具有姿势控制功能的激光标线仪

文档序号:517686 发布日期:2021-05-28 浏览:8次 >En<

阅读说明:本技术 具有姿势控制功能的激光标线仪 (Laser line marking instrument with posture control function ) 是由 陈智锋 萧育华 陈华邦 K·阮 C·P·D·陈 于 2018-09-12 设计创作,主要内容包括:一种激光标线仪包括:姿势控制装置,其包括至少一个传感器(10),配置成感测使用者的姿势和/或移动;和控制器,其与姿势控制装置通信,用于接收来自传感器的信号并且基于接收到的信号产生用于标线仪的控制指令,控制指令至少包括标线仪能够投射的激光束图案的ON/OFF状态。(A laser striping machine comprising: a posture control device comprising at least one sensor (10) configured to sense a posture and/or movement of a user; and a controller in communication with the attitude control device for receiving the signals from the sensor and generating control instructions for the reticle based ON the received signals, the control instructions including at least an ON/OFF state of a laser beam pattern that the reticle is capable of projecting.)

具有姿势控制功能的激光标线仪

技术领域

本申请涉及一种激光标线仪,具有姿势控制功能,用于控制激光标线仪的操作。

背景技术

激光标线仪或标线工具常被用于建筑和装修领域。传统的激光标线仪包括至少一个激光束发射器,用于发射激光束,激光束被投射到目标表面上,以形成预定的图案,该图案可被用作基准,以便于建造或改造中的作业。

激光标线仪通常具有HMI,通过HMI,使用者能够控制激光标线仪的操作。现有激光标线仪的HMI包括物理按钮,用以输入使用者指令,诸如输入初始设置,选择和触发不同的投影模式,等等。在操作前,激光标线仪通常被调整到适宜的位置和定向,而按压按钮的动作常常会影响已经调整好的标线仪的位置和定向,从而可能导致标线仪的投影图案出现误差或偏斜。

另外,当标线仪被设计成能够投射更多类型的图案时(例如,点,线,平面,十字交叉,等等),需要为HMI配备更多的按钮,因而HMI要占据标线仪上的较大面积。

为了减少按钮数量,单按钮设计被提出,其允许使用者触发周期性呈现的不同类型激光图案的ON/OFF。当使用者仅希望控制一个或少量激光图案时,这种模式可能给使用者带来困惑。

发明内容

本申请的一个目的是减轻激光标线仪因物理按钮导致的缺陷。

为了实现这一目的,在一个方面,本申请提供了一种激光标线仪,其包括:姿势控制装置,其包括至少一个传感器,所述传感器配置成感测使用者的姿势和/或移动;和控制器,其与姿势控制装置通信,用于接收来自传感器的信号并且基于接收到的信号产生用于标线仪的控制指令,控制指令至少包括标线仪所能够投射的激光束图案的ON/OFF状态。

根据一种可行实施方式,设有布置在基本上相同高度处的至少两个传感器,并且控制器配置成,当使用者从所述至少两个传感器中的第一传感器滑到所述至少两个传感器中的第二传感器时,产生控制指令以激活水平激光束,并且当使用者从所述至少两个传感器中的第二传感器滑到所述至少两个传感器中的第一传感器时,产生控制指令以关闭水平激光束。

根据一种可行实施方式,设有布置在不同高度处的至少两个传感器,并且控制器配置成,当使用者从所述至少两个传感器中的一个传感器滑到所述至少两个传感器中的另一传感器时,产生控制指令以激活竖直激光束,并且当使用者从所述至少两个传感器中的所述另一传感器滑到所述至少两个传感器中的所述一个传感器时,产生控制指令以关闭竖直激光束。

根据一种可行实施方式,设有适于被使用者点击的至少一个传感器,并且控制器配置成,当使用者点击这个传感器时,产生控制指令以激活/关闭铅锤激光点。

根据一种可行实施方式,存在适于被使用者划过的至少两个传感器,并且控制器配置成,当使用者从所述至少两个传感器中的某一传感器滑到所述至少两个传感器中的某另一传感器或从所述至少两个传感器中的所述某另一传感器滑到所述至少两个传感器中的所述某一传感器时,产生控制指令以激活/关闭铅锤激光点。

根据一种可行实施方式,标线仪包括HMI,并且至少一些传感器布置在HMI的屏幕上或屏幕下方。

根据一种可行实施方式,屏幕设有对应于传感器的标记,以指导使用者的滑动和/或点击动作。

根据一种可行实施方式,标线仪包括壳体,并且至少一些传感器布置在壳体上或壳体内侧。

根据一种可行实施方式,当使用者被两个传感器依次感测到时,两个传感器的信号之间存在延时,并且控制器配置成基于传感器的信号和延时确定不同的激光ON/OFF指令。

根据一种可行实施方式,传感器的感测范围为10至20mm。

根据一种可行实施方式,传感器选自:红外传感器,电容型传感器,无源红外传感器,电阻型传感器,和/或磁传感器。

根据一种可行实施方式,传感器包括当使用者位于传感器的捕捉区域内时能够捕捉使用者的姿势和/或移动的传感器。

根据一种可行实施方式,传感器配置成当使用者在传感器的捕捉区域内暴露在辐射中时捕捉使用者的图像。

根据一种可行实施方式,辐射包括可见光或不可见光。

根据一种可行实施方式,激光标线仪还包括配置成发射可见光或不可见光的发射器。

根据一种可行实施方式,传感器的感测范围为数米至数十米。

根据一种可行实施方式,传感器选自:摄像头,红外传感器,和/或无源红外传感器。

根据一种可行实施方式,传感器具有可调的感测范围。

根据本申请,标线仪包括姿势控制功能元件,以取代传统标线仪使用的物理按钮。在标线仪操作时,能够通过使用者身体部位的滑动或点击动作来输入指令,不需要物理按压。因物理按钮导致的激光标线仪的缺陷被消除。

本申请的其它优点和方面将在下面的详细描述中体现。

附图说明

通过参看附图阅读下面的详细描述,本申请将会被更充分地理解,在附图中:

图1是根据本申请一种实施方式的激光标线仪的示意性透视图;

图2是图1中的激光标线仪的示意性后视图;

图3是根据本申请的短距感测实施方式的激光标线仪的HMI的示意图,示出了HMI的姿势控制传感器和指示标记;

图4和5是表示能够在HMI上执行以便向标线仪输入指令的动作的示意图;

图6和7是激光标线仪的示意性透视图,示出了设置在标线仪其它位置处的姿势控制功能元件以及能够相对于这些姿势控制功能元件执行的动作;

图8是一种不同类型的激光标线仪的示意性透视图,该标线仪也配备有姿势控制功能元件;

图9是展示根据本申请的两个传感器的感测移动动作的原理的示意图;以及

图10是根据本申请的长距感测实施方式的激光标线仪的示意性透视图。

具体实施方式

总体上讲,本申请涉及一种激光标线仪。激光标线仪可以是任何类型的,可以具有任何形式。因此,尽管本申请将基于特定形式的激光标线仪进行描述,但本申请的范围也涵盖其它形式的激光标线仪。

图1和2示出了一种能够应用本申请的技术的激光标线仪,其中图1标线仪的顶侧、前侧和右侧,图2示出了标线仪的后侧。可以看到,标线仪包括壳体1,标线仪的各种功能元件安装于其内/其上。前部投射窗2暴露于壳体1的前侧,前部投射窗2包括水平分支和从水平分支向上延伸的竖直分支。水平激光束和竖直激光束能够分别穿过水平分支和竖直分支投射出来。顶部投射窗3暴露于壳体1的顶侧,铅锤激光点能够穿过顶部投射窗3投射出来。

在壳体1的一个倾斜的后侧部上,设有HMI 4,使用者能够借助HMI 4向标线仪输入指令,并且HMI 4能够显示标线仪的状态和操作的信息。

本申请的基本构思是取消传统标线仪的HMI中使用的按压式物理按钮,为此,标线仪配备有姿势控制装置,用于感测使用者的姿势。

作为例子,HMI 4配置为姿势控制装置,其能够感测使用者的身体部位、尤其是手部或指头的姿势和/动作,并将感测的姿势转化成用于控制标线仪的操作的输入指令。

为了感测使用者的姿势,本申请认为短距感测方式和长距感测方式能够被用于使用者的姿势感测。

作为短距感测方式,一些接近传感器被考察和评估。总体上讲,使用者的手指靠近姿势控制装置,例如,在20mm内的短距离范围内,因此传感器的工作范围应能覆盖这个距离范围。此外,感测精度、稳定性(在各种环境条件下,例如光照,温度等等)、灵敏度等,也是选择传感器的关键因素。申请人发现,IR(红外)传感器和电容型传感器满足所有这些要求。

这里使用的IR传感器配备有IR发射器,用于发射IR射线,和IR接收器,用于感测从使用者的手部或指头反射的IR射线。当使用者指头接近从IR发射器发射的IR光时,IR光被指头反射,反射的IR光被IR接收器感测到。IR传感器的工作范围是可调的,并且适合于短距感测应用(例如,10至20mm)。

这里使用的电容型传感器能够感测当使用者指头接触或接近电容型传感器时引起的电容变化。这种传感器的感测范围能够穿过玻璃或塑料感测,因此电容型传感器可以安装在壳体内部。电容型传感器的工作范围也是可调的,并且适合于短距感测应用(例如,10至20mm)。

可以理解,其它类型的接近传感器,诸如无源IR传感器,电阻型传感器,激光束传感器,磁传感器,等等,也可能满足短距感测要求,当然可能需要做一些适应性改造;例如,当使用无源IR传感器时,可能需要采用一些专门设计的镜头来实现短距离姿势感测。

接下来,HMI 4被改造成姿势控制装置,其采用了工作范围为10至20mm的接近传感器。接近传感器以适于感测使用者指头的姿势(手势)的分布模式布置在HMI 4限定的范围内。一种特定的分布模式在图3展现,其中传感器S1、S2和S3分布在一横线上,传感器S4、S2和S5分布在一纵线上,横线和纵线交叉于传感器S2。传感器S6在该纵线上布置在最下方传感器S5的下面,当然,传感器S6也可以布置在HMI 4的其它位置上。

如果传感器S1至S6(例如,电容型传感器)的感测场能够穿过HMI 4的屏幕,传感器可以安装在屏幕下面。另一方面,如果传感器S1至S6的感测场不能穿过的屏幕HMI 4,则传感器可以安装在屏幕上。

横向布置的传感器S1、S2和S3可被用于感测使用者指头的基本上横向(水平)的移动,纵向布置的传感器S4、S2和S5可被用于感测使用者指头的基本上纵向(竖直)的移动,而传感器S6可被用于感测使用者指头的点击。为了指导使用者指头的动作,十字交叉标记5形成在屏幕上,对应于横向传感器S1,S2和S3和纵向传感器S4,S2和S5,并且斑点或圆形点击标记6形成在屏幕上,对应于传感器S6。

如显示于图4,当使用者指头接近并且在水平和/或竖直方向上沿着十字交叉标记5的分支移动时,如带箭头的线所示,横向或纵向布置的传感器感测到使用者指头的动作,并且标线仪的控制器接收来自传感器的信号以确定使用者的意图,然后产生相应的指令以控制标线仪激活/关闭水平激光束和/或竖直激光束,激光束穿过前部投射窗2。例如,当指头从传感器S1移动至S3,水平激光束被激活,而当指头从传感器S3移动至S1,水平激光束被关闭;当指头从传感器S5移动至S4,竖直激光束被激活,而当指头从传感器S4移动至S5,竖直激光束被关闭。

如显示于图5,当使用者指头点击到点击标记6时,传感器S6感测到使用者指头的动作,标线仪的控制器产生相应的指令以控制标线仪激活铅锤激光点,铅锤激光点穿过顶部窗3,而当指头再次点击到点击标记6时,铅锤激光点被关闭。

作为替代或附加措施,标线仪可以包括布置在其它位置的传感器以形成姿势控制装置。作为例子,如显示于图6和7,传感器Sa布置于靠近前部投射窗2上的水平分支的第一端处,传感器Sb布置于靠近前部投射窗2的水平分支的第二端处。传感器Sc布置于壳体1的前部投射窗2的竖直分支上方的顶部前边缘处,传感器Sd布置于壳体1的顶部后边缘处,传感器Sc和Sd位于顶部窗3的前后两侧。传感器Sa至Sd可以安装在壳体1内或安装在壳体1上,取决于它们的感测场是否能够穿过壳体1。

标线仪的控制器能够接收来自Sa至Sd的信号传感器,并且产生相应的指令以控制标线仪激活/关闭激光束。例如,如显示于图6,当指头从传感器Sa水平移动至传感器Sb时,水平激光束被激活,而当指头从传感器Sb水平移动至传感器Sa时,水平激光束被关闭;当指头从传感器Sa或Sb竖直移动至传感器Sc,竖直激光束被激活,而当指头从传感器Sc竖直移动至传感器Sa或Sb时,竖直激光束被关闭;当指头从传感器Sc移动至传感器Sd,或点击传感器Sc和Sd之一时,铅锤激光点被激活,而当指头从传感器Sd移动至传感器Sc,或点击传感器Sc和Sd中的另一时,或再次点击所述传感器Sc和Sd之一时,铅锤激光点被关闭。

其它类型的指头动作,诸如同时点击两个传感器,沿非直线路径滑过三个或更多个传感器,等等,可以用于使控制器产生其它指令。

通过布置相应的传感器并将输入指令与感测到的传感器信号关联,其它类型的激光束激活/关闭操作也能够被实现。。

本申请的利用传感器形成的姿势控制装置也可以应用于其它类型的标线仪。例如,如显示于图8,对于具有激光发射凸台7和8的标线仪,传感器Sa和Sb可以布置在前凸台7下方的位置处,传感器Sc可以布置于前凸台7,传感器Sd可以布置于顶部凸台8。与传感器Sa至Sd相关的激光激活/关闭的触发操作可以类似于前面参照图6和7描述的。

可以理解,对于本申请的所有实施方式,所有激光束(水平,竖直,点,十字交叉等等)的激活/关闭操作能够通过点击相应的传感器或在相应的传感器之间滑动(移动)来实现。然而,在传感器之间滑动能够提供更高的可靠性,参照图9可以理解这一点。

图9示出了两个传感器的信号。当指头接近第一个传感器时,第一个传感器的输出信号的状态发生变化(例如,跳变),而当指头移向并且接近第二个传感器时,第二个传感器的输出信号的状态发生变化(例如,跳变)。从第一个传感器的输出信号的状态变化到第二个传感器的输出信号的状态变化之间存在触发延时Δt,例如,75ms至750ms。触发延时Δt能够防止激光束的激活/关闭的误触发。不同的触发延时可以被用于控制器,以确定不同的激光束的激活/关闭指令。

根据本申请的另一方面,如显示于图10,长距感测方式的姿势控制装置可以包括传感器(例如,CMOS传感器)10,其能够在相对长距离内感测使用者的身体部位的姿势和/或动作,例如,数米至数十米,诸如大约10米。传感器10可以安装在壳体1上或壳体1内,例如,安装在激光标线仪的背侧。传感器10的感测范围也可以是可调的。传感器10的感测信号被传送到控制器以确定使用者的意图,然后控制器产生相应的指令以控制激光标线仪的操作(类似于前面参照短距感测方式实施方式所描述的)。激光标线仪中也可以设置一个以上的传感器10。

长距感测方式的传感器10可以是这样的传感器,当使用者暴露在传感器10的捕捉区域内的辐射时,其能够捕捉(拍摄)使用者身体部位的图像。例如,辐射可以是可见光或不可见光。辐射可以来自环境光,或来自激光标线仪的辐射发射器11。

辐射发射器11,如果有的话,也可以安装在壳体1上或壳体1内,并且激光标线仪中也可以设置一个以上的辐射发射器11。

作为长距感测方式传感器10的例子,能够捕捉使用者图像的传感器可被使用。例如,传感器10可以是微型摄像头,其能够捕捉(拍摄)使用者在可见光中的图像。

作为长距感测方式传感器10的其它例子,IR传感器或无源IR传感器可以被使用,以捕捉使用者在不可见光中的图像。对于IR传感器,其包括IR发射器和IR接收器。IR发射器发射IR射线。从IR发射器发射的IR射线射入使用者的身体部位中,然后,暴露在IR射线中的使用者身体部位的图像能够被IP接收器感测到。对于无源IR传感器,其可以仅包括IR接收器,用于在使用者身体部位暴露在来自环境光线中的IR射线时感测使用者身体部位。

其它类型的l长距感测方式传感器(具有或不具有辐射源),也可在此使用。

短距和长距感测方式也可以在同一激光标线仪中组合使用。

可以看到,根据本申请,激光标线仪包括姿势控制装置以替代传统激光标线仪中使用的物理按钮。在标线仪的操作中,能够通过使用者指头、手或其它身体部位的滑动、点击或其它类型的动作来输入指令,不需要按压动作。因物理按钮导致的激光标线仪缺陷可以消除。

虽然这里参考具体的示例性实施方式描述了本申请,但是本申请的范围并不局限于所示的细节。在不偏离本申请的基本原理的情况下,可针对这些细节做出各种修改。

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