[发明专利]传感器装置和定向方法

说明书

本申请涉及传感器装置和定向方法。提出一种传感器装置(10)，具有：壳体(48a‑48b)；确定定向的位置传感器(44)；显示定向信息的显示设备(46a‑46d)；及控制和评估单元(40)，其配置成借助位置传感器(44)确定传感器装置(10)自身定向，与目标定向比较并由显示设备(46a‑46d)显示比较结果。在此，显示设备(46a‑46d)在分布在壳体(48a‑48b)的位置上具有至少三个光源(46a‑46d)，其中每个光源(46a‑46d)可采取至少一个第一显示状态用于正确定向和第二显示状态用于尚未正确的定向，控制和评估单元(40)被配置成通过光源(46a‑46d)的显示状态来显示比较结果。

本发明涉及根据权利要求1或10的前序部分的传感器装置和定向方法(Ausrichtverfahren)。

在实践中有一种类型的传感器的定向总是一项挑战的传感器类型是激光扫描仪。在激光扫描仪中，由激光器产生的光束借助于偏转单元周期性地扫过监控区域。光在监控区域中的对象上被反射(remittieren)，并在扫描仪中进行评估。从偏转单元的角位置推断出对象的角位置，并且在相位法或脉冲法中利用光速从光飞行时间还另外推断出对象与激光扫描仪的距离。利用角度和距离信息，对象在监控区域中的位置被记录在二维极坐标中。因此，可以测定对象的位置或者确定对象的轮廓。扫描运动通过旋转反射镜或多边形反射镜轮来实现，或者使具有光发射器和光接收器的整个测量头旋转替代于此。虽然大多数已知的激光扫描仪利用单个扫描光束工作，并相应地只检测中心扫描平面，但也致力于想通过多个扫描光束来实现多平面扫描仪。

激光扫描仪还被用于安全技术中，以监控危险源，例如危险源是危险的机器。这种安全激光扫描仪从DE 43 40 756 A1中已知。其中，对机器操作期间操作人员不得进入的保护区域进行监控。如果激光扫描仪识别到未被允许的保护区域入侵，如操作人员的腿，则激光扫描仪会触发机器的紧急停机。安全技术中使用的传感器必须特别可靠地工作，因此必须满足很高的安全要求，例如关于机器安全性的标准EN13849和关于非接触式防护装置(BMS)的设备标准EN61496。

传感器在空间的正确位置通常是其应用的基本要求。通过准确的定向通常会实现更好的结果，并且灵活且准确的定向允许更好地适应于应用情况的相应条件。

通过激光扫描仪的距离测量，激光扫描仪可以以相当小的花费就精确地确定其在三个空间方向上的位置。然而，对于相对位置或取向来说，这就不能那么容易解决了。角度精度通常要求低于1°。即使手边有水平仪，通常也无法检测角度精度，或者无法达到所要求的精度，因为没有合适的平面来支承它。在此，应该注意的是，不一定要对准传感器壳体，也可以是完全不可见的参照物，如激光扫描仪的扫描平面。此外，还存在定向不应是水平的情况。

众所周知，在诸如智能手机的电子设备中，以及特别地在激光扫描仪中集成位置传感器，该位置传感器测量到重力场的取向。在智能手机中，在集成的显示屏上显示这些信息是没有问题的。激光扫描仪没有可类似的显示，因此必须连接到配置系统，例如笔记本或平板电脑。此外，位置传感器自出厂交付就没有校准：位置传感器的定向和激光扫描仪的定向之间没有关联。与参照物(例如，扫描平面)相比更是如此，参照物甚至不涉及物理组件。因此，位置传感器不能为应用地点的定向提供足够的帮助。

DE 10 2006 053 359 B4公开了一种光栅，其中倾斜传感器有助于使它两个相对的柱垂直定向。相应的显示是依靠水平仪的水准器(Libelle)。光栅需要非常具体的定向，而且该概念不能轻易转移到其他传感器。然后，电子水准器也不太直观，特别是在设置空间中的多个角度时如此。

DE 20 2011 053 212 B3公开了一种具有转速传感器的激光扫描仪，但该激光扫描仪用于补偿扫描运动的不平衡。DE 10 2013 104 239 B3将其扩展到偏离旋转轴线的方向和叠加的平移运动。在DE 10 2013 110 581 B4中应用惯性测量单元来叠加激光扫描仪运动过程中改变的扫描中心。