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CN111665783B - 工具定向系统和方法 - Google Patents

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CN111665783B
CN111665783B CN202010145629.0A CN202010145629A CN111665783B CN 111665783 B CN111665783 B CN 111665783B CN 202010145629 A CN202010145629 A CN 202010145629A CN 111665783 B CN111665783 B CN 111665783B
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Abstract

本发明涉及工具定向系统和方法。本文描述了用于工具定向和/或位置确定系统的系统和方法。在一示例中，多个工具传感器可以被联接至工具。工具传感器可以将数据提供给控制模块或系统控制器。因此可以从数据中确定工具的定向和/或位置。如果工具的定向和/或位置与期望的定向匹配，则工具和/或控制模块可以提供工具处于期望的定向的指示。

Description

工具定向系统和方法
技术领域
本公开大体上涉及工具系统，并且更具体地涉及确定和传达工具系统的定向和定位的系统和技术。
背景技术
确定所用工具的定向和定位对于维持由工具制造的成品的质量很重要。例如，在利用钻头在基材上钻洞的制造过程中，钻头通常将需要相对于被钻孔的表面以特定角度定向，以及钻头在基材上的期望位置上的精确定位。
当前，自动化制造由复杂的机器人执行。这样的机器人需要编程并且非常昂贵，从而使得它们对于某些制造技术而言是不切实际且不经济的。另外，这种机器人体积大，不能在空间有限的设施中部署/展开(deployed)，并且不能快速展开。
发明内容
公开了用于工具定向和/或位置感测装置的系统和方法。所述装置可以包括：第一工具传感器，其被配置为联接至工具的第一部分；第二工具传感器，其被配置为联接至工具的第二部分；第三工具传感器，其配置为联接至工具的第三部分，以及包括用户界面的控制模块。控制模块可被配置为通信地联接至第一工具传感器、第二工具传感器和第三工具传感器。控制模块还可被配置为在第一时间帧内接收来自第一工具传感器、第二工具传感器和第三工具传感器的校准数据，从所述校准数据确定工具的主长度的校准定向，在第二时间帧内，从第一工具传感器、第二工具传感器和第三工具传感器接收定向数据，从所述定向数据确定工具的主长度是否基本上类似于校准定向来定向，并且通过用户界面提供关于工具的主长度是否基本上与校准定向类似地定向的指示。
在另一个示例中，可以公开一种方法。该方法可以包括在第一时间帧内从第一工具传感器、第二工具传感器和第三工具传感器接收校准数据，其中第一工具传感器联接至工具的第一部分，第二工具传感器联接至工具的第二部分，以及第三工具传感器联接至工具的第三部分，从校准数据确定工具的主长度的校准定向，在第二时间帧内从第一工具传感器、第二工具传感器和第三工具传感器接收定向数据，并且从定向数据确定工具的主长度是否基本上与校准定向类似地定向，并且通过用户界面提供关于工具的主长度是否基本上与校准定向类似地定向的指示。
本发明的范围由权利要求限定，该权利要求通过引用并入本部分。通过考虑以下对一个或多个实施方式的详细描述，将向本领域技术人员提供对本公开的更完整理解，以及本公开的附加优点的领悟。将参考首先将简要描述的附图。
附图说明
图1示出了根据本公开的示例的一种增强工具。
图2示出了根据本公开的示例的另一种增强工具。
图3示出了根据本公开的示例的工具定位系统。
图4示出了根据本公开的示例的工具定位系统的框图。
图5示出了根据本公开的示例来操作工具定位系统的技术的框图。
通过参考下面的详细描述，可以最好地理解本公开的示例及其优点。应当理解，相同的附图标记用于标识在一个或多个附图中示出的相同的元件。
具体实施方式
本文描述了用于工具定位的系统和技术的各种示例。在某些示例中，可以描述工具定位系统。工具定位系统可以包括多个工具传感器和控制模块，每个工具传感器被配置为联接至工具的一部分。
该工具可以包括主长度。主长度可以为操作工具所沿的长度或轴线。例如，工具可以为钻头，并且主长度可以为限定钻头的方向的轴线。在其他示例中，主长度可以为工具的另一操作的方向(例如，用于铆接工具的铆钉的插入方向、用于螺钉的行进方向和/或与工具的操作相关联的另一此类方向)。
控制模块可以包括用户界面。控制模块可以通信地联接至工具传感器，并且可以从工具传感器接收校准数据以确定工具的主长度的校准定向。校准定向可以为期望的定向(例如，工具的正确操作所需的工具的定向)。控制模块还可以从工具传感器接收定向数据，并且从定向数据确定工具的主长度是否基本上与校准定向类似地定向。然后，控制模块可以提供关于工具的主长度是否基本上与校准定向类似地定向的指示。
图1示出了根据本公开的示例的一种增强工具。图1的工具系统100包括工具102、工具传感器104A-C、控制模块106、校准插件108和校准块110。
在某些示例中，工具102可以为钻头、铆钉枪、焊机、粘合剂施加器、螺丝刀、套筒起子和/或其他此类合适的工具。工具102可以包括限定工具102的操作方向的主长度。操作方向可以为例如钻孔的方向、铆钉的插入方向、螺钉的行进方向和/或工具操作的另一个这样的方向。在某些示例中，可能需要工具102的主长度大致(例如，+/-10％)正交于基材的表面定向。
工具传感器104A-C可以为定向和/或定位传感器。在某些示例中，每个单独的工具传感器104A-C可以为例如加速度计、陀螺仪、重力传感器、全球定位传感器(GPS)和/或可以单独使用或与一个或多个其他传感器组合使用的另一种类型的传感器，以确定传感器联接至的对象的定向或位置。例如，工具传感器104A-C可以为可以检测沿一个或多个轴线的定向(例如，检测沿一个或多个垂直轴线的定向和/或检测对象的旋转)的定向传感器。这样的传感器可以例如检测重力并根据检测到的重力确定定向，可以为加速度计，并且可以根据经历的加速度确定定向的变化，从而可以确定当前定向，可以为陀螺仪，和/或可以通过另一种技术检测定向和/或定位。工具102的定向可以例如通过工具传感器104A-C的传感器读数的三角测量来确定。尽管图1示出了三个工具传感器104A-C，但是其他示例可以包括更多或更少的工具传感器。
工具传感器104A-C可以联接至工具102的不同部分。例如，如图1所示，工具传感器104A可以联接至工具102的第一部分，工具传感器104B可以联接至工具102的第二部分，以及工具传感器104C可以联接至工具102的第三部分。第一部分、第二部分和第三部分可以彼此间隔开。在这样的示例中，第一部分、第二部分和第三部分可以被定位在工具102的末端处(例如，如由工具102的长度、宽度和/或高度所确定的工具102的端部的10％以内)。因此，对于大致L形的工具102(其可以为例如钻头)，工具传感器104A可以被定位在工具102的靠近“L”转弯处的顶部上，工具传感器104B可以被定位在工具102的一端上，以及工具传感器104C可以定位在工具102的另一端部上。工具传感器104B和104C被定位在其上的两个端部可以在工具102的彼此最远或接近最远的部分上。以这种间隔开的方式定位工具传感器104A-C可以允许工具传感器104A-C更容易地确定工具102的定向。
在某些示例中，工具传感器104A-C可以被配置为联接至工具102。例如，工具传感器104A-C可以为用户可以联接至工具102的单独的传感器。工具传感器104A-C可以粘附地(例如，用胶水或胶带)、机械地(例如，用诸如螺栓或快速释放机构的机械紧固件)和/或磁性地联接至工具102。因此，用户可以将工具传感器104A-C(以及本文所述的工具定位和/或定向系统的其他部分)设置(例如，通过附接进行改造)在任何现有工具上。
工具传感器104A-C可以被配置为与控制模块106通信。工具传感器104A-C可以通过有线或无线通信技术与控制模块106电通信。例如，在特定示例中，工具传感器104A-C可以通过一种或多种有线连接被连接至控制模块106。在其他示例中，工具传感器104A-C可以通过一种或多种无线通信技术(例如，通过射频或RF通信、WiFi、蓝牙、近场通信或其他无线通信标准)连接至控制模块106。因此，工具传感器104A-C可以将数据提供给控制模块106。
控制模块106可以为被配置为至少提供工具102的定向和/或位置的指示的模块。控制模块106可以包括例如微处理器、微控制器、信号处理器件、存储器存储器件和/或任何附加器件，以执行本文所述的各种操作中的任何一种。在各种示例中，控制模块106和/或其相关联的操作可以被实现为单个器件或多个连接的器件(例如，通过有线或无线连接通信地链接)以共同构成控制模块106。
控制模块106可以包括一个或多个存储器部件或器件以存储数据和信息。存储器能够包括易失性和非易失性存储器。这样的存储器的示例包括RAM(随机存取存储器)、ROM(只读存储器)、EEPROM(电可擦除只读存储器)、闪存或其他类型的存储器。在某些示例中，控制模块106可以适于响应于传感器和/或用户输入来执行存储在存储器中的指令以实施本文所述的各种方法和过程，包括控制算法的实施和执行。
控制模块106可以从工具传感器104A-C接收数据。控制模块106可以接收这样的数据并校准工具102的期望定向和/或位置并且/或确定工具102的当前定向和/或位置。例如，控制模块106可以被置于校准模式。校准模式可以用于确定工具102的期望定向。
为了确定校准定向，工具102可以被联接至校准插件108。在某些示例中，校准插件108可以为例如被构造成联接至工具102的空钻头(blank bit)。可以另外将校准插件108插入校准块110的开口112中，以确定工具102的期望定向。开口112可以被构造成接收校准插件108。校准块110可包括扁平表面114，以及开口112的主轴线可正交于扁平表面114。
在校准模式中，当将校准插件108联接至工具102并插入开口112中时，工具传感器104A-C可以确定工具102在多个轴线或自由度中的一者中的定向，并发送指示定向的数据到控制模块106。例如，校准块110可以设置在基材的表面上。扁平表面114可以设置在基材的表面上，以允许确定相对于基材的表面的期望定向。
开口112可以被构造成接收校准插件108。在某些示例中，开口112可以被成形为对应于校准插件108，以将校准插件紧密地保持在开口112内。例如，如果校准插件108为圆柱形的形状(例如，具有圆形或椭圆形的横截面)，则开口112可以为相应的圆柱形的形状(例如，具有圆形或椭圆形的横截面)。这样的开口112的横截面可以比校准插件108的横截面稍大，以允许将校准插件108装配在开口112内。在其他示例中，校准插件108和/或开口112可以为其他形状(例如，六边形、八边形、正方形、三角形和/或其他这样的形状)。
因此，当校准插件108被联接至工具102时，将校准插件108插入到开口112中可以允许确定工具102相对于基材表面的基本上垂直的定向(例如，期望的定向或校准定向)。然后工具传感器104A-C可以相应地将指示从工具传感器104A-C确定的定向的数据(例如，校准数据)发送至控制模块106。
控制模块106可以将数据和/或由数据指示的位置存储为期望的定向。然后可以将控制模块106置于操作模式中。在操作模式下，控制模块106可以根据由工具传感器104A-C提供的数据来确定工具102的定向(和/或位置)。例如，工具传感器104A-C可各自提供涉及工具102的沿着一个或多个轴线和/或自由度的定向的数据。在某些示例中，控制模块106的用户界面可以提供当前定向的指示(例如，屏幕可以传达工具102当前与竖直方向成多少度)。在另一示例中，控制模块106可以将针对工具102的沿着一个或多个轴线和/或自由度的期望定向的所存储的数据与从工具传感器104A-C接收到的数据进行匹配。当用于轴线和/或自由度中的一者或多者的数据基本匹配时，控制模块106可以确定工具102处于期望的定向并提供这样的指示。
在某些示例中，控制模块106可以完全或主要利用从一个、一些或所有工具传感器104A-C接收到的数据来确定工具102的定向。因此，在某些示例中，控制模块106可以被配置为根据工具102的期望定向来减值或忽略来自一个或多个工具传感器104A-C的数据。例如，工具102的期望定向可以为工具102正交于扁平表面114。然而，在某些情况下，工具102围绕z轴线(例如，校准插件108的主轴线)的旋转可能不太重要。在这种情况下，可以忽略用于确定工具102相对于围绕z轴线的旋转的定向的数据，或者给予该数据较小的重视。
因此，即使控制模块106确定工具102以不同于校准定向的方式绕z轴线旋转，但是如果控制模块106确定例如期望的定向是将工具102正交于表面定位并且尽管旋转差异，工具102当前仍正交于表面，则控制模块106仍可以确定工具102被定向为期望的定向。因此，在某些这样的示例中，控制模块106可以仅根据工具传感器102A-C相对于一个或多个轴线而不是相对于旋转的定向来确定工具102的定向。
例如，即使工具102处于围绕校准插件108的主轴线的任何数量的可能旋转位置中，控制模块106也能够确定工具102被定向在期望的定向中。因此，工具102可以围绕校准插件108的主轴线移动，同时仍然被确定为处于期望的定向。
在某些这样的示例中，具有校准插件108的工具102可以被插入到校准块110中。然后可以将校准块110放置在期望的表面或平面上，并且控制模块106可以如本文所述确定期望的定向。在某些示例中，工具102可以旋转360度(例如，通过工具102的电机或手动地)以确定工具102的正交于表面或平面的所有可能的定向。在其他示例中，工具102可以自动确定校准插件108的主轴线(例如，由于工具102被配置为仅沿一个轴线接收校准插件108，因此工具102可以被编程为自动确定校准插件108的主轴线沿着该轴线)，并确定工具102的所有可能的正交于校准插件108的主轴线的表面或平面的位置。
在某些另外的示例中(例如，工具102包括三个、四个或五个或更多个工具传感器104的示例)，控制模块106可以确定为非水平或垂直定向的期望定向。即，期望的定向可以为正交于倾斜表面的定向。控制模块106可以通过根据来自工具传感器的数据(例如，通过三维三角测量或利用该数据的其他技术，或者通过计算所有轴线上的旋转角度)确定平行于倾斜的表面的虚拟平面，来确定这种期望的定向。然后，控制模块106还可以确定期望的定向是使校准插件108的主轴线垂直于虚拟平面，并确定工具102的位置以及工具102是否相应地处于期望的定向。
在某些示例中，控制模块106可以被配置为在控制模块106确定工具102基本上与期望的定向和/或校准定向类似地定向和/或定位时提供指示(例如，视觉、触觉、音频和/或其他类型的指示)。例如，当控制模块106确定工具102基本上与期望的定向和/或校准定向类似地定向和/或定位时，控制模块106可以提供声音、打开灯或提供消息或振动。在其他示例中，工具102可以提供指示。
这样，图1的工具系统100示出了可以被改装到现有工具的定向和/或定位系统。当工具102处于期望的定向时，系统可以警告用户，以允许用户更方便和准确地使用工具102。
图2示出了根据本公开的示例的另一种增强工具。图2公开了工具系统200。工具系统200包括工具202。工具系统200可以另外包括校准插件208(类似于校准插件108)和校准块110。
工具202可以类似于工具102，但是可以包括集成的工具传感器204A-C和/或集成的控制模块206。因此，工具102可以包括嵌入式工具传感器204A-C和/或控制模块206。工具传感器204A-C可以适当地设置(例如，基本上设置在工具202的末端)。
图3示出了根据本公开的示例的工具定位系统。图3的工具系统300可以包括工具302、表面传感器316A-D、表面318和系统控制器320。
工具302可以为本文所述的任何类型的工具。在某些示例中，工具302可包括本文所述的工具传感器和/或控制模块。工具302的控制模块可以与表面传感器316A-D和/或系统控制器320通信。尽管图3的示例包括四个表面传感器316A-D，但是其他示例可以包括更多或更少的表面传感器。
表面传感器316A-D可以设置在表面318的不同部分上。表面318可以为工具302的工作表面(例如，工具302可以执行与表面318相关联的一个或多个任务，诸如表面318的焊接或钻孔部分)。表面传感器316A-D可以被定位成允许确定工具302相对于表面传感器316A-D的位置，并且因此允许确定工具302在表面318上的位置。
表面传感器316A-D可以被配置为与工具302通信。例如，在某些示例中，工具302可以与表面传感器316A-D中的每个通信。可以感测在每个表面传感器316A-D与工具302之间提供数据所花费的时间差，以确定工具302相对于表面传感器316A-D的位置。然后可以对工具302相对于表面传感器316A-D的位置进行相应的三角测量。
在某些示例中，系统控制器320可以与表面传感器316A-D和工具302进行通信。系统控制器320可以被配置为确定工具302的位置(例如，根据从表面传感器316A-D和/或工具302接收到的数据)。在某些示例中，系统控制器320可以另外包括工具302在表面318上的期望位置。表面318可以为工具302需要执行的一个或多个动作(例如，钻洞、提供铆钉、机加工表面)所需要的工具表面。期望位置可以为表面318上的工具302应当被定位在其上以与表面318接合的特定点和/或区域。这些点可以为例如工具302应该在表面318上钻孔的点。因此，系统控制器320可以确定工具302的位置，确定工具302的位置是否与期望位置匹配，并且如果工具302的位置与期望位置匹配，则相应地提供反馈。
在某些示例中，可以从一个或多个模型确定这样的期望位置。例如，可以从计算机辅助设计(CAD)模型确定期望位置。系统控制器320可以包括CAD模型，并根据CAD模型确定生产过程。另外，系统控制器320可以确定工具302的工具类型(例如，通过与工具302的控制模块通信并确定工具302的标识类型)，并确定工具302需要执行以形成CAD模型的组成部分的生产过程。确定生产过程可以包括为每个过程确定表面318上的期望位置和/或定向。然后，系统控制器320可以检测工具302相对于表面318的位置和/或定向，并在工具302的位置和/或定向匹配期望的位置和/或定向时提供指示(例如，音频、视觉和/或触觉指示)。
图4示出了根据本公开的示例的工具定位系统的框图。图4示出了系统控制器420、表面418、工具402、网络426和外部传感器424。在各种示例中，系统控制器420、表面418的组成部分或联接至表面418的部件、外部传感器424和/或工具402或其部件可以经由网络426通信地联接。网络426可以为短程网络(例如，WiFi、蓝牙或其他这样的网络)，或者可以为远程网络(例如，以太网或互联网)。
表面418可以类似于图3的表面318。表面418可包括联接至表面418的一个或多个表面传感器416。在某些示例中，表面传感器416可以可移除地联接至表面418和/或永久联接(例如嵌入)在表面418内。
系统控制器420可以类似于图3的系统控制器320。因此，系统控制器420可以通过网络426接收数据，并相应地确定工具402的定向和/或位置。
工具402可包括一个或多个工具传感器404、控制模块406、校准插件408和界面422。工具传感器404、控制模块406和校准插件408可类似于本文所述的工具的相应部件。界面422可以为被配置为与工具402的用户通信的用户界面。在某些示例中，界面422可以联接至控制模块406，或者可以为控制模块406的一部分。例如，界面422可以为联接至控制模块406并且被配置为向用户提供信息的扬声器、触觉反馈装置、灯和/或显示器。
外部传感器424可以为未联接至表面418和/或工具402的传感器。外部传感器424可以被配置为确定或辅助确定工具402的定向和/或位置。例如，外部传感器424可以为一个或多个外部摄像机，其被配置为提供视频数据，以允许从视频数据确定工具402的定向。在另一个示例中，外部传感器424可以为允许通过GPS信号确定工具402的位置的GPS装置。
图5示出了根据本公开的示例的操作工具定位系统的技术的框图。在框502中，可以确定工具的校准定向。如本文所述，可以通过将工具置于校准模式并确定校准定向来确定校准定向，或者可以通过预定的校准定向来确定校准定向(例如，可以预定一个或多个校准定向，并且用户可以选择期望的预定校准定向)。
在确定校准定向之后，可以在框504中接收工具传感器数据，可以在框506中接收其他传感器数据，和/或可以在框508中接收定向和/或位置指令。工具传感器数据可以为来自如本文所述的工具传感器的数据。其他传感器数据可以为来自一个或多个表面传感器和/或其他外部传感器的数据(例如，GPS数据)。定向和/或位置指令可以为工具的期望定向和/或位置。在某些示例中，期望的定向可以为校准定向，但是其他示例可以包括其他(例如，预存储的)定向和/或期望的位置。
在框504-508中接收到数据和指令之后，可以在框510中确定工具的定向，并且可以在框512中确定工具的位置。如果确定工具的定向或位置中的一者或两者匹配期望的定向和/或位置(例如，确定为匹配校准定向)，则可以在框514中提供指示。该指示可以为来自工具的音频、触觉、视觉和/或其他类型的指示。该指示可以警告工具的用户该工具处于期望的定向和/或位置。然后可以使用该工具执行期望的操作。
此外，本公开包括根据以下条款的实施例：
条款1.一种装置，包括：
第一工具传感器(104A)，其被配置为联接至工具(102)的第一部分；
第二工具传感器(104B)，其被配置为联接至所述工具(102)的第二部分；
第三工具传感器(104C)，其被配置为联接至所述工具(102)的第三部分；以及
控制模块(106)，其包括用户界面，并被配置为：
通信地联接至所述第一工具传感器(104A)、所述第二工具传感器(104B)和所述第三工具传感器(104C)；以及
执行操作，包括：
在第一时间帧内，从所述第一工具传感器(104A)、所述第二工具传感器(104B)和所述第三工具传感器(104C)接收校准数据；
根据所述校准数据确定所述工具(102)的主长度的校准定向；
在第二时间帧内，从所述第一工具传感器(104A)、所述第二工具传感器(104B)和所述第三工具传感器(104C)接收定向数据；
从所述定向数据确定所述工具的主长度是否基本上与所述校准定向类似地定向；以及
通过所述用户界面提供关于所述工具的主长度是否基本上与所述校准定向类似地定向的指示。
条款2.根据条款1所述的装置，其中，所述第一部分、所述第二部分和所述第三部分为所述工具的末端。
条款3.根据条款1所述的装置，其中，所述第一工具传感器(104A)、所述第二工具传感器(104B)和/或所述第三工具传感器(104C)被配置为粘附地、机械地和/或磁性地联接至所述工具。
条款4.根据条款1所述的装置，还包括具有开口(112)的校准块(110)，所述开口被配置为接收联接至所述工具的校准插件(108)，其中，通过将所述校准插件(108)插入所述开口(112)中来确定所述校准定向。
条款5.根据条款4所述的装置，其中，所述校准块(110)包括扁平表面(114)，并且其中，所述开口(112)与所述扁平表面(114)基本上正交。
条款6.根据条款1所述的装置，还包括所述工具，其中，所述第一工具传感器(104A)、所述第二工具传感器(104B)、所述第三工具传感器(104C)和所述控制模块(106)联接至所述工具。
条款7.根据条款6所述的装置，其中，所述工具为钻头。
条款8.根据条款6所述的装置，还包括：校准插件(108)，其联接至所述工具并且被配置为插入校准块(110)的开口(112)中，其中，所述操作还包括：
确定所述校准插件(108)被插入所述开口(112)中；以及
基于确定是否将所述校准插件(108)插入所述开口(112)中，将所述控制模块(106)置于校准模式，其中，接收所述校准数据基于所述控制模块(106)被置于所述校准模式。
条款9.根据条款8所述的装置，其中，所述操作还包括：
从所述用户界面接收第一输入，其中，接收所述校准数据还基于接收所述第一输入。
条款10.根据条款1所述的装置，其中，所述指示包括可听见的声音和/或视觉指示，并且其中，所述用户界面包括扬声器和/或灯。
条款11.根据条款1所述的装置，其中，所述控制模块(106)被配置为无线通信地联接至所述第一工具传感器(104A)、所述第二工具传感器(104B)和所述第三工具传感器(104C)。
条款12.根据条款1所述的装置，其中，所述第一工具传感器(104A)、所述第二工具传感器(104B)和/或所述第三工具传感器(104C)包括定向和/或定位传感器。
条款13.根据条款1所述的装置，还包括：
第四工具传感器，其被配置为联接至所述工具的第四部分，其中，所述控制模块(106)还通信地联接至所述第四工具传感器。
条款14.根据条款1所述的装置，还包括：表面传感器(316A-D)，其被配置为联接至工具表面(318)，其中，所述表面传感器(316A-D)被配置为通信联接至所述控制模块(106)，并且其中，所述操作还包括：
根据来自所述表面传感器(316A-D)的数据确定所述工具(102)在所述工具表面(318)上的位置，其中，另外基于所述工具(102)的位置来提供所述指示。
条款15.根据条款14所述的装置，还包括：通信联接至所述控制模块(106)的系统控制器，其中，所述操作还包括：
确定所述工具(102)的期望位置；以及
确定所述工具(102)的位置是否基本上匹配所述期望位置，其中，另外基于确定所述工具(102)的位置是否基本上匹配所述期望位置来提供所述指示。
条款16.一种方法，包括：
在第一时间帧内，从第一工具传感器(104A)、第二工具传感器(104B)和第三工具传感器(104C)接收校准数据，其中，所述第一工具传感器(104A)联接至工具的第一部分，第二工具传感器(104B)联接至所述工具的第二部分，以及第三工具传感器(104C)联接至所述工具的第三部分；
根据所述校准数据确定所述工具(102)的主长度的校准定向；
在第二时间帧内，从所述第一工具传感器(104A)、所述第二工具传感器(104B)和所述第三工具传感器(104C)接收定向数据；
从所述定向数据确定所述工具(102)的主长度是否基本上与所述校准定向类似地定向；以及
通过用户界面提供关于所述工具(102)的主长度是否基本上与所述校准定向类似地定向的指示。
条款17.根据条款16所述的方法，其中，所述第一部分、所述第二部分和所述第三部分为所述工具(102)的末端。
条款18.根据条款16所述的方法，还包括：
确定是否将所述工具(102)的校准插件(108)插入校准块(110)的开口(112)中，其中，基于确定是否将所述校准插件插入所述开口(112)中来接收所述校准数据(112)。
条款19.根据条款18所述的方法，还包括：
从所述用户界面接收第一输入，其中，接收所述校准数据还基于所述接收所述第一输入。
条款20.根据条款16所述的方法，还包括：
确定所述工具(102)的期望位置；
根据从与工具表面(318)联接的表面传感器(316A-D)接收到的数据确定所述工具在所述工具表面上的位置；以及
确定所述工具(102)的位置是否基本上匹配所述期望位置，其中，另外基于确定所述工具(102)的位置是否基本上匹配所述期望位置来提供所述指示。
上述示例说明但不限制本发明。还应当理解，根据本发明的原理可以进行多种修改和变化。因此，本发明的范围仅由所附权利要求限定。

Claims (11)

1.一种装置，包括：
第一工具传感器(104A)，其被配置为联接至工具(102)的第一部分；
第二工具传感器(104B)，其被配置为联接至所述工具(102)的第二部分；
第三工具传感器(104C)，其被配置为联接至所述工具(102)的第三部分；
控制模块(106)，包括用户界面，并被配置为：
通信地联接至所述第一工具传感器(104A)、所述第二工具传感器(104B)和所述第三工具传感器(104C)；以及
执行操作，包括：
在第一时间帧内，从所述第一工具传感器(104A)、所述第二工具传感器(104B)和所述第三工具传感器(104C)接收校准数据；
根据所述校准数据确定所述工具(102)的主长度的期望定向；
在第二时间帧内，从所述第一工具传感器(104A)、所述第二工具传感器(104B)和所述第三工具传感器(104C)接收定向数据；
从所述定向数据确定所述工具的主长度是否基本上与所述期望定向类似地定向；以及
通过所述用户界面提供关于所述工具的所述主长度是否基本上与所述期望定向类似地定向的指示；以及
被配置为布置在工作表面(318)上的表面传感器(316A-D)，其中，所述表面传感器(316A-D)被配置为通信联接至所述控制模块(106)，并且其中，所述操作还包括：
根据来自所述表面传感器(316A-D)的数据确定所述工具(102)在所述工作表面(318)上的位置，其中，另外基于所述工具(102)的位置来提供所述指示；其中
所述工具的所述主长度包括操作所述工具所沿的长度或轴线；
所述装置还包括具有开口(112)的校准块(110)，所述开口被配置为接收联接至所述工具的校准插件(108)，其中，通过将所述校准插件(108)插入所述开口(112)中来确定所述期望定向。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一工具传感器(104A)、所述第二工具传感器(104B)和/或所述第三工具传感器(104C)被配置为粘附地、机械地和/或磁性地联接至所述工具。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述校准块(110)包括扁平表面(114)，并且其中，所述开口(112)与所述扁平表面(114)基本上正交。
4.根据权利要求1所述的装置，还包括所述工具，其中，所述第一工具传感器(104A)、所述第二工具传感器(104B)、所述第三工具传感器(104C)和所述控制模块(106)联接至所述工具，其中，所述工具为钻头。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述操作还包括：
确定所述校准插件(108)被插入所述开口(112)中；以及
基于确定是否将所述校准插件(108)插入所述开口(112)中，将所述控制模块(106)置于校准模式，其中，接收所述校准数据基于所述控制模块(106)被置于所述校准模式。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述操作还包括：
从所述用户界面接收第一输入，其中，所述接收所述校准数据还基于接收所述第一输入。
7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述指示包括可听见的声音和/或视觉指示，并且其中，所述用户界面包括扬声器和/或灯。
8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制模块(106)被配置为无线通信地联接至所述第一工具传感器(104A)、所述第二工具传感器(104B)和所述第三工具传感器(104C)。
9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一工具传感器(104A)、所述第二工具传感器(104B)和/或所述第三工具传感器(104C)包括定向和/或定位传感器。
10.根据权利要求1所述的装置，还包括：
第四工具传感器，其被配置为联接至所述工具的第四部分，其中，所述控制模块(106)还通信地联接至所述第四工具传感器。
11.根据权利要求1所述的装置，还包括：通信联接至所述控制模块(106)的系统控制器，其中，所述操作还包括：
确定所述工具(102)的期望位置；以及
确定所述工具(102)的位置是否基本上匹配所述期望位置，其中，另外基于确定所述工具(102)的位置是否基本上匹配所述期望位置来提供所述指示。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN220218269U (zh) * 2020-10-16 2023-12-22 米沃奇电动工具公司 动力工具
US12115612B2 (en) * 2021-05-21 2024-10-15 Gryp Technologies Inc. Method and system for cueing a user of a tool
NL2028941B1 (en) * 2021-08-09 2023-02-22 Van Der Vegte Robert System for aiding a user in the positioning of a drilling machine, method of positioning a drilling machine, and an assembly of a drilling machine and a positioning device
CN115889844B (zh) * 2022-11-16 2023-10-20 苏州晴森模具有限公司 一种汽车内饰模具钻孔设备及基于互联网的控制系统
CN117531948B (zh) * 2024-01-10 2024-04-05 南京航空航天大学 人机协作铆接系统及协作铆接方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009007977A1 (de) * 2009-02-06 2009-07-23 Konrad, Hilmar, Dipl.-Ing. Handwerkzeugmaschine mit Drehratensensor

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6000939A (en) * 1999-02-08 1999-12-14 Ray; Isaac Universal alignment indicator
DE10117953A1 (de) 2001-04-10 2002-10-24 Hilti Ag Positionierhilfe für Handwerkzeuggerät
US6553321B2 (en) 2001-08-24 2003-04-22 Xerox Corporation Intelligent assembly systems and methods
JP2003181782A (ja) 2001-12-19 2003-07-02 Nachi Fujikoshi Corp 産業用ロボット
DE10243651A1 (de) * 2002-09-19 2004-04-01 Claas Fertigungstechnik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Eindringtiefenermittlung
US6845279B1 (en) * 2004-02-06 2005-01-18 Integrated Technologies, Inc. Error proofing system for portable tools
WO2006020571A2 (en) * 2004-08-11 2006-02-23 William Szieff Tool with motion and orientation indicators
DE102004046000B4 (de) 2004-09-17 2016-07-21 C. & E. Fein Gmbh Elektrowerkzeug mit einem Lage- und Orientierungssystem
US7404696B2 (en) * 2005-02-18 2008-07-29 Black & Decker Inc. Drill driver with chuck-mounted drill accessories
CH698357B1 (de) * 2006-12-22 2013-09-13 Kulicke & Soffa Die Bonding Gmbh Verfahren zum Kalibrieren der x-y Positionierung eines Positionierwerkzeugs, sowie Vorrichtung mit einem derartigen Positionierwerkzeug.
US20090192644A1 (en) 2008-01-30 2009-07-30 Meyer Thomas J Method and system for manufacturing an article using portable hand-held tools
US7992311B2 (en) * 2008-04-17 2011-08-09 John Cerwin Rotary boring tool alignment and depth indication system
US7787981B2 (en) 2008-05-16 2010-08-31 Xerox Corporation System for reliable collaborative assembly and maintenance of complex systems
WO2011038924A2 (en) 2009-10-01 2011-04-07 Janssen Pharmaceutica Nv Treatment of disease with proteasome inhibitors
DE102009046789A1 (de) * 2009-11-17 2011-05-19 Robert Bosch Gmbh Handwerkzeugmaschinenvorrichtung
EP2502712A1 (en) * 2011-03-23 2012-09-26 Hexagon Technology Center GmbH Working tool positioning system
CN102636186A (zh) * 2012-04-10 2012-08-15 中国人民解放军海军航空工程学院 一种三轴转台角位置定位校准装置
US9114494B1 (en) * 2013-03-14 2015-08-25 Kenneth Jack Mah Electronic drill guide
US20150187198A1 (en) 2013-12-27 2015-07-02 Aaron G. Silverberg Orientation Measurement And Guidance Of Manually Positioned Objects
DE102016102753A1 (de) 2016-02-17 2017-08-17 Vorwerk & Co. Interholding Gmbh Handwerkzeug mit Lagebestimmung und Verfahren zur Lagebestimmung eines Handwerkzeuges
CN109789526B (zh) * 2016-09-19 2021-11-16 苏州宝时得电动工具有限公司 手持式工具系统
CN108972572B (zh) * 2017-05-31 2022-10-28 精工爱普生株式会社 控制装置、机器人以及控制方法
AU2018345760A1 (en) * 2017-10-02 2020-01-30 Mcginley Engineered Solutions, Llc Surgical instrument with real time navigation assistance

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009007977A1 (de) * 2009-02-06 2009-07-23 Konrad, Hilmar, Dipl.-Ing. Handwerkzeugmaschine mit Drehratensensor

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JP2020142365A (ja) 2020-09-10
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