Title:
Suchgerät
Kind Code:
U1
Abstract:

Suchgerät (1, 100) für metallische Gegenstände, mit
– einem unteren inneren Hohlrahmen (10),
– einem unteren äußeren Hohlrahmen (12),
– einem oberen inneren Hohlrahmen (14) und
– einem oberen äußeren Hohlrahmen (16),
wobei die Hohlrahmen (10, 12, 14, 16) geschlossen ausgebildet sind, wobei in jedem Hohlrahmen (10, 12, 14, 16) eine Induktivität vorgesehen ist, wobei die inneren Hohlrahmen (10, 14) einen kleineren Durchmesser aufweisen als die äußeren Hohlrahmen (12, 16),
wobei mindestens drei Verbindungssysteme (20) vorgesehen sind, welche die Hohlrahmen (10, 12, 14, 16) jeweils miteinander verbinden und
wobei die konstruktiven Schwerpunkte der Hohlrahmen (10, 12, 14, 16) auf einer gemeinsamen Achse (40) liegen.



Application Number:
DE202015102891U
Publication Date:
07/17/2015
Filing Date:
06/03/2015
Assignee:
Ebinger, Klaus, 51149 (DE)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE202012006964U1N/A2012-09-11
Foreign References:
EP10207372000-07-19
EP26538952013-10-23
EP07673901997-04-09
Attorney, Agent or Firm:
Weber & Heim Patentanwälte Partnerschaftsgesellschaft m.b.B., 81479, München, DE
Claims:
1. Suchgerät (1, 100) für metallische Gegenstände, mit
– einem unteren inneren Hohlrahmen (10),
– einem unteren äußeren Hohlrahmen (12),
– einem oberen inneren Hohlrahmen (14) und
– einem oberen äußeren Hohlrahmen (16),
wobei die Hohlrahmen (10, 12, 14, 16) geschlossen ausgebildet sind, wobei in jedem Hohlrahmen (10, 12, 14, 16) eine Induktivität vorgesehen ist, wobei die inneren Hohlrahmen (10, 14) einen kleineren Durchmesser aufweisen als die äußeren Hohlrahmen (12, 16),
wobei mindestens drei Verbindungssysteme (20) vorgesehen sind, welche die Hohlrahmen (10, 12, 14, 16) jeweils miteinander verbinden und
wobei die konstruktiven Schwerpunkte der Hohlrahmen (10, 12, 14, 16) auf einer gemeinsamen Achse (40) liegen.

2. Suchgerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein weiterer unterer Hohlrahmen (18, 118) vorgesehen ist, welcher einen größeren Durchmesser aufweist als die äußeren Hohlrahmen (12, 16),
dass der weitere untere Hohlrahmen (18, 118) mit mindestens einem der unteren Hohlrahmen (10, 12) verbunden ist und
dass in dem weiteren unteren Hohlrahmen (18, 118) eine weitere Induktivität vorgesehen ist.

3. Suchgerät nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verbindungssysteme (20) jeweils mindestens ein Verbindungselement (22) und mindestens zwei Verbinder (24), welche das Verbindungselement (20) und mindestens zwei Hohlrahmen 10, 12, 14, 16 zueinander fixieren, aufweisen. Suchgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass jedes Verbindungssystem (20) eine polygonale Form hat und mit den inneren Hohlrahmen (10, 14) und den äußeren Hohlrahmen (12, 16) verbunden ist, und
dass die Verbindungssysteme (20) zwischen den äußeren Hohlrahmen (12, 16) und den inneren Hohlrahmen (10, 14) angeordnet sind.

4. Suchgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen zwei Verbindungssystemen (20) Fixierungseinrichtungen (30, 130) vorgesehen sind, welche jeweils mindestens zwei Verbinder (24) und ein Fixierungselement (32, 132) aufweisen,
dass die Fixierungselemente (32, 132) sich durch die gemeinsame Achse (40) erstreckend angeordnet sind.

5. Suchgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktivitäten jeweils eine Schleife aufweisen, welche als eine Wicklung eines stromleitenden Mediums ausgebildet ist.

6. Suchgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlrahmen (10, 12, 14, 16, 18, 118) ringförmig, insbesondere kreisförmig, ausgebildet sind.

7. Suchgerät nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die unteren Hohlrahmen (10, 12, 18, 118) jeweils kreisförmig konzentrisch zu einem unteren Kreismittelpunkt (42) angeordnet sind,
dass die oberen Hohlrahmen (14, 16) jeweils kreisförmig konzentrisch zu einem oberen Kreismittelpunkt (44) angeordnet sind und
dass die beiden Kreismittelpunkte (42, 44) auf der gemeinsamen Achse (40) liegen.

8. Suchgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass sich mindestens zwei der unteren Hohlrahmen (10, 12, 18, 118) in einer Ebene befinden,
dass sich die beiden oberen Hohlrahmen (14, 16) in einer weiteren Ebene befinden und
dass die beiden Ebenen parallel zueinander sind.

9. Suchgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlrahmen (10, 12, 14, 16, 18, 118) biegbare Kunststoffrohre sind, welche unter Eigenspannung stehen.

10. Suchgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Durchmesser des inneren oberen Hohlrahmens (14) gleich dem Durchmesser des inneren unteren Hohlrahmens (10) ist und
dass der Durchmesser des äußeren oberen Hohlrahmens (12) gleich dem Durchmesser des äußeren unteren Hohlrahmens (12) ist.

11. Suchgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der äußeren Hohlrahmen (12, 16) das 1,5-fache bis 2,5-fache des Abstandes des unteren äußeren Hohlrahmens (12) zu dem oberen äußeren Hohlrahmen (16) beträgt.

12. Suchgerät nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der äußeren Hohlrahmen (12, 16) das Zweifache des Durchmessers der inneren Hohlrahmen (10, 14) beträgt.

13. Suchgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass an den Hohlrahmen (10, 12, 14, 16, 18, 118) Anschlusseinrichtungen (19) zur Stromversorgung der Induktivitäten und/oder zur Datenübertragung zu und/oder von den Induktivtäten vorgesehen sind.

14. Suchgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens ein Element eines Kartierungssystems (50), welches insbesondere ein GNSS Empfänger ist, entlang der gemeinsamen Achse (40) vorgesehen ist und
dass das Element des Kartierungssystems (50) mit mindestens einem Verbindungssystem (20) verbunden ist.

Description:

Die Erfindung betrifft ein Suchgerät für metallische Gegenstände. Dabei weist das Suchgerät Induktivitäten zum Aussenden und Empfangen von elektromagnetischen Signalen auf. Die Induktivitäten können hierzu von einer Rahmenkonstruktion gehalten oder in Teilen einer solchen gehäuseartig aufgenommen werden.

Mit Suchgeräten dieser Art kann unter anderen das Puls-Induktions-Verfahren (PI-Verfahren) zur Lokalisierung metallischer Gegenstände angewendet werden. Das PI-Verfahren und dessen Anwendung geht beispielsweise aus der EP 1 020 737 A2 hervor. Das PI-Verfahren ist auch in der EP 2 653 895 A2 beschrieben, wonach zur Lokalisierung metallischer Objekte eine Induktivität als Sendeschleife auf den Boden ausgelegt und eine oder mehrere weitere Induktivitäten als Empfangsschleife über den Boden bewegt werden.

Zum Auffinden metallischer Gegenstände mit dem PI-Verfahren wird eine Induktivität eines Suchgeräts angeregt, einen elektromagnetischen Impuls auszusenden. Dieser Impuls, der auch als Primärimpuls oder Primärpuls bezeichnet werden kann, induziert in metallischen Objekten Wirbelströme, welche wiederum eine elektromagnetische Impulsantwort zur Folge haben. Die Impulsantwort wird auch als Sekundärimpuls oder Sekundärpuls bezeichnet. Mit der aussendenden oder auch mit weiteren Induktivitäten kann der Sekundärimpuls in Form eines Sekundärsignals empfangen und in bestimmten Zeitintervallen abgetastet werden. Die abgetasteten Messsignale können anschließend arithmetisch ausgewertet werden und so die Grundlage für die Lokalisierung eines metallischen Gegenstandes sowie die Ableitung weiterer Eigenschaften desselben sein.

Suchgeräte der eingangs beschriebenen Art kann der Fachmann beispielsweise der DE 20 2012 006 964 U1 oder der EP 0 767 390 A2 entnehmen. Bei diesen und weiteren bekannten Suchgeräten, besonders bei Suchgeräten mit flächenmäßig großen Induktivitäten ab einem Durchmesser der Induktivitäten von ungefähr 1 m, können jedoch beim Transportieren oder Tragen der Induktivitäten, wie es für und bei Messungen notwendig ist, Störsignale eine zuverlässige Auswertung der abgetasteten Messsignale erschweren und verfälschen. Dies kann zu ungenauen Messergebnissen führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät zum Suchen metallischer Gegenstände zu schaffen, welches eine effiziente, zuverlässige und einfache Auswertung ermöglicht und flexibel handhabbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Suchgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den Figuren und deren Beschreibung angegeben.

Das erfindungsgemäße Suchgerät weist einen unteren inneren Hohlrahmen, einen unteren äußeren Hohlrahmen, einen oberen inneren Hohlrahmen und einen oberen äußeren Hohlrahmen auf, wobei die Hohlrahmen geschlossen ausgebildet sind und in jedem Hohlrahmen eine Induktivität vorgesehen ist. Die inneren Hohlrahmen des Suchgerätes weisen einen kleineren Durchmesser als die äußeren Hohlrahmen auf, wobei die konstruktiven Schwerpunkte der Hohlrahmen auf einer gemeinsamen Achse liegen. Des Weiteren sind mindestens drei Verbindungssysteme vorgesehen, welche die Hohlrahmen jeweils miteinander verbinden.

Im Sinne der Erfindung kann unter einem geschlossenen Hohlrahmen eine Rahmenkonstruktion verstanden werden, welche aus einem in sich geschlossenen Gebilde aus einem oder mehreren aufeinanderfolgenden rohrartigen Rahmenelementen gebildet ist.

Bevorzugt sind die Induktivitäten in den geschlossenen Hohlrahmen derart vorgesehen, dass sich jede Induktivität ohne Spiel innerhalb des jeweiligen Hohlrahmens befindet. Dies kann beispielsweise durch Ausschäumen des Hohlrahmens mit der darin befindlichen Induktivität erreicht werden, oder indem entsprechende Befestigungsmittel vorgesehen sind.

Gemäß der Erfindung liegen die konstruktiven Schwerpunkte der Hohlrahmen auf einer gemeinsamen Achse. Dies kann derart realisiert sein, dass die Mittelpunkte der Hohlrahmen auf einer Geraden liegen, welche auch die Mittelachse des Suchgerätes sein kann.

Einem Grundgedanken der Erfindung liegt die wesentliche Erkenntnis zugrunde, dass die beim Tragen, Transportieren oder Verfahren des Suchgerätes auftretenden Störsignale unter anderem durch Schwingungen der Hohlrahmen mit den darin befindlichen Induktivitäten hervorgerufen werden. Diese Störsignale werden auch durch ein unterschiedliches Schwingungsverhalten der Hohlrahmen und den daraus resultierenden Relativbewegungen der Hohlrahmen zueinander verursacht. Hierdurch können Messsignale verfälscht beziehungsweise beeinflusst werden. Bei der Erfindung wurde erkannt, dass, sofern die Bewegungen der Hohlrahmen relativ zueinander minimiert, idealerweise verhindert werden, die Zuverlässigkeit und Genauigkeit der Messsignale gesteigert werden kann.

Das erfindungsgemäße Suchgerät hat gegenüber bekannten Suchgeräten den Vorteil, dass es durch seine hohe integrale Steifigkeit Schwingungen und Relativbewegungen der Hohlrahmen zueinander minimiert. Die hohe integrale Steifigkeit wird dabei insbesondere durch die Verbindungssysteme erreicht.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass ein weiterer unterer Hohlrahmen vorgesehen ist, welcher einen größeren Durchmesser aufweist als die äußeren Hohlrahmen. Es ist ferner vorgesehen, dass der weitere untere Hohlrahmen mit mindestens einem der unteren Hohlrahmen, insbesondere mit dem äußeren, verbunden ist, und dass in dem weiteren unteren Hohlrahmen eine weitere Induktivität vorgesehen ist. Dabei kann im Betrieb nach dem PI-Verfahren die weitere Induktivität, welche auch als Sendeinduktivität bezeichnet werden kann, angeregt werden, einen Primärimpuls auszusenden, wohingegen von den anderen Induktivitäten, welche auch als Empfangsinduktivitäten bezeichnet werden können, eine Impulsantwort als Sekundärsignal empfangen werden kann. Dabei ist es vorteilhaft, die Sendeinduktivität flächenmäßig größer als die einzelnen Empfangsinduktivitäten auszugestalten. Ein durch eine großflächige Induktivität ausgesendeter Impuls hat eine hohe Tiefenreichweite, wodurch metallische Gegenstände in entsprechend großen Tiefen lokalisiert werden können.

Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn sich die Empfangsinduktivitäten oberhalb der Sendeinduktivität befinden. Dadurch befindet sich die Sendeinduktivität in unmittelbarer Bodennähe, wodurch sich der Sendeimpuls weitgehend im Boden selbst aufweitet. Der Schwerpunkt des weiteren, unteren Hohlrahmens kann sich dabei auf der gemeinsamen Achse befinden. Dies hat den Vorteil, dass sich alle Empfangsinduktivitäten im zentralen Wirkungsbereich der flächenmäßig größeren Sendeinduktivität befinden. Der Hohlrahmen, in dem sich die Sendeinduktivität befindet, kann in der Nähe des unteren äußeren Hohlrahmens vorgesehen sein und mit diesem verbunden sein. Für eine stabile Verbindung sind mindestens drei zweiseitige T-Verbinder vorgesehen, welche den Hohlrahmen der Sendeinduktivität mit dem unteren äußeren Hohlrahmen in gleichmäßiger Verteilung verbinden.

Grundsätzlich können die Verbindungssysteme des Suchgerätes zur Verbindung der Hohlrahmen in beliebiger Weise ausgebildet sein. Eine bevorzugte Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Verbindungssysteme besteht darin, dass die Verbindungssysteme jeweils mindestens ein Verbindungselement und mindestens zwei Verbinder, welche das Verbindungselement und mindestens zwei Hohlrahmen zueinander fixieren, aufweisen. Die Verbindungselemente können dabei beispielsweise aus leichten und gleichzeitig robusten PE-Rohren (Polyurethanrohre) oder aus GFK-Rohren (glasfaserverstärkte Rohre) bestehen. Sie können aus demselben Material wie die Hohlrahmen bestehen und einen gleichen Rohrquerschnitt wie Letztere haben. Die Verbinder können Rohrverbindungen wie Eckverbinder, T-Verbinder oder Kreuzverbinder sein. Dabei sind die Verbindungselemente so ausgestaltet, dass sie Verbindungselemente und/oder Hohlrahmen fest miteinander verbinden können. Durch Verwenden einer geringen Anzahl unterschiedlicher Verbindungselemente und Verbindern entsteht eine bausatzartige Konstruktion. Diese kann zu Transportzwecken platzsparend demontierbar sein.

Zum Erreichen einer hohen Eigenstabilität des Suchgerätes können die Verbindungssysteme die Hohlrahmen grundsätzlich in beliebiger Weise verbinden. Es ist jedoch vorteilhaft, wenn jedes Verbindungssystem eine polygonale Form hat und mit den inneren und den äußeren Hohlrahmen verbunden ist. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Verbindungssysteme zwischen dem äußeren und dem inneren Hohlrahmen angeordnet sind.

Durch die polygonale Form der Verbindungssysteme können die Hohlrahmen miteinander verbunden werden, wobei nacheinander der untere innere mit dem unteren äußeren, der untere äußere mit dem oberen äußeren, der obere äußere mit dem oberen inneren und der obere innere mit dem unteren inneren Hohlrahmen verbunden ist. Ein derartiges Verbindungssystem für die unteren und oberen Hohlrahmen kann dabei insbesondere die Form eines Rechtecks aufweisen. Dafür können vier Eckverbinder und vier gerade Verbindungselemente vorgesehen sein. Zur gleichmäßigen Aussteifung der Hohlrahmen können die Verbindungssysteme in gleichmäßigen Abständen, insbesondere in rotationssymmetrischer Anordnung um die Mittelachse des Suchgeräts, an den Hohlrahmen vorgesehen sein.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass zwischen zwei Verbindungssystemen Fixierungseinrichtungen vorgesehen sind, welche jeweils mindestens zwei Verbinder und ein Fixierungselement aufweisen. Die Fixierungselemente können in dem von den inneren Hohlrahmen begrenzten Volumen, insbesondere sich durch die gemeinsame Achse erstreckend, angeordnet sein. Zum Erhöhen der Eigenstabilität des Suchgerätes können die Fixierungseinrichtungen die Hohlrahmen und/oder die Verbindungssysteme dort weiter fachwerkartig aussteifen. Die Fixierungseinrichtungen können dabei in gleicher Weise wie die Verbindungssysteme ausgebildet sein, wobei die Fixierungselemente wie die Verbindungselemente aus gleichartigen Rohren bestehen und die Verbinder Rohrverbindungen sind. Die hohe Eigenstabilität wird auch dadurch unterstützt, dass die Fixierungselemente und die Verbindungssysteme miteinander insbesondere stern- oder fächerartig verbunden sind.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Suchgerätes ist dadurch gegeben, dass die Induktivitäten jeweils eine Schleife aufweisen, welche als eine Wicklung eines stromleitenden Mediums ausgebildet ist. Ein stromleitendes Medium im Sinne der Erfindung ist insbesondere ein Medium, welches einen geringen elektrischen Widerstand aufweist und damit ein guter Stromleiter ist. Grundsätzlich können die Induktivitäten auch eine beliebige Anzahl von Wicklungen eines stromleitenden Mediums aufweisen. Das Anregen einer Induktivität zum Aussenden eines Primärimpulses und das Empfangen einer Impulsantwort kann mit jeweils einer Wicklung in effizienter Weise erfolgen. Die jeweils eine Wicklung kann sich dabei entlang des ausgeschäumten und/oder mit Befestigungs- oder Haltemitteln versehenen jeweiligen Hohlrahmens befinden.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass die Hohlrahmen ringförmig, insbesondere kreisförmig, ausgebildet sind. Mit einer runden Form des unteren inneren, des unteren äußeren, des oberen inneren, des oberen äußeren und des weiteren unteren Hohlrahmens und der darin befindlichen Induktivitäten können zuverlässige Messergebnisse erzielt werden. Insbesondere sind dadurch reine Dipolfelder im Messgebiet leichter erkennbar.

Ringförmige, insbesondere kreisförmige, Hohlrahmen können darüber hinaus unter Eigenspannung stehen. Die Eigenspannung erhöht die Stabilität des Suchgerätes. Ein weiterer Vorteil von runden Hohlrahmen besteht darin, dass das Transportieren oder Tragen des Suchgerätes bei Messungen in bewachsenem Gelände besser erfolgen kann, da sich die Vegetation nicht leicht in der Hohlrahmenkonstruktion verfangen kann.

Grundsätzlich können die Hohlrahmen beliebig zueinander angeordnet sein. Für die Stabilität des Suchgerätes und die Auswertung der Messergebnisse, insbesondere deren Georeferenzierung, ist es vorteilhaft, wenn die unteren Hohlrahmen jeweils kreisförmig und konzentrisch zu einem unteren Kreismittelpunkt angeordnet sind, und wenn die oberen Hohlrahmen jeweils kreisförmig und konzentrisch zu einem oberen Kreismittelpunkt angeordnet sind. Die beiden Kreismittelpunkte liegen auf der gemeinsamen Achse. Die unteren Hohlrahmen können dabei eine Sendeinduktivität und mindestens eine Empfangsinduktivität aufweisen, wobei der Hohlrahmen der Sendeinduktivität bevorzugt den größten Durchmesser aufweist. Durch die jeweils kreisförmig konzentrische Anordnung der unteren und oberen Hohlrahmen beziehen sich abgetastete Sekundärsignale grundsätzlich auf einen unterhalb des Suchgerätes lokalisierten metallischen Gegenstand. Liegen die Kreismittelpunkte auf der gemeinsamen Achse, ist der Sekundärimpuls in effizienter Weise arithmetisch, insbesondere differenziell, auswertbar. Durch Abtasten des Sekundärimpulses kann neben der Tiefenlage des metallischen Gegenstandes durch Vielfachmessungen über die Zeit auch eine Transientenanalyse erfolgen. Transienten treten als Einschwingvorgang der Impulsantwort in den jeweiligen Empfangsinduktivitäten auf.

Eine vorteilhafte Ausführungsform des Suchgerätes besteht nach der Erfindung darin, dass sich mindestens zwei der unteren Hohlrahmen in einer Ebene befinden, dass sich die beiden oberen Hohlrahmen in einer weiteren Ebene befinden und dass die beiden Ebenen parallel zueinander sind. Durch Anordnung des unteren äußeren und unteren inneren Hohlrahmens in einer Ebene sowie der beiden oberen Hohlrahmen in einer weiteren Ebene bildet das Suchgerät eine kompakte Hohlrahmenanordnung. Sind des Weiteren die Hohlrahmen jeweils kreisförmig und konzentrisch angeordnet, können die Hohlrahmen mit einem gleichförmigen Verbindungssystem radial an einer Vielzahl von Verbindungsstellen ausgesteift werden. Dabei entsteht eine zur Mittelachse des Suchgerätes rotationssymmetrische Anordnung der Hohlrahmen und der Verbindungssysteme.

Für die Eigenstabilität des Suchgerätes ist es weiter von Vorteil, wenn die Hohlrahmen biegbare Rohre sind, welche unter Eigenspannung stehen. Die Kunststoffrohre weisen im Wesentlichen ein elastisches Materialverhalten auf. Durch die elastische Verformung neigen die Rohre dazu, wieder in ihren ungebogenen Ausgangszustand zurückzukehren. Dadurch entsteht eine Vorspannung der Rohre. Der vorliegende Spannungszustand begünstigt, dass bei Stößen oder sonstiger Krafteinwirkung wieder der gebogene, insbesondere gleichmäßig gespannte, Zustand erreicht wird. Die Rohre unterliegen somit einem geringen Risiko der Verformung durch äußere Krafteinwirkung. Das Risiko des Abknickens der Hohlrahmen und einer Beschädigung der darin befindlichen Induktivitäten wird somit reduziert.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass der Durchmesser des inneren oberen Hohlrahmens gleich dem Durchmesser des inneren unteren Hohlrahmens ist und dass der Durchmesser des äußeren oberen Hohlrahmens gleich dem Durchmesser des äußeren unteren Hohlrahmens ist. Weisen Induktivitäten einen gleichen Durchmesser auf, besitzen sie das gleiche geometrische Auflösungsvermögen zur Lokalisierung von metallischen Gegenständen. Eine differentielle Auswertung der in den äußeren beziehungsweise inneren Hohlrahmen abgetasteten Sekundärsignale bezieht sich somit auf die gleichen geometrischen Auflösungseigenschaften.

Grundsätzlich kann der Durchmesser der äußeren Hohlrahmen ein Vielfaches des Abstandes zwischen den unteren äußeren und den oberen äußeren Hohlrahmen betragen. Als vorteilhaft für das erfindungsgemäße Suchgerät wurde erkannt, dass der Durchmesser der äußeren Hohlrahmen das 1,5-fache bis 2,5-fache des Abstandes des unteren äußeren zu dem oberen äußeren Hohlrahmen beträgt. Das Verhältnis zwischen dem vertikalen Abstand und dem horizontalen Durchmesser hat Einfluss auf die differenzielle Auswertung der in den Empfangsinduktivitäten abgetasteten Impulsantworten. Vorteilhaft ist es, wenn der Abstand zwischen dem unteren äußeren und dem oberen äußeren Hohlrahmen dem Radius des äußeren Hohlrahmens entspricht.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass der Durchmesser der äußeren Hohlrahmen das Zweifache des Durchmessers der inneren Hohlrahmen beträgt. Der Durchmesser der Empfangsinduktivitäten, welche sich in den Hohlrahmen befinden, hat Einfluss auf das geometrische Auflösungsvermögen zur Lokalisierung der metallischen Gegenstände. Die äußeren Induktivitäten dienen dabei der Tiefenortung metallischer Gegenstände. Die inneren Induktivitäten bewirken dagegen die bessere lokale Auflösung einzelner kleinerer Suchobjekte, die sich im oberflächennahen Bereich befinden. Die Auswertung der Vielzahl von abgetasteten Impulsantworten kann sich zum Beispiel auf Absolut- und/oder Differenzwerte beziehen.

In weiterer vorteilhafter Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass an dem Hohlrahmen Anschlusseinrichtungen zur Stromversorgung der Induktivitäten und/oder zur Datenübertragung zu und/oder von den Induktivitäten vorgesehen sind. Zur Anregung des Primärimpulses ist es erforderlich, die Sendeinduktivität mit Strom zu beaufschlagen. Des Weiteren sind zur Übertragung an eine Auswerteeinheit der in den Empfangsinduktivitäten empfangenen Impulsantworten Anschlusseinrichtungen zur Datenübertragung vorgesehen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich dadurch, dass mindestens ein Element eines Kartierungssystems, welches insbesondere ein GNSS-Empfänger ist, entlang der gemeinsamen Achse vorgesehen ist und dass das Element des Kartierungssystems mit mindestens einem Verbindungssystem verbunden ist. Durch Vorsehen eines GNSS-Empfängers, insbesondere eines kombinierten oder einfachen GPS- und/oder GLONASS- und/oder Galileo-Empfängers, können die lokalisierten metallischen Gegenstände in einer separaten Auswerteeinheit georeferenziert werden. Ein GNSS-Empfänger kann Signale eines oder einer Vielzahl von globalen Navigationssatellitensystemen (GNSS) empfangen. Dabei werden sie durch entsprechende Koordinatentransformation in ein Projekt- oder Weltkoordinatensystem transformiert. In einem kartografischen Anzeigesystem können die lokalisierten metallischen Gegenstände angezeigt werden. Zur Steigerung der Genauigkeit der Georeferenzierung kann der GNSS-Empfänger als differenzieller GNSS-Empfänger ausgebildet sein. Der GNSS-Empfänger kann oberhalb des Suchgerätes an einer Haltestange oder einem Halterohr befestigt sein, insbesondere an einem zur Aussteifung vorgesehenen und nach oben verlängerten Fixierungs- oder Verbindungselement. Der GNSS-Empfänger befindet sich dabei in günstiger Weise auf der Mittelachse des Suchgerätes. Des Weiteren kann das Element des Kartierungssystems als ein passiver oder aktiver Reflektor vorgesehen sein, welcher als zu trackender Zielpunkt eines tachymetrischen Kartierungssystems verwendet werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und schematischen Zeichnungen näher erläutert. In diesen Zeichnungen zeigen:

1 eine perspektivische Darstellung eines Suchgerätes in einer ersten Ausführungsform;

2 eine perspektivische Darstellung des Suchgerätes in einer zweiten Ausführungsform und

3 eine perspektivische Darstellung des Suchgerätes in der zweiten Ausführungsführung wie in 2, mit eingefahrenem Element eines Kartierungssystems;

Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 der Aufbau eines erfindungsgemäßen Suchgerätes 1, 100 in zwei Ausführungsformen beschrieben.

1 zeigt das Suchgerät 1 in einer ersten Ausführungsform mit fünf kreisförmigen Hohlrahmen 10, 12, 14, 16, 18, welche jeweils eine Induktivität in ihrem Inneren aufweisen. Die Induktivität des unteren Hohlrahmens 18, welcher den größten Durchmesser aller Hohlrahmen 10, 12, 14, 16, 18 aufweist, kann im Betrieb nach PI-Verfahren zum Aussenden des Erreger- oder Primärimpulses verwendet werden, und kann daher als Sendeinduktivität bezeichnet werden. Die Induktivitäten der unteren Hohlrahmen 10, 12 und der oberen Hohlrahmen 14, 16 werden dann zum Empfangen der Sekundärimpulse genutzt und können somit als Empfangsinduktivitäten bezeichnet werden. Es ist aber auch möglich in den Sendepausen der Sendeinduktivität diese auch anzutasten und somit auch mittels dieser Induktivität die Sekundärimpulse abzutasten.

Die unteren Hohlrahmen 10, 12 sind konzentrisch zu einem Kreismittelpunkt 42 angeordnet und befinden sich in einer gemeinsamen unteren Ebene. Der weitere untere Hohlrahmen 18 befindet sich unterhalb der Ebene der unteren Hohlrahmen 10, 12, wobei dessen Mittelpunkt wie der Kreismittelpunkt 42 auf einer gemeinsamen zentralen Achse 40 des Suchgerätes 1 liegt. Der Durchmesser des weiteren unteren Hohlrahmens 18 kann ca. 1,4 m betragen, der des unteren äußeren Hohlrahmens 12 ca. 1,3 m und der des unteren inneren Hohlrahmens 10 ca. 0,7 m.

Die beiden oberen Hohlrahmen 14, 16 sind konzentrisch zu einem Kreismittelpunkt 44 angeordnet, welcher sich zusammen mit dem Kreismittelpunkt 42 und dem Mittelpunkt des weiteren unteren Hohlrahmens 18 auf der gemeinsamen Achse 40 des Suchgerätes 1 befindet. Die beiden oberen Hohlrahmen 14, 16 befinden sich in einer gemeinsamen oberen Ebene, welche parallel zu der unteren Ebene der unteren Hohlrahmen 10, 12 liegt. Die unteren Hohlrahmen 10, 12 sind hierbei bodenabhängig gekoppelt wohin gegen die oberen Hohlrahmen 14, 16 im Wesentlichen entkoppelt sind.

Der Abstand der oberen zur unteren Ebene, welcher dem Abstand der oberen Hohlrahmen 14, 16 zu den unteren Hohlrahmen 10, 12 entspricht, beträgt etwa die Hälfte des Durchmessers des unteren äußeren Hohlrahmens 12 und somit ca. 0,65 m. Dies entspricht ungefähr dem Durchmesser der inneren Hohlrahmen 10, 14.

Der obere äußere Hohlrahmen 16 weist dabei denselben Durchmesser wie der äußere untere Hohlrahmen 12 auf. Weiter weist der obere innere Hohlrahmen 14 denselben Durchmesser wie der untere innere Hohlrahmen 10 auf. Die Hohlrahmen 10, 12, 14, 16, 18 sind rotationssymmetrisch zur gemeinsamen Achse 40 ausgebildet. Die unteren und oberen Hohlrahmen 10, 12, 14, 16 bilden eine skelettartige Konstruktion eines Zylindermantels, wobei die Manteldicke des Zylinders die Differenz des Radius eines der äußeren Hohlrahmen 12, 16 und des Radius eines der inneren Hohlrahmen 10, 14 ist. Die Manteldicke beträgt in diesem Ausführungsbeispiel ca. 0,3 m.

Bezüglich der gemeinsamen Achse 40 des Suchgerätes 1 sind vier Verbindungssysteme 20 in 90° Schritten radial versetzt angeordnet und jeweils mit den unteren und oberen Hohlrahmen 10, 12, 14, 16 verbunden. Die vier in ihrer geometrischen Form gleichen Verbindungssysteme 20 bestehen jeweils aus vier Verbindungselementen 22 und vier Verbindern 24. Die Verbinder 24 sind als Eckverbinder 25 ausgebildet. Pro Verbindungssystem 20 ist zwischen dem unteren äußeren und dem unteren inneren Hohlrahmen 12, 10, zwischen dem unteren inneren und dem oberen inneren Hohlrahmen 10, 14, zwischen dem oberen inneren und dem oberen äußeren Hohlrahmen 14, 16 sowie zwischen dem oberen äußeren und dem unteren äußeren Hohlrahmen 16, 12 dabei jeweils ein Verbindungselement 22 vorgesehen. Jedes Verbindungselement 22 ist mittels zwei Eckverbinder 25 an seinen beiden Enden mit zwei Hohlrahmen 10, 12, 14, 16 verbunden. Ein Eckverbinder 25 fixiert dabei zwei Verbindungselemente 22 und jeweils einen der unteren und oberen Hohlrahmen 10, 12, 14, 16.

Jedes Verbindungssystem 20 hat die Form eines Rechtecks. Hierbei definiert die längere Seite des Rechtecks den Abstand der unteren Hohlrahmen 10, 12 zu den oberen Hohlrahmen 14, 16 und die kürzere Seite des Rechtecks den radialen Abstand der äußeren Hohlrahmen 12, 16 zu den inneren Hohlrahmen 10, 14. Die jeweils zwei gegenüberliegenden Verbindungssysteme befinden sich in einer Ebene, in welcher ebenfalls die gemeinsame Achse 40 liegt. Die Verbindungssysteme 20 sind dabei zur gemeinsamen Achse 40 radial nach außen gerichtet.

Der untere Hohlrahmen 18, welcher die Sendeinduktivität beinhaltet, ist mit dem unteren äußeren Hohlrahmen 12 durch vier zweiseitige T-Verbinder 27 verbunden. Die zweiseitigen T-Verbinder 27 fixieren den unteren äußeren Hohlrahmen 12 und den weiteren unteren Hohlrahmen 18 unmittelbar ohne ein Verbindungselement 22 aneinander. Alternativ ist auch eine Fixierung mit zwei einseitigen T-Verbindern 26 und einem Verbindungselement 22 möglich. Durch das Vorsehen von vier zweiseitigen T-Verbindern 27, welche in 90° Schritten um die gemeinsame Achse 40 angeordnet sind, wird ein Verschwenken oder Verkippen des unteren Hohlrahmens 18 zu dem ausgesteiften System der weiteren Hohlrahmen 10, 12, 14, 16 erschwert. Das Vorsehen von mehr als vier zweiseitigen T-Verbindern 27, insbesondere 5 oder 6, ist auch möglich.

Die vier Verbindungssysteme 22, welche ebenfalls in 90° Schritten um die gemeinsame Achse 40 angeordnet sind, steifen die unteren und oberen Hohlrahmen 10, 12, 14, 16 aus, so dass ein Verkippen und Verschwenken dieser Hohlrahmen 10, 12, 14, 16 relativ zueinander erschwert ist. Weiter minimiert diese Art der Aussteifung Relativbewegungen dieser Hohlrahmen 10, 12, 14, 16 zueinander, welche insbesondere beim Tragen und/oder Transportieren beim Messen mit dem Suchgerät 1 entstehen können.

Zur weiteren Aussteifung sind zwei Fixierungssysteme 30 im Inneren des von den inneren Hohlrahmen 10, 14 aufgespannten Zylinders vorgesehen. Dabei verbinden Fixierungselemente 32 jeweils zwei gegenüberliegende Verbindungssysteme 20. An den jeweiligen Enden der Fixierungselemente 32 fixieren T-Verbinder oder Eckverbinder 26 das Fixierungselement 32 mit einem der Verbindungselemente 22.

Entlang der gemeinsamen Achse 40 erstreckt sich zum Halten eines Elements eines Kartierungssystems 50 oberhalb der Hohlrahmen 10, 12, 14, 16, 18 ein Halteelement 52. Das Halteelement 52 ist dabei an dem unteren Fixierungselement 32 in dessen Mitte mit einem T-Verbinder 26 fixiert und an dem oberen Fixierungselement 32 ebenfalls an dessen Mitte mit einem Kreuzverbinder 28 befestigt. Beide Verbinder 26, 28 sind auf der gemeinsamen Achse 40 angeordnet.

An allen Hohlrahmen 10, 12, 14, 16, 18 sind Anschlusseinrichtungen 19 vorgesehen, wobei nicht alle Einrichtungen in 1 dargestellt sind. Die Anschlusseinrichtungen 19 werden zur Signalübertragung von und zu den in den Hohlrahmen 10, 12, 14, 16, 18 vorgesehenen Induktivitäten verwendet. Darunter kann auch eine Datenübertragung zu und von einer Steuer- und Auswerteeinheit verstanden werden. Eine der Anschlusseinrichtungen 19 kann auch nur für eine Datenübertragung von dem Element des Kartierungssystems 50 zu einer Auswerteeinheit vorgesehen sein. Diese Datenübertragung könnte auch kabellos erfolgen.

Im Ausführungsbeispiel der 1 sind alle Hohlrahmen 10, 12, 14, 16, 18, die Verbindungselemente 22, die Fixierungselemente 32 sowie das Halteelement 52 aus demselben Material, hier als Kunststoffrohre gezeigt, sowie mit gleichem Rohrquerschnitt ausgebildet.

Die gemeinsame Achse 40, auf der das Element des Kartierungssystems 50 angeordnet ist, kann der Lotrechten zur Oberfläche des Messgebietes entsprechen. Die untere und obere Ebene der jeweiligen unteren Hohlrahmen 10, 12 und oberen Hohlrahmen 14, 16 liegen jeweils in einer zur Lotrechten orthogonalen Horizontalen, welcher parallel zur Oberfläche des Messgebietes ist.

2 und 3 zeigen ein erfindungsgemäßes Suchgerät 100 in einer zweiten Ausführungsform. Ein erster Unterschied zum Suchgerät 1 der ersten Ausführungsform, welche in 1 gezeigt ist, besteht darin, dass das Suchgerät 100 der zweiten Ausführungsform eine unterschiedliche Aussteifungskonstruktion aufweist, insbesondere eine unterschiedliche Anordnung der Fixierungselemente 132 in den vorgesehenen Fixierungseinrichtungen 130.

Ein weiterer Unterschied gegenüber der ersten Ausführungsform besteht in der Art der Fixierung des weiteren unteren Hohlrahmens 118, welcher die Sendeinduktivität aufweist, mit dafür vorgesehenen zweiseitigen Eckverbindern 129. Der weitere untere Hohlrahmen 118 kann gegenüber dem weiteren unteren Hohlrahmen 18 der ersten Ausführungsform einen kleineren Durchmesser aufweisen.

Ein nächster Unterschied besteht in der Halterung des Elements des Kartierungssystems 50 auf der gemeinsamen Achse 40, welche in dieser Ausführungsform mit einem aus- und einfahrbaren Halteelement 152 vorgesehen ist.

Die Fixierungseinrichtungen 130 des zweiten Ausführungsbeispiels sind in den von den unteren Hohlrahmen 10, 12 und den oberen Hohlrahmen 14, 16 aufgespannten Ebenen angeordnet. Die jeweilige Fixierungseinrichtung 130 besteht aus vier Fixierungselementen 132, welche sich jeweils radial von der gemeinsamen Achse 40 nach außen in der Flucht der Verbindungssysteme 20 erstrecken. Dabei sind die Fixierungselemente 132, die Verbindungselemente 22 und jeweils ein Hohlrahmen 10, 12, 14, 16 mit einem zweiseitigen Eckverbinder 129 fixiert. Dagegen sind zum Verbinden von jeweils zwei der unteren und oberen Hohlrahmen 10, 12, 14, 16 mit einem Verbindungselement 22 einseitige Eckverbinder 125 vorgesehen.

Zum Befestigen des weiteren unteren Hohlrahmens 118 an dem unteren äußeren Hohlrahmen 12 sind ebenfalls zweiseitige Eckverbinder 129 vorgesehen. Diese zweiseitigen Eckverbinder 129 verbinden die beiden äußeren Hohlrahmen 12, 118 und zwei Verbindungselemente 22 eines jeweiligen Verbindungssystems 20.

Das Halteelement 152 zum Halten des Elements des Kartierungssystems 50 ist in diesem zweiten Ausführungsbeispiel ausfahrbar ausgebildet. In 2 ist es ausgefahren und in 3 eingefahren dargestellt. Das Haltelement 152 kann dabei insbesondere einen teleskopartigen Verfahrmechanismus aufweisen.

Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, metallische Gegenstände im Boden effizient und zuverlässig zu lokalisieren. Das erfindungsgemäße Suchgerät ist dabei in flexibel handhabbarer Weise im Messeinsatz verwendbar. Weiter ermöglicht es eine effiziente, zuverlässige und einfache Auswertung der lokalisierten metallischen Gegenstände sowie deren Georeferenzierung und kartographische Darstellung.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.

Zitierte Patentliteratur

  • EP 1020737 A2 [0002]
  • EP 2653895 A2 [0002]
  • DE 202012006964 U1 [0004]
  • EP 0767390 A2 [0004]