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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bedienung eines elektronischen Geräts, insbesondere eines elektronischen Haushaltsgeräts, mittels Gestenerfassung.
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Es ist zum Beispiel aus der
DE 10 2013 009 168 A1 bekannt, elektronische Haushaltsgeräte mittels Gesten einer Hand eines Benutzers zu steuern, die von einer entsprechenden Gestenerfassungseinrichtung der Bedienvorrichtung des Haushaltsgeräts erfasst und erkannt werden. Die Gestenerfassungseinrichtungen weisen zu diesem Zweck zum Beispiel optische Sensoren oder Kameras auf.
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Eine Problematik bei solchen Gestenerfassungseinrichtungen besteht in der Fehlerkennung von Gesten, d. h. in einer zuverlässigen Unterscheidung zwischen einer tatsächlichen Geste eines Benutzers und einer Fehlinterpretation von Störsignalen durch die Steuer- und Auswerteeinrichtung. So können zum Beispiel bei Dunstabzugshauben im Kochbereich Fehler aufgrund von Dämpfen entstehen. Steigt beispielsweise Wasserdampf von einem Kochfeld zu einem Gestensensor einer Dunstabzugshaube auf, so kann die Dampfwolke irrtümlicherweise als Geste erkannt werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zur Bedienung eines elektronischen Geräts mittels Gestenerfassung zu schaffen, mit denen Fehler in der Gestenerkennung zuverlässiger als bei herkömmlichen Systemen vermieden werden können.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch die Lehre der unabhängigen Ansprüche. Besonders bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bedienung eines elektronischen Geräts weist wenigstens einen Sender zum Aussenden eines Sendesignals und wenigstens einen Empfänger zum Empfangen eines von dem wenigstens einen Sender ausgesendeten und an einem Objekt reflektierten Empfangssignals sowie eine Steuereinrichtung zum Ansteuern des wenigstens einen Senders zum Aussenden des Sendesignals, Erfassen des von dem wenigstens einen Empfänger empfangenen Empfangssignals, Auswerten des erfassten Empfangssignals zum Bestimmen einer Position oder Geste des Objekts und Ansteuern des Geräts in Abhängigkeit von der bestimmten Position oder Geste des Objekts auf. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der wenigstens eine Sender ausgestaltet, um Sendesignale mit wenigstens zwei unterschiedlichen Signalstärken auszusenden. Die Steuereinrichtung ist ausgestaltet, um den Sender derart anzusteuern, dass dieser zu einer ersten Zeit ein erstes Sendesignal mit einer ersten Signalstärke und zu einer zweiten Zeit ein zweites Sendesignal mit einer zweiten Signalstärke, die von der ersten Signalstärke verschieden ist, aussendet; um einen Unterschied zwischen einer Signalstärke eines ersten Empfangssignals nach der ersten Zeit und einer Signalstärke eines zweiten Empfangssignals nach der zweiten Zeit und/oder einen Unterschied zwischen einer ersten Zeitdifferenz zwischen einer Zeit des ersten Empfangssignals und der ersten Zeit und einer zweiten Zeitdifferenz zwischen einer Zeit des zweiten Empfangssignals und der zweiten Zeit auszuwerten; und um das Gerät in Abhängigkeit von einem Ergebnis der Auswertung anzusteuern.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bedienung eines elektronischen Geräts wird von wenigstens einem Sender ein Sendesignal ausgesendet, wird von wenigstens einem Empfänger ein von dem wenigstens einen Sender ausgesendetes und an einem Objekt reflektiertes Empfangssignals empfangen, wird das Empfangssignal ausgewertet, um eine Position oder Geste des Objekts zu bestimmen, und wird das Gerät in Abhängigkeit von der bestimmten Position oder Geste des Objekts angesteuert. Gemäß der vorliegenden Erfindung sendet der wenigstens eine Sender zu einer ersten Zeit ein erstes Sendesignal mit einer ersten Signalstärke und zu einer zweiten Zeit ein zweites Sendesignal mit einer zweiten Signalstärke, die von der ersten Signalstärke verschieden ist, aus. Dann werden ein Unterschied zwischen einer Signalstärke eines ersten Empfangssignals nach der ersten Zeit und einer Signalstärke eines zweiten Empfangssignals nach der zweiten Zeit und/oder ein Unterschied zwischen einer ersten Zeitdifferenz zwischen einer Zeit des ersten Empfangssignals und der ersten Zeit und einer zweiten Zeitdifferenz zwischen einer Zeit des zweiten Empfangssignals und der zweiten Zeit gewertet, bevor das Gerät in Abhängigkeit von einem Ergebnis der Auswertung angesteuert wird.
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Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, für die Gestenerfassung Sendesignale mit unterschiedlichen Signalstärken auszusenden und eine Veränderung der entsprechenden Empfangssignale auszuwerten. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass Objekte, mit denen tatsächlich eine Geste zur Bedienung eines elektronischen Geräts ausgeführt werden soll, andere optische Eigenschaften haben als Störobjekte wie zum Beispiel Dampf oder Rauch. Solche Störobjekte reflektieren aufgrund ihrer zumindest semitransparenten Eigenschaften die Sendesignale später und schwächer. So wird zum Beispiel zumindest ein Teil des Sendesignals in eine Dampfwolke eintreten, bevor es reflektiert wird. Das in der Dampfwolke reflektierte Sendesignal wird gestreut und schwächer reflektiert und muss auch einen längeren Weg zum Empfänger zurücklegen.
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Eine Veränderung der Sendesignalstärke führt deshalb bei Reflexionen an Objekten und semitransparenten Störobjekten zu unterschiedlichen Veränderungen der Empfangssignale. Aus diesem Grund kann aus einem Unterschied der Signalstärken aufeinander folgender Empfangssignale und/oder einem Unterschied der Zeitverzögerungen aufeinander folgender Empfangssignale auf die Art des erfassten Objekts geschlossen werden. Erkennt die Steuereinrichtung, dass es sich um ein semitransparentes Objekt handelt, so wird die Gestenerfassung ausgesetzt und das Gerät nicht angesteuert.
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Der Begriff Gesten soll in diesem Zusammenhang jede Art von Bewegung oder Kombination von Bewegungen bezeichnen, die ein Benutzer mit seiner Hand oder einem Gegenstand ausführen kann. Einfache Gesten sind zum Beispiel Wischbewegungen, Auf- und Ab-Bewegungen, Annäherungen und dergleichen; komplexere Gesten sind zum Beispiel kreisende Bewegungen, Drehbewegungen, Kippbewegungen und dergleichen.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuereinrichtung ausgestaltet, um eine erste Signalstärkedifferenz zwischen der Signalstärke des ersten Empfangssignals und der Signalstärke des ersten Sendesignals und eine zweite Signalstärkedifferenz zwischen der Signalstärke des zweiten Empfangssignals und der Signalstärke des zweiten Sendesignals zu ermitteln und dann vorzugsweise einen Unterschied zwischen den Signalstärkedifferenzen mit einem vorgegebenen Schwellenwert zu vergleichen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuereinrichtung ausgestaltet, um den Unterschied zwischen den Zeitdifferenzen mit einem vorgegebenen Schwellenwert zu vergleichen.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuereinrichtung ausgestaltet, um den wenigstens einen Sender in einem hochfrequenten Takt abwechselnd zum Aussenden mit der ersten Signalstärke und der zweiten Signalstärke anzusteuern.
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Der wenigstens eine Sender sendet vorzugsweise Infrarot-Sendesignale aus.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuereinrichtung ausgestaltet, um bei Erkennen eines semitransparenten Objekts die Ansteuerbarkeit des Geräts zu deaktivieren.
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Erkennt die Steuereinrichtung ein störendes, semitransparentes Objekt, wie beispielsweise Rauch oder Dampf, wird die Ansteuerbarkeit des Geräts deaktiviert. Die Gestenerfassung ist damit für die Dauer des Vorhandenseins eines semitransparenten Objekts abgeschaltet und das Gerät nicht durch Gesten steuerbar. Nachdem das semitransparente Objekt nicht mehr erkannt wird, wird die Gestenerfassung aktiviert und das Gerät ist wieder durch Gesten steuerbar.
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Bei dem elektronischen Gerät, das von der oben beschriebenen Bedienvorrichtung der Erfindung angesteuert werden kann, handelt es sich vorzugsweise um ein elektronisches Haushaltsgerät, insbesondere ein elektronisches Haushaltsgerät im Kochbereich, wie beispielsweise eine Dunstabzugshaube oder ein Kochfeld.
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Obige sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten, nicht-einschränkenden Ausführungsbeispiels anhand der beiliegenden Zeichnung besser verständlich. Darin zeigen, größtenteils schematisch:
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1 eine Bedienvorrichtung gemäß der Erfindung (im oberen Teil) und Signalstärken von ersten Sende- und Empfangssignalen im Fall eines für die Gestenerfassung geeigneten Objekts gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung (im unteren Teil);
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2 eine Bedienvorrichtung gemäß der Erfindung (im oberen Teil) und Signalstärken von ersten Sende- und Empfangssignalen im Fall eines zumindest semitransparenten Objekts gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung (im unteren Teil);
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3 eine Bedienvorrichtung gemäß der Erfindung (im oberen Teil) und Signalstärken von ersten Sende- und Empfangssignalen und zweiten Sende- und Empfangssignalen im Fall eines für die Gestenerfassung geeigneten Objekts gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung (im unteren Teil); und
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4 eine Bedienvorrichtung gemäß der Erfindung (im oberen Teil) und Signalstärken von ersten Sende- und Empfangssignalen und zweiten Sende- und Empfangssignalen im Fall eines zumindest semitransparenten Objekts gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung (im unteren Teil).
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In 1 ist im oberen Teil der Grundaufbau einer Bedienvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht.
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Eine Dunstabzugshaube 10 ist oberhalb eines Kochfeldes 12 angeordnet. Die Dunstabzugshaube 10 enthält einen Lüfter 14 zum Absaugen von Kochdünsten, etc. vom Kochfeld 12, der von einer Steuereinrichtung 16 angesteuert wird. Kochdünste sollen in diesem Zusammenhang alle Arten von Stoffen umfassen, die beim Kochen entstehen und entsprechend in der Abluft eines Kochgeräts auf dem Kochfeld enthalten sein können. Hierzu zählen insbesondere Wasserdampf (häufig auch als Wrasen bezeichnet), Rauch, Nebel, Partikel und dergleichen. An der Dunstabzugshaube 10 können Bedienelemente zur manuellen Bedienung der Dunstabzugshaube 10 und eine Kochdunsterfassungseinrichtung zur automatischen oder halbautomatischen Bedienung der Dunstabzugshaube 10 vorgesehen sein, die in 1 jeweils nicht dargestellt sind.
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Wie in 1 dargestellt, ist an der Dunstabzugshaube 10 eine Gestenerfassungsvorrichtung vorgesehen, die Teil einer Bedienvorrichtung für die Dunstabzugshaube 10 und/oder das Kochfeld 12 ist. Diese Gestenerfassungsvorrichtung soll Gesten, die von einem Benutzer unterhalb der Dunstabzugshaube 10 mit einem Objekt wie beispielsweise seiner Hand ausgeführt werden, erfassen und erkennen. Der Benutzer kann so die Dunstabzugshaube 10 und/oder das Kochfeld 12 mittels Gesten bedienen bzw. ansteuern.
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Die Gestenerfassungsvorrichtung weist zu diesem Zweck wenigstens einen Infrarot-Sender 18, wenigstens einen Infrarot-Empfänger 20 sowie die bereits genannte Steuereinrichtung 16 auf. Die Gestenerfassung und -erkennung selbst ist nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung, weshalb sie in diesem Zusammenhang nicht näher beschrieben werden soll. Es sind diesbezüglich grundsätzlich beliebige Anordnungen, Anzahlen, Konfigurationen von Sendern 18 und Empfängern 20 und beliebige Auswerte-Algorithmen für die Steuereinrichtung 16 denkbar.
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Wie im oberen Teil von 1 veranschaulicht, sendet der Sender 18 ein Infrarot-Sendesignal S in den Raum unterhalb der Dunstabzugshaube 10 aus. Dieses Sendesignal S wird an einem Objekt 22a, zum Beispiel einer eine Geste ausführenden Hand eines Benutzers, reflektiert. Der Empfänger 20 kann dann dieses am Objekt 22a reflektierte Empfangssignal R erfassen und an die Steuereinrichtung 16 weiterleiten, um es auszuwerten.
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Im unteren Teil von 1 ist der entsprechende Signalverlauf dargestellt in Form eines Signalstärke (I)/Zeit (T) – Diagramms. Zu einer ersten Zeit T1 sendet der Sender 18 ein erstes Sendesignal S1 mit einer ersten Signalstärke Is1 aus. Das dementsprechend vom Empfänger 20 empfangbare erste Empfangssignal R1a wird von diesem zeitversetzt, d. h. nach einer ersten Zeitdifferenz t1a nach der ersten Zeit T1 empfangen und besitzt eine gegenüber der ersten Signalstärke Is1 um eine erste Signalstärkedifferenz d1a reduzierte Signalstärke Ir1a.
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2 zeigt eine Situation, in welcher vom Kochfeld Dampf 22b aufsteigt, welcher von der Gestenerfassungsvorrichtung ebenfalls erfasst werden kann. Da der Dampf 22b zumindest semitransparent ist, dringt das Sendesignal S etwas in den Dampf ein und wird im Vergleich zu einem intransparenten Objekt 22a später und schwächer reflektiert.
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Im unteren Teil von 2 ist der entsprechende Signalverlauf dargestellt in Form eines Signalstärke (I)/Zeit (T) – Diagramms. Wieder sendet zu einer ersten Zeit T1 der Sender 18 ein erstes Sendesignal S1 mit der ersten Signalstärke Is1 aus. Das dementsprechend vom Empfänger 20 empfangbare erste Empfangssignal R1b wird von diesem wieder zeitversetzt, d. h. nach einer ersten Zeitdifferenz t1b nach der ersten Zeit T1 empfangen und besitzt eine gegenüber der ersten Signalstärke Is1 um eine erste Signalstärkedifferenz d1b reduzierte Signalstärke r1b.
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Bei einem Vergleich der beiden Situationen von 1 und 2 gilt für die Signalstärken der ersten Empfangssignale Ir1a > Ir1b, für die ersten Signalstärkedifferenzen d1a < d1b und für die Zeitdifferenzen t1a < t1b. Allein aus diesem Vergleich kann die Steuereinrichtung 16 jedoch noch nicht zuverlässig zwischen einem intransparenten Objekt 22a und einem semitransparenten Objekt 22b differenzieren. Es besteht vielmehr die Gefahr, dass die Steuereinrichtung 16 auch im Fall des semitransparenten Objekts 22b von 2 eine Geste erkennt, die sich ggf. von der Geste im Fall von 1 etwas unterscheiden mag.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung sendet deshalb der Sender 18 in einem hochfrequenten Takt zu einer zweiten Zeit T2 nach der ersten Zeit T1 ein zweites Sendesignal S2 mit einer höheren Signalstärke Is2 (Is2 > Is1) aus. Alternativ könnte das zweite Sendesignal S2 auch eine niedrigere Signalstärke als das erste Sendesignal S1 haben.
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Wie in 3 veranschaulicht, wird auch das zweite Sendesignal S2 an dem Objekt 22a reflektiert und kann als zweites Empfangssignal R2a vom Empfänger 20 erfasst werden.
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Die Signalstärke Ir2a des zweiten Empfangssignals R2a ist entsprechend höher als die Signalstärke Ir1a des ersten Empfangssignals R1a. Unter der Annahme, dass sich das selbe Objekt 22a noch am selben Ort befindet, was durch eine hohe Taktfrequenz der Sendesignale S in der Regel gewährleistet ist, entspricht die zweite Zeitdifferenz t2a zwischen der zweiten Zeit T2 und der Zeit des zweiten Empfangssignals R2a der ersten Zeitdifferenz t1a zwischen der ersten Zeit T1 und der Zeit des ersten Empfangssignals R1a (d. h. t1a = t2a). Unter der genannten Annahme ist ferner die Signalstärke Ir2a des zweiten Empfangssignals R2a gegenüber der Signalstärke Ir1a des ersten Empfangssignals R1a im Wesentlichen um den gleichen Proportionalitätsfaktor erhöht wie die Signalstärke Is2 des zweiten Sendesignals S2 gegenüber der Signalstärke Is1 des ersten Sendesignals S1 (d. h. Is2/Is1 = Ir2a/Ir1a = d2a/d1a).
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Wie in 4 veranschaulicht, wird das zweite Sendesignal S2 auch im Fall eines semitransparenten Objekts 22b an diesem reflektiert, durch ein zumindest teilweises Eindringen der Infrarotstrahlen in das Objekt 22b allerdings später und schwächer.
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Unter der Annahme, dass sich das selbe Objekt 22b noch am selben Ort befindet, was durch eine hohe Taktfrequenz der Sendesignale S in der Regel gewährleistet ist, ist die zweite Zeitdifferenz t2b zwischen der zweiten Zeit T2 und der Zeit des zweiten Empfangssignals R2b größer als die erste Zeitdifferenz t1b zwischen der ersten Zeit T1 und der Zeit des ersten Empfangssignals R1b (d. h. t1b > t2b). Außerdem ist unter der genannten Annahme die Signalstärke Ir2b des zweiten Empfangssignals R2b im Vergleich zur Signalstärke Ir1b des ersten Empfangssignals R1 b nur geringfügig erhöht (Ir2b > Ir1b), sodass die zweite Signalstärkedifferenz d2b (= Is2 – Ir2b) deutlich größer ist als die erste Signalstärkedifferenz d1b (= Is1 – Ir1b) (d. h. d2b > d1b).
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Die Steuereinrichtung 16 kann somit anhand eines Unterschieds Δt zwischen den ersten und zweiten Zeitdifferenzen t1, t2 (Δt = t2 – t1) und/oder eines Unterschieds zwischen den Signalstärkedifferenzen Δd zwischen den Signalstärkedifferenzen d1, d2 der ersten und zweiten Empfangssignale R1, R2 (Δd = d2 – d1) zuverlässig zwischen einem intransparenten Objekt 22a und einem semitransparenten Objekt 22b differenzieren. Beispielsweise können die Unterschiede Δt, Δd der Zeitdifferenzen bzw. der Signalstärkedifferenzen mit vorgegebenen Schwellenwerten verglichen werden.
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Erkennt die Steuereinrichtung 16 mittels des obigen Auswerteverfahrens, dass es sich um ein zumindest semitransparentes Objekt 22b handelt, von dem die Empfangssignale R1b, R2b stammen, so wird die Gestenerfassung vorübergehend ausgesetzt. D. h. obwohl die Gestenerfassungsvorrichtung eigentlich eine Geste des Objekts 22b erkennen würde, wird das Gerät 10, 12 nicht entsprechend dieser Geste angesteuert.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- elektronisches Haushaltsgerät, z. B. Dunstabzugshaube
- 12
- Kochfeld
- 14
- Lüfter
- 16
- Steuereinrichtung
- 18
- Sender
- 20
- Empfänger
- 22a
- Objekt
- 22b
- transparentes Objekt
- ...a
- bezüglich ein Objekt 22a
- ...b
- bezüglich ein Objekt 22b
- d1
- erste Signalstärkedifferenz
- d2
- zweite Signalstärkedifferenz
- Δd
- Unterschied zwischen Signalstärkedifferenzen
- I
- Signalstärke
- In1
- Signalstärke eines ersten Empfangssignals
- Ir2
- Signalstärke eines zweiten Empfangssignals
- Is1
- erste Signalstärke des ersten Sendesignals
- Is2
- zweite Signalstärke des zweiten Sendesignals
- R
- Empfangssignal
- R1
- erstes Empfangssignal
- R2
- zweites Empfangssignal
- S
- Sendesignal
- S1
- erstes Sendesignal
- S2
- zweites Sendesignal
- T
- Zeit
- T1
- erste Zeit des ersten Sendesignals
- t1
- erste Zeitdifferenz
- T2
- zweite Zeit des zweiten Sendesignals
- t2
- zweite Zeitdifferenz
- Δt
- Unterschied zwischen Zeitdifferenzen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013009168 A1 [0002]
