바람직하게 일정한 목적을 가지고 특정 대상에 대한 탐색을 허용한다. 따라서 미리 규정된 탐색 루틴을 제어하는 적절한 회로에 의해 예컨대 특히 따뜻하거나 또는 뜨거운 수도관이 탐색될 수 있다. 또한, 벽에 제공 된 중공 챔버가 IR 센서에 의해 매우 어렵게 검출된다 하더라도, 추가 센서, 예컨대 레이더 센서에 의해 검출될 수 있고 측정 장치의 디스플레이 상에 자동으로 또는 사용자에 의해 설정되어 보여지거나 다시 사라질 수 있으므로, 사용자는 원하는 정보만을 선택적으로 표시할 수 있다.

도 4는 센서 장치(10)를 개략적인 저면도로 도시하고, 레이더 센서(60)의 안테나 장치는 송신 안테나(86)와 상기 송신 안테나와 분리된 수신 안테나(88)를 갖고, 상기기 안테나들은 센서 기판(18) 상에 납땜되어 있다. 또한, 안테나는 적절한 전자 회로 및 정전 용량 고주파 센서(68) 또는 센서(65, 66)를 이용하여 레이더를 감지하는데 사용된다. 이를 위해 지능형 소프트웨어 또는 적절한 전자장치는 상기 센서의 개별 작동 방식 사이에서 매우 신속하게 전환한다. 또한, 하우징(14) 둘레에 유도 검출을 위한 코일 장치(80)가 감겨 있다. 선택적으로 코일에 페라이트가 제공될 수 있다. 코일 권선의 종류, 크기 및 위치는 특수하게 형성될 수 있다.

적외선 센서(70)는 하우징(14)의 내부에, 예컨대 센서 기판(18) 상에 제공될 수 있다. 그러나 이미 설명한 바와 같이, 센서의 상호 작용으로 인해 하우징의 외부에 배치되는 것이 더 낫다. 본 발명에 따른 측정 장치의 여러 실시예에서 사용된 센서 원리의 통합 방식은 임의로 실현될 수 있다. 센서의 위치, 크기 및 개수는 제한되지 않는다. 추가의 검출 신호로부터 얻어진 데이터들은 바람직하게 계속 처리될 수 있고 따라서 포함된 대상물에 대한 추가 정보에 안내된다.

상응하는 데이터 처리부(소프트웨어)에 의해 개별 센서들의 측정 결과는 서 로 보충되고 따라서 포함된 대상물에 대한 가능한 완전한 영상에 안내된다.

본 발명에 따른 적외선 측정 장치는 선행 기술의 적외선 측정 장치와 달리, 다수의 센서 원리의 조합을 통해 예컨대 벽, 지붕 또는 바닥 내의 가열되거나 또는 냉각된 관의 신속하고 활발한 위치 측정과 측정이 가능해진다. IR 센서가 대강의 등급화, 즉 가열된 또는 냉각된 관의 구별 및 관의 대략적 위치의 위치 측정을 실행할 수 있는 한편, 본 발명에 따른 측정 장치에 통합된 다른 센서 원리에 의해 관의 정확한 위치, 깊이 및 크기가 측정될 수 있다.

다수의 센서의 조합 또는 하나 또는 동일한 센서의 상이한 제어로부터 얻어질 수 있는 다수의 검출 신호의 평가는 바람직하게 포함된 대상물의 위치 측정 외에 예컨대 재료 식별 및 전기 라인에서는 예컨대 라인의 전압 상태에 대한 정보를 얻을 수 있게 한다. 적외선 위치 측정 장치의 사용 범위는 추가 센서로 인해 현저하게 확장된다.

본 발명에 따른 방법에 의해 다른 센서들에 의해 얻어진, 포함된 대상물에 대한 정보들을 기초로 센서를 최적화할 수 있다. 이러한 방식으로 다른 센서들의 추가 정보에 의해 취해진 각각의 센서 유닛이 작동할 수 있다. 이렇게 최적화된 서로 무관한 결과는 소프트웨어 또는 하드웨어에 의해, 본 발명에 따른 위치 측정 장치가 사용자에게 위치, 깊이, 넓이 및 예컨대 재료 종류 및 온도, 심지어는 깊은 대상물 깊이도 알릴 수 있도록 조합될 수 있다.

광도 센서를 포함하는 본 발명에 따른 측정 장치는 비용이 절감되는 콤팩트한 복합 장치로 형성되고, 상기 장치는 바람직하게 간단한 수지식 작동을 가능하게 한다. 이를 위해 사용자는 예컨대 조사될 벽에서 측정 장치를 작동한다. 측정 결과는 사용자에게 직관적으로 쉽게 액세스할 수 있는 그래픽으로 측정 장치의 디스플레이에 전송되므로, 사용자는 이러한 방식으로 조사될 벽을 직접 보지 않을 수 있다. 예컨대 사용자는 벽의 어느 지점에 드릴링을 실시하면 안 되는지 또는 어떤 지점에 드릴링이 위험하지 않은지 결정할 수 있다.

본 발명에 따른 위치 측정 장치 또는 이에 기초한 매체 내에 포함된 대상물의 위치 측정을 위한 본 발명에 따른 방법은 도면에 도시된 실시예들에 제한되지 않는다.

특히 본 발명에 따른 방법은 벽, 바닥 또는 지붕에 포함된 대상물의 검출에 제한되지 않는다.

Claims (16)

1. 특히 매체 내에 포함된 대상물의 위치 측정을 위한 수지식 측정 장치로서, 적어도 하나의 광도 센서(92, 70)를 포함하고, 상기 센서는 상기 적어도 하나의 광도 센서(92, 70)를 이용하여 조사될 대상물의 제 1 측정 신호를 얻으므로, 상기 측정 신호를 평가함으로써 상기 매체 내에 포함된 대상물에 대한 정보가 얻어질 수 있는 매체 내에 포함된 대상물의 위치 측정을 위한 수지식 측정 장치에 있어서,

   상기 매체 내에 포함된 상기 대상물에 대한 정보를 얻기 위한 적어도 하나의 다른 제 2 측정 신호를 발생시키기 위해 적어도 하나의 다른 센서(64, 66, 68)가 제공되는 것을 특징으로 하는 매체 내에 포함된 대상물의 위치 측정을 위한 수지식 측정 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광도 센서(72, 90)는 적외선 센서(70)인 것을 특징으로 하는 매체 내에 포함된 대상물의 위치 측정을 위한 수지식 측정 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 다른 센서는 레이더 센서(60)인 것을 특징으로 하는 매체 내에 포함된 대상물의 위치 측정을 위한 수지식 측정 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 레이더 센서(60)는 펄스 레이더의 광대역 센서인 것을 특징으로 하는 매체 내에 포함된 대상물의 위치 측정을 위한 수지식 측정 장치.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 다른 센서는 유도 센서(60)인 것을 특징으로 하는 매체 내에 포함된 대상물의 위치 측정을 위한 수지식 측정 장치.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 다른 센서는 정전 용량 센서(65, 66, 68)인 것을 특징으로 하는 매체 내에 포함된 대상물의 위치 측정을 위한 수지식 측정 장치.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 다른 정전 용량 센서(65, 66, 68)는 전극의 임피던스의 측정에 의해 상기 매체 내에 포함된 대상물에 대한 정보를 얻는 정전 용량 고주파 센서(68)인 것을 특징으로 하는 매체 내에 포함된 대상물의 위치 측정을 위한 수지식 측정 장치.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 2개의 센서들(60, 64, 66, 68, 70, 92)은 측정 장치(62)의 공동의 하우징 내에 통합되는 것을 특징으로 하는 매체 내에 포함된 대상물의 위치 측정을 위한 수지식 측정 장치.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 적어도 2개의 센서들(60, 64, 66, 68, 70, 92)은 공동의 도전 플레이트(18) 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 매체 내에 포함된 대상물의 위치 측정을 위한 수지식 측정 장치.
10. 매체 내에 포함된 대상물의 위치 측정을 위한 방법으로서, 적어도 하나의 광도 센서(92, 70)에 의해, 특히 적외선 센서(70)에 의해 측정 신호가 발생되므로, 제 1 측정 신호를 평가함으로써 상기 매체 내에 포함된 대상물에 대한 정보가 얻어지는 매체 내에 포함된 대상물의 위치 측정을 위한 방법에 있어서,

    상기 매체 내에 포함된 대상물에 대한 정보를 얻기 위해 적어도 하나의 다른 제 2 측정 신호가 평가되는 것을 특징으로 하는 매체 내에 포함된 대상물의 위치 측정을 위한 방법.
11. 제 9 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 다른 측정 신호는 적어도 하나의 다른 센서 장치(64, 65, 66, 68)에 의해 발생되는 것을 특징으로 하는 매체 내에 포함된 대상물의 위치 측정을 위한 방법.
12. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제 1 측정 신호와 상기 적어도 하나의 제 2 측정 신호는 병렬로 측정되는 것을 특징으로 하는 매체 내에 포함된 대상물의 위치 측정을 위한 방법.
13. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제 1 측정 신호와 상기 적어도 하나의 제 2 측정 신호는 준 병렬로 측정되는 것을 특징으로 하는 매체 내에 포함된 대상물의 위치 측정을 위한 방법.
14. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제 1 측정 신호와 상기 적어도 하나의 제 2 측정 신호는 연속해서 측정되는 것을 특징으로 하는 매체 내에 포함된 대상물의 위치 측정을 위한 방법.
15. 제 10 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 측정 신호들은 센서들(64, 65, 66, 68)들 중 다수에 의해 측정되어 평가되고, 상기 센서들은 적어도 하나의 정전 용량 센서(65, 66, 68), 유도 센서(64) 및 광도 센서(70, 94)를 포함하는 그룹으로 구성되는 것을 특징으로 하는 매체 내에 포함된 대상물의 위치 측정을 위한 방법.
16. 제 10 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 센서(64, 65, 66, 68, 70, 92)의 적어도 하나의 측정 신호는 적어도 하나의 다른 측정 신호를 평가함으로써 최적화되는 것을 특징으로 하는 매체 내에 포함된 대상물의 위치 측정을 위한 방법.

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