DE112014005699T5

DE112014005699T5 - Wasserhahn

Info

Publication number: DE112014005699T5
Application number: DE112014005699.5T
Authority: DE
Inventors: Satoshi Sugino
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2013-12-16
Filing date: 2014-12-02
Publication date: 2016-09-22
Also published as: US10190295B2; CN105814262B; JPWO2015092993A1; US20160312450A1; TW201540996A; WO2015092993A1; JP6176337B2; TWI634274B; CN105814262A

Abstract

Es ist eine Aufgabe, einen Wasserhahn vorzuschlagen, der gegen unerwünschte Effekte, wie z. B. Effekte eines umgebenden Umfelds, und eine Farbe und ein Material eines Objekts unempfindlich ist, und folglich genau bestimmen kann, ob ein Erfassungsobjekt in der Umgebung eines Wasserauslasses vorliegt. Der Wasserhahn (1) umfasst einen Detektor (5), der eine Frequenzanalyseeinrichtung (52c) zum Umwandeln eines Sensorsignals in ein Signal in der Frequenzdomäne und unter Verwendung einer Gruppe von einzelnen Filterbereichen mit unterschiedlichen Frequenzbändern zum Extrahieren von Signalen der einzelnen Filterbereiche von dem Signal in der Frequenzdomäne umfasst, eine Erkennungseinrichtung (52e) und eine Datenbankvorrichtung (52i) zum Speichern von Probendaten. Die Erkennungseinrichtung (52e) führt ein Erkennungsverfahren des Erfassens eines Erfassungsobjekts (9) auf der Basis von Erfassungsdaten durch, die eine Frequenzverteilung von Signalen auf der Basis der Signale der einzelnen Filterbereiche enthält. Die Erkennungseinrichtung (52e) führt das Erkennungsverfahren auf der Basis eines Vergleichs zwischen den Erfassungsdaten und den Probendaten durch.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Wasserhähne und insbesondere einen Wasserhahn, der in einer Küche, einem Bad, einer Toilette oder dergleichen eingebaut ist und die Abgabe von Wasser mittels eines Detektors unter Verwendung von Radiowellen steuert.
Stand der Technik
In der Vergangenheit wurde als Wasserhahn, der in einer Küche, einem Bad, einer Toilette oder dergleichen eingebaut ist, ein automatischer Wasserhahn vorgeschlagen, der gemäß eines Ergebnisses der Erfassung eines Erfassungsobjekts in der Nähe eines Wasserauslasses bestimmt, ob mit der Abgabe von Wasser begonnen werden soll oder ob diese beendet werden soll (vgl. z. B. JP 5212908 B2 ). Ein Detektor zum Erfassen des Erfassungsobjekts kann einen Dopplersensor zum Senden und Empfangen von Radiowellensignalen umfassen und soll eine Bewegung des Erfassungsobjekts auf der Basis eines Vergleichs zwischen einem Ausgangssignal des Dopplersensors, das mit einem Filter gefiltert ist, und einem Schwellenwert erfassen.
Im Wesentlichen erkennt der Detektor des herkömmlichen Wasserhahns das Erfassungsobjekt auf der Basis von Intensitäten von Signalen in einem bestimmten Bereich einer Zeitachseninformation.
Bei dem Wasserhahn, der einen herkömmlichen Detektor umfasst, der Radiowellen nutzt, ist es jedoch wahrscheinlich, dass eine Fehlerfassung und eine falsche Erfassung verursacht werden. Eine Fehlerfassung bedeutet, dass das Erfassungsobjekt nicht erfasst wird, wenn das Erfassungsobjekt tatsächlich vorliegt. Eine falsche Erfassung bedeutet, dass das Vorliegen des Erfassungsobjekts bestimmt wird, wenn das Erfassungsobjekt tatsächlich nicht vorliegt.
Beispielsweise kann selbst dann, wenn das Erfassungsobjekt tatsächlich nicht vorliegt, der Detektor eine reflektierte Welle empfangen, die durch einen Wasserstrom reflektiert worden ist, der von dem Wasserauslass abgegeben worden ist, und dadurch fälschlicherweise erkennen, dass das Erfassungsobjekt vorliegt. Dies kann häufig in einem Fall auftreten, bei dem der Wasserauslass eine Wasserbrause bzw. einen Wasserstrahl mit einem relativ hohen Druck abgibt.
Wenn der Detektor einen Photosensor umfasst, der Infrarot oder dergleichen nutzt, bestehen Schwierigkeiten dahingehend, schwarze oder transparente Objekte zu erfassen. Zusätzlich kann durch Sonnenlicht eine falsche Erfassung verursacht werden.
Somit besteht ein Bedarf zur Schaffung eines Wasserhahns, der gegen unerwünschte Effekte, wie z. B. Effekte eines umgebenden Umfelds, und eine Farbe und ein Material eines Objekts unempfindlich ist, und folglich genau bestimmen kann, ob ein Erfassungsobjekt in der Umgebung eines Wasserauslasses vorliegt, und zwar ungeachtet eines Wasservolumens und eines Zustands einer Wasserströmung (z. B. einer Brause und eines Stroms).
Zusammenfassung der Erfindung
Im Hinblick auf die vorstehend genannten Mängel ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wasserhahn vorzuschlagen, der gegen unerwünschte Effekte, wie z. B. Effekte eines umgebenden Umfelds, und eine Farbe und ein Material eines Objekts unempfindlich ist, und folglich genau bestimmen kann, ob ein Erfassungsobjekt in der Umgebung eines Wasserauslasses vorliegt.
Ein Wasserhahn eines Aspekts der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Wasserauslass zum Abgeben von Wasser, einen Detektor, der zum Erfassen eines Erfassungsobjekts in einem Erfassungsbereich ausgebildet ist, der einen Wasserabgabebereich enthält, in dem das Wasser vorliegt, das von dem Wasserauslass abgegeben wird, und eine Steuereinrichtung, die zum Beginnen mit der Zuführung und zum Beenden der Zuführung des Wassers, das von dem Wasserauslass abgegeben wird, auf der Basis eines Erfassungsergebnisses des Detektors ausgebildet ist. Der Detektor umfasst: einen Sensor, der zum Senden eines Radiowellensignals und zum Empfangen des Radiowellensignals, das durch ein Objekt reflektiert worden ist, so dass ein Sensorsignal ausgegeben wird, das der Bewegung des Objekts entspricht, ausgebildet ist, eine Frequenzanalyseeinrichtung, die zum Umwandeln des Sensorsignals in ein Signal in der Frequenzdomäne und unter Verwendung einer Gruppe von einzelnen Filterbereichen mit unterschiedlichen Frequenzbändern zum Extrahieren von Signalen der einzelnen Filterbereiche von dem Signal in der Frequenzdomäne ausgebildet ist, eine Erkennungseinrichtung, die zum Durchführen eines Erkennungsverfahrens des Erfassens des Erfassungsobjekts auf der Basis von Erfassungsdaten ausgebildet ist, die mindestens eines von einer Frequenzverteilung von Signalen auf der Basis der Signale der einzelnen Filterbereiche und einem Komponentenverhältnis von Signalintensitäten auf der Basis der Signale der einzelnen Filterbereiche enthalten, und eine Datenbankvorrichtung, die zum Speichern von Probendaten ausgebildet ist, die mindestens eines von einer Frequenzverteilung, die dem Erfassungsobjekt entspricht, und einem Komponentenverhältnis von Signalintensitäten, die dem Erfassungsobjekt entsprechen, enthalten. Die Erkennungseinrichtung ist so ausgebildet, dass sie das Erkennungsverfahren auf der Basis eines Vergleichs zwischen den Erfassungsdaten und den Probendaten durchführt.
Der Wasserhahn des Aspekts gemäß der vorliegenden Erfindung kann den Effekt bereitstellen, dass er gegen unerwünschte Effekte, wie z. B. Effekte eines umgebenden Umfelds, und eine Farbe und ein Material eines Objekts unempfindlich ist, und folglich genau bestimmen kann, ob ein Erfassungsobjekt in der Umgebung eines Wasserauslasses vorliegt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm einer Konfiguration eines Wasserhahns einer Ausführungsform.
2 ist eine partielle Seitenansicht des Aussehens einer Einrichtung, die mit dem Wasserhahn gemäß der Ausführungsform versehen ist.
3A bis 3C sind erläuternde Diagramme eines Normalisators eines Signalprozessors gemäß der Ausführungsform.
4A bis 4C sind erläuternde Diagramme eines Glättungsprozessors gemäß der Ausführungsform.
5A bis 5C sind erläuternde Diagramme eines Beispiels einer Hintergrundsignalentfernungseinrichtung gemäß der Ausführungsform.
6 ist ein erläuterndes Diagramm eines weiteren Beispiels der Hintergrundsignalentfernungseinrichtung gemäß der Ausführungsform.
7A und 7B sind erläuternde Diagramme eines weiteren Beispiels der Hintergrundsignalentfernungseinrichtung gemäß der Ausführungsform.
8 ist ein Blockdiagramm eines adaptiven Filters, der als ein weiteres Beispiel der Hintergrundsignalentfernungseinrichtung gemäß der Ausführungsform dient.
9A bis 9C sind erläuternde Diagramme eines Erkennungsverfahrens auf der Basis einer Hauptkomponentenanalyse des Signalprozessors gemäß der Ausführungsform.
10 ist ein erläuterndes Diagramm eines Erkennungsverfahrens auf der Basis einer linearen Mehrfachregressionsanalyse des Signalprozessors gemäß der Ausführungsform.
11A und 11B sind weitere erläuternde Diagramme des Erkennungsverfahrens auf der Basis einer linearen Mehrfachregressionsanalyse des Signalprozessors gemäß der Ausführungsform.
12A und 12B sind erläuternde Diagramme des Signalprozessors gemäß der Ausführungsform.
13 ist ein erläuterndes Diagramm einer Gruppe von Filterbereichen gemäß der Ausführungsform.
14 ist ein Flussdiagramm des Betriebs gemäß der Ausführungsform.
15A bis 15C sind Wellenformauftragungen eines Sensorsignals und der Ergebnisse eines Frequenzanalyseverfahrens gemäß der Ausführungsform.
16 ist eine Wellenformauftragung, die aus einer Signalkomponentenanalyse gemäß der Ausführungsform resultiert.
17 ist ein erläuterndes Diagramm eines Erfassungsergebnisses eines Erfassungsobjekts gemäß der Ausführungsform.
18A bis 18C sind Wellenformauftragungen des Sensorsignals und der Ergebnisse des Frequenzanalyseverfahrens gemäß der Ausführungsform.
19 ist eine Wellenformauftragung, die aus der Signalkomponentenanalyse gemäß der Ausführungsform resultiert.
20 ist ein erläuterndes Diagramm des Erfassungsergebnisses des Erfassungsobjekts gemäß der Ausführungsform.
21A bis 21C sind Wellenformauftragungen des Sensorsignals und der Ergebnisse des Frequenzanalyseverfahrens gemäß der Ausführungsform.
22 ist eine Wellenformauftragung, die aus der Signalkomponentenanalyse gemäß der Ausführungsform resultiert.
23 ist ein erläuterndes Diagramm des Erfassungsergebnisses des Erfassungsobjekts gemäß der Ausführungsform.
24A bis 24C sind Wellenformauftragungen des Sensorsignals und der Ergebnisse des Frequenzanalyseverfahrens gemäß der Ausführungsform.
25 ist eine Wellenformauftragung, die aus der Signalkomponentenanalyse gemäß der Ausführungsform resultiert.
26 ist ein erläuterndes Diagramm des Erfassungsergebnisses des Erfassungsobjekts gemäß der Ausführungsform.
27A und 27B sind erläuternde Diagramme eines Abstandsmessvorgangs gemäß der Ausführungsform.
28 ist eine partielle Seitenansicht des Aussehens einer Einrichtung, die mit einem weiteren Wasserhahn gemäß der Ausführungsform versehen ist.
Beschreibung von Ausführungsformen
Die 1 zeigt eine Blockkonfiguration eines Wasserhahns 1 der vorliegenden Ausführungsform. Die 2 zeigt das Aussehen einer Einrichtung, welche die Hauptkomponenten des Wasserhahns 1 umfasst. Der Wasserhahn 1 umfasst im Wesentlichen einen Auslauf 2 und einen Detektor 5.
Der Auslauf 2 weist im Inneren einen Wasserzuführungskanal auf, der das Strömen von Wasser (einschließlich heißem Wasser) ermöglicht. Wie es in der 2 gezeigt ist, ist der Auslauf 2 z. B. so auf einer oberen Fläche in der Umgebung einer Spüle 3 einer Küche bereitgestellt, dass er von der oberen Fläche vorragt, und die obere Fläche der Umgebung dient als Montagefläche 31 für den Auslauf 2. Der Wasserzuführungskanal des Auslaufs 2 weist ein stromaufwärtiges Ende auf, das mit einem externen Wasserrohr verbunden ist, das als Wasserzuführungsquelle oder eine Heißwasserzuführungsquelle dient, und er weist auch ein stromabwärtiges Ende auf, das als Wasserauslass 23 zum Abgeben von Wasser von dem Wasserzuführungskanal zu der Spüle 3 dient.
Der Auslauf 2 weist in dessen Seitenansicht eine umgekehrte L-Form auf und umfasst einen Hauptkörper, der eine Basis 21, die von der Montageoberfläche 31 aufwärts oder diagonal aufwärts vorragt, und einen vorragenden Teil 22, der von einem oberen Teil der Basis 21 vorragt.
Die Basis 21 weist im Inneren einen stromaufwärtigen Teil des Wasserzuführungskanals auf. Der vorragende Teil 22 weist im Inneren einen stromabwärtigen Teil des Wasserzuführungskanals auf. Ferner umfasst der vorragende Teil 22 den Wasserauslass 23 in einer unteren Fläche eines Endes (des vorderen Endes) davon. Der Wasserauslass 23 ist so bereitgestellt, dass er das Abgeben von Wasser in einer Abgaberichtung ermöglicht, die eine Abwärtsrichtung ist (im Wesentlichen eine vertikale Abwärtsrichtung). Der Auslauf 2 gibt Wasser, das von dem Wasserrohr zu dem Wasserzuführungskanal zugeführt wird, von dem Wasserauslass 23 im Wesentlichen vertikal nach unten ab.
Ferner ist der Wasserauslass 23 so ausgebildet, dass er auswählbare Wasserabgabemodi aufweist, die einen Brausemodus des Abgebens einer Wasserbrause und einen Strommodus des Abgebens eines Wasserstroms umfassen.
Der Auslauf 2 umfasst eine Wasserabgabesteuereinrichtung 2a, die so ausgebildet ist, dass sie zwischen einem offenen Modus, der es dem Wasserauslass 23 ermöglicht, Wasser von dem Wasserzuführungskanal abzugeben, und einem geschlossenen Modus umschaltet, bei dem das Abgeben von Wasser von dem Wasserauslass 23 gestoppt ist (wie es in der 1 gezeigt ist). Die Wasserabgabesteuereinrichtung 2a kann z. B. durch ein Ventil, das in dem Wasserzuführungskanal bereitgestellt ist, und einer Ansteuereinrichtung zum Öffnen und Schließen des Ventils realisiert werden.
Zusätzlich umfasst der Auslauf 2 eine Flussratensteuereinrichtung 2b, die zum Einstellen einer Flussrate des Wassers ausgebildet ist, das von dem Wasserauslass 23 abgegeben wird (wie es in der 1 gezeigt ist). Die Flussratensteuereinrichtung 2b kann z. B. durch eine Einstelleinrichtung zum Einstellen eines Öffnungsgrads des Ventils in dem Wasserzuführungskanal realisiert werden.
Der Auslauf 2 umfasst eine Steuereinrichtung 4, die zum Steuern von einzelnen Vorgängen der Wasserabgabesteuereinrichtung 2a und der Flussratensteuereinrichtung 2b ausgebildet ist (wie es in der 1 gezeigt ist). Es sollte beachtet werden, dass die Steuereinrichtung 4 außerhalb des Auslaufs 2 angeordnet sein kann.
Eine manuelle Steuereinrichtung 6 ist auf einer Oberfläche des Auslaufs 2 bereitgestellt (wie es in der 1 gezeigt ist). Die manuelle Steuereinrichtung 6 umfasst einen oder mehrere manuelle(n) Betätigungsschalter zum Betätigen der Flussratensteuereinrichtung 2b und ist zum Ausgeben eines Signals der manuellen Betätigung gemäß der manuellen Betätigung des einen oder der mehreren manuellen Betätigungsschalter(s) an die Steuereinrichtung 4 ausgebildet. Die Steuereinrichtung 4 ist zum Steuern des Betriebs der Flussratensteuereinrichtung 2b gemäß dem Signal der manuellen Betätigung ausgebildet.
Zusätzlich umfasst der Wasserhahn 1 den Detektor 5. Der Detektor 5 ist zum Erfassen eines Erfassungsobjekts 9 ausgebildet, einschließlich einer bestimmten Bewegung innerhalb der Spüle 3, wie z. B. einer Bewegung eines zu waschenden Objekts (z. B. Geschirr und Nahrungsmittel) in die Richtung des Wasserauslasses 23, einer Bewegung des zu waschenden Objekts innerhalb der Spüle 3, einer Bewegung von Händen zum Waschen und einer Störung eines abgegebenen Wasserstroms, die durch ein Waschen verursacht wird. Nachstehend wird der Detektor 5 beschrieben.
Wie es in der 1 gezeigt ist, umfasst der Detektor 5 einen Sensor 51 und einen Signalprozessor 52.
Der Sensor 51 ist so ausgebildet, dass er eine Radiowelle mit einer vorgegebenen Frequenz an einen Erfassungsbereich sendet und eine Radiowelle empfängt, die durch ein Objekt reflektiert worden ist, das sich in dem Erfassungsbereich bewegt, und dass er ein Sensorsignal mit einer Dopplerfrequenz ausgibt, die einer Differenz zwischen Frequenzen der gesendeten Radiowelle und der empfangenen Radiowelle entspricht. Der Sensor 51 kann einen Dopplersensor oder einen Sensor umfassen, der eine Funktion des Erfassens einer Geschwindigkeitsinformation aufweist. Das Sensorsignal ist ein analoges Zeitachsensignal, das der Bewegung des Objekts entspricht. Es sollte beachtet werden, dass dann, wenn sich das Objekt, das die Radiowelle reflektiert, in dem Erfassungsbereich bewegt, eine Frequenz des Sensorsignals gemäß einer vertikalen Komponente der Geschwindigkeit des Objekts relativ zu dem Sensor 51 verschoben wird.
Der Sensor 51 umfasst eine Sendesteuereinrichtung 51a, einen Sender 51b, eine Sendeantenne 51c, eine Empfangsantenne 51d und einen Empfänger 51e. Der Sensor 51 ist an der Basis 21 des Auslaufs 2 bereitgestellt. Der Erfassungsbereich des Sensors 51 ist auf der Basis einer diagonalen Abwärtsrichtung ausgehend von dem Sensor 51 in die Richtung der Spüle 3 eingestellt. Dieser Erfassungsbereich enthält einen Wasserabgabebereich, in dem das Wasser vorliegt, das von dem Wasserauslass 23 abgegeben wird.
Der Sender 51b ist so ausgebildet, dass er durch die Sendeantenne 51c eine Radiowelle zu dem Erfassungsbereich sendet. Die Sendesteuereinrichtung 51a ist z. B. so ausgebildet, dass sie die Frequenz und den zeitlichen Ablauf der Radiowelle, die von dem Sender 51b gesendet wird, steuert. Die von dem Sender 51b gesendete Radiowelle kann z. B. eine Millimeterwelle mit einer Frequenz von 24,15 GHz sein. Die von dem Sender 51b gesendete Radiowelle ist nicht auf eine Millimeterwelle beschränkt und es kann sich um eine Mikrowelle handeln. Ferner ist dieser Wert ein Beispiel der Frequenz der Radiowelle, die von dem Sender 51b gesendet werden soll, und die Frequenz soll nicht auf diesen Wert beschränkt sein.
Der Empfänger 51e ist so ausgebildet, dass er die Radiowelle, die durch das Objekt in dem Erfassungsbereich reflektiert worden ist, durch die Empfangsantenne 51d empfängt und das Sensorsignal, das eine Frequenz aufweist, die der Differenz zwischen Frequenzen der gesendeten Radiowelle und der empfangenen Radiowelle entspricht, ausgibt.
Der Signalprozessor 52 hat eine Funktion des Durchführens einer Signalverarbeitung des Sensorsignals, das von dem Sensor 51 ausgegeben wird. In der 2 ist der Signalprozessor 52 an der Basis 21 des Auslaufs 2 bereitgestellt, jedoch kann dieser außerhalb des Auslaufs 2 bereitgestellt sein.
Der Signalprozessor 52 umfasst einen Verstärker 52a, der zum Verstärken des Sensorsignals ausgebildet ist, und einen A/D-Wandler 52b, der zum Umwandeln des Sensorsignals, das durch den Verstärker 52a verstärkt worden ist, in ein digitales Sensorsignal und zum Ausgeben des digitalen Sensorsignals ausgebildet ist. Der Verstärker 52a kann einen Verstärker umfassen, der z. B. einen Operationsverstärker umfasst.
Der Signalprozessor 52 umfasst ferner eine Frequenzanalyseeinrichtung 52c. Die Frequenzanalyseeinrichtung 52c ist so ausgebildet, dass sie ein Sensorsignal in der Zeitdomäne, das von dem A/D-Wandler 52b ausgegeben wird, in ein Signal der Frequenzdomäne (Frequenzachsensignal) umwandelt und unter Verwendung einer Gruppe von einzelnen Filterbereichen 5a (wie es in der 3A gezeigt ist) mit verschiedenen Frequenzbändern Signale der einzelnen Filterbereiche 5a von dem Signal in der Frequenzdomäne extrahiert.
In der Frequenzanalyseeinrichtung 52c ist eine vorgegebene Zahl von (z. B. sechzehn) Filterbereichen 5a als eine Gruppe von Filterbereichen 5a eingestellt. Diese Zahl ist jedoch nur ein Beispiel und die Zahl von Filterbereichen 5a in einer Gruppe soll nicht auf diese Zahl beschränkt sein.
Ferner umfasst der Signalprozessor 52 einen Normalisator 52d. Der Normalisator 52d ist zum Normalisieren von Intensitäten der Signale, die einzeln durch die einzelnen Filterbereiche 5a verlaufen, durch eine Summe von Intensitäten der Signale, die durch die Frequenzanalyseeinrichtung 52c extrahiert worden sind, oder eine Summe von Intensitäten von Signalen, die einzeln durch eine Mehrzahl von vorgegebenen Filterbereichen 5a (z. B. vier Filterbereichen auf der Seite einer niedrigeren Frequenz) verlaufen, die aus den einzelnen Filterbereichen 5a ausgewählt sind, so dass normalisierte Intensitäten erhalten werden, und zum Ausgeben der normalisierten Intensitäten ausgebildet.
Der Signalprozessor 52 umfasst ferner eine Erkennungseinrichtung 52e, die zum Durchführen eines Erkennungsverfahrens des Erfassens des Erfassungsobjekts 9 auf der Basis einer Frequenzverteilung ausgebildet ist, die aus den normalisierten Intensitäten der einzelnen Filterbereiche 5a, die von dem Normalisator 52d ausgegeben worden sind, berechnet wird.
Die vorstehend genannte Frequenzanalyseeinrichtung 52c hat die Funktion des Umwandelns des Sensorsignals, das von dem A/D-Wandler 52b ausgegeben worden ist, in das Signal der Frequenzdomäne durch eine diskrete Kosinustransformation (DCT). Ferner umfasst, wie es in der 3A gezeigt ist, jeder der einzelnen Filterbereiche 5a eine Mehrzahl von (in dem gezeigten Beispiel fünf) Frequenzintervallbereichen 5b. Der Frequenzintervallbereich 5b des Filterbereichs 5a unter Verwendung einer DCT kann in manchen Fällen als DCT-Intervallbereich bezeichnet werden. Jeder der Filterbereiche 5a weist eine Auflösung abhängig von den Breiten (Δf1 in der 3A) der Frequenzintervallbereiche 5b auf. Bezüglich jedes der Filterbereiche 5a ist diese Zahl ein Beispiel der Zahl der Frequenzintervallbereiche 5b und die Zahl der Frequenzintervallbereiche 5b soll nicht auf diese Zahl beschränkt sein. Die Zahl von Frequenzintervallbereichen 5b kann neben fünf zwei oder mehr sein oder kann eins betragen. Eine orthogonale Transformation zum Umwandeln des Sensorsignals, das von dem A/D-Wandler 52b ausgegeben wird, in das Signal in der Frequenzdomäne ist nicht auf eine DCT beschränkt, und es kann sich z. B. um eine schnelle Fouriertransformation (FFT) handeln. Der Frequenzintervallbereich 5b des Filterbereichs 5a unter Verwendung einer FFT kann in manchen Fällen als ein FFT-Intervallbereich bezeichnet werden. Ferner kann die orthogonale Transformation zum Umwandeln des Sensorsignals, das von dem A/D-Wandler 52b ausgegeben wird, in das Signal in der Frequenzdomäne eine Wavelet-transformation (WT) sein.
Wenn jeder der Filterbereiche 5a eine Mehrzahl von Frequenzintervallbereichen 5b umfasst, ist es bevorzugt, dass der Signalprozessor 52 einen Glättungsprozessor 52f zwischen der Frequenzanalyseeinrichtung 52c und dem Normalisator 52d umfasst. Es ist bevorzugt, dass dieser Glättungsprozessor 52f mindestens eine von den folgenden zwei Glättungsverarbeitungsfunktionen aufweist (eine erste Glättungsverarbeitungsfunktion und eine zweite Glättungsverarbeitungsfunktion). Die erste Glättungsverarbeitungsfunktion ist eine Funktion, bei der eine Glättungsverarbeitung mit Intensitäten von Signalen der einzelnen Frequenzintervallbereiche 5b in einer Frequenzdomäne (Frequenzachsenrichtung) für jeden der einzelnen Filterbereiche 5a durchgeführt wird. Die zweite Glättungsverarbeitungsfunktion ist eine Funktion, bei der eine Glättungsverarbeitung mit Intensitäten von Signalen der einzelnen Frequenzintervallbereiche 5b in einer Zeitachsenrichtung für jeden der einzelnen Filterbereiche 5a durchgeführt wird. Demgemäß kann der Signalprozessor 52 unerwünschte Effekte, die durch Rauschen verursacht werden, vermindern, und die unerwünschten Effekte, die durch Rauschen verursacht werden, stärker vermindern, wenn beide Funktionen einbezogen werden.
Die erste Glättungsverarbeitungsfunktion kann z. B. durch die Verwendung eines Mittelwertfilters, eines gewichteten Mittelwertfilters, eines Medianwertfilters, eines gewichteten Medianwertfilters oder dergleichen realisiert werden. Wenn die erste Glättungsverarbeitungsfunktion durch die Verwendung eines Mittelwertfilters realisiert wird, wie es in der 3A und der 4A gezeigt ist, wird davon ausgegangen, dass bei der Zeit t₁ die Intensitäten von Signalen der einzelnen fünf Frequenzintervallbereiche 5b des Filterbereichs 5a, bei dem es sich um den ersten von der Seite der niedrigeren Frequenz her handelt, durch s1, s2, s3, s4 bzw. s5 dargestellt werden. Diesbezüglich ist im Hinblick auf den ersten Filterbereich 5a, wenn davon ausgegangen wird, dass die Intensität des Signals, das durch die Glättungsverarbeitung durch die erste Glättungsverarbeitungsfunktion erhalten wird, m₁₁ ist (vgl. die 3B und die 4B), m₁₁ gleich (s1 + s2 + s3 + s4 + s5)/5.
Entsprechend werden, wie es in der 3B und der 4B gezeigt ist, die Signale des zweiten Filterbereichs 5a, des dritten Filterbereichs 5a, des vierten Filterbereichs 5a und des fünften Filterbereichs 5a durch m₂₁, m₃₁, m₄₁ bzw. m₅₁ dargestellt. Zusammenfassend stellt in der vorliegenden Ausführungsform für eine einfache Erläuterung m_ji die Intensität des Signals dar, das durch die Glättungsverarbeitung erhalten worden ist, die durch die erste Glättungsverarbeitungsfunktion mit dem Signal des j-ten („j” ist eine natürliche Zahl) Filterbereichs 5a zu der Zeit t_i („i” ist eine natürliche Zahl) in der Zeitachse realisiert wird.
Der Normalisator 52d normalisiert die Intensitäten der Signale, die durch die einzelnen Filterbereiche 5a verlaufen, durch die Summe der Intensitäten der Signale, die durch die Mehrzahl von vorgegebenen Filterbereichen 5a verlaufen, die in dem Erkennungsverfahren durch die Erkennungseinrichtung 52e verwendet werden. Diesbezüglich wird in der folgenden Erläuterung davon ausgegangen, dass z. B. die Gesamtzahl von Filterbereichen 5a in der Frequenzanalyseeinrichtung 52c sechzehn ist und es sich bei der Mehrzahl von vorgegebenen Filterbereichen 5a, die für das Erkennungsverfahren verwendet wird, nur um die fünf Filterbereiche handelt, bei denen es sich ausgehend von der Seite der niedrigeren Frequenz um den ersten bis fünften Filterbereich handelt. Wenn die normalisierte Intensität der Intensität m₁₁ des Signals, das durch den ersten Filterbereich 5a durchläuft, zu der Zeit t₁ n₁₁ ist (vgl. die 3C), kann der Normalisator 52d die normalisierte Intensität n₁₁ unter Verwendung der Beziehung n₁₁ = m₁₁/(m₁₁ + m₂₁ + m₃₁ + m₄₁ + m₅₁) berechnen.
Ferner extrahiert der Normalisator 52d, wenn jeder der Filterbereiche 5a durch einen Frequenzintervallbereich 5b gebildet wird, die Intensitäten der Signale, die durch die einzelnen Filterbereiche 5a verlaufen, und normalisiert die Intensitäten der Signale, die durch die einzelnen Filterbereiche 5a verlaufen, durch die Summe der Intensitäten derselben.
Ferner kann die zweite Glättungsverarbeitungsfunktion z. B. durch die Verwendung eines Mittelwertfilters, eines gewichteten Mittelwertfilters, eines Medianwertfilters, eines gewichteten Medianwertfilters oder dergleichen realisiert werden. In einem Fall, bei dem die zweite Glättungsverarbeitungsfunktion durch die Verwendung eines Mittelwertfilters realisiert wird, bei dem ein Mittelwert von Intensitäten eines Signals bei einer Mehrzahl von (z. B. drei) Punkten in der Zeitachsenrichtung, wie es in der 4C gezeigt ist, in Bezug auf den ersten Filterbereich 5a berechnet wird, ist dann, wenn davon ausgegangen wird, dass die Intensität des Signals, das durch die Glättungsverarbeitung durch die zweite Glättungsverarbeitungsfunktion erhalten wird, m₁ ist, m₁ gleich (m₁₀ + m₁₁ + m₁₂)/3.
Entsprechend sind dann, wenn davon ausgegangen wird, dass die Intensitäten der Signale des zweiten Filterbereichs 5a, des dritten Filterbereichs 5a, des vierten Filterbereichs 5a und des fünften Filterbereichs 5a durch m₂, m₃, m₄ und m₅ dargestellt werden, m₂ gleich (m₂₀ + m₂₁ + m₂₂)/3 und m₃ gleich (m₃₀ + m₃₁ + m₃₂)/3 und m₄ gleich (m₄₀ + m₄₁ + m₄₂)/3 und m₅ gleich (m₅₀ + m₅₁ + m₅₂)/3.
Zusammenfassend stellt in der vorliegenden Ausführungsform für eine einfache Erläuterung m_n die Intensität des Signals dar, das durch die Durchführung der Glättungsverarbeitung durch die erste Glättungsverarbeitungsfunktion mit dem Signal des n-ten („n” ist eine natürliche Zahl) Filterbereichs 5a und ferner die Durchführung der Glättungsverarbeitung durch die zweite Glättungsverarbeitungsfunktion erhalten wird.
Zusätzlich ist es bevorzugt, dass der Signalprozessor 52 eine Hintergrundsignalabschätzungseinrichtung 52g und eine Hintergrundsignalentfernungseinrichtung 52h umfasst. Die Hintergrundsignalabschätzungseinrichtung 52g ist zum Abschätzen von Hintergrundsignalen (d. h., eines Rauschens) ausgebildet, die in den Signalen enthalten sind, die von den einzelnen Filterbereichen 5a ausgegeben werden. Die Hintergrundsignalentfernungseinrichtung 52h ist zum Entfernen der Hintergrundsignale von den Signalen ausgebildet, die durch die einzelnen Filterbereiche 5a verlaufen. Das Hintergrundrauschen kann ein mechanisches Signal der Spüle 3, eine Fluktuation einer Oberfläche von Wasser in der Spüle 3 und ein Rauschen von benachbarten elektrischen Geräten umfassen.
Es ist bevorzugt, dass der Signalprozessor 52 Betriebsmodi aufweist, die z. B. einen ersten Modus des Abschätzens der Hintergrundsignale und einen zweiten Modus des Durchführens des Erkennungsverfahrens umfassen, und zwischen dem ersten Modus und dem zweiten Modus in einem vorgegebenen Zeitraum (z. B. 30 Sekunden), der durch einen Zeitgeber zeitlich vorgegeben ist, umgeschaltet wird. Diesbezüglich ist es bevorzugt, dass der Signalprozessor 52 die Hintergrundsignalabschätzungseinrichtung 52g in einem Zeitraum des ersten Modus betreibt und die Hintergrundsignale mit der Hintergrundsignalentfernungseinrichtung 52h entfernt, und dann das Erkennungsverfahren mit der Erkennungseinrichtung 52e in einem Zeitraum des zweiten Modus durchführt. Der Zeitraum des ersten Modus und der Zeitraum des zweiten Modus sind nicht auf die gleiche Länge (z. B. 30 Sekunden) beschränkt, sondern sie können unterschiedliche Längen aufweisen.
Die Hintergrundsignalentfernungseinrichtung 52h kann z. B. so ausgebildet sein, dass sie die Hintergrundsignale durch Subtrahieren der Hintergrundsignale von den Signalen entfernt, die von den Filterbereichen 5a ausgegeben werden. In diesem Fall kann die Hintergrundsignalentfernungseinrichtung 52h z. B. einen Subtrahierer umfassen, der so ausgebildet ist, dass er die Intensitäten b₁, b₂, ..., (vgl. die 5A) der Hintergrundsignale, die durch die Hintergrundsignalabschätzungseinrichtung 52g abgeschätzt worden sind, von den Intensitäten der Signale m₁, m₂, ..., (vgl. die 5B) subtrahiert, die durch die einzelnen Filterbereiche 5a verlaufen. Die 5C zeigt die Intensitäten der Signale, die durch Subtrahieren der Hintergrundsignale von den Signalen in dem gleichen Filterbereich 5a erhalten worden sind. Diesbezüglich ist dann, wenn L₁ die Intensität des Signals des ersten Filterbereichs 5a von links darstellt, L₁ gleich m₁ – b₁.
Entsprechend ist dann, wenn davon ausgegangen wird, dass die Intensitäten der Signale, die durch Subtrahieren der Hintergrundsignale des zweiten Filterbereichs 5a, des dritten Filterbereichs 5a, des vierten Filterbereichs 5a und des fünften Filterbereichs 5a erhalten worden sind, durch L₂, L₃, L₄ und L₅ dargestellt werden, L₂ gleich m₂ – b₂ und L₃ ist gleich m₃ – b₃ und L₄ ist gleich m₄ – b₄ und L₅ ist gleich m₅ – b₅.
Die Hintergrundsignalabschätzungseinrichtung 52g kann die Intensitäten der Signale, die in dem Zeitraum des ersten Modus in Bezug auf die einzelnen Filterbereiche 5a erhalten worden sind, als die Intensitäten der Hintergrundsignale der einzelnen Filterbereiche 5a abschätzen und dann die Hintergrundsignale gegebenenfalls aktualisieren. Ferner kann die Hintergrundsignalabschätzungseinrichtung 52g einen Durchschnitt von Intensitäten einer Mehrzahl von Signalen, die in dem ersten Modus in Bezug auf jeden der einzelnen Filterbereiche 5a erhalten worden sind, als die Intensität des Hintergrundsignals von jedem der einzelnen Filterbereiche 53 abschätzen. Mit anderen Worten, die Hintergrundsignalabschätzungseinrichtung 52g kann einen Durchschnitt auf einer Zeitachse einer Mehrzahl von Signalen, die im Vorhinein für jeden der einzelnen Filterbereiche 5a erhalten worden sind, als das Hintergrundsignal behandeln. In diesem Fall kann die Hintergrundsignalabschätzungseinrichtung 52g eine verbesserte Abschätzungsgenauigkeit der Hintergrundsignale aufweisen.
Ferner kann die Hintergrundsignalentfernungseinrichtung 52h ein unmittelbar vorhergehendes Signal (d. h., ein früheres Signal) von jedem der Filterbereiche 5a als das Hintergrundsignal behandeln. In diesem Fall kann der Signalprozessor 52 eine Funktion des Entfernens der Hintergrundsignale durch Subtrahieren der unmittelbar vorhergehenden Signale auf der Zeitachse aufweisen, bevor die Signale dem Normalisierungsverfahren durch den Normalisator 52d unterzogen werden. Zusammenfassend kann die Hintergrundsignalentfernungseinrichtung 52h in Bezug auf die Signale, die durch die einzelnen Filterbereiche 5a verlaufen, eine Funktion des Entfernens der Hintergrundsignale durch Subtrahieren von den Intensitäten von Signalen, die bei einem Zeitpunkt auf der Zeitachse erfasst worden sind, bevor die Signale dem Normalisierungsverfahren unterzogen werden, von den Intensitäten der Signale aufweisen, die dem Normalisierungsverfahren unterzogen werden sollen. In diesem Fall ist, z. B. wie es in der 6 gezeigt ist, wenn davon ausgegangen wird, dass die Signale der einzelnen Filterbereiche 5a zu der Zeit t₁, die dem Normalisierungsverfahren unterzogen werden sollen, durch m₁(t₁), m₂(t₁), m₃(t₁), m₄(t₁) und m₅(t₁) dargestellt werden, und die Signale zu der Zeit t₀ unmittelbar vor der Zeit t₁ durch m₁(t₀), m₂(t₀), m₃(t₀), m₄(t₀) und m₅(t₀) dargestellt werden, und die Intensitäten der Signale nach dem Subtrahieren durch L₁, L₂, L₃, L₄ und L₅ dargestellt werden, L₁ gleich m₁(t₁) – m₁(t₀) und L₂ ist gleich m₂(t₁) – m₂(t₀) und L₃ ist gleich m₃(t₁) – m₃(t₀) und L₄ ist gleich m₄(t₁) – m₄(t₀) und L₅ ist gleich m₅(t₁) – m₅(t₀).
In manchen Fällen besteht abhängig von den Umständen der Verwendung des Signalprozessors 52 die Möglichkeit, dass der Frequenzintervallbereich 5b, der ein relativ großes Hintergrundsignal (Rauschen) umfasst, im Vorhinein bekannt ist. Beispielsweise besteht in einem Fall, bei dem sich ein Gerät, das durch eine kommerzielle Stromquelle mit Energie versorgt wird, in der Nähe des Detektors 5 befindet, eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass in dem Signal des Frequenzintervallbereichs 5b ein relativ großes Hintergrundrauschen einbezogen ist, dessen Frequenzband eine Frequenz (z. B. 60 Hz und 120 Hz) umfasst, bei der es sich um ein relativ kleines Vielfaches einer Frequenz einer kommerziellen Stromversorgung (z. B. 60 Hz) handelt.
Im Gegensatz dazu ändert sich in Bezug auf das Sensorsignal, das ausgegeben wird, wenn sich das Erfassungsobjekt 9 in dem Erfassungsbereich bewegt, eine Frequenz (Dopplerfrequenz) dieses Sensorsignals kontinuierlich gemäß eines Abstands zwischen dem Sensor 51 und dem Objekt und der Bewegungsgeschwindigkeit des Objekts. In diesem Fall tritt das Hintergrundsignal nicht konstant bei einer spezifischen Frequenz auf.
Im Hinblick darauf kann, wenn der Signalprozessor 52 so ausgebildet ist, dass jeder der einzelnen Filterbereiche 5a eine Mehrzahl von Frequenzintervallbereichen 5b umfasst, einer der Frequenzintervallbereiche 5b, in den das Hintergrundsignal konstant einbezogen ist, als ein bestimmter Frequenzintervallbereich 5b _i behandelt werden. Die Hintergrundsignalentfernungseinrichtung 52h kann so ausgebildet sein, dass sie das Hintergrundsignal nicht durch die Verwendung einer Intensität eines tatsächlichen Signals des bestimmten Frequenzintervallbereichs 5b _i entfernt, sondern durch Ersetzen der Intensität des tatsächlichen Signals des bestimmten Frequenzintervallbereichs 5b _i durch eine Intensität eines Signals, die auf der Basis von Intensitäten von Signalen von zwei Frequenzintervallbereichen 5b benachbart zu dem bestimmten Frequenzintervallbereich 5b _i abgeschätzt wird.
Es wird davon ausgegangen, dass der dritte Frequenzintervallbereich 5b von links in der 7A der bestimmte Frequenzintervallbereich 5b _i ist. Die Hintergrundsignalentfernungseinrichtung 52h behandelt das Signal (die Signalintensität b₃) des bestimmten Frequenzintervallbereichs 5b _i als ungültig und ersetzt es, wie es in der 7B gezeigt ist, durch die Intensität b₃ der Signalkomponente, die auf der Basis der Intensitäten b₂ und b₄ der Signalkomponenten der zwei Frequenzintervallbereiche 5b benachbart zu dem bestimmten Frequenzintervallbereich 5b _i abgeschätzt worden ist. Bei der Abschätzung ist die abgeschätzte Intensität b₃ des Signals ein Durchschnitt der Intensitäten b₂ und b₄ der Signalkomponenten der zwei Frequenzintervallbereiche 5b benachbart zu dem bestimmten Frequenzintervallbereich 5b _i, d. h., (b₂ + b₄)/2. Zusammenfassend kann, wenn davon ausgegangen wird, dass der i-te Frequenzintervallbereich 5b von der Seite der niedrigeren Frequenz her in dem Filterbereich 5a als der bestimmte Frequenzintervallbereich 5b _i behandelt wird, und die Intensität des Signals des bestimmten Frequenzintervallbereichs 5b _i durch b_i dargestellt wird, b_i durch die Abschätzungsformel b_i = (b_i-1 + b_i+1)/2 festgelegt werden.
Demgemäß kann der Signalprozessor 52 unerwünschte Effekte, die durch Hintergrundsignale (Rauschen) mit einer bestimmten Frequenz, die konstant auftritt, verursacht werden, in einer kurzen Zeit vermindern. Daher kann der Signalprozessor 52 eine verbesserte Erfassungsgenauigkeit des Erfassungsobjekts 9 aufweisen.
Die Hintergrundsignalentfernungseinrichtung 52h kann ein adaptiver Filter sein, der so ausgebildet ist, dass er das Hintergrundsignal durch Filtern des Hintergrundsignals in einer Frequenzdomäne (Frequenzachse) entfernt.
Der adaptive Filter ist ein Filter, der so ausgebildet ist, dass er selbst eine Übertragungsfunktion (Filterkoeffizient) gemäß eines adaptiven Algorithmus (Optimierungsalgorithmus) einstellt, und er kann durch die Verwendung eines digitalen Filters realisiert werden. Dieser Typ von adaptivem Filter kann vorzugsweise ein adaptiver Filter sein, der eine DCT (diskrete Kosinustransformation) nutzt. In diesem Fall kann der adaptive Algorithmus des adaptiven Filters ein LMS(kleinste Fehlerquadrate)-Algorithmus der DCT sein.
Alternativ kann der adaptive Filter ein adaptiver Filter sein, der eine FFT nutzt. In diesem Fall kann der adaptive Algorithmus des adaptiven Filters ein LMS-Algorithmus einer FFT sein. Der LMS-Algorithmus hat den Vorteil, dass er den Berechnungsaufwand relativ zu einem Projektionsalgorithmus und einem RLS(rekursiver kleinste Fehlerquadrate)-Algorithmus vermindert und der LMS-Algorithmus der DCT erfordert nur die Berechnung von reellen Zahlen und hat daher den Vorteil, dass das Berechnungsausmaß relativ zu dem LMS-Algorithmus einer FFT, der eine Berechnung von komplexen Zahlen erfordert, vermindert wird.
Der adaptive Filter hat z. B. einen Aufbau, wie er in der 8 gezeigt ist. Dieser adaptive Filter umfasst einen Filter 57a, einen Subtrahierer 57b und einen adaptiven Prozessor 57c. Der Filter 57a weist einen variablen Filterkoeffizienten auf. Der Subtrahierer 57b gibt ein Fehlersignal aus, das durch die Differenz zwischen einem Ausgangssignal des Filters 57a und einem Referenzsignal festgelegt ist. Der adaptive Prozessor 57c erzeugt einen Korrekturkoeffizienten eines Filterkoeffizienten auf der Basis eines Eingangssignals und des Fehlersignals gemäß dem adaptiven Algorithmus und aktualisiert den Filterkoeffizienten. Wenn Hintergrundsignale, die durch thermisches Rauschen verursacht werden, als Eingangssignal des Filters 57a verwendet werden und das Referenzsignal ein gewünschtes weißes Rauschen ist, kann der adaptive Filter unerwünschte Hintergrundsignale durch Filtern der unerwünschten Hintergrundsignale entfernen.
Ferner kann durch geeignetes Einstellen eines Vergessen-Faktors („Forgetting”-Faktors) des adaptiven Filters die Hintergrundsignalentfernungseinrichtung 52h eine Frequenzverteilung eines Signals extrahieren, die durch Filtern eines durchschnittlichen Langzeithintergrundsignals in einer Frequenzachse erhalten wird. Der Vergessen-Faktor wird bei der Berechnung der Aktualisierung des Filterkoeffizienten zum exponentiellen Vermindern von Gewichtungen von vorhergehenden Daten (Filterkoeffizient), wenn die vorhergehenden Daten weiter von den gegenwärtigen Daten (Filterkoeffizient) entfernt sind, und zum exponentiellen Erhöhen von Gewichtungen der vorhergehenden Daten (Filterkoeffizient), wenn die vorhergehenden Daten bei der Berechnung der Aktualisierung des Filterkoeffizienten näher an den gegenwärtigen Daten (Filterkoeffizient) liegen, verwendet. Der Vergessen-Faktor ist eine positive Zahl, die kleiner als eins ist, und er wird z. B. aus einem Bereich von etwa 0,95 bis 0,99 ausgewählt.
Die Erkennungseinrichtung 52e führt das Erkennungsverfahren des Erfassens des Erfassungsobjekts 9 auf der Basis der Verteilung in der Frequenzdomäne der normalisierten Intensitäten durch, die durch Filtern durch die Filterbereiche 5a und Normalisieren durch den Normalisator 52d erhalten worden sind. Diesbezüglich umfasst die Bedeutung von „Erfassen” „Klassifizieren”, „Erkennen” und „Identifizieren”.
Die Erkennungseinrichtung 52e erfasst das Erfassungsobjekt 9 z. B. durch Durchführen eines Mustererkennungsverfahrens durch eine Hauptkomponentenanalyse. Diese Erkennungseinrichtung 52e arbeitet gemäß einem Erkennungsalgorithmus, der die Hauptkomponentenanalyse nutzt. Zum Betreiben eines solchen Typs von Erkennungseinrichtung 52e erhält der Signalprozessor 52 im Vorhinein Lerndaten eines Falls, bei dem kein Erfassungsobjekt 9 in dem Erfassungsbereich des Sensors 51 vorliegt und Teile von Lerndaten einzeln verschiedenen Erfassungsobjekten 9 entsprechen, die in dem Erfassungsbereich vorliegen (Lernen). Ferner speichert der Signalprozessor 52 im Vorhinein Probendaten in einer Datenbankvorrichtung 52i, die durch Durchführen der Hauptkomponentenanalyse mit Teilen der Lerndaten erhalten worden sind. Diesbezüglich können die Probendaten, die im Vorhinein in der Datenbankvorrichtung 52i gespeichert worden sind, Daten umfassen, die für eine Mustererkennung verwendet werden, wobei es sich um Kategoriedaten handelt, welche die Bewegung des Objekts, den Projektionsvektor und einen Bestimmungsgrenzwert einander zuordnen.
Für eine einfache Erläuterung wird davon ausgegangen, dass die 9A eine Verteilung der normalisierten Intensitäten, die den Probendaten des Falls entsprechen, bei dem das Erfassungsobjekt 9 nicht in dem Erfassungsbereich des Sensors 51 vorliegt, in der Frequenzdomäne zeigt. Zusätzlich zeigt die 9B eine Verteilung der normalisierten Intensitäten, die den Probendaten des Falls entsprechen, bei dem das Erfassungsobjekt 9 in dem Erfassungsbereich des Sensors 51 vorliegt, in der Frequenzdomäne. In der 9A sind die normalisierten Intensitäten der Signale, die durch die einzelnen Filterbereiche 5a verlaufen, von der Seite der niedrigeren Frequenz her durch m₁₀, m₂₀, m₃₀, m₄₀ und m₅₀ dargestellt. In der 9B sind die normalisierten Intensitäten der Signale, die durch die einzelnen Filterbereiche 5a verlaufen, von der Seite der niedrigeren Frequenz her durch m₁₁, m₂₁, m₃₁, m₄₁ und m₅₁ dargestellt. In jeder der 9A und der 9B ist die Summe der normalisierten Intensitäten der Signale, die durch die drei Filterbereiche 5a auf der Seite der niedrigeren Frequenz verlaufen, als eine Variable m₁ festgelegt, und die Summe der normalisierten Intensitäten der Signale, die durch die zwei Filterbereiche 5a auf der Seite der höheren Frequenz verlaufen, ist als eine Variable m₂ festgelegt. In der 9A ist somit m₁ gleich m₁₀ + m₂₀ + m₃₀ und m₂ ist gleich m₄₀ + m₅₀. Ferner ist in der 9A m₁ gleich m₁₁ + m₂₁ + m₃₁ und m₂ ist gleich m₄₁ + m₅₁.
Zum bildmäßigen Erläutern eines zweidimensionalen Streudiagramms mit orthogonalen Koordinatenachsen, das die zwei Variablen von m₁ und m₂, eine Projektionsachse und eine Erkennungsgrenze darstellt, zeigt die 9C einen zweidimensionalen Graphen davon. In der 9C ist eine Koordinatenposition eines Streupunkts („+” in der 9C) innerhalb eines Bereichs, der von einer gestrichelten Linie umgeben ist, durch μ0 (m₂, m₁) dargestellt, und eine Koordinatenposition eines Streupunkts („+” in der 9C) innerhalb eines Bereichs, der von einer durchgezogenen Linie umgeben ist, ist durch μ1 (m₂, m₁) dargestellt. In der Hauptkomponentenanalyse werden eine Gruppe Gr0 von Daten, die den Probendaten des Falls entsprechen, bei dem das Erfassungsobjekt 9 nicht in dem Erfassungsbereich des Sensors 51 vorliegt, und eine Gruppe Gr1 von Daten, die den Probendaten des Falls entsprechen, bei dem das Erfassungsobjekt 9 in dem Erfassungsbereich vorliegt, im Vorhinein festgelegt. Ferner wird bei der Hauptkomponentenanalyse gemäß der 9C die Projektionsachse so festgelegt, dass sie die Bedingung erfüllt, dass ein Unterschied zwischen Durchschnitten von Verteilungen (schematisch durch eine gestrichelte Linie und eine durchgezogene Linie gezeigt) von Daten, die durch Projizieren der Streupunkte innerhalb der Bereiche, die durch die gestrichelte Linie und die durchgezogene Linie umgeben sind, auf die Projektionsachse erhalten werden, maximiert ist, und die weitere Bedingung erfüllt, dass die Varianzen der Verteilungen maximiert sind. Folglich kann in der Hauptkomponentenanalyse ein Projektionsvektor für einzelne Probendaten erhalten werden.
Die Erkennungseinrichtung 52e versucht, das Erfassungsobjekt 9 auf der Basis der Frequenzdomänenverteilung der normalisierten Intensitäten, die durch den Normalisator 52d normalisiert worden sind, zu erfassen. In diesem Fall führt die Erkennungseinrichtung 52e das Erkennungsverfahren des Erfassens des Erfassungsobjekts 9 auf der Basis eines Vergleichs zwischen den Probendaten und den Erfassungsdaten durch, welche die Frequenzdomänenverteilung der normalisierten Intensitäten enthalten, die durch den Normalisator 52d normalisiert worden sind. Die Erkennungseinrichtung 52e ruft von der Datenbankvorrichtung 52i die Probendaten ab, die einer momentanen Flussrate von abgegebenem Wasser und einem momentanen Wasserabgabemodus entsprechen, und nutzt die abgefragten Erkennungsdaten in dem Erkennungsverfahren.
Der Signalprozessor 52 umfasst eine Ausgabeeinrichtung 52m, die zum Ausgeben des Erfassungsergebnisses aus der Erkennungseinrichtung 52e ausgebildet ist. Wenn die Erkennungseinrichtung 52e das Erfassungsobjekt 9 erkennt, gibt die Ausgabeeinrichtung 52m ein Ausgangssignal aus, das angibt, dass das Erfassungsobjekt 9 erfasst worden ist. Wenn die Erkennungseinrichtung 52e keine Bewegung des Erfassungsobjekts 9 in dem Erfassungsbereich erkennt, gibt die Ausgabeeinrichtung 52m ein Ausgangssignal aus, das angibt, dass das Erfassungsobjekt 9 noch nicht erfasst worden ist.
In der 1 können Komponenten des Signalprozessors 52 mit Ausnahme des Verstärkers 52a, des A/D-Wandlers 52b, der Ausgabeeinrichtung 52m und der Datenbankvorrichtung 52i durch einen Mikrocomputer realisiert werden, der geeignete Programme ausführt.
Es ist bevorzugt, dass der Signalprozessor 52 eine Veränderung des vorstehend genannten Bestimmungsgrenzwerts gemäß Einstellungen zulässt, die von außen eingegeben werden. Demgemäß kann der Signalprozessor 52 erforderliche Wahrscheinlichkeiten einer Fehlerfassung und einer irrtümlichen Erfassung (falschen Erfassung) gemäß der Anwendung einstellen.
In dem vorstehend genannten Signalprozessor 52 wandelt die Frequenzanalyseeinrichtung 52c das Sensorsignal (Zeitachsensignal), das von dem A/D-Wandler 52b ausgegeben worden ist, in das Signal in der Frequenzdomäne um und extrahiert unter Verwendung der Gruppe von einzelnen Filterbereichen 5a mit verschiedenen Frequenzbändern Signale der einzelnen Filterbereiche 5a von dem Signal in der Frequenzdomäne. Die Erkennungseinrichtung 52e führt das Erkennungsverfahren des Erfassens des Erfassungsobjekts 9 auf der Basis eines Vergleichs zwischen den Probendaten und den Erfassungsdaten durch, welche die Frequenzverteilung von Intensitäten von Signalen auf der Basis der Signale der einzelnen Filterbereiche 5a enthalten.
Selbst wenn das Sensorsignal einen kurzen Zeitraum (z. B. mehrere zehn ms) aufweist, in dem die Frequenzanalyse, wie z. B. eine DCT, durchgeführt wird, zeigt das Sensorsignal eine spezifische Frequenzverteilung (statistische Verteilung in einer Frequenzdomäne), die sich zwischen den Erfassungsobjekten 9 unterscheidet. Wenn das Merkmal der Frequenzverteilung zur Erfassung eines speziellen Erfassungsobjekts der Erfassungsobjekte 9 verwendet wird, kann der Signalprozessor 52 die Erfassungsobjekte, die sich bezüglich der Frequenzverteilung unterscheiden, trennen und erkennen. Daher kann der Signalprozessor 52 die Wahrscheinlichkeit einer falschen Erfassung, die durch Objekte und Bewegungen verursacht wird, die sich von dem Erfassungsobjekt 9 unterscheiden, vermindern. Zusammenfassend kann der Signalprozessor 52 die Objekte trennen und erfassen, die sich bezüglich der Frequenzverteilung statistisch unterscheiden, die aus den Intensitäten der Signale berechnet wird, die einzeln durch die Mehrzahl von Filterbereichen 5a verlaufen, und folglich kann die Wahrscheinlichkeit einer falschen Erfassung vermindert werden.
Ferner besteht bei dem Filterbereich 5a, bei dem eine FFT verwendet wird, in manchen Fällen ein Bedarf zur Durchführung eines Verfahrens des Multiplizierens einer vorgegebenen Fensterfunktion mit dem Sensorsignal vor dem FFT-Verfahren, um eine Nebenkeule außerhalb eines gewünschten Frequenzbands (Durchlaufbands) zu vermindern. Die Fensterfunktion kann z. B. aus einem rechteckigen Fenster, einem Gauss-Fenster, einem Hann-Fenster und einem Hamming-Fenster ausgewählt werden. Im Gegensatz dazu besteht in dem Filterbereich 5a, bei dem eine DCT verwendet wird, kein Bedarf für eine Verwendung der Fensterfunktion. Daher kann die Fensterfunktion durch einen einfachen Digitalfilter realisiert werden.
Ferner ist der Filterbereich 5a, bei dem eine DCT verwendet wird, ein Verfahren auf der Basis einer Berechnung von reellen Zahlen, während der Filterbereich 5a, bei dem eine FFT verwendet wird, ein Verfahren auf der Basis einer Berechnung von komplexen Zahlen ist (d. h., eine Berechnung von Intensitäten und Phasen), und somit kann gemäß dem Filterbereich 5a, bei dem eine DCT verwendet wird, der Berechnungsaufwand vermindert werden. Ferner beträgt bei einem Vergleich zwischen einer DCT und einer FFT mit den gleichen Verarbeitungspunkten die Frequenzauflösung der DCT die Hälfte der Frequenzauflösung der FFT. Somit können gemäß der DCT die Hardwareresourcen, wie z. B. die Datenbankvorrichtung 52i, verkleinert werden. Beispielsweise weist in dem Signalprozessor 52, wenn die Abtastrate des A/D-Wandlers 52b 128 pro Sekunde beträgt (z. B. beträgt die Abtastfrequenz 1 kHz), ein DCT-Intervallbereich 5b eine Breite von 4 Hz auf, wohingegen ein FFT-Intervallbereich 5b eine Breite von 8 Hz aufweist. Es sollte beachtet werden, dass diese Zahlenwerte lediglich Beispiele sind und nicht beschränkend aufzufassen sind.
Die Erkennungseinrichtung 52e kann so ausgebildet sein, dass sie das Erfassungsobjekt 9 auf der Basis des Mustererkennungsverfahrens durch die Hauptkomponentenanalyse erfasst, oder sie kann so ausgebildet sein, dass sie das Objekt auf der Basis eines anderen Mustererkennungsverfahrens erfasst. Beispielsweise kann die Erkennungseinrichtung 52e z. B. so ausgebildet sein, dass sie das Erfassungsobjekt 9 auf der Basis eines Mustererkennungsverfahrens durch eine KL-Transformation oder mit einer Stützvektormethode („support vector machine” (SVM)) erfasst. Wenn der Signalprozessor 52 so ausgebildet ist, dass die Erkennungseinrichtung 52e das Mustererkennungsverfahren durch die Hauptkomponentenanalyse oder das Mustererkennungsverfahren durch eine KL-Transformation durchführt, können der Berechnungsaufwand bei der Erkennungseinrichtung 52e und das Kapazitätsausmaß der Datenbankvorrichtung 52i vermindert werden.
Zusätzlich oder alternativ kann die Erkennungseinrichtung 52e das Erkennungsverfahren des Erfassens des Erfassungsobjekts 9 auf der Basis eines Vergleichs zwischen den Probendaten und den Erfassungsdaten durchführen, die ein Komponentenverhältnis von normalisierten Intensitäten der Signale der einzelnen Filterbereiche 5a enthalten, die von dem Normalisator 52d ausgegeben worden sind.
Dieser Typ von Erkennungseinrichtung 52e kann z. B. so ausgebildet sein, dass sie das Erfassungsobjekt 9 durch Durchführen des Erkennungsverfahrens auf der Basis einer linearen Mehrfachregressionsanalyse durchführt. In diesem Fall arbeitet die Erkennungseinrichtung 52e gemäß eines Erkennungsalgorithmus, bei dem die lineare Mehrfachregressionsanalyse eingesetzt wird.
Zur Verwendung eines solchen Typs von Erkennungseinrichtung 52e erhält der Signalprozessor 52 im Vorhinein Lerndaten, die den unterschiedlichen Erfassungsobjekten 9 in dem Erfassungsbereich des Sensors 51 entsprechen (Lernen). Zusätzlich speichert der Signalprozessor 52 im Vorhinein Probendaten, die durch Durchführen der linearen Mehrfachregressionsanalyse mit den Lerndaten erhalten worden sind, in der Datenbankvorrichtung 52i. Die 10 zeigt eine synthetisierte Wellenform Gs der Synthese einer Signalkomponente s1, einer Signalkomponente s2 und einer Signalkomponente s3. Gemäß der linearen Mehrfachregressionsanalyse kann die synthetisierte Wellenform Gs durch eine Abschätzung in die Signalkomponenten s1, s2 und s3 getrennt werden, selbst wenn die Typen der Signalkomponenten s1, s2 und s3, die Zahl von Signalkomponenten und die Intensitäten der Signalkomponenten s1, s2 und s3 unbekannt sind. In der 10 bezeichnet [S] eine Matrix, deren Matrixelemente die Signalkomponenten s1, s2 und s3 sind, und [S]^–1 bezeichnet eine inverse Matrix von [S], und „I” bezeichnet das Komponentenverhältnis (Koeffizient) der normalisierten Intensität. Diesbezüglich dienen die Probendaten, die im Vorhinein in der Datenbankvorrichtung 52i gespeichert worden sind, als Probendaten, die in dem Erkennungsverfahren verwendet werden, und als Daten, die das Erfassungsobjekt 9 den Signalkomponenten s1, s2 und s3 zuordnen.
Die 11A zeigt eine horizontale Achse, welche die Zeit angibt, und eine vertikale Achse, welche die normalisierte Intensität angibt. Die 11A zeigt A1, das Daten (entsprechend der vorstehend genannten synthetisierten Wellenform Gs) in der Zeitachse der normalisierten Intensitäten darstellt, die aus dem Normalisator 52d ausgegeben werden, wenn das Erfassungsobjekt 9 in dem Erfassungsbereich vorliegt. Ferner zeigt die 11A auch Signalkomponenten A2 und A3, die durch die lineare Mehrfachregressionsanalyse von den Daten A1 getrennt worden sind. Diesbezüglich ist die Signalkomponente A2 eine Signalkomponente, die von dem Erfassungsobjekt 9 stammt, und die Signalkomponente A3 ist eine Signalkomponente, die von der Bewegung eines anderen Objekts stammt.
Die Erkennungseinrichtung 52e führt das Erkennungsverfahren des Erfassens des Erfassungsobjekts 9 auf der Basis eines Vergleichs zwischen den Probendaten und den Erfassungsdaten durch, die das Komponentenverhältnis (A2:A3) der normalisierten Intensitäten der Signale der einzelnen Filterbereiche 5a enthalten, die von dem Normalisator 52d ausgegeben worden sind. Die Erkennungseinrichtung 52e fragt von der Datenbankvorrichtung 52i die Probendaten ab, die dem Erfassungsobjekt 9 entsprechen, und nutzt die abgefragten Probendaten in dem Erkennungsverfahren.
Beispielsweise zeigt die 11B das Ausgangssignal der Ausgabeeinrichtung 52m. In einem Fall, bei dem A2 größer ist als A3, bestimmt die Erkennungseinrichtung 52e, dass das Erfassungsobjekt 9 erfasst worden ist, und folglich weist das Ausgangssignal der Ausgabeeinrichtung 52m einen hohen Pegel auf (der z. B. „1” entspricht). In einem Fall, der von dem Fall verschieden ist, bei dem A2 größer ist als A3, bestimmt die Erkennungseinrichtung 52e, dass das Erfassungsobjekt 9 noch nicht erfasst worden ist, und folglich weist das Ausgangssignal der Ausgabeeinrichtung 52m einen niedrigen Pegel auf (der z. B. „0” entspricht). Wie es aus der 11B ersichtlich ist, wird bestätigt, dass die Wahrscheinlichkeit der falschen Erfassung, die durch ein Objekt verursacht wird, das von dem Erfassungsobjekt 9 verschieden ist, vermindert werden kann.
Es ist bevorzugt, dass der Signalprozessor 52 eine Veränderung der vorstehend genannten Bestimmungsbedingung (A2 > A3) gemäß Einstellungen zulässt, die von außen eingegeben werden. Beispielsweise ist es bevorzugt, dass die Bestimmungsbedingung auf A2 > α × A3 eingestellt wird und dass sich der Koeffizient α gemäß den von außen eingegebenen Einstellungen ändern kann. Demgemäß kann der Signalprozessor 52 die erforderlichen Wahrscheinlichkeiten einer Fehlerfassung und der irrtümlichen Erfassung (falschen Erfassung) gemäß der Anwendung einstellen.
Es sollte beachtet werden, dass die Erkennungseinrichtung 52e so ausgebildet sein kann, dass sie das Erfassungsobjekt 9 auf der Basis des Merkmals der vorstehend genannten Frequenzverteilung und des Komponentenverhältnisses der normalisierten Intensitäten erfassen kann. Daher kann der Signalprozessor 52 eine verbesserte Identifikationsgenauigkeit durch die Erkennungseinrichtung 52e aufweisen.
Daher kann der Wasserhahn 1, der den vorstehend genannten Detektor 5 umfasst, eine bestimmte Bewegung, wie z. B. eine Bewegung eines zu waschenden Objekts (z. B. Geschirr und Nahrungsmittel), in die Richtung des Wasserauslasses 23, eine Bewegung des zu waschenden Objekts innerhalb der Spüle 3, eine Bewegung von Händen zum Waschen und eine Störung eines abgegebenen Wasserstroms, die durch ein Waschen verursacht wird, genau erfassen, während eine falsche Erfassung unterdrückt wird. Beispielsweise kann der Wasserhahn 1 selbst dann, wenn der Detektor 5 eine reflektierte Welle empfängt, die durch einen Wasserstrom reflektiert worden ist, der von dem Wasserauslass 23 abgegeben worden ist, eine Störung des abgegebenen Wasserstroms erkennen. Folglich ist der Wasserhahn 1 in Bezug auf einen unerwünschten Effekt, der durch die Stärke des Wasserstroms verursacht wird, unempfindlich, und kann folglich das Erfassungsobjekt 9 genau erfassen.
Ferner führt der Detektor 5 eine Erfassung durch die Verwendung von Radiowellensignalen durch und kann folglich Objekte selbst dann erfassen, wenn solche Objekte schwarz oder transparent sind, und er kann zusätzlich Effekte unterdrücken, die durch ein intensives Licht, wie z. B. Sonnenlicht, verursacht werden.
Zusammenfassend ist der Wasserhahn 1, der den vorstehend genannten Detektor 5 umfasst, gegen unerwünschte Effekte, wie z. B. Effekte eines umgebenden Umfelds, und eine Farbe und ein Material des Erfassungsobjekts 9 unempfindlich, und er kann folglich genau bestimmen, ob das Erfassungsobjekt 9 in einer Umgebung des Wasserauslasses 23 vorliegt.
Ferner kann der Signalprozessor 52 so ausgebildet sein, dass er es der Erkennungseinrichtung 52e ermöglicht, das Erkennungsverfahren durchzuführen, oder das Erkennungsergebnis durch die Erkennungseinrichtung 52e so zu behandeln, dass es nur dann gültig ist, wenn die Summe der Intensitäten von Signalkomponenten einer Mehrzahl von vorgegebenen Filterbereichen 5a vor der Normalisierung durch den Normalisator 52d gleich einem Schwellenwert oder mehr als ein Schwellenwert ist. Alternativ kann der Signalprozessor 52 so konfiguriert sein, dass er es der Erkennungseinrichtung 52e ermöglicht, das Erkennungsverfahren durchzuführen oder das Erkennungsergebnis durch die Erkennungseinrichtung 52e so zu behandeln, dass es nur dann gültig ist, wenn die gewichtete Summe der Intensitäten von Signalkomponenten einer Mehrzahl von vorgegebenen Filterbereichen 5a vor der Normalisierung durch den Normalisator 52d gleich einem Schwellenwert oder mehr als ein Schwellenwert ist.
Die 12A und die 12B betreffen Beispiele, in denen die Intensitäten der Signale der einzelnen Filterbereiche 5a vor der Normalisierung durch den Normalisator 52d von der Seite der niedrigeren Frequenz her durch m₁, m₂, m₃, m₄ und m₅ dargestellt sind. Die 12A zeigt ein Beispiel, bei dem die Summe von Intensitäten [m₁ + m₂ + m₃ + m₄ + m₅] gleich dem oder größer als der Schwellenwert E1 ist. Die 12B zeigt ein Beispiel, bei dem die Summe von Intensitäten [m₁ + m₂ + m₃ + m₄ + m₅] kleiner als der Schwellenwert E1 ist.
Demgemäß kann der Signalprozessor 52 die Wahrscheinlichkeit einer falschen Erfassung vermindern. Beispielsweise ist die Erkennungseinrichtung 52e so ausgebildet, dass sie das Erfassungsobjekt 9 auf der Basis der Frequenzverteilung erfasst, die von den normalisierten Intensitäten der Signalkomponenten abgeleitet ist. In diesem Fall besteht dann, wenn das Erfassungsobjekt 9 nicht in dem Erfassungsbereich vorliegt, eine Wahrscheinlichkeit, dass die Erkennungseinrichtung 52e bestimmt, dass das Merkmal der Frequenzverteilung der Intensitäten der Signale aufgrund des Hintergrundrauschens dem Merkmal der Frequenzverteilung eines Falls entspricht, bei dem das Erfassungsobjekt 9 in dem Erfassungsbereich vorliegt, und somit eine falsche Erfassung verursacht. Im Hinblick darauf bestimmt der Signalprozessor 52 zur Verminderung der Wahrscheinlichkeit einer falschen Erfassung, ob das Erkennungsverfahren auf der Basis von vornormalisierten Intensitäten von Signalen durchgeführt werden soll.
Ferner kann eine Mehrzahl von vorgegebenen Filterbereichen 5a vor der Normalisierung durch den Normalisator 52d als eine Gruppe 5c von Filterbereichen behandelt werden (vgl. die 13). In diesem Fall kann der Signalprozessor 52 bestimmen, ob die Summe oder die gewichtete Summe von vornormalisierten Intensitäten von Signalkomponenten gleich oder mehr als ein Schwellenwert E2 für jede einer Mehrzahl von Gruppen 5c von Filterbereichen ist. Insbesondere kann der Signalprozessor 52 so ausgebildet sein, dass er es der Erkennungseinrichtung 52e nur dann, wenn in Bezug auf jedwede der Gruppen 5c von Filterbereichen die Summe von vornormalisierten Intensitäten von Signalkomponenten gleich dem Schwellenwert E2 ist oder mehr als der Schwellenwert E2 beträgt, ermöglicht, das Erkennungsverfahren durchzuführen oder ein Ergebnis des Erkennungsverfahrens durch die Erkennungseinrichtung 52e als gültig zu behandeln. Andererseits kann der Signalprozessor 52 so ausgebildet sein, dass er es der Erkennungseinrichtung 52e nur dann, wenn in Bezug auf alle Gruppen 5c von Filterbereichen die Summe oder die gewichtete Summe von vornormalisierten Intensitäten von Signalkomponenten gleich dem Schwellenwert E2 ist oder mehr als der Schwellenwert E2 beträgt, ermöglicht, das Erkennungsverfahren durchzuführen oder ein Ergebnis des Erkennungsverfahrens durch die Erkennungseinrichtung 52e als gültig zu behandeln. Nachstehend wird eine Reihe von Verfahren, welche dieses Bestimmungsverfahren umfassen, unter Bezugnahme auf ein Flussdiagramm beschrieben, das in der 14 gezeigt ist. Es sollte beachtet werden, dass hier nachstehend der Ausdruck „die Summe oder die gewichtete Summe von vornormalisierten Intensitäten von Signalkomponenten” als die Summe von vornormalisierten Intensitäten von Signalkomponenten abgekürzt wird.
Als erstes führt der A/D-Wandler 52b ein A/D-Umwandlungsverfahren des Umwandelns des Sensorsignals, das durch den Verstärker 52a verstärkt worden ist, in das digitale Sensorsignal und des Ausgebens des digitalen Sensorsignals durch (X1). Als nächstes führt die Frequenzanalyseeinrichtung 52c ein Filterbereichverfahren des Umwandelns des Sensorsignals, das aus dem A/D-Wandler 52b ausgegeben worden ist, in das Signal in der Frequenzdomäne (Frequenzachsensignal) durch das DCT-Verfahren (X2) und des Extrahierens von Signalen der einzelnen Filterbereiche 5a durch (X3). Beispielsweise wird in einem Fall einer DCT mit 128 Punkten davon ausgegangen, dass hunderachtundzwanzig Frequenzintervallbereiche 5b in Bündel von fünf Frequenzintervallbereichen 5b aufgeteilt werden und folglich fünfundzwanzig Filterbereiche 5a erhalten werden.
Als nächstes berechnet beispielsweise, wie es in der 13 gezeigt ist, der Signalprozessor 52 bezüglich jeder von zwei Gruppen 5c von Filterbereichen auf der Seite der niedrigeren Frequenz und der Seite der höheren Frequenz die Summe von vornormalisierten Intensitäten von Signalen einer Mehrzahl von Filterbereichen 5a, welche die Gruppe 5c von Filterbänken bilden. Danach führt der Signalprozessor 52 ein schwellenbasiertes Bestimmungsverfahren des Bestimmens durch, ob die Summe von Intensitäten von Signalen gleich dem oder größer ist als der Schwellenwert E2 für jede Gruppe 5c von Filterbereichen (X4).
Wenn die Summe von Intensitäten von Signalen von jedweder der Gruppen 5c von Filterbereichen gleich dem oder größer als der Schwellenwert E2 ist, bestimmt der Signalprozessor 52, dass die Amplitude des Sensorsignals, das aus dem Sensor 51 ausgegeben wird, groß ist und daher die Wahrscheinlichkeit, dass das Sensorsignal von Hintergrundrauschen stammt, niedrig ist, und er führt ein Normalisierungsverfahren durch den Normalisator 52d durch (X5). Folglich normalisiert der Normalisator 52d Intensitäten von Signalen, die durch die einzelnen Filterbereiche 5a verlaufen und gibt normalisierte Intensitäten aus.
Danach führt die Erkennungseinrichtung 52e des Signalprozessors 52 das Erkennungsverfahren des Erkennens des Merkmals der Verteilung von Intensitäten eines Signals von einzelnen Frequenzkomponenten der Mehrzahl von Filterbereichen 5a, die durch eine Normalisierung erhalten worden sind, und des Bestimmens, ob das Merkmal von dem Erfassungsobjekt 9 stammt, durch (X6). Wenn die Erkennungseinrichtung 52e das Erfassungsobjekt 9 erkennt, führt die Ausgabeeinrichtung 52m ein Ausgabeverfahren des Ausgebens des Erfassungssignals durch (X7).
Im Gegensatz dazu bestimmt der Signalprozessor 52, wenn die Summe von Intensitäten von Signalen von allen Gruppen 5c von Filterbereichen kleiner ist als der Schwellenwert E2, dass die Amplitude des Sensorsignals, das aus dem Sensor 51 ausgegeben wird, klein ist und daher die Wahrscheinlichkeit, dass das Sensorsignal von Hintergrundrauschen stammt, hoch ist. Wenn bestimmt wird, dass die Wahrscheinlichkeit, dass das Sensorsignal, das von Hintergrundrauschen stammt, hoch ist, führt der Signalprozessor 52 keine anschließenden Verfahren durch, einschließlich das Normalisierungsverfahren durch den Normalisator 52d (X5 bis X7).
Demgemäß umfasst der Wasserhahn 1 der vorliegenden Ausführungsform den vorstehend genannten Detektor 5 und kann daher unerwünschte Effekte eines Hintergrundrauschens (z. B. ein mechanisches Signal von der Spüle 3, eine Fluktuation einer Wasseroberfläche innerhalb der Spüle 3 und ein Rauschen von benachbarten elektrischen Geräten), das nicht mit dem Erfassungsobjekt 9 zusammenhängt, unterdrücken. Folglich kann der Wasserhahn 1, der den vorstehend genannten Detektor 5 umfasst, die bestimmte Bewegung, wie z. B. die Bewegung eines zu waschenden Objekts (z. B. Geschirr und Nahrungsmittel) in die Richtung des Wasserauslasses 23, eine Bewegung des zu waschenden Objekts innerhalb der Spüle 3, eine Bewegung von Händen zum Waschen und eine Störung eines abgegebenen Wasserstroms, die durch ein Waschen verursacht wird, genau erfassen, während eine falsche Erfassung unterdrückt wird.
Es sollte beachtet werden, dass die Erkennungseinrichtung 52e vorzugsweise so ausgebildet ist, dass sie den Schwellenwert E1 oder den Schwellenwert E2 in dem vorstehend genannten schwellenbasierten Bestimmungsverfahren oder die Probendaten, die für einen Vergleich in dem Erkennungsverfahren verwendet werden, gemäß eines Zustands des Wassers, das von dem Wasserauslass 23 abgegeben wird, verändert. Der Zustand des Wassers, das aus dem Wasserauslass 23 abgegeben wird, kann den Abgabemodus wie z. B. den Brausemodus und den Strommodus, und die Flussrate des Wassers umfassen, das von dem Wasserauslass 23 abgegeben wird. Demgemäß kann diese Konfiguration eine Verbesserung der Genauigkeit des Erkennungsverfahrens bereitstellen, das durch die Erkennungseinrichtung 52e durchgeführt wird.
Während der Detektor 5 das Erfassungsobjekt 9 nicht erfasst, steuert die Steuereinrichtung 4 die Wasserabgabesteuereinrichtung 2a derart, dass die Wasserabgabe gestoppt wird. Wenn der Detektor 5 das Erfassungsobjekt 9, wie z. B. eine Bewegung eines zu waschenden Objekts in die Richtung des Wasserauslasses 23, eine Bewegung des zu waschenden Objekts innerhalb der Spüle 3 und eine Bewegung von Händen zum Waschen, in einer Situation erfasst, bei der die Abgabe von Wasser gestoppt ist, steuert die Steuereinrichtung 4 die Wasserabgabesteuereinrichtung 2a derart, dass mit der Abgabe von Wasser begonnen wird. Wenn der Detektor 5 das Erfassungsobjekt 9, wie z. B. die Bewegung eines zu waschenden Objekts in die Richtung des Wasserauslasses 23, eine Bewegung des zu waschenden Objekts innerhalb der Spüle 3, eine Bewegung von Händen zum Waschen und eine Störung des abgegebenen Wasserstroms, die durch ein Waschen während der Wasserabgabe verursacht wird, nicht erfasst, steuert die Steuereinrichtung 4 die Wasserabgabesteuereinrichtung 2a derart, dass die Wasserabgabe gestoppt wird.
Demgemäß kann der Wasserhahn 1, der den vorstehend genannten Detektor 5 umfasst, gemäß dem Vorliegen oder dem Fehlen des Erfassungsobjekts 9 eine Wasserabgabesteuerung des Beginnens mit dem Abgeben von Wasser, wenn das Erfassungsobjekt 9 vorliegt, und des Beendens des Abgebens von Wasser, wenn das Erfassungsobjekt 9 nicht vorliegt, in einer geeigneten Weise durchführen.
15A bis 15C zeigen Wellenformen, die sich auf eine Situation beziehen, bei der eine Tasse mit einem Wasserstrom gewaschen wird, der aus dem Wasserauslass 23 in dem Brausemodus abgegeben wird und dann das Waschen beendet wird. Die 15A zeigt eine Wellenform des Sensorsignals in der Zeitachse und ein Zeitraum T11 stellt einen Zeitraum dar, in dem die Tasse gewaschen wird, und ein Zeitraum T12 stellt einen Zeitraum dar, in dem die Tasse nicht gewaschen wird. Die 15B zeigt ein Ergebnis des Frequenzanalyseverfahrens unter Verwendung einer DCT, die durch die Frequenzanalyseeinrichtung 52c mit dem Sensorsignal von 15A durchgeführt worden ist, auf der Frequenzachse. Die 15C zeigt ein Ergebnis des Frequenzanalyseverfahrens unter Verwendung einer DCT, die durch die Frequenzanalyseeinrichtung 52c mit dem Sensorsignal von 15A durchgeführt worden ist, auf der Frequenzachse und der Zeitachse.
Zu Beginn wird das Sensorsignal dem Frequenzanalyseverfahren der Frequenzanalyseeinrichtung 52c und Verfahren des Normalisators 52d, der Hintergrundsignalentfernungseinrichtung 52h und des Glättungsprozessors 52f unterzogen. Danach nutzt die Erkennungseinrichtung 52e die lineare Mehrfachregressionsanalyse, die Hauptkomponentenanalyse oder dergleichen zum Extrahieren einer Signalkomponente, die von Bewegungen des zu waschenden Objekts (in diesem Fall der Tasse) und von Händen beim Waschen stammt, und einer Signalkomponente, die von der Störung eines Wasserstroms stammt, der von dem Wasserauslass 23 abgegeben wird. Dann führt die Erkennungseinrichtung 52e eine Komponentenanalyse mit der extrahierten Signalkomponente, die von Bewegungen des zu waschenden Objekts und der Hände stammt, und der extrahierten Signalkomponente durch, die von der Störung des Wasserstroms stammt, der von dem Wasserauslass 23 abgegeben wird, oder sie schätzt Formen von Frequenzdomänenverteilungen der Signalkomponenten ab.
In der folgenden Beschreibung führt die Erkennungseinrichtung 52e das Erkennungsverfahren auf der Basis der linearen Mehrfachregressionsanalyse durch. Die Signalkomponente, die von den Bewegungen des zu waschenden Objekts und der Hände beim Waschen stammt, wird als „Signalkomponente, die von Bewegungen des zu waschenden Objekts und der Hände stammt” bezeichnet, und mit dem Bezugszeichen ma1 bezeichnet. Ferner wird die Signalkomponente, die von der Störung des Wasserstroms stammt, der von dem Wasserauslass 23 abgegeben wird, als „Signalkomponente, die von einer Wasserstromstörung stammt” bezeichnet, und mit dem Bezugszeichen mb1 bezeichnet.
Zusätzlich berechnet die Erkennungseinrichtung 52e bezüglich des Signals, das von den Bewegungen des zu waschenden Objekts und der Hände stammt, die Summe von normalisierten Intensitäten von Signalen, die einzeln durch einzelne Filterbereiche 5a auf der Seite der niedrigeren Frequenz verlaufen, und die Summe von normalisierten Intensitäten von Signalen, die einzeln durch einzelne Filterbereiche 5a auf der Seite der höheren Frequenz verlaufen. In der folgenden Beschreibung wird die Summe von normalisierten Intensitäten von Signalen, die einzeln durch einzelne Filterbereiche 5a auf der Seite der niedrigeren Frequenz verlaufen, als „Summe von normalisierten Intensitäten auf der Seite der niedrigeren Frequenz” bezeichnet und mit dem Bezugszeichen ma11 bezeichnet. Ferner wird die Summe von normalisierten Intensitäten von Signalen, die einzeln durch einzelne Filterbereiche 5a auf der Seite der höheren Frequenz verlaufen, als „Summe von normalisierten Intensitäten auf der Seite der höheren Frequenz” bezeichnet und mit dem Bezugszeichen ma12 bezeichnet.
Die 16 zeigt ein Ergebnis der Komponentenanalyse, die mit dem Sensorsignal durch die Erkennungseinrichtung 52e auf der Basis der linearen Mehrfachregressionsanalyse durchgeführt worden ist. Eine Signalkomponente m0 entspricht einer Gesamtsignalintensität von Komponenten des Sensorsignals. Die 16 zeigt die Gesamtsignalintensität m0 und einzelne Signalintensitäten der Signalkomponente ma1, die von Bewegungen des zu waschenden Objekts und der Hände stammt, und der Signalkomponente mb1, die von einer Wasserstromstörung stammt, die Summe ma11 der normalisierten Intensitäten der Seite der niedrigeren Frequenz der Signalkomponente ma1 und die Summe ma12 der normalisierten Intensitäten der Seite der höheren Frequenz der Signalkomponente ma1.
Die Signalkomponente ma1, die von Bewegungen des zu waschenden Objekts und der Hände stammt, entspricht der Signalkomponente s1 in der 10 z. B. auf der Basis von technischen Konzepten. Die Signalkomponente mb1, die von einer Wasserstromstörung stammt, entspricht der Signalkomponente s2 in der 10. Zusätzlich werden die Werte der Signalkomponenten ma11 und ma12 in dem schwellenbasierten Bestimmungsverfahren unter Verwendung des Schwellenwerts E1 oder des Schwellenwerts E2 verwendet, wie es vorstehend beschrieben worden ist.
Die 17 zeigt ein Erfassungsergebnis des Erfassungsobjekts 9 von der Erkennungseinrichtung 52e. In der 17 stellt „*” das Erfassungsergebnis in Bezug auf Bewegungen der Tasse und der Hände beim Waschen dar (ma1) und „o” stellt das Erfassungsergebnis in Bezug auf die Störung des Wasserstroms dar, der von dem Wasserauslass 23 abgegeben wird (mb1). Die Erkennungseinrichtung 52e erfasst Bewegungen der Tasse und der Hände beim Waschen und die Wasserstromstörung beim Abgeben von Wasser auf der Basis der Mustererkennung der Frequenzverteilung. Die Erkennungseinrichtung 52e berechnet eine logische Trennung des Erfassungsergebnisses in Bezug auf die Bewegungen der Tasse und der Hände beim Waschen und des Erfassungsergebnisses in Bezug auf die Wasserstromstörung beim Abgeben von Wasser. Dadurch wird der momentane Zustand während des Zeitraums T11 auf den Erfassungszustand eingestellt und der momentane Zustand während des Zeitraums T12 wird auf den nicht-Erfassungszustand eingestellt.
Es sollte beachtet werden, dass in einer Situation, die dem Umgekehrten der Sequenz von 15A entspricht, eine Person eine Weile warten kann, ohne die Tasse zu waschen, nachdem der Wasserauslass 23 Wasser abgegeben hat, und dann mit dem Waschen der Tasse beginnt. Auch in dieser Situation wird das Erfassungsobjekt 9 erfasst, während die Tasse gewaschen wird, und das Erfassungsobjekt 9 wird während des Zeitraums, in dem die Tasse nicht gewaschen wird, nicht erfasst.
Als nächstes zeigen 18A bis 18C Wellenformen, die eine Situation betreffen, bei der eine Tasse mit dem Wasserstrom, der aus dem Wasserauslass 23 in dem Brausemodus abgegeben wird, gewaschen wird und dann das Waschen beendet wird. Es sollte beachtet werden, dass das Stromvolumen des abgegebenen Wassers etwa das Doppelte von demjenigen in der Situation von 15A bis 15C ist.
Die 18A zeigt eine Wellenform des Sensorsignals in der Zeitachse und ein Zeitraum T21 stellt einen Zeitraum dar, in dem die Tasse gewaschen wird, und ein Zeitraum T22 stellt einen Zeitraum dar, in dem die Tasse nicht gewaschen wird. Die 18B zeigt ein Ergebnis des Frequenzanalyseverfahrens unter Verwendung einer DCT, die durch die Frequenzanalyseeinrichtung 52c mit dem Sensorsignal von 18A durchgeführt worden ist, auf der Frequenzachse. Die 18C zeigt ein Ergebnis des Frequenzanalyseverfahrens unter Verwendung einer DCT, die durch die Frequenzanalyseeinrichtung 52c mit dem Sensorsignal von 18A durchgeführt worden ist, auf der Frequenzachse und der Zeitachse.
Die Erkennungseinrichtung 52e nutzt das Ergebnis des Frequenzanalyseverfahrens, das durch die Frequenzanalyseeinrichtung 52c durchgeführt worden ist, zum Extrahieren der Signalkomponente, die von Bewegungen eines zu waschenden Objekts (in diesem Fall der Tasse) und von Händen stammt, und der Signalkomponente, die von der Wasserstromstörung stammt. Die 19 zeigt ein Ergebnis der Komponentenanalyse, die mit dem Sensorsignal (der Gesamtsignalintensität m0 von Komponenten des Sensorsignals) durch die Erkennungseinrichtung 52e auf der Basis einer linearen Mehrfachregressionsanalyse durchgeführt worden ist. Die Erkennungseinrichtung 52e berechnet die einzelnen Signalintensitäten der Signalkomponente ma1, die von Bewegungen eines zu waschenden Objekts und den Händen stammt, und der Signalkomponente mb1, die von der Wasserstromstörung stammt, und die Summe ma11 der normalisierten Intensitäten der Seite der niedrigeren Frequenz der Signalkomponente ma1 und die Summe ma12 der normalisierten Intensitäten der Seite der höheren Frequenz der Signalkomponente ma1.
Die Signalintensität in dem Zeitraum T22, in dem die Tasse nicht gewaschen wird, in der 19 ist größer als die Signalintensität in dem Zeitraum T12, in dem die Tasse nicht gewaschen wird, in der 16, zeigt jedoch ein ähnliches Verhalten.
Die 20 zeigt ein Erfassungsergebnis des Erfassungsobjekts 9 von der Erkennungseinrichtung 52e. In der 20 stellt „*” das Erfassungsergebnis in Bezug auf Bewegungen der Tasse und der Hände beim Waschen dar (ma1) und „o” stellt das Erfassungsergebnis in Bezug auf die Störung des Stroms des Wassers dar, das von dem Wasserauslass 23 abgegeben wird (mb1). Die Erkennungseinrichtung 52e berechnet eine logische Trennung des Erfassungsergebnisses in Bezug auf Bewegungen der Tasse und der Hände beim Waschen und des Erfassungsergebnisses in Bezug auf die Wasserstromstörung beim Abgeben von Wasser. Dadurch wird der momentane Zustand während des Zeitraums T21 auf den Erfassungszustand eingestellt und der momentane Zustand während des Zeitraums T22 wird auf den nicht-Erfassungszustand eingestellt.
Als nächstes zeigen 21A bis 21C Wellenformen, die eine Situation betreffen, bei der Spitzen von Essstäbchen mit Wasser, das aus dem Wasserauslass 23 in dem Strommodus abgegeben wird, gewaschen werden. Es sollte beachtet werden, dass das Stromvolumen des abgegebenen Wassers gleich demjenigen in der Situation von 15A bis 15C ist.
Die 21A zeigt eine Wellenform des Sensorsignals in der Zeitachse. Die 21B zeigt ein Ergebnis des Frequenzanalyseverfahrens unter Verwendung einer DCT, die durch die Frequenzanalyseeinrichtung 52c mit dem Sensorsignal von 21A durchgeführt worden ist, bezogen auf die Frequenzachse. Die 21C zeigt ein Ergebnis des Frequenzanalyseverfahrens unter Verwendung einer DCT, die durch die Frequenzanalyseeinrichtung 52c mit dem Sensorsignal von 21A durchgeführt worden ist, bezogen auf die Frequenzachse und die Zeitachse.
Die Erkennungseinrichtung 52e nutzt das Ergebnis eines Frequenzanalyseverfahrens, das durch die Frequenzanalyseeinrichtung 52c durchgeführt worden ist, zum Extrahieren der Signalkomponente, die von Bewegungen eines zu waschenden Objekts (in diesem Fall der Spitzen der Essstäbchen) und von Händen stammt, und der Signalkomponente, die von der Wasserstromstörung stammt. Die 22 zeigt ein Ergebnis der Komponentenanalyse, die mit dem Sensorsignal (der Gesamtsignalintensität m0 von Komponenten des Sensorsignals) durch die Erkennungseinrichtung 52e auf der Basis einer linearen Mehrfachregressionsanalyse durchgeführt worden ist. Die Erkennungseinrichtung 52e berechnet die einzelnen Signalintensitäten der Signalkomponente ma1, die von Bewegungen eines zu waschenden Objekts und den Händen stammt, und der Signalkomponente mb1, die von der Wasserstromstörung stammt, und die Summe ma11 der normalisierten Intensitäten der Seite der niedrigeren Frequenz der Signalkomponente ma1 und die Summe ma12 der normalisierten Intensitäten der Seite der höheren Frequenz der Signalkomponente ma1.
Die 23 zeigt ein Erfassungsergebnis des Erfassungsobjekts 9 von der Erkennungseinrichtung 52e. In der 23 stellt „*” das Erfassungsergebnis in Bezug auf Bewegungen der Essstäbchen und der Hände beim Waschen dar (ma1) und „o” stellt das Erfassungsergebnis in Bezug auf die Störung des Wasserstroms dar, der von dem Wasserauslass 23 abgegeben wird (mb1). In diesem Fall ist die Amplitude des Sensorsignals, während die Spitzen der Essstäbchen gewaschen werden (vgl. die 21A), nahezu gleich der Amplitude des Sensorsignals in dem Zeitraum T22, in dem die Tasse nicht gewaschen wird, in der 18A. Die Erkennungseinrichtung 52e kann jedoch Bewegungen der Essstäbchen und der Hände beim Waschen und die Störung des Wasserstroms, der von dem Wasserauslass 23 abgegeben wird, auf der Basis der Mustererkennung der Frequenzverteilung erfassen. Die Erkennungseinrichtung 52e berechnet eine logische Trennung des Erfassungsergebnisses in Bezug auf Bewegungen der Essstäbchen und der Hände beim Waschen und des Erfassungsergebnisses in Bezug auf die Wasserstromstörung beim Abgeben von Wasser und kann dadurch die Bewegung der Spitzen von Essstäbchen beim Waschen genau erfassen.
Als nächstes zeigen 24A bis 24C Wellenformen, die eine Situation betreffen, bei der ein großes Volumen Wasser aus dem Wasserauslass 23 in dem Strommodus abgegeben wird und die Tasse in nahezu der gleichen Position in dem Wasserstrom gehalten wird.
Die 24A zeigt eine Wellenform des Sensorsignals in der Zeitachse. Die 24B zeigt ein Ergebnis des Frequenzanalyseverfahrens unter Verwendung einer DCT, die durch die Frequenzanalyseeinrichtung 52c mit dem Sensorsignal von 24A durchgeführt worden ist, bezogen auf die Frequenzachse. Die 24C zeigt ein Ergebnis des Frequenzanalyseverfahrens unter Verwendung einer DCT, die durch die Frequenzanalyseeinrichtung 52c mit dem Sensorsignal von 24A durchgeführt worden ist, bezogen auf die Frequenzachse und die Zeitachse.
Die Erkennungseinrichtung 52e nutzt das Ergebnis eines Frequenzanalyseverfahrens, das durch die Frequenzanalyseeinrichtung 52c durchgeführt worden ist, zum Extrahieren der Signalkomponente, die von Bewegungen eines zu waschenden Objekts (in diesem Fall der Tasse) und von Händen stammt, und der Signalkomponente, die von der Wasserstromstörung stammt. Die 25 zeigt ein Ergebnis der Komponentenanalyse, die mit dem Sensorsignal (der Gesamtsignalintensität m0 von Komponenten des Sensorsignals) durch die Erkennungseinrichtung 52e auf der Basis einer linearen Mehrfachregressionsanalyse durchgeführt worden ist. Die Erkennungseinrichtung 52e berechnet die einzelnen Signalintensitäten der Signalkomponente ma1, die von Bewegungen eines zu waschenden Objekts und den Händen stammt, und der Signalkomponente mb1, die von der Wasserstromstörung stammt, und die Summe ma11 der normalisierten Intensitäten der Seite der niedrigeren Frequenz der Signalkomponente ma1 und die Summe ma12 der normalisierten Intensitäten der Seite der höheren Frequenz der Signalkomponente ma1.
Die 26 zeigt ein Erfassungsergebnis des Erfassungsobjekts 9 von der Erkennungseinrichtung 52e. In der 26 stellt „*” das Erfassungsergebnis in Bezug auf Bewegungen der Tasse und der Hände beim Waschen dar (ma1) und „o” stellt das Erfassungsergebnis in Bezug auf die Störung des Wasserstroms dar, der von dem Wasserauslass 23 abgegeben wird (mb1). In diesem Fall wird die Tasse bei nahezu der gleichen Position gehalten. Der Wasserstrom wird jedoch durch die Oberseite oder die Seite der Tasse verteilt und dies kann Wassertropfen verursachen. Daher kann eine Veränderung der reflektierten Welle erfasst werden, die durch die Wassertropfen verursacht wird. Die Erkennungseinrichtung 52e führt die Mustererkennung der Frequenzverteilung durch und berechnet eine logische Trennung des Erfassungsergebnisses in Bezug auf die Bewegung der Tasse beim Waschen und des Erfassungsergebnisses in Bezug auf die Wasserstromstörung beim Abgeben von Wasser und kann dadurch die Tasse in nahezu der gleichen Position genau erfassen.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, kann der Wasserhahn 1 eine genaue Steuerung der Wasserabgabe auf der Basis der Form der normalisierten Verteilung in der Frequenzdomäne des Sensorsignals und/oder der Komponentenanalyse des Sensorsignals in der Frequenzdomäne z. B. ohne Abhängigkeit von der Signalintensität des Sensorsignals an sich realisieren.
Zusätzlich umfasst der Signalprozessor 52 eine Abstandsmesseinrichtung 52k, die zum Messen eines Abstands zu einem zu waschenden Objekt auf der Basis des Ausgangssignals der Frequenzanalyseeinrichtung 52c ausgebildet ist. Ferner umfasst der Signalprozessor 52 einen Richtungsdetektor 52e, der zum Erfassen einer Bewegungsrichtung (sich annähernd oder entfernend) des Objekts, wie z. B. eines zu waschenden Objekts, auf der Basis des Sensorsignals ausgebildet ist.
Die 27 zeigt schematisch den Betrieb der Abstandsmesseinrichtung 52k.
Zu Beginn wiederholt die Sendesteuereinrichtung 51a des Sensors 51 einen Abtastvorgang des Erhöhens und dann Verminderns einer Frequenz fs einer Radiowelle (Sendesignal), die von dem Sender 51b gesendet wird. Die Frequenz fs des Sendesignals hängt von einer Variationsbreite Δfa, einer Mittenfrequenz fo1 und einem Abtastzyklus T1 ab (vgl. 27A).
Der Empfänger 51e empfängt eine reflektierte Welle (Empfangssignal) nach der Zeit T2 = 2W/C, wobei W einen Abstand zwischen dem Sensor 51 und dem zu waschenden Objekt bezeichnet und C die Lichtgeschwindigkeit bezeichnet (vgl. die 27A). Das Empfangssignal weist eine Frequenz fr auf, die von der Variationsbreite Δfa und dem Abtastzyklus T1 in einer ähnlichen Weise wie die Frequenz fs des Sendesignals abhängt. Ferner weist das Empfangssignal eine Mittenfrequenz fo2 = [fo1 + {2*fo1*Vr)/C}] auf, wobei Vr eine Annäherungsgeschwindigkeit des zu waschenden Objekts bezeichnet.
Der Empfänger 51e erzeugt ein Taktsignal mit einer Frequenz fb, die gleich einer Differenz zwischen der Frequenz fs des Sendesignals und der Frequenz fr des Empfangssignals ist, und gibt das Taktsignal aus (vgl. 27B).
Wenn sowohl die Frequenz fs des Sendesignals als auch die Frequenz fr des Empfangssignals zunimmt, ist die Frequenz fb des Taktsignals durch die Beziehung fb = fb1 = [(4*Δfa*W)/(C*T1)] – [(2*fo1*Vr)/C] gegeben. In der vorstehenden Formel stellt der erste Term Positionsinformationen dar, die den Abstand von dem Detektor 5 zu dem zu waschenden Objekt angeben, und der zweite Term stellt Geschwindigkeitsinformationen dar, welche die Geschwindigkeit des zu waschenden Objekts angeben, das sich dem Detektor 5 annähert.
Wenn sowohl die Frequenz des Sendesignals als auch die Frequenz des Empfangssignals abnimmt, ist die Frequenz fb des Taktsignals durch die Beziehung fb = fb2 = [(4*Δfa*W)/(C*T1)] – [(2*fo1*Vr)/C] gegeben. In der vorstehenden Formel stellt der erste Term Positionsinformationen dar, die den Abstand von dem Detektor 5 zu dem zu waschenden Objekt angeben, und der zweite Term stellt Geschwindigkeitsinformationen dar, welche die Geschwindigkeit des zu waschenden Objekts angeben, das sich dem Detektor 5 annähert.
Die Abstandsmesseinrichtung 52k misst den Abstand von dem Sensor 51 zu dem zu waschenden Objekt auf der Basis des Taktsignals, das dem Frequenzanalyseverfahren unterzogen worden ist. Die Erkennungseinrichtung 52e führt das Erkennungsverfahren in Kombination mit der Abstandsinformation (Messergebnis) durch, die durch die Abstandsmesseinrichtung 52k erzeugt worden ist, und kann folglich eine Position des zu waschenden Objekts bestimmen. Demgemäß kann die Erkennungseinrichtung 52e die Bewegung des zu waschenden Objekts genau identifizieren und erkennen und kann zusätzlich nicht erforderliche Signale von außerhalb des gewünschten Bereichs entfernen. Diesbezüglich ist ein Beispiel für ein Abstandsmessmittel, das von der Abstandsmesseinrichtung 52k genutzt wird, ein FMCW(frequenzmoduliertes Dauerstrich)-System, wobei es sich jedoch auch um ein anderes System handeln kann, wie z. B. ein Zwei-Frequenz-System.
Zusätzlich bestimmt der Richtungsdetektor 52l die Bewegungsrichtung des Objekts, wie z. B. des zu waschenden Objekts, auf der Basis des Sensorsignals. Darüber hinaus bestimmt der Richtungsdetektor 52l einen Bewegungsabstand, der aus der Bewegungsrichtung und der kontinuierlichen Zeit der Bewegung berechnet wird. Die Erkennungseinrichtung 52e führt das Erkennungsverfahren in einer Kombination mit der Richtungsinformation und dem Bewegungsabstand durch, die durch den Richtungsdetektor 52l bereitgestellt werden, und kann folglich das Vorliegen des zu waschenden Objekts bestimmen. Demgemäß kann die Erkennungseinrichtung 52e das zu waschende Objekt genau identifizieren und erkennen. Der Richtungsdetektor 52l kann z. B. die Bewegungsrichtung (Richtung) eines menschlichen Körpers oder eines Teils des menschlichen Körpers auf der Basis von Differenzen zwischen den Abstandsinformationen bestimmen. Das Verfahren zur Erfassung der Bewegungsrichtung durch die Verwendung eines Zweikanal-Dopplersensors ist bereits bekannt und dessen detaillierte Beschreibung wird weggelassen.
Wie es bereits bekannt ist, ist zur Erweiterung der Abstandsmessfunktion eine Mehrzahl von Paaren der Empfangsantenne 51d und des Empfängers 51e zur Realisierung einer Näherungswinkelabschätzungsfunktion der reflektierten Welle bereitgestellt. Dadurch ist es möglich, eine Funktion des Bestimmens einer Position eines Objekts in einem Raum zusätzlich zu der Bewegungsrichtung hinzuzufügen.
Alternativ kann der Sensor 51 (die Sendeantenne 51c und die Empfangsantenne 51d) an dem vorragenden Teil 22 des Auslaufs 2 angebracht sein, wie es in der 28 gezeigt ist.
Insbesondere umfasst der Wasserhahn 1: Den Wasserauslass 23 zum Abgeben von Wasser, den Detektor 5, der zum Erfassen eines Erfassungsobjekts in dem Erfassungsbereich ausgebildet ist, der den Wasserabgabebereich umfasst, in dem das Wasser vorliegt, das von dem Wasserauslass 23 abgegeben wird, und die Steuereinrichtung 4, die zum Beginnen mit der Zuführung und Beenden der Zuführung des Wassers, das von dem Wasserauslass 23 abgegeben wird, auf der Basis des Erfassungsergebnisses des Detektors 5 ausgebildet ist. Der Detektor 5 umfasst den Sensor 51, der zum Senden eines Radiowellensignals und zum Empfangen des Radiowellensignals, das durch ein Objekt reflektiert worden ist, so dass das Sensorsignal ausgegeben wird, das der Bewegung des Objekts entspricht, ausgebildet ist. Der Detektor 5 umfasst ferner die Frequenzanalyseeinrichtung 52c, die zum Umwandeln des Sensorsignals in das Signal in der Frequenzdomäne und unter Verwendung der Gruppe von einzelnen Filterbereichen 5a mit unterschiedlichen Frequenzbändern zum Extrahieren von Signalen der einzelnen Filterbereiche 5a von dem Signal in der Frequenzdomäne ausgebildet ist. Der Detektor 5 umfasst ferner die Erkennungseinrichtung 52e, die zum Durchführen des Erkennungsverfahrens des Erfassens des Erfassungsobjekts 9 auf der Basis der Erfassungsdaten ausgebildet ist, die mindestens eines von der Frequenzverteilung von Signalen auf der Basis der Signale der einzelnen Filterbereiche 5a und dem Komponentenverhältnis von Signalintensitäten auf der Basis der Signale der einzelnen Filterbereiche 5 enthalten. Der Detektor 5 umfasst ferner die Datenbankvorrichtung 52i, die zum Speichern der Probendaten ausgebildet ist, die mindestens eines von der Frequenzverteilung, die dem Erfassungsobjekt 9 entspricht, und dem Komponentenverhältnis von Signalintensitäten, die dem Erfassungsobjekt 9 entsprechen, enthält. Die Erkennungseinrichtung 52e ist so ausgebildet, dass sie das Erkennungsverfahren auf der Basis eines Vergleichs zwischen den Erfassungsdaten und den Probendaten durchführt.
Es sollte beachtet werden, dass der Wasserhahn 1 den gleichen Effekt bereitstellen kann, selbst wenn er in einem Badezimmerwaschtisch, einer Toilettenschüsselvorrichtung in einer Toilette, einer Dusche eines Badezimmers oder dergleichen verwendet wird.
(ZUSAMMENFASSUNG)

(1) Wie es vorstehend beschrieben worden ist, umfasst der Wasserhahn 1 der vorliegenden Ausführungsform den Wasserauslass 23, den Detektor 5 und die Steuereinrichtung 4. Der Wasserauslass 23 dient zum Abgeben von Wasser. Der Detektor 5 ist zum Erfassen eines Erfassungsobjekts 9 in dem Erfassungsbereich ausgebildet, der den Wasserabgabebereich umfasst, in dem das Wasser vorliegt, das von dem Wasserauslass 23 abgegeben wird. Die Steuereinrichtung 4 ist zum Beginnen mit der Zuführung und zum Beenden der Zuführung des Wassers, das von dem Wasserauslass 23 abgegeben wird, auf der Basis des Erfassungsergebnisses des Detektors 5 ausgebildet. Der Detektor 5 umfasst den Sensor 51, die Frequenzanalyseeinrichtung 52c, die Erkennungseinrichtung 52e und die Datenbankvorrichtung 52i. Der Sensor 51 ist zum Senden eines Radiowellensignals und zum Empfangen des Radiowellensignals, das durch ein Objekt reflektiert worden ist, so dass das Sensorsignal ausgegeben wird, das der Bewegung des Objekts entspricht, ausgebildet. Die Frequenzanalyseeinrichtung 52c ist zum Umwandeln des Sensorsignals in das Signal in der Frequenzdomäne und unter Verwendung der Gruppe von einzelnen Filterbereichen 5a mit unterschiedlichen Frequenzbändern zum Extrahieren von Signalen der einzelnen Filterbereiche 5a von dem Signal in der Frequenzdomäne ausgebildet. Die Erkennungseinrichtung 52e ist zum Durchführen des Erkennungsverfahrens des Erfassens des Erfassungsobjekts 9 auf der Basis der Erfassungsdaten ausgebildet, die mindestens eines von der Frequenzverteilung von Signalen auf der Basis der Signale der einzelnen Filterbereiche 5a und dem Komponentenverhältnis von Signalintensitäten auf der Basis der Signale der einzelnen Filterbereiche 5 enthalten. Die Datenbankvorrichtung 52i ist zum Speichern der Probendaten ausgebildet, die mindestens eines von der Frequenzverteilung, die dem Erfassungsobjekt 9 entspricht, und dem Komponentenverhältnis von Signalintensitäten, die dem Erfassungsobjekt 9 entsprechen, enthält. Die Erkennungseinrichtung 52e ist so ausgebildet, dass sie das Erkennungsverfahren auf der Basis eines Vergleichs zwischen den Erfassungsdaten und den Probendaten durchführt.

Gemäß dieser Konfiguration kann der Wasserhahn 1 eine bestimmte Bewegung, wie z. B. eine Bewegung eines zu waschenden Objekts (z. B. Geschirr und Nahrungsmittel), in die Richtung des Wasserauslasses 23, eine Bewegung des zu waschenden Objekts, eine Bewegung von Händen zum Waschen und eine Störung eines abgegebenen Wasserstroms, die durch ein Waschen verursacht wird, genau erfassen, während eine falsche Erfassung unterdrückt wird. Ferner führt der Detektor 5 eine Erfassung unter Verwendung von Radiowellensignalen durch und kann folglich Objekte selbst dann erfassen, wenn solche Objekte schwarz oder transparent sind und er kann zusätzlich Effekte unterdrücken, die durch intensives Licht, wie z. B. Sonnenlicht, verursacht werden.
Zusammenfassend kann der Wasserhahn 1 unerwünschte Effekte, wie z. B. Effekte eines umgebenden Umfelds, und eine Farbe und ein Material des Erfassungsobjekts 9, unterdrücken und dadurch genau bestimmen, ob das Erfassungsobjekt 9 in der Umgebung eines Wasserauslasses vorliegt.

(2) In einer bevorzugten Konfiguration des Wasserhahns 1 des vorstehenden (1) umfasst der Detektor 5 die Abstandsmesseinrichtung 52k, die zum Messen des Abstands zu dem Erfassungsobjekt 9 auf der Basis des Sensorsignals ausgebildet ist. Die Erkennungseinrichtung 52e ist zum Durchführen des Erkennungsverfahrens in einer Kombination mit dem Messergebnis der Abstandsmesseinrichtung 52k ausgebildet.

Gemäß dieser Konfiguration kann die Erkennungseinrichtung 52e das Erkennungsverfahren in einer Kombination mit dem Messergebnis durchführen, das durch die Abstandsmesseinrichtung 52k erzeugt worden ist, und kann folglich eine Position eines zu waschenden Objekts bestimmen. Demgemäß kann die Erkennungseinrichtung 52e die einzelnen Bewegungen des zu waschenden Objekts genau identifizieren und erkennen. Zusätzlich können nicht erforderliche Signale von außerhalb des gewünschten Bereichs entfernt werden.

(3) In einer bevorzugten Konfiguration des Wasserhahns 1 des vorstehenden (1) oder (2) umfasst der Detektor 5 den Richtungsdetektor 52l, der zum Erfassen der Bewegungsrichtung des Erfassungsobjekts 9 auf der Basis des Sensorsignals ausgebildet ist. Die Erkennungseinrichtung 52e ist zum Durchführen des Erkennungsverfahrens in einer Kombination mit dem Erfassungsergebnis des Richtungsdetektors 52l ausgebildet.

Gemäß dieser Konfiguration kann die Erkennungseinrichtung 52e das Erkennungsverfahren in einer Kombination mit der Bewegungsrichtung durchführen, die durch den Richtungsdetektor 52l bestimmt worden ist, und kann folglich das zu waschende Objekt identifizieren. Demgemäß kann die Erkennungseinrichtung 52e das zu waschende Objekt genau identifizieren und erkennen.

(4) In einer bevorzugten Konfiguration des Wasserhahns 1 nach einem der vorstehenden (1) bis (3) ist die Erkennungseinrichtung 52e so ausgebildet, dass sie dann, wenn die Summe von Intensitäten der Signale der einzelnen Filterbereiche 5a gleich dem oder größer als der Schwellenwert ist, das Erkennungsverfahren durchführt. Alternativ ist die Erkennungseinrichtung 52e so ausgebildet, dass sie dann, wenn die Summe von Intensitäten der Signale der einzelnen Filterbereiche 5a gleich dem oder größer als der Schwellenwert ist, das Ergebnis des Erkennungsverfahrens als gültig behandelt. Die Erkennungseinrichtung 52e ist so ausgebildet, dass sie den Schwellenwert oder die Probendaten, die in dem Erkennungsverfahren verwendet werden, gemäß dem Zustand des Wassers, das von dem Wasserauslass 23 abgegeben wird, verändert.

Gemäß dieser Konfiguration kann bei dem Wasserhahn 1 die Wahrscheinlichkeit einer falschen Erfassung vermindert werden oder die Genauigkeit des Erkennungsverfahrens, das durch die Erkennungseinrichtung 52e durchgeführt wird, verbessert werden.

(5) In einer bevorzugten Konfiguration des Wasserhahns 1 nach einem der vorstehenden (1) bis (4) umfasst der Detektor 5 die Hintergrundsignalentfernungseinrichtung 52h, die zum Entfernen von Hintergrundsignalen von Signalen ausgebildet ist, die einzeln durch die einzelnen Filterbereiche 5a verlaufen.

Gemäß dieser Konfiguration kann der Detektor 5 des Wasserhahns 1 die Erfassungsgenauigkeit des Erfassungsobjekts 9 verbessern.

(6) In einer bevorzugten Konfiguration des Wasserhahns 1 nach einem der vorstehenden (1) bis (5) umfasst der Wasserhahn 1 den Auslauf 2, innerhalb dessen der Wasserzuführungskanal ausgebildet ist, der mit dem Wasserauslass 23 verbunden ist. Der Auslauf 2 umfasst die Basis 21, die an der Montageoberfläche der äußeren Einrichtung angebracht ist, und den vorragenden Teil 22, der von der Basis 21 vorragt. Der Sensor 51 ist an der Basis 21 oder dem vorragenden Teil 22 bereitgestellt.

Gemäß dieser Konfiguration kann der Wasserhahn 1 das Erfassungsobjekt in dem Erfassungsbereich, der den Wasserabgabebereich des Wasserauslasses 23 umfasst, erfassen.

Claims

Wasserhahn, umfassend: einen Wasserauslass zum Abgeben von Wasser, einen Detektor, der zum Erfassen eines Erfassungsobjekts in einem Erfassungsbereich ausgebildet ist, der einen Wasserabgabebereich umfasst, in dem das Wasser vorliegt, das von dem Wasserauslass abgegeben wird, und eine Steuereinrichtung, die zum Beginnen mit der Zuführung und zum Beenden der Zuführung des Wassers, das von dem Wasserauslass abgegeben wird, auf der Basis eines Erfassungsergebnisses des Detektors ausgebildet ist, wobei der Detektor einen Sensor, der zum Senden eines Radiowellensignals und zum Empfangen des Radiowellensignals, das durch ein Objekt reflektiert worden ist, so dass ein Sensorsignal ausgegeben wird, das der Bewegung des Objekts entspricht, ausgebildet ist, eine Frequenzanalyseeinrichtung, die zum Umwandeln des Sensorsignals in ein Signal in der Frequenzdomäne und unter Verwendung einer Gruppe von einzelnen Filterbereichen mit unterschiedlichen Frequenzbändern zum Extrahieren von Signalen der einzelnen Filterbereiche von dem Signal in der Frequenzdomäne ausgebildet ist, eine Erkennungseinrichtung, die zum Durchführen eines Erkennungsverfahrens des Erfassens des Erfassungsobjekts auf der Basis von Erfassungsdaten ausgebildet ist, die mindestens eines von einer Frequenzverteilung von Signalen auf der Basis der Signale der einzelnen Filterbereiche und einem Komponentenverhältnis von Signalintensitäten auf der Basis der Signale der einzelnen Filterbereiche enthalten, und eine Datenbankvorrichtung umfasst, die zum Speichern von Probendaten ausgebildet ist, die mindestens eines von einer Frequenzverteilung, die dem Erfassungsobjekt entspricht, und einem Komponentenverhältnis von Signalintensitäten, die dem Erfassungsobjekt entsprechen, enthalten, und die Erkennungseinrichtung so ausgebildet ist, dass sie das Erkennungsverfahren auf der Basis eines Vergleichs zwischen den Erfassungsdaten und den Probendaten durchführt.
Wasserhahn nach Anspruch 1, der ferner eine Abstandsmesseinrichtung umfasst, die zum Messen des Abstands zu dem Erfassungsobjekt auf der Basis des Sensorsignals ausgebildet ist, wobei die Erkennungseinrichtung zum Durchführen des Erkennungsverfahrens in einer Kombination mit dem Messergebnis der Abstandsmesseinrichtung ausgebildet ist.
Wasserhahn nach Anspruch 1 oder 2, der ferner einen Richtungsdetektor umfasst, der zum Erfassen der Bewegungsrichtung des Erfassungsobjekts auf der Basis des Sensorsignals ausgebildet ist, wobei die Erkennungseinrichtung zum Durchführen des Erkennungsverfahrens in einer Kombination mit dem Erfassungsergebnis des Richtungsdetektors ausgebildet ist.
Wasserhahn nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Erkennungseinrichtung so ausgebildet ist, dass sie dann, wenn die Summe von Intensitäten der Signale der einzelnen Filterbereiche gleich einem oder größer als ein Schwellenwert ist, das Erkennungsverfahren durchführt oder ein Ergebnis des Erkennungsverfahrens als gültig behandelt, und die Erkennungseinrichtung so ausgebildet ist, dass sie den Schwellenwert oder die Probendaten, die in dem Erkennungsverfahren verwendet werden, gemäß einem Zustand des Wassers, das von dem Wasserauslass abgegeben wird, verändert.
Wasserhahn nach einem der Ansprüche 1 bis 4, der ferner eine Hintergrundsignalentfernungseinrichtung umfasst, die zum Entfernen von Hintergrundsignalen von Signalen ausgebildet ist, die einzeln durch die einzelnen Filterbereiche verlaufen.
Wasserhahn nach einem der Ansprüche 1 bis 5, der ferner einen Auslauf umfasst, innerhalb dessen ein Wasserzuführungskanal ausgebildet ist, der mit dem Wasserauslass verbunden ist, wobei der Auslauf eine Basis, die an einer Montageoberfläche einer äußeren Einrichtung angebracht ist, und einen vorragenden Teil umfasst, der von der Basis vorragt, und der Sensor an der Basis oder dem vorragenden Teil bereitgestellt ist.