[發(fā)明專利]用于在工作空間中定位工具的系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110378218.7
• 申請日: 2011-11-24
• 公開（公告）號: CN102540141A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: K·卡勒
• 申請（專利權(quán)）人: 天寶導(dǎo)航有限公司
• 主分類號: G01S5/02
• 分類號: G01S5/02
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 張靜娟;楊曉光

相關(guān)申請的交叉引用

不適用。

關(guān)于聯(lián)邦資助研究或開發(fā)的聲明

不適用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及便于在工作空間中或工作場所(例如，工地)定位工具的系統(tǒng)。當(dāng)建筑物的內(nèi)部完工時，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)，進行切割，利用動力鋸和鉆孔機進行鉆孔。所有這些必須在預(yù)定位置使用專用動力工具來完成，需要在建筑物中多個精確限定的位置處來操作工具。例如，射釘槍、動力鋸、動力錨定器工具等用于釘牢、切割、安裝緊固件，并且?guī)缀鯚o差錯地在建筑物內(nèi)的預(yù)定點處執(zhí)行其它操作。在任何建筑物內(nèi)，通常必須借助于動力工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)部也需要被供給動力的多個不同工具在精確限定的位置處工作，例如鋼筋掃描儀。定位動力工具和非動力工具二者均必須在它們粗略進入時快速地且相對于周圍的墻壁、天花板和地板按一定精度完成。通常，在這樣的工地布置各個建造點需要大量的勞力。工作團隊需要測量并且標(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，差錯由測量錯誤和累積誤差引起。此外，該布置過程的成本和執(zhí)行布置過程所需的時間二者均是大量的。

背景技術(shù)

在GPS接收不可使用的地點(例如，建筑物的內(nèi)部)或GPS接收機的使用不可靠的地點，測距無線電裝置提供了用于定位應(yīng)用的GPS接收機的良好替代選擇。例如，GPS接收機需要視線進入多個衛(wèi)星從而正確地運作。使用GPS接收機在一些操作環(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)行工作時。

在超寬波段(UWB)頻率工作的測距無線電裝置利用飛行時間分析提供非常精確的無線電裝置之間的距離測量。當(dāng)完成從多個固定位置的無線電裝置到目標(biāo)無線電裝置的測距時，通過三邊測量獲得目標(biāo)無線電裝置的相對的三維位置。為了進行測距測量，發(fā)端測距無線電裝置發(fā)送包含同步前同步信號和報頭的數(shù)據(jù)包。報頭包含測距命令，所述測距命令帶有被請求響應(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)送時復(fù)位其主計數(shù)器，建立局域時間-零基準(zhǔn)。當(dāng)目的測距無線電裝置接收到向其提出的測距請求時，目的測距無線電裝置記錄下接收時間，并且用它自己的數(shù)據(jù)包進行回復(fù)，它自己的數(shù)據(jù)包在報頭中包括接收時間和響應(yīng)發(fā)送的時間。發(fā)端無線電裝置接收從目的無線電裝置發(fā)回的測距數(shù)據(jù)包，記錄下接收時間并且鎖存其主計數(shù)器。然后，利用時間信息計算和記錄測距值以補償兩個無線電裝置處定時時鐘的差。

過去，其它位置確定系統(tǒng)已經(jīng)用于構(gòu)建布局，包括例如機器人總站。總站位于固定的、已知位置處并且引導(dǎo)回射目標(biāo)處的激光束。在目標(biāo)移動時，總站中的機器人重新引導(dǎo)光束以使光束跟蹤目標(biāo)。通過測量光束從總站到回射目標(biāo)、然后回到總站的行進時間，來確定到目標(biāo)的距離。也測量光束到目標(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)。

盡管諸如測距無線電系統(tǒng)和機器人總站系統(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工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工地處，并且固定控制器中存儲有數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)指定用于在工地操作工具的操作元件的一個或多個期望位置。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行通信。所述傳感器確定其相對于所述固定控制器的相對位置。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際位置的指示。

所述位置傳感器可進一步包括計算器，所述計算器用于基于傳感器相對于固定控制器的位置確定工具的操作元件的位置。可選擇地，固定控制器可以包括計算器，所述計算器用于基于傳感器相對于固定控制器的位置來確定工具的操作元件的位置。可以三維形式指定期望位置，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，工具可以為動力工具或非動力工具。