DE102019202057A1

DE102019202057A1 - System zum überwachen einer arbeitssituation

Info

Publication number: DE102019202057A1
Application number: DE102019202057.7A
Authority: DE
Inventors: Sascha Feldhorst; René Grzeszick
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2019-02-15
Filing date: 2019-02-15
Publication date: 2020-08-20

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System zum Überwachen einer Arbeitssituation. Ein solches System umfasst eine zentrale Auswerteeinheit (3) mit einer Empfangseinheit (3.1). Außerdem umfasst es mindestens eine mobile Einheit (1) mit mindestens einem Sensor (1.1) zum Messen mindestens einer physikalischen Größe, die zum Beschreiben einer Tätigkeit oder einer Bewegung eines die mobile Einheit (1) tragenden Individuums (4) geeignet ist, und eine Sendeeinheit (1.3), die eingerichtet ist zum Übertragen von durch den mindestens einen Sensor (1.1) erfassten Messwerten der mindestens einen physikalischen Größe oder von daraus abgeleiteten Größen an die Empfangseinheit (3.1) der zentralen Auswerteeinheit (3). Weiterhin umfasst das System ein Magnetfeldbeacon (2), welches eingerichtet ist, ein mit einer charakteristischen Signatur moduliertes Magnetfeld (B) zu erzeugen. Die mindestens eine mobile Einheit (1) umfasst einen Magnetfeldsensor (1.2) zum Detektieren des Magnetfelds (B), wobei die Sendeeinheit (1.3) der mobilen Einheit (1) eingerichtet ist, zusätzlich durch den Magnetfeldsensor (1.2) erzeugte Magnetfeldsensorsignale oder daraus abgeleitete Größen an die Empfangseinheit (3.1) der zentralen Auswerteeinheit (3) zu übertragen. Weiterhin betrifft die Erfindung die Verwendung eines solchen Systems.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zum Überwachen einer Arbeitssituation sowie die Verwendung eines solchen Systems.
Im industriellen Bereich, beispielsweise in der Fertigung oder in der Logistik, kommen unterschiedliche Überwachungssysteme oder Überwachungsverfahren für Arbeitsprozesse zum Einsatz. Manche Verfahren beruhen beispielsweise auf Videoanalysen, andere auf Prozessbeobachtungen durch einen anwesenden menschlichen Beobachter. Wieder andere erfassen prozesstypische physikalische Größen des Arbeitsprozesses über Inertialsensoren.
Aus dem Stand der Technik sind Systeme bekannt, die mobile Einheiten umfassen, die von Individuen mitgeführt werden und Bewegungsdaten der Individuen mittels Inertialsensoren erfassen. Die erfassten Bewegungsdaten können dann zentral erfasst und gespeichert oder verarbeitet werden.
Das Dokument CN 103226398 A zeigt beispielsweise Datenhandschuhe, die eine Mehrzahl von Mikroinertialsensoren umfassen, die an dem Handschuh angebracht sind. Die Mikroinertialsensoren erfassen Handgesten. Ein zentrales eingebettetes System in jedem Datenhandschuh kontrolliert und verarbeitet Daten der Sensoren und sendet die Daten an einen übergeordneten Computer.
Solche Systeme ermöglichen jedoch nur eine Überwachung derjenigen Aspekte eines Prozesses, die durch die Sensoren erfassbar sind, also zum Beispiel bestimmte Bewegungen, die ein die mobile Einheit tragendes Individuum mit seinem Arm oder der Hand ausführt. Bei solchen Systemen lassen sich insbesondere nur solche Aspekte der Prozesse erfassen, die allein das Individuum bzw. dessen Bewegungen betreffen. Somit ist in solchen Systemen häufig nicht überprüfbar, ob eine ausgeführte Bewegung zu einem gewünschten Resultat geführt hat.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein System bereitzustellen, welches eine bessere Überwachung von Prozessen ermöglicht, wobei eine korrekte Ausführung bzw. ein Resultat einer Bewegung überprüfbar sein soll.
Das wird durch ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dieser Anmeldung ermöglicht. Vorteilhafte Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung und den Figuren.
Das vorgeschlagene System umfasst dabei eine zentrale Auswerteeinheit mit einer Empfangseinheit sowie mindestens eine mobile Einheit mit mindestens einem Sensor zum Messen mindestens einer physikalischen Größe, die zum Beschreiben einer Tätigkeit oder einer Bewegung eines die mobile Einheit tragenden Individuums geeignet ist, und einer Sendeeinheit, die eingerichtet ist zum Übertragen von durch den mindestens einen Sensor erfassten Messwerten der mindestens einen physikalischen Größe oder von daraus abgeleiteten Größen an die Empfangseinheit der zentralen Auswerteeinheit.
Weiterhin umfasst das System mindestens ein Magnetfeldbeacon, welches eingerichtet ist, ein mit einer charakteristischen, also für dieses Magnetfeldbeacon spezifischen Signatur moduliertes Magnetfeld zu erzeugen. Die mindestens eine mobile Einheit weist zum Detektieren des Magnetfelds einen Magnetfeldsensor auf, wobei die Sendeeinheit der mobilen Einheit weiterhin eingerichtet ist, auch durch den Magnetfeldsensor erzeugte Magnetfeldsensorsignale oder daraus abgeleitete Größen an die Empfangseinheit der zentralen Auswerteeinheit zu übertragen.
Die zentrale Auswerteeinheit ist eingerichtet, durch Auswerten der empfangenen Messwerte der mindestens einen physikalischen Größe oder der daraus abgeleiteten Größen und durch Auswerten der Magnetfeldsensorsignale oder der daraus abgeleiteten Größen zu prüfen, ob eine durch die Messwerte oder die daraus abgeleiteten Größen erkennbare bestimmte Tätigkeit oder Bewegung innerhalb einer Reichweite des Magnetfelds des Magnetfeldbeacons ausgeführt wurde. Ein Teil der Auswertung kann dabei auch auf der mobilen Einheit stattfinden.
Die oben formulierte Aufgabe wird also dadurch gelöst, dass neben den Sensordaten, mit denen eine Tätigkeit oder eine Bewegung des Individuums beschrieben werden kann, auch noch Magnetfeldsensorsignale erhoben werden. Die Magnetfeldsensorsignale geben Aufschluss darüber, wo die Tätigkeit oder Bewegung ausgeführt wurde. Das ist deshalb möglich, weil sich der Magnetfeldsensor innerhalb der Reichweite des mindestens einen Magnetfeldbeacons befinden muss, um ein entsprechendes Magnetfeldsensorsignal zu erzeugen. Wird das Magnetfeldbeacon also an einem bestimmten Ort angebracht, an dem eine Bewegung oder Tätigkeit ausgeführt wird oder ausgeführt werden soll, so lässt sich anhand eines Abgleichs der Magnetfeldsensorsignale mit der genannten Signatur verifizieren, ob eine ausgeführte und durch die Messwerte der mindestens einen physikalischen Größe bzw. der daraus abgeleiteten Größen erkennbare Bewegung in der Nähe des Magnetfeldbeacons ausgeführt wurde. Erfolgt zum Beispiel eine bestimmte, durch die Auswerteeinheit in Zusammenwirkung mit dem mindestens einen Sensor erkennbare Armbewegung in der Nähe des Magnetfeldbeacons, wenn dieses an einem Ablagefach eines Lagers oder in der Nähe eines zu betätigenden Werkzeugs angeordnet wurde, so kann beispielsweise sichergestellt werden, dass das Individuum in genau dieses Ablagefach gegriffen oder genau dieses Werkzeug betätigt hat. Das geschieht durch Überprüfen, ob die Sensorsignale, die zu der Armbewegung gehören und für diese charakteristisch sind, zeitgleich oder mit einer zeitlichen Überlappung mit dem Magnetfeldsensorsignal erzeugt wurden, in dem die Signatur des Magnetfeldbeacons erkennbar ist.
Dadurch, dass in dem System auch mehr als ein Magnetfeldbeacon und/oder mehr als eine mobile Einheit bereitgestellt werden können, lässt sich auch eine komplexe Arbeitssituation überwachen, bei der zum Beispiel mehrere Individuen beteiligt sind, die jeweils an mehreren Orten Arbeiten ausführen.
Bei dem System kann die zentrale Auswerteeinheit dazu eingerichtet sein, aus den empfangenen Magnetfeldsensorsignalen oder den daraus abgeleiteten Größen die charakteristische Signatur des Magnetfelds des mindestens einen Magnetfeldbeacons zu erkennen. Insbesondere können mehrere voneinander verschiedene Signaturen mehrerer Magnetfeldbeacons dann voneinander unterschieden werden, und es können die Magnetfelder der Magnetfeldbeacons von weiteren möglicherweise vorhandenen Magnetfeldern unterschieden werden. Auf diese Weise erfasste Daten können in großer Zahl ermittelt und statistisch ausgewertet werden. So können beispielsweise Ineffizienzen in Prozessen gefunden und beseitigt werden.
Das Magnetfeldbeacon bzw. die mehreren Magnetfeldbeacons können an unterschiedlichen Orten angeordnet werden, beispielsweise an ggf. mehreren Fächern und/oder Kisten und/oder Regalen und/oder Öffnungen und/oder Werkzeugen und/oder Schaltern und/oder Hebeln. Es kann dann eine Liste erstellt werden, in der jedes Magnetfeldbeacon bzw. die von ihm erzeugte und für das jeweilige Magnetfeldbeacon charakteristische Signatur dem Ort bzw. Gegenstand zugeordnet wird, an dem das Magnetfeldbeacon sich befindet. Eine Zuordnung einer ausgeführten detektierten Bewegung zu einem Ort, an dem sie ausgeführt wurde, erfolgt dann durch Überprüfen der während der Bewegung detektierten Magnetfeldsignatur und Zuordnen der Signatur zum Ort des Magnetfeldbeacons. Ebenfalls in der Liste enthalten sein können Informationen zu einer für den jeweiligen Gegenstand, an dem das Magnetfeldbeacon angeordnet ist, typischen Bewegung. Diese Informationen können es ermöglichen, unter Verwendung der Sensordaten zu überprüfen, ob ebendiese typische Bewegung (beispielsweise Ablegen eines Gegenstands, Umlegen eines Hebels etc.) in der Nähe genau dieses Magnetfeldbeacons und also unter Verwendung des Gegenstands oder an dem Gegenstand, an dem es angeordnet ist, stattgefunden hat.
Ein weiterer Vorteil liegt dabei darin, dass die erfasste Signatur mittels der Sendeeinheit der mobilen Einheit an die zentrale Auswerteeinheit übermittelt wird und keine Kommunikationsverbindung zwischen Magnetfeldbeacon und zentraler Auswerteeinheit zu bestehen braucht. Die Funktionalität der Magnetfeldbeacons kann demnach auf das Bereitstellen des charakteristisch modulierten Magnetfelds beschränkt sein, die Magnetfeldbeacons können verhältnismäßig einfach aufgebaut sein, und das System ist ohne großen Aufwand um weitere Magnetfeldbeacons erweiterbar. Dabei ist es auch möglich, die Magnetfeldbeacons an Orten bereitzustellen, an denen eine Verbindung zur zentralen Auswerteeinheit nicht gegeben oder nicht möglich ist, weil sie in abgeschirmten Bereichen oder zu weit von der zentralen Auswerteeinheit entfernt liegen. Wenn sich ein Magnetfeldbeacon sehr weit von der zentralen Auswerteeinheit entfernt befindet, können die Sensordaten und die Magnetfeldsensorsignale zum Beispiel auf der mobilen Einheit gespeichert werden und zu einem späteren Zeitpunkt an die zentrale Auswerteeinheit übertragen werden, wenn sich die mobile Einheit nah genug an der zentralen Auswerteeinheit befindet.
Um eine möglichst gute Zuordnung des mit dem Magnetfeldsensor erzeugten Magnetfeldsensorsignals zum Ort des Magnetfeldbeacons zu erreichen, kann die Reichweite des Magnetfeldbeacons entsprechend begrenzt werden.
Die Reichweite kann dabei als derjenige Abstand zum Magnetfeldbeacon definiert sein, bis zu dem die Stärke des vom Magnetfeldbeacon erzeugten Magnetfelds über einem bestimmten Schwellenwert liegt. Die Größe des Schwellenwerts kann dabei wiederum von der Ausgestaltung des in der mobilen Einheit bereitgestellten Magnetfeldsensors abhängen. Hier besteht also eine Wechselwirkung zwischen dem gewählten Magnetfeld und den bereitgestellten Magnetfeldsensoren. Die Reichweite im Sinne dieser Anmeldung kann also sowohl durch Eigenschaften des Magnetfelds selbst als auch durch Eigenschaften des Magnetfeldsensors oder der Auswertung der Magnetfeldsensorsignale definiert sein. Es handelt sich bei der Reichweite also um einen Parameter des Systems, der geeignet gewählt werden kann, um eine gewünschte Wirkung zu erzielen oder die Funktionalität des Systems zu optimieren.
Beispielsweise kann der Magnetfeldsensor derart ausgestaltet sein, dass minimal erfassbare Feldstärken zwischen 0,1 µT und 1 µT liegen. Beispielsweise kann eine minimal erfassbare Feldstärke 0,5 µT betragen. Die Reichweite des Magnetfeldbeacons im Sinne des Systems ist dann die Entfernung vom Magnetfeldbeacon bis zu der die minimal erfassbare Feldstärke nicht unterschritten wird und das Feld also vom Magnetfeldsensor detektierbar ist. Sie ergibt sich somit aus einem Zusammenspiel von Magnetfeldbeacon und Magnetfeldsensor und kann auch von Beacon zu Beacon unterschiedlich sein, etwa indem die Magnetfeldbeacons unterschiedlich starke Magnetfelder erzeugen. Mit den beschriebenen Magnetfeldsensoren sind magnetische Nahfelder detektierbar, die von den Magnetfeldbeacons erzeugt werden und mit zunehmendem Abstand vom Magnetfeldbeacon schnell abklingen. Mögliche ins Fernfeld abgestrahlte elektromagnetische Strahlung wird von den Magnetfeldsensoren typischerweise nicht erfasst.
Das Magnetfeldbeacon und die Magnetfeldsensoren können nun beispielsweise derart eingerichtet und aufeinander abgestimmt sein, dass die Reichweite beispielsweise zwischen 10 cm und 200 cm beträgt. Beispielsweise kann sie etwa 50 cm betragen. Die so erreichbare Reichweitenbeschränkung auf solche Reichweiten, die in der Größenordnung etwa eines Meters liegen, stellt einen Vorteil der Erfindung dar. Durch die Reichweitenbeschränkung wird eine entsprechend genaue Lokalisierung der mobilen Einheiten ermöglicht. Dies kann in dem beschriebenen System vorteilhaft eingesetzt werden. Dabei ist es also möglich, zur Reichweitenbegrenzung die physikalisch vorgegebene minimal erfassbare Feldstärke als Schwellwert zu verwenden oder einen künstlichen Schwellwert für Feldstärken vorzugeben. Im letzteren Fall treten die mobile Einheit und das Magnetfeldbeacon nur dann in die oben beschriebene Interaktion, wenn der vom Magnetfeldsensor gemessene Wert den künstlichen Schwellwert überschreitet. Ansonsten möglicherweise ausgetauschte Daten können beispielsweise verworfen werden. Dieser künstliche Schwellwert könnte innerhalb des Systems beispielsweise auch angelernt werden, etwa durch einen Kalibrierungslauf. So kann in manchen Ausführungen die Robustheit gegenüber Umgebungsspezifika erhöht werden.
Das Magnetfeldbeacon kann zu diesem Zweck zum Beispiel eine Spule enthalten, etwa eine Luftspule, aber auch eine Spule mit Kern. Die Spule kann beispielsweise einen Durchmesser von zwischen 1 cm und 3 cm aufweisen. Wenn die Spule von einem entsprechend modulierten Strom durchflossen wird, beispielsweise von einem Strom mit einer Stromstärke von zwischen 50 mA und 500 mA, resultiert daraus ein Magnetfeld, das beispielhaft für das hier beschriebene System geeignet ist. Ein solches Magnetfeld kann dann in der Nähe der Spule, beispielsweise in einem Abstand von weniger als 3 cm, beispielsweise zwischen 1 und 10 µT betragen und bei einem Abstand von 10 cm bis 200 cm auf den Schwellwert, der beispielsweise zwischen 0,1 µT und 1 µT liegt, abgefallen sein.
Die Reichweite kann auch durch zusätzliche Maßnahmen, etwa durch leitende Schichten, begrenzt werden.
Um das von dem mindestens einen Magnetfeldbeacon erzeugte Magnetfeld mit einer charakteristischen Signatur zu versehen, kann es beispielsweise als magnetisches Wechselfeld ausgebildet sein. Dann können eine Frequenz und/oder eine Amplitude des Magnetfelds moduliert werden. Ferner sind auch Frequenzmultiplexverfahren oder Frequency Shift Key-Verfahren möglich.
Es ist bei dem vorgeschlagenen System auch nicht ausgeschlossen, dass anstatt eines Wechselfelds ein Gleichfeld mit einer on-off-Signatur verwendet wird. Die Signatur kann beispielsweise durch eine Pulsweitenmodulation in das Magnetfeld codiert werden.
Die erwähnte Wechselwirkung zwischen dem verwendeten Magnetfeld, das die Signatur trägt, und der Ausgestaltung der verwendeten Magnetfeldsensoren ist auch in diesem Zusammenhang relevant:

Beispielsweise können die Magnetfeldsensoren als Hall-Sensoren ausgebildet sein oder einen Hall-Sensor umfassen. Es ist aber auch möglich, magnetoresistive Sensoren, etwa AMR-Sensoren oder TMR-Sensoren zu verwenden.

In dem vorgeschlagenen System können die verwendeten Sensoren und die von dem mindestens einen Magnetfeldbeacon erzeugten Magnetfelder aufeinander abgestimmt werden. Die charakteristische Signatur, also beispielsweise Trägerfrequenz und Modulationsfrequenz, kann beispielsweise an eine Abtastrate der Magnetfeldsensoren angepasst werden. Eine Abtastrate der Magnetfeldsensoren beträgt üblicherweise mindestens ein Doppeltes einer maximalen Frequenz des Magnetfelds, das heißt mindestens ein Doppeltes der Trägerfrequenz plus einer möglicherweise darauf aufmodulierten Modulationsfrequenz. Die Abtastrate kann beispielsweise zwischen 50 Hz und 200 Hz betragen.
Die mindestens eine mobile Einheit kann als Wearable ausgestaltet oder in ein Wearable integriert sein. Sie kann dann von dem Individuum am Körper getragen werden, ohne dass das Individuum in der Ausübung seiner Tätigkeiten beeinträchtigt wird. Das Wearable kann beispielsweise als Armband oder Smartwatch oder Handschuh oder Kleidungsstück oder Gürtel ausgebildet sein.
Es kann auch sein, dass die mobile Einheit mehr als ein tragbares Element, beispielsweise zwei oder mehr tragbare Elemente, umfasst, beispielsweise zwei Armbänder oder ein Armband und eine Smartwatch, wobei die mehreren tragbaren Elemente miteinander gekoppelt oder über eine zusätzliche Kommunikationsverbindung miteinander verbunden sein können. So können beispielsweise Bewegungen beider Arme oder mehrerer Gliedmaßen eines Individuums erfasst werden. Das kann beispielsweise hilfreich sein, wenn eine Tätigkeit, etwa ein Ablegen oder Entnehmen eines Gegenstands, sowohl mit der linken als auch mit der rechten Hand ausgeführt werden kann, oder wenn zur Erfassung einer Tätigkeit mehrere Teile eines Körpers des Individuums überwacht werden sollen.
Der mindestens eine Sensor der mindestens einen mobilen Einheit kann ein Beschleunigungssensor oder ein Gyroskop sein oder einen Beschleunigungssensor und/oder ein Gyroskop umfassen. Der mindestens eine Sensor kann in möglichen Ausführungen alternativ oder zusätzlich als Sensor zum Messen von Temperatur und/oder Luftdruck und/oder Lautstärke ausgebildet sein oder solche Sensoren enthalten.
Bei dem System können die Empfangseinheit der zentralen Auswerteeinheit und die Sendeeinheit der mindestens einen mobilen Einheit zur drahtlosen Datenübertragung eingerichtet sein, beispielsweise über WLAN, Bluetooth oder Mobilfunktechnologie.
Die zentrale Auswerteeinheit kann weiterhin eine Sendeeinheit umfassen und die mindestens eine mobile Einheit eine Empfangseinheit, um eine vorzugsweise drahtlose Datenübertragung von der zentralen Auswerteeinheit an die Sensoreinheit zu ermöglichen. Diese Sende- bzw. Empfangseinheiten können zum Beispiel gleichartig ausgebildet sein wie die Empfangseinheit der zentralen Auswerteeinheit und die Sendeeinheit der mindestens einen mobilen Einheit. So kann eine bidirektionale Datenübertragung ermöglicht werden, mit deren Hilfe Anweisungen an das die mobile Einheit tragende Individuum gesendet werden können.
Die mindestens eine mobile Einheit kann in möglichen Ausführungen eine Signal-Einrichtung umfassen, beispielsweise einen Lautsprecher und/oder eine LED und/oder eine Vibrationseinrichtung. Wenn die oben beschriebene bidirektionale Datenübertragungsmöglichkeit gegeben ist, kann die zentrale Auswerteeinheit eingerichtet sein, die Signal-Einrichtung anzusteuern und Feedback-Signale und/oder Anweisungen an das die mobile Einheit tragende Individuum zu übermitteln.
Ein so ausgestaltetes System ermöglicht neben Auswertung und Analyse von Prozessen im Nachhinein auch eine unmittelbare Fehlerkorrektur, so dass damit die Sicherheit und die Qualität von ausgeführten Arbeiten verbessert werden kann.
Die erkennbare Tätigkeit oder Bewegung kann beispielsweise ein Greifen und/oder ein Einsortieren und/oder ein Entnehmen sein oder umfassen. So lassen sich beispielsweise Sortiervorgänge bzw. ein „Griff in die Kiste“ überwachen. Sie kann auch ein Umlegen eines Hebels oder Betätigen eines Schalters oder Werkzeugs umfassen.
Die zentrale Auswerteeinheit kann also dafür eingerichtet sein, durch Auswerten der empfangenen Messwerte oder der daraus abgeleiteten Größen und/oder durch Auswerten der Magnetfeldsensorsignale oder der daraus abgeleiteten Größen auf zweifache Weise zu prüfen, ob die erkennbare Tätigkeit oder Bewegung korrekt ausgeführt wurde:

Durch die vorgeschlagene Ausgestaltung, bei der der Magnetfeldsensor kombiniert wird mit dem mindestens einen Sensor zum Messen einer zum Beschreiben einer Tätigkeit oder Bewegung des Individuums geeigneten physikalischen Größe, wird es ermöglicht, einerseits die physisch korrekte Ausführung der Bewegung und andererseits den Ort, an dem die Bewegung ausgeführt wurde, zu überwachen. Durch ersteres kann die Bewegung selbst erkannt werden, und es können beispielsweise ergonomische oder gesundheitliche Aspekte der Bewegung überwacht werden, und durch letzteres kann überprüft werden, ob die ausgeführte erkannte Bewegung, unabhängig davon, ob sie richtig ausgeführt wurde, zum richtigen Resultat geführt hat.

Beispielsweise kann so überprüft werden, ob das Individuum nicht nur einen Gegenstand abgelegt hat und dabei eine rückenschonende Haltung dafür eingenommen hat, sondern auch, ob das Individuum den Gegenstand in einem dafür vorgesehenen Fach abgelegt hat, an dem sich ein Magnetfeldbeacon befindet. Ferner kann überprüft werden, wie lange das Individuum für die Tätigkeit gebraucht hat und wann die Tätigkeit ausgeführt wurde.
Die Auswerteeinheit kann also dazu eingerichtet sein, durch Auswerten der empfangenen Messwerte oder der daraus abgeleiteten Größen und/oder durch Auswerten der Magnetfeldsensorsignale oder der daraus abgeleiteten Größen zu prüfen, wann und/oder wie lange und/oder wie oft die erkennbare Tätigkeit oder Bewegung ausgeführt wurde.
Das System kann auch ein entsprechendes Magnetfeldbeacon umfassen, das an einem Schalter oder Hebel oder Werkzeug angeordnet ist, um zu überprüfen, ob das Individuum sich in der Nähe des Schalters, Hebels oder Werkzeugs befindet, und ferner mit Hilfe der Sensordaten zu ermitteln, ob eine Bewegung ausgeführt wurde, die zu einer Betätigung des Schalters, Hebels oder Werkzeugs gehört.
Das vorgeschlagene System kann in Verfahren zur Prozessanalyse, beispielsweise in Produktion oder Logistik eingesetzt werden. In solchen Verfahren wird zum Beispiel von einem oder mehreren Individuen jeweils mindestens eine der mobilen Einheiten getragen. Ferner wird z.B. an einem bzw. einer oder mehreren Fächern und/oder Kisten und/oder Regalen und/oder Ablagen und/oder Öffnungen das Magnetfeldbeacon bzw. jeweils mindestens eines der Magnetfeldbeacons angeordnet. Die Messwerte oder daraus abgeleiteten Größen sowie die Magnetfeldsensorsignale oder daraus abgeleiteten Größen können in festgelegten Zeitabständen oder kontinuierlich an die zentrale Auswerteeinheit übermittelt und dort ausgewertet oder gespeichert werden. Basierend auf der Auswertung können in solchen Verfahren, wenn das System wie oben beschrieben entsprechend ausgestaltet ist, Feedback-Signale bzw. Anweisungen an das eine oder die mehreren Individuen gesendet werden.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher erläutert.
Es zeigen

1 ein System zum Überwachen einer Arbeitssituation mit einer mobilen Einheit, einem Magnetfeldbeacon und einer zentralen Auswerteeinheit,
2a-2c eine Integration der mobilen Einheit in unterschiedliche Wearables,
3a und 3b Eine Kiste und ein Regal, mit Magnetfeldbeacons ausgestattet, und
4 ein System zur Überwachung einer Arbeitssituation mit mehreren mobilen Einheiten und mehreren Magnetfeldbeacons und einer zentralen Auswerteeinheit, bei dem es sich um eine Erweiterung des Systems aus 1 handelt.

In den Figuren sind gleiche Objekte und Merkmale jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen. Gattungsgleiche Objekte, die innerhalb derselben Figur mehrfach auftreten, werden zusätzlich zu dem Bezugszeichen mit einem Buchstaben markiert, um eine Unterscheidung der einzelnen gattungsgleichen Objekte innerhalb der Figur zu ermöglichen.
1 zeigt eine Ausführung eines Systems zum Überwachen einer Arbeitssituation. Es umfasst eine mobile Einheit 1, ein Magnetfeldbeacon 2 und eine zentrale Auswerteeinheit 3.
Das Magnetfeldbeacon umfasst eine Spule 2.1, die zum Erzeugen eines mit einer charakteristischen Signatur modulierten Magnetfelds B eingerichtet ist, also entsprechend von Strom durchflossen wird, um ein solches Magnetfeld B zu erzeugen. Das Magnetfeldbeacon 2 verfügt dafür über eine Stromversorgung 2.2 in Form eines Netzsteckers, es kann aber auch Akku- oder Batteriebetrieben sein. So kann das Magnetfeldbeacon 2 an jeder gewünschten Stelle leicht zur Verfügung gestellt werden. Das mit Strom versorgte Magnetfeldbeacon 2 erzeugt als Magnetfeld B ein vordefiniertes magnetisches Wechselfeld, bei dem zum Aufmodulieren einer charakteristischen Signatur Frequenz und/oder Amplitude moduliert werden.
Die mobile Einheit 1 wird von einem Individuum 4, beispielsweise einem Mitarbeiter eines Logistikunternehmens, getragen, wie in der Figur durch eine durchgezogene Linie angedeutet ist. Das Individuum 4 kann, während es die mobile Einheit 1 trägt, Tätigkeiten oder Arbeiten verrichten, über die mittels des gezeigten Systems Informationen gesammelt werden sollen. Die mobile Einheit 1 wird durch einen Akku 1.5 mit Strom versorgt.
Die mobile Einheit 1 umfasst einen Magnetfeldsensor 1.2, mit dem das Magnetfeld B detektiert werden kann, wenn sich der Magnetfeldsensor 1.2 innerhalb einer Reichweite R des Magnetfelds B befindet. Das kann beispielsweise dann gegeben sein, wenn die mobile Einheit sich in einem magnetischen Nahfeldbereich des Magnetfeldbeacons befindet (siehe hierzu auch 3). Der Magnetfeldsensor 1.2 ist als Hall-Sensor ausgebildet.
Ferner umfasst die mobile Einheit 1 einen Sensor 1.1 zum Messen mindestens einer physikalischen Größe, mit der Bewegungen, die zu bestimmten Tätigkeiten oder Arbeiten gehören, beschrieben werden können. Der Sensor 1.1 der mobilen Einheit 1 umfasst dafür einen Beschleunigungssensor und ein Gyroskop.
Zum Herstellen einer drahtlosen Kommunikationsverbindung K hat die mobile Einheit 1 eine Sendeeinheit 1.3 und die zentrale Auswerteeinheit 3 eine dazu komplementäre Empfangseinheit 3.1. Dabei wird eine Mobilfunktechnologie, Bluetooth, ZigBee, WLAN oder vergleichbares verwendet.
Über diese drahtlose Kommunikationsverbindung werden die durch den mindestens einen Sensor 1.1 erfassten Messwerte der mindestens einen physikalischen Größe oder daraus abgeleitete Größen einerseits und durch den Magnetfeldsensor 1.2 erzeugte Magnetfeldsensorsignale oder daraus abgeleitete Größen andererseits von der mobilen Einheit 1 an die zentrale Auswerteeinheit 3 übertragen.
Die mobile Einheit 1 weist zusätzlich einen Speicher 1.6 auf, der dafür eingerichtet ist, die Messwerte der mindestens einen physikalischen Größe oder die daraus abgeleiteten Daten und die Magnetfeldsensorsignale oder daraus abgeleitete Größe zwischenzuspeichern. Dadurch wird die Möglichkeit geschaffen, diese Daten zu einem späteren Zeitpunkt an die zentrale Auswerteeinheit übertragen werden. So können die Daten auch erhoben werden, wenn sich die mobile Einheit gerade außerhalb der Reichweite der zentralen Auswerteeinheit befindet.
Die zentrale Auswerteeinheit 3 umfasst einen Speicher 3.2 und eine Datenverarbeitungseinheit 3.3 und ist dafür eingerichtet, die empfangenen Größen im Speicher 3.2 zu speichern und mittels der Datenverarbeitungseinheit 3.3 auszuwerten.
Die zentrale Auswerteeinheit 3 erkennt aus den empfangenen Magnetfeldsensorsignalen oder den daraus abgeleiteten Größen - sofern darin enthalten - die vorbekannte charakteristische Signatur des Magnetfelds B des Magnetfeldbeacons 2, die im Speicher 3.2 der zentralen Auswerteeinheit 3 vorliegt.
Ferner erkennt die zentrale Auswerteeinheit 3 durch Auswerten der empfangenen Messwerte der mindestens einen physikalischen Größe oder der daraus abgeleiteten Größen bestimmte erkennbare Tätigkeiten oder Bewegungen des Individuums 4.
Durch Auswerten der Magnetfeldsensorsignale oder der daraus abgeleiteten Größen und der Messwerte der mindestens einen physikalischen Größe oder der daraus abgeleiteten Größen stellt die zentrale Auswerteeinheit 3 dann fest, ob eine erkennbare Tätigkeit innerhalb der Reichweite R des Magnetfelds B des Magnetfeldbeacons 2 ausgeführt wurde. Ferner ermittelt die zentrale Auswerteeinheit 3 durch Auswerten der empfangenen Messwerte oder der daraus abgeleiteten Größen und durch Auswerten der Magnetfeldsensorsignale oder der daraus abgeleiteten Größen, wann, wie lange und wie oft die erkennbare Tätigkeit oder Bewegung ausgeführt wurde. In möglichen Ausführungen kann auch auf der mobilen Einheit 1 eine Auswertung stattfinden. Beispielsweise kann dort die Nähe zu dem Magnetfeldbeacon 2 festgestellt werden, etwa dann, wenn eine detektierte Feldstärke einen Schwellenwert überschreitet. Später können die Signatur des detektierten Magnetfelds oder sich aus der Signatur des Magnetfelds ergebende Positionsdaten beispielsweise zusammen mit in der Nähe des Magnetfeldbeacons 2 erhobenen Bewegungsdaten an die zentrale Auswerteeinheit 3 übermittelt werden.
In der zentralen Auswerteeinheit 3 sind dabei auch Informationen darüber gespeichert, an welchem Ort und an welcher Art von Vorrichtung das Magnetfeldbeacon 2 angeordnet ist, und welche Arten von Tätigkeiten in der Nähe des Magnetfeldbeacons 2 zu verrichten sind. Auch Informationen über die Reichweite R des Magnetfelds B des Magnetfeldbeacons 2 liegen in der zentralen Auswerteeinheit 3 vor. Diese Informationen sind, zusammen mit der charakteristischen Signatur des Magnetfelds B des Magnetfeldbeacons 2 und ihr zugeordnet, im Speicher 3.2 der zentralen Auswerteeinheit 3 gespeichert.
Durch die beschriebene Kombination zweier verschiedener Sensortypen wird also erreicht, dass sowohl eine Identifikation einer Tätigkeit bzw. das Überprüfen einer korrekten Ausführung von zu der Tätigkeit gehörenden Bewegungen ermöglicht wird, also auch das Überprüfen, ob die Tätigkeit auch am richtigen Ort ausgeführt wurde und demzufolge zum gewünschten Resultat geführt haben kann. Dafür wird zum Beispiel mittels des Sensors 1.1 überprüft, ob ein vorgesehenes Ablegen eines Gegenstands erfolgt ist, und mittels des Magnetfeldsensors 1.2 überprüft, ob das Ablegen an einem dafür vorgesehenen Ort, an dem das Magnetfeldbeacon 2 sich befindet, stattgefunden hat. Diese Überprüfung beinhaltet eine Analyse eines zeitlichen Verlaufs der Sensordaten beider Sensoren. Diese Daten können anonymisiert gespeichert und ausgewertet werden. Es kann aber auch eine Zuordnung der Magnetfeldsensordaten und der Sensordaten zu der mobilen Einheit 1, von der aus sie an die zentrale Auswerteeinheit 3 übermittelt wurden, und somit zu demjenigen Individuum, das die mobile Einheit 1 trägt, erfolgen.
Durch die Kombination der Sensordaten des Magnetfeldsensors 1.2 und des Sensors 1.1 kann sich darüber hinaus auch eine vorteilhafte Wechselwirkung ergeben, die über einen zeitlichen Abgleich der Sensordaten hinausgehen. Beispielsweise können Informationen über eine Position des Magnetfeldbeacons 2, etwa die Höhe, in der es angeordnet ist, bei der Analyse der Bewegung neben den Daten des Sensors 1.1 zusätzlich berücksichtigt werden.
Im vorliegenden Beispiel umfasst die zentrale Auswerteeinheit 3 auch eine Sendeeinheit und die mobile Einheit 1 auch eine Empfangseinheit. Das wird erreicht, indem die Sendeeinheit 1.3 der mobilen Einheit 1 und die Empfangseinheit 3.1 der zentralen Auswerteeinheit 3 für eine bidirektionale Kommunikation ausgestaltet sind. Ferner verfügt die mobile Einheit 1 über eine Signal-Einrichtung 1.4, die einen Lautsprecher und eine LED umfasst. Durch diese Ausgestaltung wird ein Übermitteln von Anweisungen, Signalen und Warnungen an das die mobile Einheit 1 tragende Individuum 4 ermöglicht. Wenn sich aus den von der zentralen Auswerteeinheit 3 ausgewerteten Daten, die von der mobilen Einheit 1 übermittelt wurden, ergibt, dass Anweisungen, Signale oder Warnungen an das Individuum 4 übertragen werden sollen, steuert die zentrale Auswerteeinheit 1 über die bidirektional ausgebildete drahtlose Kommunikationsverbindung K die Signal-Einrichtung 1.4 an, um optische und/oder akustische Signale an das Individuum 4 zu übermitteln. Die Signale können also als Feedback auf vorangegangene Tätigkeiten oder Bewegungen des Individuums 4 erfolgen. Wird beispielsweise durch Abgleich der Daten beider Sensoren ein Ablegen an einem nicht dafür vorgesehenen Ort detektiert, können ein Aufleuchten und ein Tonsignal erfolgen, um das Individuum 4 darauf hinzuweisen.
Das System ist um zusätzliche entsprechend gestaltete Magnetfeldbeacons 2 und um zusätzliche mobile Einheiten 1 gleicher Art erweiterbar.
Insbesondere ein System mit mehreren Magnetfeldbeacons 2 und mehreren mobilen Einheiten 1 kann zur Prozessüberwachung und Prozessanalyse in der Produktion oder Logistik verwendet werden, wobei von einem oder mehreren Individuen 4 jeweils mindestens eine der mobilen Einheiten 1 getragen wird und an einem oder mehreren Fächern und/oder Kisten 7 und/oder Regalen 8 und/oder Ablagen und/oder Öffnungen jeweils mindestens eines der Magnetfeldbeacons 2 angeordnet ist und die Messwerte oder daraus abgeleiteten Größen sowie die Magnetfeldsensorsignale oder daraus abgeleiteten Größen von den Sendeeinheiten 1.3 aller mobilen Einheiten 1 in festgelegten Zeitabständen oder kontinuierlich an die zentrale Auswerteeinheit 3 übermittelt werden.
2a-c zeigen Beispiele für mögliche Ausgestaltungen der mobilen Einheit 1, wobei die mobile Einheit 1 jeweils in ein Wearable integriert ist. In Systemen mit mehreren mobilen Einheiten 1 können die mehreren mobilen Einheiten 1 jeweils gleich oder verschieden ausgebildet sein und beispielsweise jeweils in einer der hier vorgestellten Ausgestaltungen vorliegen. Die Ausgestaltung kann sich dabei auch nach den zu verrichtenden Tätigkeiten richten und von Individuum 4 zu Individuum 4 angepasst sein, um es zum Beispiel beim Arbeiten nicht zu behindern oder um bestimmte Gliedmaßen oder Körperteile zu überwachen. Es können auch mehrere Wearables, die jeweils Sensoren aufweisen, vom selben Individuum 4 getragen werden, um beispielsweise Bewegungen mehrerer Gliedmaßen oder Körperteile des Individuums 4 zu überwachen.
2a zeigt eine Smartwatch 5.1, in welche die hier vorgeschlagene mobile Einheit 1 integriert ist. Zu sehen ist in der 2a ein Display der Smartwatch, welches Teil der Signal-Einrichtung 1.4 ist, mit der Feedback-Signale an das Individuum gesendet werden können. Als Bestandteil der Signal-Einrichtung 1.4 weist die Smartwatch 5.1 auch eine Vibrationseinheit auf, mit der ein aktives haptisches Feedback an das Individuum 4 übermittelt werden kann. Die weiteren Komponenten der mobilen Einheit 1, die beispielsweise in der 1 gezeigt sind, sind im Gehäuse der Smartwatch 5.1 verbaut.
Mit dem Sensor 1.1 der gezeigten in eine Smartwatch 5.1 integrierten mobilen Einheit 1, der einen Beschleunigungssensor und ein Gyroskop umfasst, lässt sich insbesondere eine Beschleunigung sowie Lage eines Armes, an dem das Individuum 4 die Smartwatch 5.1 trägt, erfassen. Tätigkeiten, die Armbewegungen umfassen, beispielsweise ein Einsortieren von Gegenständen, lassen sich auf diese Weise überwachen.
2b zeigt einen Handschuh 5.2, in den die mobile Einheit 1 integriert ist. wie auch bei der Smartwatch 5.1 sind die in der 1 gezeigten Komponenten der mobilen Einheit 1 im Handschuh 5.2 verbaut. Ein Display, welches Teil der Signal-Vorrichtung 1.4 ist, ist auf dem Handrücken des Handschuhs 5.2 sichtbar. Mit dem im Handschuh 5.2 verbauten Sensor 1.1 lassen sich Beschleunigungen der Hand, an der das Individuum den Handschuh 5.2 trägt und somit, wie auch im Fall der Smartwatch 5.1, auch Bewegungen des Armes erfassen, so dass beispielsweise ein Einsortieren überwacht werden kann. Zusätzlich sind bei der in den Handschuh 5.2 integrierten mobilen Einheit 1 auch Sensoren zur Überwachung von Fingerbewegungen vorgesehen, mit denen ein Öffnen und Schließen der Hand sowie ein Greifen von Gegenständen erfasst werden kann. So kann mit Hilfe des Systems überprüft werden, ob ein Gegenstand innerhalb der Reichweite R des Magnetfelds B aufgenommen oder abgelegt wurde.
2c zeigt eine in ein Kleidungsstück 5.3 integrierte mobile Einheit 1. Gezeigt ist ein T-Shirt, aber es sich auch andere Kleidungsstücke wie beispielsweise Gürtel oder Hose möglich. Die mobile Einheit 1 verfügt über eine Vibrationseinheit als Teil der Feedback-Einrichtungen sowie eine Sensorik, die geeignet ist, eine Position eines Rückens des Individuums sowie Beschleunigungen des gesamten Individuums zu detektieren. Durch derartig angeordnete mobile Einheiten 1 wird das Individuum 4 besonders wenig beeinträchtigt.
3a und 3b zeigen mögliche Anordnungen von Magnetfeldbeacons 2.
In 3a ist das Magnetfeldbeacon 2 innerhalb einer Kiste 7 angeordnet, die sich in einem Lager befindet, und aus der Gegenstände entnommen oder in die Gegenstände hineingelegt werden sollen.
Die Kiste ist rechteckig mit Seitenlängen von 50 bis 70 cm. In ihrem Inneren ist die Spule 2.1 des Magnetfeldbeacons 2 angeordnet, wobei es sich um eine Luftspule handelt, die von einem Strom von zwischen 0,05 A und 0,5 A durchflossen wird. Innerhalb der durch eine Linie gekennzeichneten Reichweite R ist das von der Spule 2.1 erzeugte Magnetfeld so groß, dass es vom Magnetfeldsensor 1.2 der mobilen Einheit 1 oder den mobilen Einheiten 1 des Systems detektiert werden kann, beträgt also innerhalb der Reichweite im vorliegenden Beispiel über 500 nT. Diese Reichweite beträgt im gezeigten Beispiel etwa 50 cm, erstreckt sich also ungefähr bis zum Rand der Kiste 7 bzw. wenige cm über die Kiste 7 hinaus. Die Spule 2.1 wird dabei so betrieben, dass das von ihr erzeugte Magnetfeld B mit einer charakteristischen vorbekannten Frequenz moduliert wird, die als charakteristische Signatur diesem Magnetfeldbeacon zugeordnet ist. Die Reichweite kann etwa dem magnetischen Nahfeldbereich eines mit Hilfe der Spule erzeugten elektromagnetischen Felds entsprechen. Durch die mit dem Abstand vom Magnetfeldbeacon schnell abklingende Feldstärke des magnetischen Nahfelds wird die Reichweite vorteilhaft wie hier beschrieben auf beispielsweise unter 1 m begrenzt.
Wenn das Individuum 4, das die mobile Einheit 1 beispielsweise innerhalb eines Wearables an seinem Arm oder an seiner Hand mit sich trägt, die mobile Einheit innerhalb der Reichweite R bringt, wird dies von dem Magnetfeldsensor 1.2 der mobilen Einheit 1 detektiert. Verrichtet das Individuum 4 innerhalb der Reichweite R Tätigkeiten, die mit Hilfe der Sensordaten der Sensoren 1.1 der mobilen Einheit 1 erkennbar sind, so wird innerhalb der zentralen Auswerteeinheit 3 die erkannte verrichtete Tätigkeit dem Magnetfeldbeacon 2 zugeordnet, dessen Signal erkannt wurde. Solche Kisten 7 mit derartig angeordneten Magnetfeldbeacons 2 können mehrfach in dem System vorhanden sein, wobei sich die charakteristischen Signaturen der verschiedenen Magnetfeldbeacons 2 jeweils unterscheiden. Sie sind vorzugsweise so angeordnet, dass sich die Reichweiten R der Magnetfelder B ihrer jeweiligen Magnetfeldbeacons 2 nicht überlappen.
3b zeigt eine Anordnung von mehreren Magnetfeldbeacons 2a-2d, die jeweils aufgebaut sind wie das Magnetfeldbeacon 2 aus 1. Die Magnetfeldbeacons 2a-2d unterscheiden sich voneinander jedoch in ihrer charakteristischen Signatur. Jedes der Magnetfeldbeacons 2a-2d erzeugt ein anderes frequenz- und/oder amplitudenmoduliertes Magnetfeld Ba-Bd. Von den Magnetfeldbeacons 2a-2d ist jedes an einem anderen Fach eines Regals 8 angeordnet. Diese Anordnung dient dazu, mittels des Systems erkennen zu können, in welches der Fächer des Regals 8 das Individuum 4 beispielsweise greift um etwas zu entnehmen oder hineinzulegen. Da die Fächer dicht nebeneinander angeordnet sind, ist das Regal 8 mit leitenden Schichten zwischen den Fächern des Regals 8 ausgestattet. Dadurch werden die Magnetfelder Ba-Bd auf das jeweilige Fach begrenzt, in dem dasjenige Magnetfeldbeacon 2a-2d angeordnet ist, von dem es erzeugt wird. Die Reichweite R eines jeden Magnetfelds Ba-Bd ist also im Wesentlichen mit den Abmessungen des jeweiligen Fachs identisch.
4 zeigt ein System mit mehreren Individuen 4a-4b, die jeweils eine mobile Einheit 1a, 1b tragen, und mit mehreren Magnetfeldbeacons 2a-2s.
Die mobilen Einheiten 1a, 1b sind jeweils so ausgeführt wie die mobile Einheit 1, möglicherweise integriert in ein Wearable, wie zuvor anhand von 2 beschrieben. Die beiden mobilen Einheiten 1a und 1b können dabei gleich oder verschieden ausgestaltet sein. Es können auch noch mehr Individuen 4 mit noch mehr mobilen Einheiten 1 und/oder noch mehr Magnetfeldbeacons 2 in dem System vorhanden sein.
Die mobilen Einheiten 1a, 1b verfügen jeweils über eine bidirektionale drahtlose Kommunikationsverbindung Ka, Kb zu der zentralen Auswerteeinheit 3.
An einem ersten Regal 8a sind Magnetfeldbeacons 2a-2i angeordnet und an einem zweiten Regal Magnetfeldbeacons 2j-2r. Der Aufbau ist dabei ähnlich wie in 3b, so dass auch hier die zu den Beacons gehörenden Magnetfelder B (in der Figur nicht gesondert eingezeichnet) jeweils auf einzelne Regalfächer begrenzt sind.
Weiterhin ist in dem System eine Kiste 7 mit einem Magnetfeldbeacon 2s vorhanden, dessen Magnetfeld B eine Reichweite von zwischen 10 cm und 200 cm aufweist und im Wesentlichen mit dem Volumen der Kiste 7 koinzidiert.
Verrichtet das Individuum 4a eine Tätigkeit, die in einem Einsortieren von Gegenständen in das Regal 8a besteht, wird mittels des Magnetfeldsensors der mobilen Einheit 1a das Magnetfeld B desjenigen Fachs 2a-2i detektiert, in welches das Individuum 4a etwas einsortiert und durch die Sensoren der mobilen Einheit 1a die dazugehörige Beschleunigung beispielsweise eines Arms des Individuums 4a detektiert. Beides wird über die Kommunikationsverbindung Ka an die zentrale Auswerteeinheit 3 übertragen und dort kann ausgewertet werden, ob das einsortieren korrekt erfolgt ist. Diese Information wird gespeichert und es kann bei Feststellen einer fehlerhaften Ausführung einer Arbeit ein Signal an das Individuum 4a übermittelt werden.
Das Individuum 4a kann dabei auch Tätigkeiten verrichten, die die Kiste 7 oder das zweite Regal 8b betreffen.
Für das Individuum 4b kann vorgesehen sein, die gleichen Arbeiten zu verrichten wie das Individuum 1a oder andere. Die Daten, die das Individuum 1b betreffen, werden über die Kommunikationsverbindung Kb an die zentrale Auswerteeinheit übermittelt.
Die Daten für beide Individuen und mögliche weitere Individuen 4 können in der zentralen Auswerteeinheit anonymisiert gespeichert und statistisch ausgewertet oder personenbezogen gespeichert und ausgewertet werden.
Bezugszeichenliste

1, 1a-1b: Mobile Einheit
1.1: Sensor
1.2: Magnetfeldsensor
1.3: Sendeeinheit
1.4: Signal-Einrichtung
1.5: Akku
1.6: Speicher
2, 2a-2s: Magnetfeldbeacon
2.1: Spule
2.2: Stromversorgung
3: Zentrale Auswerteeinheit
3.1: Empfangseinheit
3.2: Speicher
4,4a-b: Individuum
5.1: Smartwatch
5.2: Handschuh
5.3: Kleidungsstück
7: Kiste
8,8a-b: Regal
B: Magnetfeld
K: Drahtlose Kommunikationsverbindung
R: Reichweite

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

CN 103226398 A [0004]

Claims

System zum Überwachen einer Arbeitssituation, umfassend eine zentrale Auswerteeinheit (3) mit einer Empfangseinheit (3.1) und mindestens eine mobile Einheit (1) mit mindestens einem Sensor (1.1) zum Messen mindestens einer physikalischen Größe, die zum Beschreiben einer Tätigkeit oder einer Bewegung eines die mobile Einheit (1) tragenden Individuums (4) geeignet ist, und einer Sendeeinheit (1.3), die eingerichtet ist zum Übertragen von durch den mindestens einen Sensor (1.1) erfassten Messwerten der mindestens einen physikalischen Größe oder von daraus abgeleiteten Größen an die Empfangseinheit (3.1) der zentralen Auswerteeinheit (3), dadurch gekennzeichnet, dass das System mindestens ein Magnetfeldbeacon (2) aufweist, welches eingerichtet ist, ein mit einer charakteristischen Signatur moduliertes Magnetfeld (B) zu erzeugen, wobei die mindestens eine mobile Einheit (1) weiterhin einen Magnetfeldsensor (1.2) zum Detektieren des Magnetfelds (B) aufweist, wobei die Sendeeinheit (1.3) der mobilen Einheit (1) eingerichtet ist, zusätzlich durch den Magnetfeldsensor (1.2) erzeugte Magnetfeldsensorsignale oder daraus abgeleitete Größen an die Empfangseinheit (3.1) der zentralen Auswerteeinheit (3) zu übertragen, und wobei die zentrale Auswerteeinheit (3) eingerichtet ist, durch Auswerten der empfangenen Messwerte der mindestens einen physikalischen Größe oder der daraus abgeleiteten Größen und durch Auswerten der Magnetfeldsensorsignale oder der daraus abgeleiteten Größen zu prüfen, ob eine durch die Messwerte oder die daraus abgeleiteten Größen erkennbare bestimmte Tätigkeit oder Bewegung innerhalb einer Reichweite (R) des Magnetfelds (B) des Magnetfeldbeacons (2) ausgeführt wurde.
System gemäß Anspruch 1, wobei die zentrale Auswerteeinheit (3) eingerichtet ist, aus den empfangenen Magnetfeldsensorsignalen oder den daraus abgeleiteten Größen die charakteristische Signatur des Magnetfelds (B) des mindestens einen Magnetfeldbeacons (2) zu erkennen.
System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Magnetfeld (B) als magnetisches Wechselfeld ausgebildet ist und/oder eine Frequenz und/oder eine Amplitude des Magnetfelds moduliert wird.
System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine mobile Einheit (1) als Wearable ausgebildet oder in ein Wearable integriert ist, wobei das Wearable vorzugsweise als Armband oder Smartwatch (5.1) oder Handschuh (5.2) oder als Kleidungsstück (5.3) oder als Gürtel ausgebildet ist.
System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Sensor (1.1) der mindestens einen mobilen Einheit (1) ein Beschleunigungssensor oder ein Gyroskop ist oder einen Beschleunigungssensor und/oder ein Gyroskop umfasst.
System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Magnetfeldsensor (1.2) ein Hall-Sensor ist oder einen Hall-Sensor umfasst.
System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Magnetfeldbeacon (2) an einer oder mehreren Kisten (7) und/oder an einem oder mehreren Fächern und/oder an einem oder mehreren Regalen (8) und/oder an einer oder mehreren Ablagen und/oder an einer oder mehreren Öffnungen und/oder an einem oder mehreren Werkzeugen und/oder an einem oder mehreren Schaltern und/oder an einem oder mehreren Hebeln angeordnet ist.
System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Reichweite (R), innerhalb derer der Magnetfeldsensor (1.2) das Magnetfeld (B) detektiert, zwischen 10 cm und 200 cm beträgt.
System gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Empfangseinheit der zentralen Auswerteeinheit (3) und die Sendeeinheit der mindestens einer mobilen Einheit zur drahtlosen Datenübertragung eingerichtet sind.
System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zentrale Auswerteeinheit eine Sendeeinheit umfasst und die mindestens eine mobile Einheit eine Empfangseinheit umfasst, vorzugsweise jeweils zur drahtlosen Datenübertragung eingerichtet.
System gemäß Anspruch 10, wobei die mindestens eine mobile Einheit eine Signal-Einrichtung (1.4) umfasst, vorzugsweise einen Lautsprecher, eine LED oder eine Vibrationseinrichtung, und wobei die zentrale Auswerteeinheit (3) eingerichtet ist, die Signal-Einrichtung (1.4) anzusteuern und Feedback-Signale und/oder Anweisungen an das die mobile Einheit tragende Individuum (4) zu übermitteln.
System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erkennbare Tätigkeit oder Bewegung ein Greifen und/oder ein Einsortieren und/oder ein Entnehmen ist oder umfasst.
System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zentrale Auswerteeinheit (3) eingerichtet ist, durch Auswerten der empfangenen Messwerte oder der daraus abgeleiteten Größen und/oder durch Auswerten der Magnetfeldsensorsignale oder der daraus abgeleiteten Größen zu prüfen, ob die erkennbare Tätigkeit oder Bewegung korrekt ausgeführt wurde.
System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zentrale Auswerteeinheit (3) eingerichtet ist, durch Auswerten der empfangenen Messwerte oder der daraus abgeleiteten Größen und/oder durch Auswerten der Magnetfeldsensorsignale oder der daraus abgeleiteten Größen zu prüfen, wann und/oder wie lange und/oder wie oft die erkennbare Tätigkeit oder Bewegung ausgeführt wurde.
Verwendung eines Systems gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche zur Prozessanalyse in einer Produktion oder Logistik, wobei von einem oder mehreren Individuen (4) jeweils eine der mobilen Einheiten (1) getragen wird und an einem oder mehreren Fächern und/oder an einer oder mehreren Kisten (7) und/oder an Regalen (8) und/oder an Ablagen und/oder an Öffnungen das Magnetfeldbeacon (2) oder jeweils mindestens eines der Magnetfeldbeacons (2) angeordnet ist und die Messwerte oder daraus abgeleiteten Größen sowie die Magnetfeldsensorsignale oder daraus abgeleiteten Größen in festgelegten Zeitabständen oder kontinuierlich an die zentrale Auswerteeinheit (3) übermittelt werden.