專利名稱：用于在工作空間中定位工具的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及便于在工作空間中或工作場(chǎng)所(例如，エ地)定位工具的系統(tǒng)。當(dāng)建筑物的內(nèi)部完工時(shí)，連接器、錨定器等附接至地板、天花板和建筑物中的其它結(jié)構(gòu)，進(jìn)行切割， 利用動(dòng)カ鋸和鉆孔機(jī)進(jìn)行鉆孔。所有這些必須在預(yù)定位置使用專用動(dòng)カエ具來完成，需要在建筑物中多個(gè)精確限定的位置處來操作工具。例如，射釘槍、動(dòng)カ鋸、動(dòng)カ錨定器工具等用于釘牢、切割、安裝緊固件，并且?guī)缀鯚o差錯(cuò)地在建筑物內(nèi)的預(yù)定點(diǎn)處執(zhí)行其它操作。在任何建筑物內(nèi)，通常必須借助于動(dòng)カエ具來正確地定位和安裝大量的電氣部件、管道部件和HVAC部件。另外，涂飾建筑物的內(nèi)部也需要被供給動(dòng)カ的多個(gè)不同工具在精確限定的位置處工作，例如鋼筋掃描儀。定位動(dòng)カ工具和非動(dòng)カエ具二者均必須在它們粗略進(jìn)入時(shí)快速地且相對(duì)于周圍的墻壁、天花板和地板按一定精度完成。通常，在這樣的エ地布置各個(gè)建造點(diǎn)需要大量的勞力。工作團(tuán)隊(duì)需要測(cè)量并且標(biāo)記預(yù)定的位置。應(yīng)當(dāng)理解的是，該過程可能出現(xiàn)差錯(cuò)，差錯(cuò)由測(cè)量錯(cuò)誤和累積誤差引起。此外，該布置過程的成本和執(zhí)行布置過程所需的時(shí)間二者均是大量的。
背景技術(shù)：
在GPS接收不可使用的地點(diǎn)(例如，建筑物的內(nèi)部)或GPS接收機(jī)的使用不可靠的地點(diǎn)，測(cè)距無線電裝置提供了用于定位應(yīng)用的GPS接收機(jī)的良好替代選擇。例如，GPS接收機(jī)需要視線進(jìn)入多個(gè)衛(wèi)星從而正確地運(yùn)作。使用GPS接收機(jī)在ー些操作環(huán)境中是不可行的，例如，當(dāng)在室內(nèi)、地下或在混亂的環(huán)境中執(zhí)行工作吋。在超寬波段(UWB)頻率工作的測(cè)距無線電裝置利用飛行時(shí)間分析提供非常精確的無線電裝置之間的距離測(cè)量。當(dāng)完成從多個(gè)固定位置的無線電裝置到目標(biāo)無線電裝置的測(cè)距吋，通過三邊測(cè)量獲得目標(biāo)無線電裝置的相対的三維位置。為了進(jìn)行測(cè)距測(cè)量，發(fā)端測(cè)距無線電裝置發(fā)送包含同步前同步信號(hào)和報(bào)頭的數(shù)據(jù)包。報(bào)頭包含測(cè)距命令，所述測(cè)距命令帶有被請(qǐng)求響應(yīng)數(shù)據(jù)包的目的無線電裝置的地址。發(fā)端無線電裝置在發(fā)送時(shí)復(fù)位其主計(jì)數(shù)器，建立局域時(shí)間-零基準(zhǔn)。當(dāng)目的測(cè)距無線電裝置接收到向其提出的測(cè)距請(qǐng)求吋，目的測(cè)距無線電裝置記錄下接收時(shí)間，并且用它自己的數(shù)據(jù)包進(jìn)行回復(fù)，它自己的數(shù)據(jù)包在報(bào)頭中包括接收時(shí)間和響應(yīng)發(fā)送的時(shí)間。發(fā)端無線電裝置接收從目的無線電裝置發(fā)回的測(cè)距數(shù)據(jù)包，記錄下接收時(shí)間并且鎖存其主計(jì)數(shù)器。然后，利用時(shí)間信息計(jì)算和記錄測(cè)距值以補(bǔ)償兩個(gè)無線電裝置處定時(shí)時(shí)鐘的差。過去，其它位置確定系統(tǒng)已經(jīng)用于構(gòu)建布局，包括例如機(jī)器人總站?？傉疚挥诠潭ǖ摹⒁阎恢锰幉⑶乙龑?dǎo)回射目標(biāo)處的激光束。在目標(biāo)移動(dòng)吋，總站中的機(jī)器人重新引導(dǎo)光CN 102540141 A
束以使光束跟蹤目標(biāo)。通過測(cè)量光束從總站到回射目標(biāo)、然后回到總站的行進(jìn)時(shí)間，來確定到目標(biāo)的距離。也測(cè)量光束到目標(biāo)的方向性取向。由于總站的尺寸坐標(biāo)是已知的，能夠容易地確定回射目標(biāo)的尺寸坐標(biāo)。盡管諸如測(cè)距無線電系統(tǒng)和機(jī)器人總站系統(tǒng)的位置確定系統(tǒng)能夠有利于并且加速布置過程，但是布置過程仍是漫長的、單調(diào)乏味且成本昂貴的。

發(fā)明內(nèi)容
用于輔助工具的操作員在エ地將工具的操作元件定位在期望位置處的系統(tǒng)包括固定控制器和位置傳感器。所述固定控制器位于エ地處，并且固定控制器中存儲(chǔ)有數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)指定用于在エ地操作工具的操作元件的一個(gè)或多個(gè)期望位置。所述位置傳感器安裝到所述工具上，用于確定工具的操作元件的位置。所述位置傳感器包括通信器件、傳感器和顯示器。所述通信器件與所述固定控制器進(jìn)行通信。所述傳感器確定其相對(duì)于所述固定控制器的相對(duì)位置。所述顯示器為工具的用戶提供工具的操作元件的期望位置以及工具的操作元件的實(shí)際位置的指示。所述位置傳感器可進(jìn)ー步包括計(jì)算器，所述計(jì)算器用于基于傳感器相對(duì)于固定控制器的位置確定工具的操作元件的位置?？蛇x擇地，固定控制器可以包括計(jì)算器，所述計(jì)算器用于基于傳感器相對(duì)于固定控制器的位置來確定工具的操作元件的位置?？梢匀S形式指定期望位置，或者可以兩維形式指定期望位置。所述位置傳感器可以包括附接至工具的測(cè)距無線電裝置。傳感器可以包括RFID電路。傳感器可以包括回射元件，工具可以為動(dòng)力工具或非動(dòng)カエ具。用于在工作空間中確定工具的操作元件的尺寸坐標(biāo)并且用于引導(dǎo)工具的操作員移動(dòng)操作元件到期望位置的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)可以包括位于工作空間中的已知位置處的多個(gè)固定位置測(cè)距無線電裝置；安裝到工具上的一對(duì)測(cè)距無線電裝置；與所述操作元件間隔開第一距離的第一測(cè)距無線電裝置，以及與第一測(cè)距無線電裝置間隔開第二距離的第二測(cè)距無線電裝置；測(cè)量電路，所述測(cè)量電路響應(yīng)于ー對(duì)測(cè)距無線電裝置，用于確定ー對(duì)測(cè)距無線電裝置中的每個(gè)相對(duì)于多個(gè)固定位置測(cè)距無線電裝置的位置并且用于確定工具的操作元件相對(duì)于多個(gè)固定位置測(cè)距無線電裝置的位置；以及顯示器，其用于為工具的用戶提供工具的操作元件相對(duì)于期望位置的位置的指示，由此便于將操作元件移動(dòng)到期望位置上。 工具可以為動(dòng)カエ具或非動(dòng)カエ具。第一距離和第二距離可以大致相等。多個(gè)固定位置測(cè)距無線電裝置可以包括至少四個(gè)測(cè)距無線電裝置。所述測(cè)量電路可響應(yīng)于用戶輸入以允許用戶指定工具的操作元件的期望位置。所述系統(tǒng)進(jìn)ー步包括顯示器，所述顯示器響應(yīng)于所述測(cè)量電路，用于指示將操作元件移動(dòng)到期望位置所需的移動(dòng)。所述系統(tǒng)可以包括安裝到工具上的至少ー個(gè)附加測(cè)距無線電裝置。所述ー個(gè)附加測(cè)距無線電裝置相對(duì)于ー對(duì)測(cè)距無線電裝置圍繞工具周向間隔。系統(tǒng)確定工作空間中工具的操作元件的尺寸坐標(biāo)并且向工具的用戶指示工具的操作元件正確地定位以便操作。用于在工作空間中測(cè)量基準(zhǔn)元件的位置的固定控制器包括具有操作元件的工具以及至少ー個(gè)基準(zhǔn)元件，所述基準(zhǔn)元件以相對(duì)于操作元件的已知空間關(guān)系安裝到工具上。測(cè)量器件響應(yīng)于基準(zhǔn)元件用于確定工作空間中工具的操作元件的位置。安裝到工具上的顯示器向操作員指示操作元件正確地定位以便于工具的操作。工具可以為動(dòng)カエ具或非動(dòng)カエ具?；鶞?zhǔn)元件可以包括至少ー個(gè)測(cè)距無線電裝置?？蛇x擇地，基準(zhǔn)元件可以包括至少 ー個(gè)無線電頻率識(shí)別電路?？蛇x擇地，基準(zhǔn)元件可以包括至少ー個(gè)回射元件?？蛇x擇地，測(cè)量器件可以包括機(jī)器人總站。用于指示操作元件正確定位以便于工具操作的所述顯示器可以包括響應(yīng)于測(cè)量電路用于向用戶指示工具的操作元件的位置的顯示。所述顯示器可以包括燈，當(dāng)工具位于操作點(diǎn)處時(shí)，所述燈接通。測(cè)量器件可以響應(yīng)于用戶輸入以允許用戶指定操作元件的期望位置。所述至少一個(gè)基準(zhǔn)元件可以包括以相對(duì)于操作元件的已知空間關(guān)系安裝到工具上的一對(duì)自動(dòng)反射元件。然后，機(jī)器人總站在一對(duì)自動(dòng)反射元件之間高頻顫動(dòng)從而確定エ 具的操作元件的位置。


圖1為示出建造中的建筑物的視圖；圖2示出了具有安裝到工具上的三個(gè)測(cè)距無線電裝置的動(dòng)カエ具；圖3示出了圖2中的測(cè)距無線電裝置中的兩個(gè)使用四個(gè)固定位置測(cè)距無線電裝置來確定與動(dòng)カエ具的操作元件相鄰的點(diǎn)的尺寸坐標(biāo)；圖4為系統(tǒng)中使用的電路的示意圖；圖5示出了具有與機(jī)器人總站一起使用的回射元件的系統(tǒng)的第二實(shí)施方案；圖6示出了具有安裝到工具上的測(cè)距無線電裝置和LED顯示器的動(dòng)カエ具；圖7示出了具有安裝到工具上的RFID電路和LED顯示器的動(dòng)カエ具；以及圖8示出了具有回射元件和安裝到工具上的顯示器的動(dòng)カエ具。
具體實(shí)施例方式圖1示出了建造中的建筑物11，需要用于輔助工具操作員正確地定位工具的系統(tǒng)的典型環(huán)境。動(dòng)カ工具用于安裝緊固件、釘和類似器件，并且切割各種結(jié)構(gòu)部件，諸如建筑物的地板、墻壁和天花板。非動(dòng)カエ具也用于執(zhí)行多種功能，例如鐵掃描儀能夠檢測(cè)鋼筋和立柱的位置。過去，在執(zhí)行切割和緊固步驟之前，工人需要經(jīng)過耗時(shí)的布置過程，測(cè)量和標(biāo)記諸如動(dòng)カエ具的工具要操作的各個(gè)點(diǎn)。下文描述的實(shí)施方案免除了布置步驟以使得工具可僅直接移動(dòng)到要被使用的位置處，并且操作員可發(fā)出信號(hào)表示工具正確地定位以便操作或使用。圖2-圖4統(tǒng)一地圖示了輔助操作員在エ地的期望位置處使用工具的系統(tǒng)的第一實(shí)施方案。系統(tǒng)包括工具10，工具10在圖2中圖示為動(dòng)カ緊固件工具。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，系統(tǒng)也可使用非動(dòng)カエ具。工具10具有筒狀體13，當(dāng)操作員按下坂機(jī)15時(shí)，緊固件從筒狀體13中發(fā)射。緊固件的供給設(shè)置在罐17中。系統(tǒng)包括位置傳感器19，所述位置傳感器19安裝到工具10上以用于確定工具的操作元件13的位置。位置傳感器19包括用干與固定控制器通信的通信器件21。固定控制器包括測(cè)距無線電裝置18、20、22和M (圖3)。位置傳感器19包括用于確定其相對(duì)于固定控制器的相對(duì)位置的傳感器。在所示的實(shí)施方案中，傳感器19包括測(cè)距無線電裝置30、32和33。所有的測(cè)距無線電裝置通過帶 25保持在工具10上，所述帶25圍繞工具10延伸并且附接至板27。如下文更加完整說明的，傳感器30和32布置為確定與測(cè)距無線電裝置30和32對(duì)準(zhǔn)的點(diǎn)23的位置。點(diǎn)23與測(cè)距無線電裝置30和32對(duì)準(zhǔn)并且沿測(cè)距無線電裝置33的方向偏離于動(dòng)カエ具10的操作元件13距離L3。第一測(cè)距無線電裝置30與點(diǎn)23間隔開第一距離L1,并且第二測(cè)距無線電裝置32與第一測(cè)距無線電裝置30間隔開第二距離L2。位置傳感器19進(jìn)ー步包括顯示器 46，顯示器46用于向工具10的用戶提供操作元件13的期望位置和工具的操作元件13的實(shí)際位置的指示。應(yīng)當(dāng)理解的是，ー些工具允許傳感器30和32的位置與工具的操作元件 13精確地對(duì)準(zhǔn)，從而由于點(diǎn)23和操作元件13重合消除了對(duì)測(cè)距無線電裝置33的需要。如所指出的，位置傳感器19基于為測(cè)距無線電裝置30和32測(cè)量的位置來確定關(guān)注點(diǎn)23的坐標(biāo)。系統(tǒng)進(jìn)一歩包括位于工作空間中的已知位置處的多個(gè)固定位置測(cè)距無線電裝置18、20、22和24。這些位置可通過任何已知的調(diào)查或測(cè)量技術(shù)來確定，并且如圖1所示，可以位于建筑物的不同地板上。由于在整個(gè)工作空間中關(guān)注點(diǎn)位置是由相對(duì)于固定位置測(cè)距無線電裝置的三邊測(cè)量計(jì)算確定的，優(yōu)選的是這些固定位置測(cè)距無線電裝置廣泛地散布到工作空間中以優(yōu)化精度。三邊測(cè)量為給定四個(gè)球形的中心位置和長度用于確定四個(gè)球形表面的相交線的方法。在本案例中，固定位置測(cè)距無線電裝置的位置限定四個(gè)球形的中心，并且從每個(gè)測(cè)距無線電裝置到可移動(dòng)測(cè)距無線電裝置的距離限定每個(gè)球形的半徑。當(dāng)從固定測(cè)距無線電裝置到關(guān)注點(diǎn)的距離已知時(shí)，關(guān)注點(diǎn)必然位于具有位于測(cè)距無線電裝置處的中心并且具有等于所述距離的半徑的球形表面上的某處。如果相對(duì)于所有四個(gè)測(cè)距無線電裝置確定這些距離，則限定的球形表面將在關(guān)注點(diǎn)處相交。因此，對(duì)于固定位置測(cè)距無線電裝置18、20、22 和M中的每個(gè)進(jìn)行精確的位置確定對(duì)于系統(tǒng)的精確操作是重要的。圖3示出了僅具有測(cè)距無線電裝置30和32且具有顯示器的位置傳感器19的簡(jiǎn)化描繪。如圖3所示，測(cè)距無線電裝置30的坐標(biāo)為XpY1和Z1，測(cè)距無線電裝置32的坐標(biāo)為X2, Y2和Z2,而點(diǎn)23的坐標(biāo)為Xp, Yp和Zpo測(cè)距無線電裝置30和32與點(diǎn)23共線，如虛線所示。觀察圖3顯知 (X2-X1) /L2 = (X1-Xp) /L1 以及Xp = X1+ (IVL2) (X1-X2) ·類似地，Yp = Y1+ (IVL2) (Y1-Y2)，以及Zp = Z1+ (IVL2) (Z1-Z2) ·如果L1 = L2，那么這些關(guān)系進(jìn)ー步簡(jiǎn)化成Xp = 2 - ,Yp = 2YrY2,以及Zp = ZL「1^.因此，如果確定了兩個(gè)測(cè)距無線電裝置30和32的三維坐標(biāo)，則點(diǎn)23的三維坐標(biāo)也是已知的。如下文描述的，利用固定位置測(cè)距無線電裝置18、20、22和M來確定測(cè)距無線電裝置30和32的坐標(biāo)。系統(tǒng)進(jìn)一歩包括響應(yīng)于一對(duì)測(cè)距無線電裝置30和32的測(cè)量電路40(圖4)。電路40利用三邊測(cè)量分析來確定測(cè)距無線電裝置30和33中的每個(gè)相對(duì)于多個(gè)固定位置測(cè)距無線電裝置18、20、22和M的位置。然后，電路40確定第一端12相對(duì)于多個(gè)固定位置測(cè)距無線電裝置18、20、22和M的三維坐標(biāo)，更具體地為點(diǎn)23相對(duì)于多個(gè)固定位置測(cè)距無線電裝置18、20、22和M的三維坐標(biāo)。測(cè)量電路40可以通過42處的手動(dòng)輸入或通過任何其它適當(dāng)?shù)姆椒▉斫邮諟y(cè)距無線電裝置18、20、22和M的坐標(biāo)?？蛇x擇地，這些坐標(biāo)可存儲(chǔ)在固定控制器49處。在任何情況下，關(guān)于測(cè)距無線電裝置30和32確定點(diǎn)23的位置，并且將該位置與固定控制器49中的數(shù)據(jù)庫中的期望操作點(diǎn)以及提供給顯示器46的信息進(jìn)行比較。操作員顯示器46響應(yīng)于測(cè)量電路40。圖4的部件可與傳感器19 一體形成，或者可以單獨(dú)封裝并且由系統(tǒng)的用戶單獨(dú)攜帯。此外，測(cè)距無線電裝置30和32在圖4中顯示為與測(cè)量電路40直接連接，但是可選擇地可以經(jīng)由無線電鏈接或其它無線鏈接與固定控制器中的測(cè)量電路連接。測(cè)量電路40也響應(yīng)于第三測(cè)距無線電裝置33以使測(cè)量電路40能夠確定工具10的取向并且對(duì)沿測(cè)距無線電裝置33的方向的偏離距離L3進(jìn)行適當(dāng)?shù)男Ｕ?。在使用吋，固定測(cè)距無線電裝置18、20、22和M位于エ地，并且它們的三維坐標(biāo)被記錄。公知地，為了確保消除模糊性，固定測(cè)距無線電裝置定位為使得它們不全部位于相同平面中。然后，操作員移動(dòng)工具10以使工具的操作元件位于期望位置處，如顯示器46上指示的，操作元件的坐標(biāo)已經(jīng)提供給電路40。然后，操作工作并且將工具移動(dòng)到下個(gè)操作點(diǎn)。 當(dāng)正確地定位并且操作工具吋，可以致動(dòng)開關(guān)48，使得系統(tǒng)保持對(duì)操作工具的期望位置的足艮“。應(yīng)當(dāng)理解的是，使用處于已知位置而不位于共同平面中的四個(gè)固定位置測(cè)距無線電裝置允許通過三邊測(cè)量計(jì)算來無歧義地確定整個(gè)工作空間中的關(guān)注點(diǎn)位置。還應(yīng)當(dāng)理解的是，如果僅使用處于已知位置的三個(gè)固定位置測(cè)距無線電裝置，則導(dǎo)致的模糊性是關(guān)注點(diǎn)可發(fā)現(xiàn)于兩個(gè)可能位置中的任ー個(gè)處。兩個(gè)可能的位置分別位于與三個(gè)固定位置測(cè)距無線電裝置共用的平面的上方和下方。如果能夠以某方式消除兩個(gè)可能位置中的ー個(gè)，那么消除了模糊性并且系統(tǒng)的運(yùn)行僅需要三個(gè)固定位置測(cè)距無線電裝置。作為實(shí)施例，可通過使三個(gè)固定位置測(cè)距無線電裝置位于室內(nèi)エ地的第一地板的地板上來消除模糊性。如果可做出關(guān)注點(diǎn)總是位于地板層的上方并且因此位于共同平面的層的上方的假設(shè)，那么僅可能為可能位置中的ー個(gè)。因此，具有較高Z尺寸坐標(biāo)的可能的三個(gè)尺寸坐標(biāo)將被選為關(guān)注點(diǎn)位置。如果期望，系統(tǒng)可被配置為在兩維空間中確定關(guān)注點(diǎn)的坐標(biāo)。這種兩維系統(tǒng)可用于例如在建筑物的地板上布置工具的操作位置。僅需要兩個(gè)固定位置測(cè)距無線電裝置用于兩維操作。如上文討論的，具有三個(gè)固定位置測(cè)距無線電裝置的系統(tǒng)將為位置計(jì)算提供如下模糊解關(guān)注點(diǎn)可以在兩個(gè)位置中的任ー個(gè)處，ー個(gè)位置在固定位置測(cè)距無線電裝置的平面的下方，而另一位置在固定位置測(cè)距無線電裝置的平面的上方。僅使用兩個(gè)固定位置測(cè)距無線電裝置，増加了模糊性，發(fā)現(xiàn)關(guān)注點(diǎn)位于圓圈上的某處。該圓圈將取向?yàn)槭沟镁酂o線電裝置中的第一個(gè)第一均勻距離并且距無線電裝置中的第二個(gè)第二均勻距離，第一均勻距離和第二均勻距離不一定相等。如果固定位置測(cè)距無線電裝置位于エ地的地板上，并且如果關(guān)注點(diǎn)被限制為位于地板的某處，那么模糊性減少至地板上的兩個(gè)可能點(diǎn)中的ー個(gè)。 此外，如果兩個(gè)測(cè)距無線電裝置放置到房間側(cè)的地板上以使兩個(gè)點(diǎn)中的一個(gè)由于位于房間的外部而可被消除，那么消除了模糊性，并且能夠?qū)崿F(xiàn)エ地的地板上的兩維布置。圖5圖示了另ー實(shí)施方案，該實(shí)施方案包括用于測(cè)量動(dòng)カエ具上基準(zhǔn)元件52和 M的位置的裝置，諸如機(jī)器人總站50。機(jī)器人總站為可從Trimble Navigation Limited獲得的類型的裝置，其跟蹤一個(gè)或多個(gè)自動(dòng)反射元件并且提供這些元件的位置的連續(xù)數(shù)據(jù)流。在該實(shí)施方案中，基準(zhǔn)元件52和M包括如上所述相對(duì)于測(cè)距無線電裝置30和32位于相同相對(duì)位置上的回射磁帶的小帶。機(jī)器人總站50將細(xì)的激光束重復(fù)地引導(dǎo)到基準(zhǔn)元件52和M中的每一個(gè)，在元件之間高頻顫動(dòng)。總站接收反射光并且測(cè)量光束的飛行時(shí)間。 對(duì)于該數(shù)據(jù)，機(jī)器人總站50中的測(cè)量電路40能夠計(jì)算出元件52和M的三維坐標(biāo)，并且因此精確地指定23處的動(dòng)力工具操作元件的位置。應(yīng)當(dāng)理解的是，可以使用回射立方體或其它器件，而不是磁帶條52和M。應(yīng)當(dāng)理解的是，機(jī)器人總站系統(tǒng)中的位置計(jì)算和顯示信息將在該系統(tǒng)中在總站位置處解決，然后將顯示信息發(fā)送給動(dòng)力工具以用于顯示。參照?qǐng)D6，圖6示出了具有緊固到帶片88上的至少一個(gè)基準(zhǔn)元件的動(dòng)力工具80， 顯示為三個(gè)測(cè)距無線電裝置82、84和86。測(cè)距無線電裝置按相對(duì)于工具80的操作元件的已知空間關(guān)系安裝到動(dòng)力工具80上。如果期望，第四個(gè)測(cè)距無線電裝置(未顯示)可以在工具80的與測(cè)距無線電裝置84的相對(duì)側(cè)定位在帶片88上。應(yīng)當(dāng)理解，測(cè)距無線電裝置的位置的確定也是包括其操作元件的工具80的取向和位置的確定。圖6的實(shí)施方案中的顯示器為簡(jiǎn)單的LED 90，當(dāng)工具80正確地定位以便啟動(dòng)時(shí)，LED 90發(fā)光。如果期望，顯示器可以為能夠顯示較大量信息的液晶顯示器或其它類型的顯示器。參照?qǐng)D7，圖7示出了具有至少一個(gè)基準(zhǔn)元件的動(dòng)力工具100，在該案例中為至少三個(gè)RFID電路102，在圖中僅能夠看到三個(gè)RFID電路102中的一個(gè)。RFID電路緊固到帶片104上，帶片104安裝到動(dòng)力工具100上，動(dòng)力工具100在圖7中顯示為鉆孔機(jī)。RFID電路按相對(duì)于操作元件，即切割片108的預(yù)定空間關(guān)系安裝。如果期望，四個(gè)RFID電路可緊固到帶片102上。應(yīng)當(dāng)理解，通過中央RFID檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)三個(gè)或四個(gè)RFID電路的位置的取向的確定有效地確定了工具100及其操作元件108的取向和位置。圖7中的實(shí)施方案中的顯示器可以為簡(jiǎn)單的LED 106，當(dāng)工具100正確地定位以便操作時(shí)，LED 106發(fā)光。最后，圖8示出了并入回射立方體110和112的實(shí)施方案，所述回射立方體通過帶片固定到動(dòng)力工具114上并且與機(jī)器人總站協(xié)同工作以確定動(dòng)力工具114的位置。顯示器 116提供了工具114應(yīng)當(dāng)移動(dòng)以將所述工具帶到連續(xù)的期望操作位置的方向指示?？梢圆捎脠D1-圖8中描繪的系統(tǒng)的其它變型。例如，視頻調(diào)查系統(tǒng)可用于確定工具在調(diào)查系統(tǒng)的視場(chǎng)內(nèi)的位置并且用于將工具的位置發(fā)信號(hào)給工具操作員。工具可以承載獨(dú)特視頻目標(biāo)，所述獨(dú)特視頻目標(biāo)允許視頻調(diào)查系統(tǒng)識(shí)別工具的位置和取向，并且將該信息發(fā)信號(hào)給操作員。操作員隨后可以遍及需要對(duì)工地進(jìn)行漫長的、單調(diào)乏味的布置的工地在預(yù)定位置處使用工具?？梢圆捎脤?shí)施方案的其它變型。例如，系統(tǒng)可以包括工具上與固定控制器協(xié)作的單個(gè)傳感器，假設(shè)存在表示工具的取向并且因此確定工具的操作元件的位置的附加器械。 該附加器械可采取工具上的傾角計(jì)等的形式。其它布置可用于確定工具的位置和取向。例如，可以使用用于確定移動(dòng)電話的位置的類型的三角測(cè)量系統(tǒng)。還可以對(duì)本文公開的系統(tǒng)進(jìn)行其它變型。
權(quán)利要求
1.ー種用于輔助操作員在エ地的期望位置處使用工具的操作元件的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括固定控制器，所述固定控制器位于所述エ地處，所述固定控制器中存儲(chǔ)有數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)指定在所述エ地處所述工具的所述操作元件操作的一個(gè)或多個(gè)期望位置，以及位置傳感器，所述位置傳感器安裝到所述工具上，用于確定所述工具的所述操作元件的位置，所述位置傳感器包括用干與所述固定控制器通信的通信器件，傳感器，測(cè)量電路，所述測(cè)量電路響應(yīng)于所述傳感器，用于確定相對(duì)于所述固定控制器的相對(duì)位置，以及顯示器，所述顯示器用于向所述工具的用戶提供所述工具的所述操作元件的期望位置以及所述工具的所述操作元件的實(shí)際位置的指示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于輔助操作員在エ地的期望位置處使用工具的操作元件的系統(tǒng)，其中，所述位置傳感器由圍繞所述工具延伸的支撐帶安裝到所述工具上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于輔助操作員在エ地的期望位置處使用工具的操作元件的系統(tǒng)，其中，所述固定控制器包括測(cè)量電路，所述測(cè)量電路用于確定所述工具的所述操作元件的位置以及將所述操作元件移動(dòng)到期望位置所需的所述操作元件的移動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于輔助操作員在エ地的期望位置處使用工具的操作元件的系統(tǒng)，其中，所述期望位置以三維方式指定。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于輔助操作員在エ地的期望位置處使用工具的操作元件的系統(tǒng)，其中，所述期望位置以兩維方式指定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于輔助操作員在エ地的期望位置處使用工具的操作元件的系統(tǒng)，其中，所述位置傳感器包括附接至所述工具的測(cè)距無線電裝置。
7.一種用于在工作空間中確定工具的操作元件的尺寸坐標(biāo)并且用于引導(dǎo)所述工具的操作員將所述操作元件移動(dòng)到期望位置的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括位于所述工作空間中的已知位置處的多個(gè)固定位置測(cè)距無線電裝置，安裝到所述工具上的一對(duì)測(cè)距無線電裝置、與所述操作元件間隔第一距離的第一測(cè)距無線電裝置，以及與所述第一測(cè)距無線電裝置間隔第二距離的第二測(cè)距無線電裝置，測(cè)量電路，所述測(cè)量電路響應(yīng)于所述ー對(duì)測(cè)距無線電裝置，用于確定所述ー對(duì)測(cè)距無線電裝置中的每個(gè)相對(duì)于所述多個(gè)固定位置測(cè)距無線電裝置的位置，并且用于確定所述エ 具的所述操作元件相對(duì)于所述多個(gè)固定位置測(cè)距無線電裝置的位置，以及顯示器，所述顯示器向所述工具的用戶提供所述工具的所述操作元件相對(duì)于期望位置的位置的指示，由此便于所述操作元件移動(dòng)到所述期望位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述第一距離和所述第二距離基本相等。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)固定位置測(cè)距無線電裝置包括至少四個(gè)測(cè)距無線電裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述測(cè)量電路響應(yīng)于用戶輸入以允許用戶指定所述工具的所述操作元件的期望位置，并且所述系統(tǒng)進(jìn)ー步包括顯示器，所述顯示器響應(yīng)于所述測(cè)量電路，用于指示將所述操作元件移動(dòng)到所述期望位置所需的所述操作元件的移CN 102540141 A動(dòng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，進(jìn)一歩包括安裝到所述工具上的至少ー個(gè)附加測(cè)距無線電裝置，所述ー個(gè)附加測(cè)距無線電裝置相對(duì)于所述ー對(duì)測(cè)距無線電裝置圍繞所述工具周向間隔。
12.一種用于在工作空間中確定工具的操作元件的尺寸坐標(biāo)并且向所述工具的用戶指示所述工具的所述操作元件正確地定位以便操作的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括用于在所述工作空間中測(cè)量基準(zhǔn)元件的位置的固定控制器，具有操作元件的工具，至少ー個(gè)基準(zhǔn)元件，其按相對(duì)于所述操作元件的已知空間關(guān)系安裝到所述工具上，測(cè)量器件，所述測(cè)量器件響應(yīng)于所述基準(zhǔn)元件，用于在所述工作空間中確定所述工具的所述操作元件的位置，以及顯示器，所述顯示器安裝到所述工具上用于指示所述操作源正確地定位以便于所述エ 具的操作。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述基準(zhǔn)元件包括至少ー個(gè)測(cè)距無線電裝置。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述基準(zhǔn)元件包括至少ー個(gè)無線電頻率識(shí)別電路。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述基準(zhǔn)元件包括至少ー個(gè)回射元件。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中，所述測(cè)量器件包括機(jī)器人總站。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，用于指示所述操作元件正確地定位以便于所述工具的操作的所述顯示器包括響應(yīng)于所述測(cè)量電路的顯示器，用于向用戶指示所述工具的所述操作元件的位置。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述顯示器包括燈，當(dāng)所述工具定位在操作點(diǎn)處時(shí)，所述燈接通。
19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述測(cè)量器件響應(yīng)于用戶輸入以允許所述用戶指定所述操作元件的期望位置，并且所述系統(tǒng)進(jìn)ー步包括響應(yīng)于所述測(cè)量器件的顯示器，所述顯示器用于指示將所述工具的所述操作元件移動(dòng)到所述期望位置所需的所述工具的移動(dòng)。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)基準(zhǔn)元件包括按相對(duì)于所述操作元件的已知空間關(guān)系安裝到所述工具上的一對(duì)自動(dòng)反射元件，并且其中，所述機(jī)器人總站在所述ー對(duì)自動(dòng)反射元件之間高頻顫動(dòng)從而確定所述工具的所述操作元件的位置。
21.ー種用于輔助操作員在エ地的期望位置處使用工具的操作元件的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括固定控制器，所述固定控制器位于所述エ地處，所述固定控制器中存儲(chǔ)有數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)指定在所述エ地處所述工具的所述操作元件操作的一個(gè)或多個(gè)期望位置，以及位置傳感器，所述位置傳感器安裝到所述工具上并且與所述固定控制器通信，用于確定所述工具的所述操作元件的位置，所述位置傳感器包含RFID傳感器電路，通信器件，其用干與所述固定控制器通信，傳感器，測(cè)量電路，所述測(cè)量電路響應(yīng)于所述RFID傳感器電路，用于確定相對(duì)于所述固定控制器的相對(duì)位置，以及顯示器，所述顯示器用于向所述工具的用戶提供所述工具的所述操作元件的期望位置和所述工具的所述操作元件的實(shí)際位置的指示。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的用于輔助操作員在エ地的期望位置處使用工具的操作元件的系統(tǒng)，其中，所述位置傳感器通過圍繞所述動(dòng)カエ具延伸的支撐帶安裝到所述工具上。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的用于輔助操作員在エ地的期望位置處使用工具的操作元件的系統(tǒng)，其中，所述期望位置以三維方式指定。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的用于輔助操作員在エ地的期望位置處使用工具的操作元件的系統(tǒng)，其中，所述工具為動(dòng)カエ具。
25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的用于輔助操作員在エ地的期望位置處使用工具的操作元件的系統(tǒng)，其中，所述RFID傳感器電路包括多個(gè)RFID電路。
26.一種用于在工作空間中確定工具的操作元件的尺寸坐標(biāo)并且引導(dǎo)所述工具的操作員將所述操作元件移動(dòng)到期望位置的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括位于所述工作空間中的已知位置處的多個(gè)固定位置測(cè)距無線電裝置，安裝到所述工具上的測(cè)距無線電裝置，所述測(cè)距無線電裝置與所述操作元件間隔開，測(cè)量電路，所述測(cè)量電路響應(yīng)于所述測(cè)距無線電裝置，用于確定所述測(cè)距無線電裝置相對(duì)于所述多個(gè)固定位置測(cè)距無線電裝置的位置，并且用于確定所述工具的所述操作元件相對(duì)于所述多個(gè)固定位置測(cè)距無線電裝置的位置，以及顯示器，所述顯示器用于向所述工具的用戶提供所述工具的所述操作元件相對(duì)于期望位置的位置的指示，由此便于將所述操作元件移動(dòng)到所述期望位置。
27.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的系統(tǒng)，進(jìn)一歩包括附加傳感器，所述附加傳感器用于感測(cè)所述工具的取向，由此確定所述操作元件相對(duì)于安裝到所述工具上的所述測(cè)距無線電裝置的位置。
28.一種輔助操作員在エ地的期望位置處使用工具的操作元件的方法，所述方法包括如下步驟在所述工具上設(shè)置用于確定所述工具的所述操作元件相對(duì)于所述エ地的位置的感測(cè)系統(tǒng)，識(shí)別所述エ地處要使用所述工具的位置，在所述工具上顯示所述工具的所述操作元件位于所述エ地處的期望位置處的指示，以使得能夠在所述期望位置處操作所述工具。
29.根據(jù)權(quán)利要求觀所述的方法，其中，所述感測(cè)系統(tǒng)為包括ー個(gè)或多個(gè)RFID電路的 RFID感測(cè)系統(tǒng)。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中，所述感測(cè)系統(tǒng)為測(cè)距無線電系統(tǒng)。
31.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中，所述感測(cè)系統(tǒng)為視頻調(diào)查系統(tǒng)。
全文摘要
一種用于在工作空間中定位工具的系統(tǒng)。一種用于輔助操作員在工地處的期望位置處使用工具的操作元件的系統(tǒng)，包括固定控制器和緊固到所述工具的位置傳感器。所述固定控制器位于所述工地處，并且固定控制器中存儲(chǔ)有數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)指定在工地處工具的操作元件操作的一個(gè)或多個(gè)期望位置。位置傳感器安裝到工具上。位置傳感器確定工具的操作元件的位置。位置傳感器包括用于與所述固定控制器通信的通信器件、用于確定其相對(duì)于所述固定控制器的相對(duì)位置的傳感器，以及顯示器，所述顯示器用于向工具的用戶提供所述工具的操作元件的期望位置和工具的操作元件的實(shí)際位置的指示。
文檔編號(hào)G01S5/02GK102540141SQ201110378218
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者K·卡勒 申請(qǐng)人:天寶導(dǎo)航有限公司