专利名称：多功能物体传感器的制作方法
技术领域：
本申请要求以2002年2月27日提交的题目为物体传感器的美国系列申请No.60/359,937作为优先权，在此引用其全部内容作为参考。
本发明涉及一种在建筑和建造及相关应用期间所用的传感器。一方面，本发明包括用于探测隐藏在表面后的物体的物体传感器，尤其涉及不仅仅具有简单地探测隐藏物的功能的物体传感器。另一方面，本发明包括可以配备于单独工具中或者结合其它工具或设备的包括物体传感器的距离传感器。
背景技术：
通常，工匠必须在墙上悬挂或固定有实质重量的东西，因此需要螺钉的固定附件或其它固定装置。通常往隐藏在墙面之后的柱栓上附加固定装置是最稳固的附加方法。因此，在建造建筑物期间，希望能够精确确定经常用于支撑结构和墙体的框架柱栓的位置。
物体传感器已经发展用于协助定位和辨识隐藏在墙体后的不同物料。例如，物体传感器还可以探测象通电电线、管道、排气孔、钢筋、水管以及其它的隐藏物料。通常，公知的物体传感器依据待测物体通过各种方法来探测隐藏物。例如，物体传感器可以用电磁探测器来感应位于柱栓中的钉子，测出传感器中的一个和多个感应元件里的电容变化，测出墙体密度的变化，或者将这些和其他方法结合。
尽管目前利用的物体传感器对于定位隐藏在表面后的物体是足够的，但是当工匠需要在离第二面或起点的预定距离中找到柱栓或其他隐藏物，或者定位和标记/打钻物体的中心时，他必须估计或借助其他的测量工具。因此，这里需要可以探测出隐藏物的传感器，且它还提供其他功能，例如测量相应距离、计算长度、显示距离、提供标记机构，和显示关于隐藏物料类型的信息。
另外，在建筑施工期间，通常必须确定从一个物体到另一个物体之间的距离，以及保证工件安装和保持在预期的水平和/或垂直的位置上。因此，通常必须测量一个物体到另一个物体的距离和/或确定工件是否是水平的。
发明内容
在本发明的一个方面中，物体传感器不仅仅提供简单地探测隐藏物的功能。尤其是，物体传感器包括具有前表面和后表面的外壳，前后表面通过外表面连接而限定成封闭的外壳。包含在外壳内的感应系统感应位于第一面之后的至少一个物体并具有一个或多个附加功能。附加功能可以包括距离探测器、与距离探测器一起工作以确定物体传感器和第二墙面之间的距离的计算系统、跟踪机构、以预定距离投射光束的投射器、选择物探测器、以及感应模式调节器。距离探测器能探测出物体传感器与第二墙面之间的距离。物体传感器还可以有水平或位置标识器，例如孔、狭槽、沟等等。
理想的，物体传感器具有可以提供视、听或传感指示，或者结合两种或多种的指示器。当指示器是可视的，它可以包括显示器，例如，装有发光二极管或者排列着相同或不同颜色的发光二极管的前表面。作为选择，它还可以包括数字或模拟显示器。指示器可以通过手动激励或者通过接收感应系统、距离探测器、其他功能系统的合适信号或者两种或多种结合信号而自动激励。
在本发明的另一方面中，提供了距离探测器。距离探测器可作为独立装置或者物体传感器的一部分。在一个实施例中，距离探测器包括将光束发射到第二面的光束发射器、接收反射光束的接收器以及确定物体传感器到第二面的距离的计算系统。作为选择，距离探测器可以包括跟踪机构和计算系统以确定物体传感器从一设定起点移动的距离。在另一实施例中，距离探测器可以由外壳内包含的卷尺来提供。
当距离探测器作为独立装置时，该装置可以包括显示功能、计算功能以及存储功能。
本发明的物体传感器的实施例中所包含的另一种功能是投射器，它以预定距离将光束(理想光)投射在墙面上。在该实施例中，投射的光束可以包括刻度或者其他的距物体传感器或被探测的隐藏物的距离指示。
本发明的物体传感器可以包含的另一种功能，是以孔、狭槽、沟等形式存在的位置标识器，从而当物体传感器在预期位置时允许在墙面上做标记或钻孔。
通常，期望可松开地把物体传感器附加在工作带、工具或其他结构上。因此，本发明的物体传感器还可以包括夹子或其他附加装置，以便可松开地把物体传感器附加在手持式工具、皮带或其他结构上。
本领域普通技术人员可以理解本发明提供了几种装置，它们具有目前公知的商用装置中所不具备的几项优点。
图1是位于隐藏的柱栓上的墙面上的本发明物体传感器的一个实施例的透视图。
图2是本发明的物体传感器的不同设计的透视图。
图3a-3h是用于本发明的物体传感器中的感应电路的不同排列图。
图4a和4b显示了提供物体的视觉指示的指示器。
图5a-5c显示了本发明物体传感器的一个实施例所具备的位置标识器。
图6a-6b显示了带有位置标识器的物体传感器的不同实施例。
图7a-7c是本发明的物体传感器的另一实施例所具备的位置标识器的不同排列图。
图8a-8c显示了包括距离探测器的物体传感器。图8a显示的是包括光学传感器的距离探测器。图8b和图8c显示的是包括旋转跟踪机构的距离探测器。
图9是物体传感器的另一实施例的透视图，它包括以可缩回卷尺的形式存在的距离探测器。
图10a-10b是本发明物体传感器的另一实施例的透视图，其中物体传感器具有向表面发射光束的投射器。
图11a是本发明物体传感器的另一实施例的透视图，其中物体传感器具有可松开地将物体传感器附加在手持式工具的一部分上的附加装置。
图11b是图11a中所示的物体传感器的实施例的侧视图。
图11c是图11a中所示的物体传感器的实施例的前俯视图。
图12a、12b、12c和12d显示了本发明物体传感器的另一实施例，其中物体传感器可部分地从盖子上移去，且盖子上具有可松开地附加在工具的至少一部分上的附加装置。
图13a显示了本发明的物体传感器的另一实施例，其中物体传感器具有可松开地将物体传感器附加到口袋的一部分上、皮带或其他结构上的附加装置或者夹子。
图13b显示了图13a中的物体传感器的侧视图。
图14a显示了物体传感器的另一实施例，它包括以卷尺形式存在的距离探测器。
图14b显示了图14a中的物体传感器的侧视图。
图15a显示了物体传感器的另一实施例，它包括以声波距离探测器的形式存在的距离探测器，并包括可视指示器。
图15b显示了图15a中的物体传感器的侧视图。
图16a显示了物体传感器的另一实施例，它具有用于改变物体传感器的感应模式的多个模式按钮，并具有可视指示器。
图16b显示了图16a中的物体传感器的侧视图。
图17是用于本发明实施例中的柱栓定位电路的电路原理图。
图18是用于本发明实施例中的金属和通电电线定位电路的电路原理图。
图19是物体传感器的天线的布置示意图。
图20是显示本发明物体传感器的一个实施例的操作的流程图。
图21是显示本发明物体传感器的另一实施例的操作的流程图。
图22是显示本发明物体传感器的另一实施例的操作的流程图。
图23是显示本发明物体传感器的另一实施例的操作的流程图。
图24是显示本发明物体传感器的另一实施例的部分操作的流程图。该流程图可以用于例如图2中的物体传感器，并且它特别涉及关于距离测量方面的数学函数。
图25显示了根据本发明的一方面的距离传感器的一个实施例。
图26是显示本发明图25中的距离传感器的一个实施例的操作的流程图。
图27是显示本发明图25中的距离传感器的另一实施例的操作的流程图。
图28是显示本发明图25中的距离传感器的另一实施例的操作的流程图。
具体实施例方式
现在参照图1，图中显示了根据本发明的一个实施例的物体传感器10。该物体传感器包括外壳15、感应系统12、微控制器11、以及距离探测器60。外壳进一步包括前表面17以及将背面21与前表面17连接起来的外表面19。外壳15可以配备弹性的夹子16，从而外壳15能够可拆卸地附加在支撑物体传感器10的口袋、工具带、或其他构造上。
外壳15可以由硬的、抗撞击的注模塑料例如ABS或聚苯乙烯制成。还可以将外壳15制作成提供更保险的夹子的样式。合适的材料包括公知的现有商用“软感”弹性材料如SANTOPRENE、KRATON、MONOPRENE。弹性材料可以具有凹痕或其他粗加工以改善夹持的效果。
提供电源开关9以向传感器10供电。可以提供AC开关或插座(未显示)以接收AC电源线做电源线用。作为选择，传感器10可以由可充电电池形式的直流电来供电。理想地，当利用电池给物体传感器10供电时，微控制器11可以监视电池强度并在显示器24上提供可视指示，如图15a和16a所示。
物体传感器10可以配备计时器，这样当过了预定时间期限后传感器10就会关断。预定时间期限可以预置或设计成由使用者来设置。
外壳10上可以包含水准仪20以指示物体传感器10相对于地面的倾斜度。换句话说，水准仪可以提供相对水平和/或垂直倾斜度的指示。水准仪可以是气泡水准仪例如现有技术中所公知的那些。理想地，从前表面17和/或外表面19的部分可以看到水准仪20。
感应系统12布置在外壳15内并由微控制器11控制。微控制器11会接收一个或多个信号输入并提供一个或多个信号输出。信号输出可以是一个或多个视觉、触觉、或听觉指示。例如，可以通过LED指示来提供视觉输出例如彩色光或文本或数字指示。触觉指示可以通过振动等方式来提供，以及听觉指示可以通过蜂鸣声、变调、或其他适当的听觉曲调来提供。
微控制器11可以是公知的和现有商用类型，或一种能通过本领域技术人员创造出的类型。将微控制器11编程以控制物体传感器10的操作以及控制并执行物体传感器10所需要的其他功能。例如，微控制器11可以包括或结合有计算系统14，计算系统14可以用于确定距物体传感器10的距离或用于计算特定值，下面将更详细地说明。
感应系统12包括至少一个传感器。如下面将要详细说明的，感应系统12用于探测隐藏于视觉范围外(例如墙后或地面下)的物体。例如，感应系统12可以用于感应柱栓55。虽然物体传感器10显示为具有单独的感应电路12和指示灯45，但物体传感器还可以包含该说明书中所讨论的其他部件。
在一个实施例中，感应系统12包括至少两个物体感应电路。如图17所示的第一电路，即柱栓感应电路310用于识别柱栓55的位置(例如柱栓中心)。另一电路312可以探测金属物体或电线。图3a-3h中显示了多个物体感应电路的各种结构。感应电路a和b可以用于辨别，例如不同材料，还可以用于确定光束中心，或确定物体深度。
参照图17，显示了通常用于本发明的物体传感器10中的合适的柱栓感应电路310。电路310包括第一电容器极板321和位于电容器极板321相对侧的一对第二电容器极板322。电容器极板321、322基本上安装在相同的平面(邻近外壳21的下侧面)上。电容器极板321、322连接到一对单稳电路323，单稳电路323从微控制器11接收30KHz的触发脉冲。在操作中，单稳电路323的输出随着所扫描的墙的有效介电常数的变化而变化。每个单稳的输出与逻辑门325相比较。假如介电常数的增加是由于木制物体接近电容器极板321和322所引起的，在逻辑门325产生的脉冲的强度增加。如下所述，逻辑门325向微控制器11提供信号。电源和稳压电路326由电池提供，例如9伏的电池，并且它由微控制器11经由复式连接器327来控制。
图18中显示了合适的金属物体和通电电线传感器312。金属探测器包括铁氧体磁心328，它可以位于邻近外表面19的地方，例如邻近孔35。稳定电源产生的电流向磁心328提供其所用的磁场。当振荡器329的振荡振幅表示为A时产生直流电压。如果金属物体存在于铁氧体磁心328的区域内，则A处的电压下降。因此，A处的电压下降就足以确定为接近金属物体。由微控制器11监视该电压变化。
通电电线探测电路包括天线330(图19)，为了方便，安装于靠近电容器极板321和322的地方并连接到带通滤波器331。带通滤波器的带通范围设置在50到60Hz的范围内。假如通电电线接近于天线330，则比较器电路332就会产生调制信号并与标准相比较。比较器电路332的输出经由平滑电路333输送到微控制器324。
图18还显示了积分电路336，它接收逻辑门325(图17)的输出脉冲并将脉冲转换成直流电压从而提供给微控制器11。所述电路包括含有辨别器芯片334的校准电路。实际上，当设备首先转换到ON时，就要执行校准作为初始化步骤。在微控制器11的控制下通过在B处自动设置合适的电压，首先执行金属探测校准。通过在C处设置电压(图17)，同样地依次自动执行木制品探测的校准。
重新参照图1和2，前表面17上的指示箭头25或指示灯45发光以通知工匠移动物体传感器10的方向，从而使它直接位于柱栓55或其他隐藏物上，或者通知工匠信号强度或通知工匠物体的存在。可以通过外壳15上的扬声器40制作不同的可听声或通过多个灯来指示，例如柱栓边缘、柱栓中心、通电电线、铁管道、或其他材料及状况。
例如，如图14a所示，外壳15的前表面17上配备了多个指示灯45。在该布置中，当接通电源时，指示灯45中的一个会发光，而其他指示灯45会随着物体传感器10朝柱栓55中心移动的靠近而顺序发光。
如图4a和4b中所示的另一实施例，多个灯或发光彩色透镜36a、36b、36c、及36d可以分别发光以指示墙面下的材料类型。在图4a中，彩色透镜36a和36d同时发光指示物体传感器10分别位于柱栓55和通电电线53上。在图4b中，彩色透镜36a和36c同时发光指示物体传感器10位于柱栓55和塑料管54上。彩色透镜36b可以用来指示物体传感器10位于金属支柱(未显示)上。对于不同的物体传感器10，发光彩色透镜36指示的标记和材料可以改变。
作为选择，最好如图14a、15a以及16a所示，物体传感器可以配备模式按钮194，以改变感应系统12的模式从而改变传感器的敏感度或改变传感器的操作，这样可以探测各种不同的物体。当确定了某一单独的模式按钮时，将会意识到物体传感器可以配备不止一个单独的模式按钮194。
要注意，模式按钮194可以改变传感器的敏感度。当传感器在一种模式下可以可靠地探测隐藏在厚度约为5/8英寸(干墙的典型厚度)的墙面50后的柱栓55时，以及当传感器在另一种模式下可以可靠地探测隐藏在厚度大于5/8英寸(例如1英寸)的墙面50后的柱栓55时，这种改变可能是有用的。
作为选择，最好如图15和16所示，模式按钮194可以改变传感器的操作模式，因此在一种模式下物体传感器用于探测柱栓，在另一种模式下物体传感器可以探测通电电线，或在另一种模式下物体传感器可以探测塑料管，或者在另一种模式下物体传感器可以探测金属支柱，或者在另一种模式下物体传感器可以探测上述的一个或多个。图15a中所示的物体传感器提供了单独的模式按钮194，可以按压它来改变模式，且图16a显示了如滑动按钮的模式按钮194。因此可以理解还能提供不止一个的单独的模式按钮194。
期望电源开关9能与激活按钮59或模式按钮194电连接。同样地，激活按钮59可以与模式按钮194电连接。例如，如图14a所示，激活按钮59可以与模式按钮194电连接，因此当同时按下激活按钮59与模式按钮194时，感应系统12将处于深入读取模式。换句话说，感应系统12将能够探测到隐藏在表面(最多到大约1.5英寸厚)后的柱栓。
在另一实施例中，最好如图15a和15b所示，当感应系统12探测到柱栓或其他物体时，对所测物的指示可以可视地显示在显示器24上。例如，当感应系统12探测到柱栓55时，显示器24可以提供视觉指示例如词语“柱栓”。同时或作为选择，还可以通过扬声器40来提供听觉指示。
一旦工匠确定了柱栓55的中心，他可能希望对该位置做标记或钻孔。物体传感器10的外壳15上可以配备位置标识器35。希望这样定位位置标识器，即当物体传感器10指示它位于柱栓中心上时，位置标识器35也位于柱栓55的中心上。利用水准仪20来确保物体传感器10是水平的。
如图1、2、5a、5b和5c所示，物体传感器10中的位置标识器35以贯穿外壳15的孔的形式存在。孔可以具有任何合适的尺寸，但是理想的尺寸要做得适合普通书写装置37例如铅笔，从而允许使用者直接在柱栓55中心上的墙面50上做标记。另外，还可以把位置标识器35的尺寸做得能够接收普通钻头38或螺钉，从而允许使用者直接在柱栓55的中心钻孔或打螺钉。位置标识器35可以是图6a和6b中所示的漏斗形的导孔。
如图7a至7c所示，外壳15和位置标识器35可以是各种构造。作为选择，如图13a、14a、15a和16a所示，位置标识器可以是狭槽或沟槽的形式。另外，可以在预定位置(例如在柱栓的中心以及在柱栓中心到柱栓边缘的特定距离上)提供不止一个位置标识器35。
工匠还可能需要容易快速地辨识或标记距第二面70预定距离的墙面50的位置。重新参照图1和2，本发明的物体传感器10可以设计成用来指示它与第二面70之间的距离。因此，希望提供距离探测器60使工匠能够确定物体传感器10与第二面70之间的距离。距离探测器60可以位于外壳15内或位于包括前表面17、背面21或外表面19的外壳15的任何部分上。
在图1和图15a中所示的一种形式中，距离探测器60包括设置在外壳15上的激活按钮59，以促使位于外表面19上的发射器61向第二面70发射光束62。通过也位于外表面19上的接收器65来接收反射光束63。光束可以是超声波束、激光束、或其他任何类型的光束。
然后计算系统14基于光束确定物体传感器10距第二面70的距离。于是包含计算系统14或由此接收信号的微控制器11可以提供预定距离的指示。例如该指示可以是显示器24上的距离的视觉显示。显示器24可以利用液晶或发光二极管。按压按钮22将允许使用者选择显示器24上的指示单位，例如从英尺、英寸、米、或厘米中选择。
在本发明物体传感器10的另一实施例中，物体传感器10可以包括能连接到计算系统14的跟踪机构71，计算系统14可以顺序连接到微控制器11上或构成为其一部分。跟踪机构71向计算系统14提供信号，从而使得计算系统14可以确定物体传感器10从起点移动的距离。
例如，工匠可能想在柱栓上钻两个在垂直方向上间隔20英寸的孔。首先利用例如上述的发射器/接收器和水准仪20将物体传感器10置于预期的起始位置。按下启动按钮69使物体传感器10“归零”同时创建起点。
现在参照图8a、8b和8c，所示的跟踪机构71可以包括商用公知的和现有的跟踪球72、至少一个跟踪轮75、或位于物体传感器10的背面21上的光学跟踪装置79。如果使用了两个跟踪轮，则期望它们是可缩回的从而允许物体传感器10沿着墙面50移动。跟踪机构71用于测量物体传感器10移动的距离，并将信号提供给可以确定距离的计算系统14。计算系统14可以或者提供确定距离的指示或者向微控制器11提供信号，于是微控制器可以提供确定距离的指示。该指示可以是显示器24上显示出的视觉指示。显示器24可以指示以单轴、多轴、或用极坐标移动的距离。
水准仪20用于告知工匠物体传感器10的倾斜度，以及确保物体传感器10在恰当的坐标系里移动。
利用跟踪机构71、感应系统12、计算系统14、及微控制器11，物体传感器10可以定位柱栓55的边缘并确定柱栓中心的位置。例如，可以以某种方式按下启动按钮69以促使感应系统12转到“对准中心”模式。在该模式下，当物体传感器10查看到柱栓55的第一边缘时它将自己“置零”。随着工匠持续地将物体传感器10放在柱栓55上移动，感应系统12探测柱栓的第二边缘。然后微控制器11基于两边缘的位置来确定柱栓55的中心。当工匠使物体传感器10返回朝第一边缘移动时，一旦物体传感器10位于柱栓55的中心上，物体传感器10就利用灯和/或可听声进行指示。
在图9所示的另一实施例中，物体传感器10的外壳15可以包含距离探测器60，它的形式是能从外壳15拉出的可缩回的卷尺100。卷尺100在被拉出之前一直存储或隐藏于外壳15里面。卷尺100可以是平的(所示的)或圆柱形的。卷尺100可以用手拉出并按回到外壳15内。理想地，外壳15包含公知的和现有商用类型的可缩回装置120，从而当工匠用完卷尺时以便收回卷尺100。例如可缩回装置120可以包括弹簧或其他弹性组织，以将卷尺斜压成卷曲和缩进的状态。
另外，最好如图14a和14b所示，当提供了可缩回的卷尺100时，希望设有卷尺锁102以便将可缩回的卷尺100锁在预期位置。这种锁是公知的并且一般是滑动锁，它与卷尺的一侧相接触并将其相对侧压紧在外壳上以将卷尺保持在预期位置。
外壳15可以设计成这样，即卷尺100还可以从其他面如前表面17或外表面19展开及从其他位置看到。外壳15进一步还可以包括夹子16从而将物体传感器10附加到例如工具带上。例如，最好如图13a和13b所示，夹子16配置在物体传感器10的前表面17上。
工匠还可能要求在已知轴如垂直轴上离起点的预定距离处标记多个位置。工匠必须首先利用例如已经描述过的任何方法找到起点，并利用水准仪20检查物体传感器10的正确倾斜度。现在参照图10a，凸出的激活按钮90激活投射器80使其将刻度81投影到墙面50上。作为选择，如图10b所示，物体传感器10可以仅仅将至少一个光束82、84、86、88投影到距物体传感器10的预定距离a、b、c、d。投射器80可以是任何已知和现有的商用类型。该部件会很有用，例如如果工匠必须将一组螺钉各分开4英寸地钉在柱栓上时。光束的数量和投影距离可以是厂商设定或通过使用者来选择。
在另一实施例中，物体传感器10的距离探测器60可以包括激光器以从物体传感器10的表面如外表面19提供激光束。可以激活激光束来辨识墙上或其他面上的点，然后将物体传感器10移动到墙上或其他面上的第二个点，此时可以重新激活激光束于是可以测量并显示出两个点之间的距离。
当物体传感器10显示为手持式装置时，其中的部件可以并入较大的和较重的装置中，后者具有更有效的传感器，该传感器可以通过轮子移动并用于确定象位于混凝土下许多英寸的钢筋等物体。
重新参照图2和图15a，物体传感器10可以包含连接到微控制器11的多个按钮91、92、和93，以允许工匠利用例如显示在显示器24上的数字进行数学运算。例如，按钮91、92、93可以允许工匠计算连续长度或距离、计算面积或体积、将长度从公制转换成US等效值且反之亦然。
另外，可以将微控制器11利用公式编程，从而可以基于距离测量值来计算出某种估值。例如，可以将微控制器11编程为特定公式，用于估算覆盖特殊面所需的涂料和/或壁纸的量，特殊面所需的干墙板、瓦片、或柱栓的数量。
在另一实施例中，图11a、11b和11c所示的本发明的物体传感器10可松开地附加在手持式工具200(具有工具轴220)的后外壳205上。手持式工具可以是例如接线的或电池供电的钻孔器、传动螺杆驱动器、圆锯、或具有公知结构及设计的往复式锯。
理想的物体传感器10具有一对凹口111和洞113，它们的尺寸做得适合接收一对突起210，突起具有从手持式工具200的后外壳205上延伸的向上延伸部分212。为了固定物体传感器10在手持式工具200上，将柱栓传感器10的凹口111与突起210对齐，然后按压手持式工具并朝下按，从而将向上延伸部分212锁入凹口中的洞113内。要想解开物体传感器10，则步骤相反。
作为选择，向上延伸部分212中的一个能向下延伸，同时一个凹口111和一个洞113可以设计成这样，即通过围着工具轴220旋转物体传感器而不是把物体传感器向下压，从而将物体传感器10锁在手持式工具200上。
虽然显示出的手持式工具200具有两个突起210且显示出的物体传感器10具有两个凹口111，还可以使用更少或更多的突起和凹口。
在另一实施例中，最好如图12a-12d所示，物体传感器10可以滑动地纳入贮藏套300内。物体传感器10可以整个地从套300中移去，或者如图中所示部分地移去。图12a显示了部分地从贮藏套300移出的并准备使用的物体传感器。图12b显示了贮藏状态时的物体传感器10，物体传感器10的大部分容纳在贮藏套300内。图12c显示了使用状态中的物体传感器。
本实施例的物体传感器还可以在贮藏套的表面上配备水准仪20。另外，贮藏套300可以有个表面如底面302以允许贮藏套300可移去地附加在手持式工具200上。在这点上，图12d显示了贮藏套的部分底面302的局部横截面，以及具有一对舌状突起210的手持式工具200的部分的局部横截面。这些突起可以配套地接收贮藏套的底面302上具备的一对沟状凹口111。因此，为了确保物体传感器10固定在手持式工具200上，将具有凹口111的贮藏套300对准手持式工具上的突起210，然后可滑动地配合在一起。
现在转到图20，图中显示了本发明的物体传感器10方面的一个实施例，尤其是柱栓感应电路310的操作。在该实施例中，按下电源开关9给物体传感器10供电，同时至少一个指示器45发光，理想的是绿灯。完成柱栓感应电路310的自动校准，而且如果成功，发光的至少一个指示器45会关掉且物体传感器准备进行探测柱栓。如果操作期间，物体传感器探测到柱栓或者其他木质物体，则相同的或不同的至少一个指示器45就会发光。图21中显示了一种替换排列，其中至少有一个指示灯45提供视觉指示且通过扬声器40提供声音指示。
图22显示了本发明的物体传感器10方面的另一实施例的流程图，尤其是柱栓感应电路310的操作。在该实施例中，按下电源开关9给物体传感器10供电，且如果按下模式按钮194来转换柱栓感应电路310的模式，至少一个指示灯45中的两个会发光，而且可选地通过扬声器40提供声音指示。随后，如上所述，校准柱栓感应电路310以进行深入读取柱栓探测。在完成校准而且成功之后，至少一个指示灯45的一个会关掉而且如果提供声音指示，它也会关掉以便使物体传感器10准备进行柱栓探测。如果在操作期间，物体传感器10探测到柱栓或者其他木质物体，相同的或不同的至少一个指示器45就会发光，而且可选地通过扬声器40提供声音指示。
另一方面，如果没有按下模式按钮194，则至少一个指示灯45中的一个会发光，而且可选地通过扬声器40提供声音指示。随后，校准柱栓感应电路310来进行普通模式的柱栓探测，如上所述。在完成校准而且成功之后，至少一个指示灯45的一个会关掉而且如果提供声音指示，它也会关掉以便使物体传感器10准备进行柱栓探测。如果在操作期间，物体传感器10探测到柱栓或者其他木质物体，相同的或不同的至少一个指示器45就会发光，而且可选地通过扬声器40提供声音指示。
图23显示了本发明的物体传感器10方面的另一实施例的流程图。尤其是，图23中的流程图描述了利用金属物体和通电电线定位电路312对通电电线的探测。从中可以看出可以选择几种模式，如普通柱栓探测模式、深入读取柱栓探测模式、普通金属探测模式、以及深入金属探测模式。
图24显示了本发明的物体传感器10方面的另一实施例的流程图，尤其是利用距离探测器60来进行声波距离探测。在该实施例中，例如参照图15a和15b，按下电源开关9向物体传感器10供电。然后可以按下发射器激活按钮59来测量从物体传感器10到例如墙的距离。该距离将显示在显示器24上。随后，可以按下多个按钮91、92、93中的一个来执行对所测距离的算术运算。
本领域的技术人员可以理解，图20到24中所示及所述的任何或全部的操作方法可以结合到本发明的物体传感器10中。
现在转到图25，图中显示了本发明的另一方面。在该方面中，提供与物体传感器10相分离的距离探测器60，物体传感器包括柱栓、金属、或通电电线探测器。在这方面，距离探测器60可以包括关于物体传感器的上述的相同部件，不过它不包含具有一个或多个柱栓探测电路310或金属及通电电线探测电路312的感应系统12。但是，距离探测器可以包含微控制器11、计算系统12以及指示灯45、扬声器40及其他上述的关于物体传感器10的部件。因此，参照图25，同样的附图标记将指代以上与前面的附图所述的同样的部件。
通常，图25中所描绘的距离探测器60具有发射器61，它能向第二面70发射声波，理想的是超声波束或可视的特别是激光束。反射光束由同样位于外表面19上的接收器来接收。
然后计算系统14基于光束确定从距离传感器60到第二面70的距离。于是包含计算系统14或可从它接收信号的微控制器11可以提供所确定距离的指示。例如该指示可以是显示器24上的距离的视觉显示。显示器24可以利用液晶或发光二极管。按压按钮22将允许使用者选择显示器24上的指示单位，例如从英尺、英寸、米、或厘米中选择。
另外，可以将多个按钮91、92中的一个与计算系统14和/或微控制器11相配合，因此多个按钮91、92中的某一个的接合将引导算术运算和/或将所测距离暂时存储到存储器中和/或从存储器中查找所测距离，和/或对所测距离进行计算。例如，如图26和27所示，存储的距离可以相加到所测距离或将所测距离乘以显示器24上显示的值。
另外，距离传感器60可以配备与微控制器11相配合的其它多个按钮94、95、96，因此基于距离测量值可以计算出特定估算。例如可以将微控制器11编程为具有特定公式，以用于估算覆盖特殊面所需的涂料和/或壁纸的量、特殊面所需的干墙板、瓦片、或柱栓的数量。图27显示了这些操作中的几种。
理想地，距离传感器60具有测量设置按钮97，其与微控制器结合从而允许测量出距离传感器60的前端19a或后端19b的待测距离。
距离传感器60还可以具有发射光束82的激光指引部件，当距离传感器利用超声波束来提供更精确的距离测量时使用。光束82可以投射任何适当的距离，例如距离传感器所设计的最大距离。适当的距离是从大约0.6m到大约15m。
参照图28，图中描绘了利用激光束的距离传感器60的流程图。在该实施例中，电源开关9激活传感器60，且如果重新按下电源开关，它就充当发射器激活按钮59以激活激光束，激光束发射到第二面70上，反射回到传感器60，测量出并显示到显示器24上。图29显示了替换流程图，它显示了能配备在图25中的装置上的部件。
虽然已经解释并说明了本发明的实施例，但是意图不是说这些实施例解释并说明了本发明所有可能的形式。相反，说明书中所用的文字是说明而不是限制的文字，而且应当理解为在不脱离本发明的精神和范围的前提下可以做各种改变。
权利要求
1.一种用于感应隐藏在第一面之后的物体的位置的物体传感器，它包括a.具有前表面和后表面的外壳，前表面具有显示器；b.包含在外壳内的用于感应位于第一面之后的至少一个物体的感应系统；以及c.用于探测物体传感器和第二面之间的距离的距离探测器。
2.如权利要求1所述的物体传感器，其特征在于，距离探测器包括a.向第二面发射能量束的发射器；b.接收从第二面反射回来的能量束的接收器；以及c.基于发射和反射光束确定从物体传感器到第二面的距离的计算系统。
3.如权利要求1所述的物体传感器，进一步包括显示器，以提供所确定距离的指示。
4.如权利要求1所述的物体传感器，其特征在于，外壳进一步包括水准仪。
5.如权利要求1所述的物体传感器，其特征在于，中外壳进一步包括位置标识器。
6.如权利要求1所述的物体传感器，其特征在于，距离探测器包括容纳于外壳内的卷尺。
7.如权利要求6所述的物体传感器，其特征在于，外壳进一步包括水准仪。
8.如权利要求1所述的物体传感器，进一步包括a.跟踪机构；b.确定物体传感器从第一面上的起点移动的距离的计算系统；以及c.提供所确定距离的指示的显示器。
9.如权利要求8所述的物体传感器，其特征在于，跟踪机构包括光学跟踪装置。
10.如权利要求8所述的物体传感器，其特征在于，跟踪机构是从由跟踪球和跟踪轮构成的组中选出的滚动装置。
11.如权利要求8所述的物体传感器，其特征在于，外壳进一步包括水准仪。
12.一种用于感应隐藏在墙后的物体的物体传感器，它包括a.具有前表面和后表面的外壳，前表面具有显示器；b.用于感应墙后的隐藏物的感应系统；c.跟踪机构；d.可以确定物体传感器从起始位置移动的距离的计算系统；以及e.提供所确定距离的指示的显示器。
13.如权利要求12所述的物体传感器，其特征在于，跟踪机构是从由跟踪球和跟踪轮构成的组中选出的滚动装置。
14.如权利要求12所述的物体传感器，其特征在于，跟踪机构包括光学跟踪系统。
15.如权利要求12所述的物体传感器，其特征在于，物体传感器进一步包括水准仪。
16.如权利要求12所述的物体传感器，其特征在于，外壳包括位置标识器。
17.一种用于感应隐藏在第一面之后的物体的位置的物体传感器，它包括a.具有前表面、后表面、以及外围边缘的外壳，前表面具有显示器；b.包含在外壳内的用于感应位于第一面之后的至少一个物体的感应系统；以及c.位置标识器，它包括位于外壳中央部位的孔，孔从前表面贯穿到后表面，位置标识器安置在外围边缘外壳内。
18.一种用于感应隐藏在表面后的物体的物体传感器，该物体传感器包括a.包括投射器的外壳，投射器向距外壳预定距离的表面上投射至少一束可视光束；以及b.用于感应隐藏在表面后的物体的感应系统。
19.如权利要求18所述的物体传感器，其特征在于，外壳具有位置标识器。
20.如权利要求18所述的物体传感器，其特征在于，物体传感器进一步包括水准仪。
21.一种用于感应隐藏在一般为平面的第一面之后的物体的物体传感器，它包括a.具有前表面、后表面、以及卷尺的外壳，前表面具有显示器；以及b.包含在外壳内的用于感应位于第一面之后的隐藏物的感应系统。
22.如权利要求21所述的物体传感器，其特征在于，卷尺是可缩回的。
23.一种用于可松开地附加在手持式工具上的物体传感器，手持式工具的外壳具有至少一个突起，该物体传感器包括a具有前表面和后表面以及位置标识器的外壳，后表面具有至少一个凹口，凹口的尺寸做得适合接收突起，从而可松开地将物体传感器附加在手持式工具上；以及b.包含在外壳内的用于感应隐藏在表面后的物体的感应电路。
24.如权利要求23所述的物体传感器，其特征在于，手持式工具具有两个突起，每个突起具有延伸部分，且物体传感器的后表面具有两个凹口，每个凹口具有洞以接收每个突起的延伸部分。
25.如权利要求24所述的物体传感器，其特征在于，凹口中的洞指向相同的方向。
26.如权利要求24所述的物体传感器，其特征在于，凹口中的洞指向相对的方向。
27.一种物体传感器，包括a.具有表面、背面、及连接前表面与背面的外表面的外壳；b.可选择地从外表面伸出及缩回的可缩回的卷尺；以及c.与可缩回的卷尺共同联合并且确定卷尺从外壳伸出的长度的微控制器。
28.如权利要求27所述的距离探测器，进一步包括可选择地将卷尺锁在预期位置的锁。
29.如权利要求27所述的距离探测器，其特征在于，外壳进一步具有显示所确定距离的显示器。
30.如权利要求27所述的距离探测器，进一步包括与计算系统共同协作的第一组多个按钮，从而按下第一组多个按钮中的一个来执行算术操作。
31.如权利要求30所述的距离探测器，其特征在于，按下第一组多个按钮中的一个将连续确定的距离相加。
32.如权利要求27所述的距离探测器，进一步包括一个按钮，通过按下该按钮它将与计算系统协同作用，从而可选择地改变从距离探测器的前端到距离探测器的后端的距离。
33.一种距离探测器，包括a.具有前表面、背面、及连接前表面与背面的外表面的外壳；b.从外表面的至少一部分向第二面发射光束的发射器，光束是从超声波束或激光束中选择出的一种；c.接收从第二面反射的反射光束的接收器；以及d.确定从距离探测器的外表面到第二面的距离的计算系统。
34.如权利要求33所述的距离探测器，进一步包括显示所确定距离的显示器。
35.如权利要求33所述的距离探测器，进一步包括与计算系统共同协作的第一组多个按钮，从而按下第一组多个按钮中的一个来执行算术操作。
36.如权利要求35所述的距离探测器，其特征在于，按下第一组多个按钮中的一个将连续确定的距离相加。
37.如权利要求35所述的距离探测器，其特征在于，按下多个按钮中的一个将所确定的距离存储在存储器中。
38.如权利要求33所述的距离探测器，进一步包括与微控制器共同协作的第二组多个按钮，从而按下第二组多个按钮中的一个可选择地激活模式改变、操作、或算术运算中的至少一个。
39.如权利要求38所述的距离探测器，其特征在于，按下第二组多个按钮中的一个在两个连续确定的距离的基础上计算涂料量、壁纸量、4×8脚板的数量、瓦片的数量、或柱栓的数量的其中之一。
40.如权利要求33所述的距离探测器，进一步包括一个按钮，通过按下该按钮它将与计算系统协同作用，从而可选择地改变从距离探测器的前端到距离探测器的后端的距离。
41.如权利要求33所述的距离探测器，其特征在于，发射光束是超声波束，且该探测器进一步包括激光器以产生激光束。
全文摘要
一种用于感应位于第一墙面后的隐藏于视线之外的物体的物体传感器。该物体传感器具有包括前表面和后表面的外壳，前表面上具有显示器。该物体传感器还具有感应系统并提供附加功能。这些附加功能可以包括距离探测器、与距离探测器结合工作以确定物体传感器与第二墙之间的距离的计算系统、跟踪机构、以及以预定距离发射光束的发射器。该物体传感器可以进一步具有水准仪或位置标识器。
文档编号G01V3/08GK1475813SQ03110778
公开日2004年2月18日 申请日期2003年2月27日 优先权日2002年2月27日
发明者K·M·布拉泽尔, J·M·迪尔斯, H·萨诺纳, C·M·瓦克尔, C·K·龙, J·E·内马兹, D·T·W·囊, R·T·Y·殷, K M 布拉泽尔, W 囊, Y 殷, 内马兹, 瓦克尔, 的, 迪尔斯, 龙 申请人:创科实业有限公司