EP0899701A2 - Bewegungs- und richtungsselektiver Bewegungsmelder - Google Patents
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- EP0899701A2 EP0899701A2 EP98111593A EP98111593A EP0899701A2 EP 0899701 A2 EP0899701 A2 EP 0899701A2 EP 98111593 A EP98111593 A EP 98111593A EP 98111593 A EP98111593 A EP 98111593A EP 0899701 A2 EP0899701 A2 EP 0899701A2
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- G08B13/18—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength
- G08B13/189—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems
- G08B13/19—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems using infrared-radiation detection systems
- G08B13/193—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems using infrared-radiation detection systems using focusing means
Definitions
- the invention relates to a motion detector for movement and direction selective Detection of moving objects emitting heat radiation, especially of people.
- Such a motion detector is described in DE 36 13 374 A1.
- the one out of it known pyrodetector has wide-angle properties in mainly one plane. It has a spherical to spherical-parabolic mirror, in which one Sensor array arranged on a pyroelectric film is located with a large number of sensor elements. One is from signal differences of the sensor elements Direction of a detected object can be derived.
- the wide-angle properties of the fest mounted motion detectors are practically limited to approximately ⁇ 60 °.
- the achievable Direction selectivity is not for despite the high implementation effort required all uses are sufficient.
- known motion detectors sometimes have a wider detection angle and are suitable for controlling permanently installed lighting devices.
- the lighting device is switched on as soon as a moving object is detected in the detection area
- the location of the heat-radiating object and its direction of movement cannot be detected with these motion detectors
- the range and sensitivity of such motion detectors are often limited by suitable measures in order to avoid false triggering.
- the invention has for its object to provide a motion detector Detect an object in a wide detection area and its direction of movement recognize and follow her.
- the Motion detector a light cone of a light source directed at the object and the Object to be trackable.
- the motion detector works with two detection systems, one immobile Detection system and a movable detection system. Output signals both systems are detected by a control device.
- the first registration system enables rough direction detection, the second detection system one Tracking a detected object with high accuracy of location.
- An electrical drive for moving the second detection system becomes dependent controlled by measurement signals from both detection systems.
- a Headlights or directional spotlights coupled to the electric drive the Headlights controlled by the motion detector on a detected object is judgable.
- the second detection system and the headlights connected to it are rotatable at least about a vertical axis.
- you can Means are present that have a variable inclination of the second detection system and / or the headlight.
- the motion detector according to the invention has a number of advantages. Depending on Execution, in particular depending on the number of detection modules arranged of the first detection system and depending on the installation location, e.g. Arrangement on one Mast, a detection angle of up to 360 ° can be achieved. Through a two-stage object detection by means of the two detection systems there is increased security against false triggering. If a headlight with the motion detector is coupled, a light cone can be aimed at a detected person and be tracked. The motion detector can also be used for the Determine the speed of movement of an object and derive measures from it.
- FIG. 1 shows a basic illustration of a preferred embodiment of a motion detector, which is mounted on a building wall 9.
- Essential components of the motion detector are a first, immobile detection system 1, a second, movable detection system 6, a rotatable bracket 4 with headlights 5, and a control device 8.
- the second detection system 6 and the headlight arrangement 4, 5 are by means of of an electric drive 15 (FIG. 2), which is preferably in the first detection system 1 is arranged, mechanically coupled to each other and around a vertical Axis A can be rotated.
- a stepper motor for example, is used as the drive motor suitable.
- the first detection system 1 which is also shown in FIG. 2 in a top view is a permanently activated object space monitoring system that composed of several modules 2.
- a module 2 is compensated by a constant light Dual sensor 10 (Fig. 2) and an upstream multi-lens optics 3 formed.
- the multi-lens optics 3 can have several, e.g. two lines 31 with for example have six individual Fresnel lens segments 32.
- a module 2 can e.g. be designed for an opening angle 11 of 60 °. With six individual segments 32 creates a sensitive imaging cone 33 at a distance of 10 °.
- the second detection system 6 shows in connection with FIG. 3 (top view) the second detection system 6, this is only temporary, namely after detection of an object by the first detection system 1 is activated by the control device 8. It contains a multi-element sensor 12 with an upstream lens optics 7.
- the multi-element sensor 12 can be a line or array sensor. A large single frensel lens is used as lens optics 7 or a conventional large lens.
- the optics 7 and the Multi-element sensor 12 are arranged rigidly to one another.
- the one by arrangement Specified total opening angle 13 of the second detection system 6 can for example are at 60 °, that is to say the same size as the opening angle 11 of one Module 2 of the first detection system 1.
- FIG. 6, in addition to FIG. 3, makes it clear that the combination of a multi-element sensor 12 with a single lens 7 causes that by imaging the individual Sensor elements 121 each element has its own observation lobe through the lens 14 is assigned.
- a desired focal length and the sensor geometry a desired club density can be realized. It can be a fine one Resolution of, for example, 10 ° can be achieved with the direction of a moving Object can be determined exactly. This resolution is not to be confused with the exemplary 10 ° distance of the imaging cone of the multi-lens optics 3; because there it is only detected by means of the imaging cone whether an object moves in the area of the module opening angle 11.
- the individual lens 7 can be designed with a significantly larger lens area, than would be possible with a sequence of lens segments of a multi-lens, because in the latter the angular distance between two lens centers is required by the Club density is limited. This is automatically the given focal length Set the width of such segments.
- the club density is only determined by the distance determines the sensor elements of the multi-element sensor 12, for which it is only technological and there are irrelevant limits for the use of motion detectors.
- FIG. 5 shows the headlight or spotlight 5, which is rotated by means of the rotatable holder 4 is connected to the motion detector, and in its horizontal plane of rotation is rigidly connected to the movement of the second detection system. Both with their main axes always pointing in the same direction.
- the headlight 5 can be rotated at least horizontally. In a training course, it can also be vertical be pivotable, especially when using a two-dimensional sensor array in addition to the horizontal angle to determine the direction of observation the vertical object angle and the distance from it can be determined.
- the movable lighting 5 advantageous as this supports the concept of observation in narrow angular ranges and enables a higher illuminance in these.
- the beam angle of the light cone 18 of the movable lighting 5 identical or slightly larger than the opening angle 11 of the modules 2 or of the second detection system 6, e.g. 60 ° to choose. So that is a constant Illumination of the moving object is also possible if it is within the range of module 2 and a tracking of the second acquisition system, and the coupled lighting device 5 required.
- FIG. 4 are a top view of the motion detector and its detection areas the opening angle 11 of three segments designated I, II, III shown are determined by modules 2 of the first detection system 1.
- the opening angle 13 of the second detection system 6 can be parts of two segments, e.g. I and II according to the exact location and direction of movement 17 of an object or a person 16, cover.
- an object is detected by one of the modules 2 of the first detection system 1, that is, if a sensor signal is generated above a predetermined threshold value, then in a first reaction stage of the system, one assigned to the respective module 2 ID number of the control device 8 communicated.
- the control device 8 is activated the second detection system 6 for checking the detection and for determination the exact direction in which the object 16 is located.
- the device's own radiator 5 is not yet activated, but one with a Switching output of the control device 8 connected permanently installed lighting system can already be used as basic lighting at this stage be switched on.
- the activated second detection system 6 is controlled by the control device 8 and the drive 15 in the rough direction reported by the first detection system 1 rotated so that the main direction of its detection area 13 with the center of the Opening angle 11 of the corresponding module 2 matches. After graduation of the rotational movement, the second detection system 6 detects the object 16. The individual sensor signals of the multi-element sensor 12 below Using the center of gravity method, the exact direction of the object 16 is determined.
- a second reaction level triggered This means that the headlight 5 is turned on and that second detection system 6 remains activated to the direction of movement and the respective To capture the location of the object.
- the exact from the signals of the individual elements of the multi-element sensor 12 Location can be determined. Only when the object leaves the total angular range 13 does this take place a tracking of the movable second detection system 6 in the middle of the Opening angle 11 of an adjacent segment, e.g. I.
- the second detection system 6 and the headlight 5 are not detected. However, the duration of the movement can be in the millisecond range, so that there is none there is a significant loss of observation time.
- An intermediate position can be used for tracking the second detection system 6 be provided so that e.g. the main optical axis of the second detection system 6 exactly on the boundary between the opening angles 11 of two modules 2 lies.
- the light of the detector's own moving headlight 5 remains during Tracking switched on.
- the headlight 5 itself is with the second detection system 6 carried, which ensures permanent lighting of the object is.
- the observation is in the new position of the second detection system 2 continued as described above. Every single signal acquisition starts one Follow-up time for the lighting that passes until after the last motion signal the light goes out.
- the lighting and also the active observation through the second detection system 6 are then switched off when there is no more signal is received and the adjustable delay time has expired.
- This case occurs two situations one: firstly, the object from the last one through basic modules still covered observation angle, so that another Tracking is not possible, e.g. because a rotation stop at ⁇ 90 ° (in the case of three modules each 60 °) is reached. Or the moving object is within the observed one Area has come to a standstill.
- the preferred location can e.g. a chosen main direction of observation along a driveway, and can be customized on the device. Switching off the second detection system 6 causes only signals from the modules 2 of the first detection system 1 from the control device 8 be accepted. This state is the basic state and remains until the next signal is received by a module 2. Only then does it switch second detection system again in the right direction.
- Borderline situations can also be managed with the motion detector. Becomes for example, two adjacent modules 2 move simultaneously of the module limit, the second detection system 6 switches on and focuses on the area boundary instead of the main direction as usual of the reporting module 2. This ensures tracking.
- a module 2 other than the one that is currently being supplemented by the second detection system delivers a signal.
- either a medium observation and illumination angle can be set as a compromise, and / or a second one Switching signal to connect a global external lighting system to the Given control device.
- the main optical axis of the second detection system can either be horizontal or run slightly inclined to the earth.
- the former has the advantage that there are no geometrical ones Range limitation occurs and the object is recorded in full size.
- the background is thermally very variable, e.g. because of a busy street, this could result in the device no longer switching off. In this case, an inclination of the motion detector is more favorable.
- the control device 8 coordinates the operation of the permanently active first Detection system 1 and the second detection system 6. It generates the Switching signals for the headlamp 5 and any external lights provided. Switching signals could also be generated with which a video camera can be inserted into the detected direction of a moving object is controlled.
- These functions can e.g. B. anyway in most motion detectors for signal processing existing microcontrollers or ASICs.
- you can all other functions common to motion detectors can be implemented, such as for example, querying control elements, signal filtering, threshold value generation, Noise and malfunction suppression, temperature correction, Time delay control and consideration of a response brightness.
- the second detection system 6 Since the second detection system 6 enables the direction of movement and the Determining the speed is also an update of the tracking in a probable direction possible if the detected object is temporarily through an object should be covered.
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf einen Bewegungsmelder zur bewegungs- und richtungsselektiven
Detektion von Wärmestrahlung abgebenden bewegten Objekten,
insbesondere von Personen. Der Bewegungsmelder enthält ein erstes, fixiertes und
permanent aktives Erfassungssystem (1), das sich aus mehreren Erfassungsmodulen
(2) zusammensetzt, wobei jedes Modul (2) für die Überwachung eines Winkelbereichs
(11) als Teilbereich eines Gesamtüberwachungsbereichs vorhanden ist. Außerdem
ein zweites, bewegliches und temporär aktivierbares Erfassungssystem (6),
das mittels eines elektrischen Antriebs (15) zumindest um eine vertikale Achse (A)
drehbar ist, sowie eine Steuereinrichtung (8), die basierend auf Meldesignalen wenigstens
eines der beiden Erfassungssysteme (1, 6) Steuersignale für den Antrieb
(15) bildet. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist mit dem Antrieb (15) ein
Scheinwerfer (5) mechanisch gekoppelt, der in eine vom Bewegungsmelder ermittelte
Richtung einen Lichtkegel (18) während einer durch die Steuereinrichtung (8) gesteuerten
Dauer abstrahlt und der zugleich mit dem zweiten Erfassungssystem (6)
zumindest um die vertikale Achse (A) drehbar ist.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Bewegungsmelder zur bewegungs- und richtungsselektiven
Detektion von Wärmestrahlung abgebenden beweglichen Objekten,
insbesondere von Personen.
Ein solcher Bewegungsmelder ist in der DE 36 13 374 A1 beschrieben. Der daraus
bekannte Pyrodetektor hat Weitwinkeleigenschaften in hauptsächlich einer Ebene.
Er weist einen sphärischen bis sphärisch-parabolischen Spiegel auf, in den sich ein
auf einer pyroelektrischen Folie angeordnetes Sensorarray befindet mit einer Vielzahl
von Sensorelementen. Aus Signalunterschieden der Sensorelemente ist eine
Richtung eines erfaßten Objektes ableitbar. Die Weitwinkeleigenschaften des fest
montierten Bewegungsmelder sind praktisch auf etwa ± 60° begrenzt. Die erzielbare
Richtungsselektivität ist trotz hohem erforderlichem Realisierungsaufwand nicht für
alle Verwendungszwecke ausreichend.
Sonstige, beispielsweise aus den Fachbuch 
Passiv-Infrarotbewegungsmelder",
R. Rosch, 1996, Verlag Moderne Industrie, Landsberg/Lech, bekannte Bewegungsmelder
haben teilweise einen weiteren Erfassungswinkel und sind geeignet zur
Steuerung fest installierter Beleuchtungseinrichtungen. Dabei wird die Beleuchtungseinrichtung
eingeschaltet, sobald ein sich bewegendes Objekt im Erfassungsbereich
detektiert wird. Der Aufenthaltsort des wärmestrahlenden Objekts und seine
Bewegungsrichtung sind mit diesen Bewegungsmeldern nicht detektierbar. Reichweite
und Empfindlichkeit solcher Bewegungsmelder werden oftmals durch geeignete
Maßnahmen begrenzt, um Fehlauslösungen zu vermeiden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bewegungsmelder anzugeben, der
ein Objekt in einem weiten Erfassungsbereich detektieren und dessen Bewegungsrichtung
erkennen und ihr folgen kann. In weiterer Ausgestaltung sollen mittels des
Bewegungsmelders ein Lichtkegel einer Lichtquelle auf das Objekt richtbar und dem
Objekt nachführbar sein.
Diese Aufgabe wird durch einen Bewegungsmelder mit den im Anspruch 1 angegebenen
Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in weiteren Ansprüchen
angegeben.
Der Bewegungsmelder arbeitet mit zwei Erfassungssystemen, einem unbeweglichen
Erfassungssystem und einem beweglichen Erfassungssystem. Ausgangssignale
beider Systeme werden durch eine Steuereinrichtung erfaßt. Das erste Erfassungssystem
ermöglicht eine grobe Richtungsdetektion, das zweite Erfassungssystem eine
Verfolgung eines erfaßten Objekts mit hoher Genauigkeit der Ortsbestimmung.
Ein elektrischer Antrieb zur Bewegung des zweiten Erfassungssystems wird in Abhängigkeit
von Meßsignalen aus beiden Erfassungssystemen gesteuert.
Bei einem Bewegungsmelder gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist ein
Scheinwerfer oder Richtstrahler mit dem elektrischen Antrieb gekoppelt, wobei der
Scheinwerfer durch den Bewegungsmelder gesteuert auf ein detektiertes Objekt
richtbar ist. Das zweite Erfassungssystem und der damit gekoppelte Scheinwerfer
sind wenigstens um eine vertikale Achse drehbar ausgeführt. Zusätzlich können
Mittel vorhanden sein, die eine veränderliche Neigung des zweiten Erfassungssystems
und/oder des Scheinwerfers ermöglichen.
Der erfindungsgemäße Bewegungsmelder hat eine Reihe von Vorteilen. Je nach
Ausführung, insbesondere je nach der Anzahl von angeordneten Erfassungsmodulen
des ersten Erfassungssystems und je nach Montageort, z.B. Anordnung auf einem
Mast, ist ein Erfassungswinkel bis 360° erreichbar. Durch eine zweistufige Objekterfassung
mittels der beiden Erfassungssysteme wird eine erhöhte Sicherheit
gegen Fehlauslösungen erreicht. Wenn mit dem Bewegungsmelder ein Scheinwerfer
gekoppelt ist, kann ein Lichtkegel auf eine detektierte Person gerichtet und
nachgeführt werden. Der Bewegungsmelder kann auch dafür eingesetzt sein, die
Bewegungsgeschwindigkeit eines Objekts zu ermitteln und daraus Maßnahmen abzuleiten.
Eine weitere Beschreibung der Erfindung erfolgt anhand eines in den Zeichnungsfiguren
dargestellten Ausführungsbeispiels.
Es zeigen:
- Fig. 1
- eine Ansicht eines Bewegungsmelders mit Scheinwerfer,
- Fig. 2
- eine Draufsicht auf ein erstes Erfassungssystem,
- Fig. 3
- eine Draufsicht auf ein zweites Erfassungssystem,
- Fig. 4
- eine Draufsicht auf Erfassungsbereiche der beiden Erfassungssysteme,
- Fig. 5
- eine Ansicht der Scheinwerferanordnung, und
- Fig. 6
- eine Darstellung des Prinzips der Abbildung von Objekten auf einem Mehrelementsensor des zweiten Erfassungssystems.
Fig. 1 zeigt in einer Prinzipdarstellung eine bevorzugte Ausführungsform eines Bewegungsmelders,
der auf eine Gebäudewand 9 montiert ist. Wesentliche Komponenten
des Bewegungsmelders sind ein erstes, unbewegliches Erfassungssystem 1, ein
zweites, bewegliches Erfassungssystem 6, eine drehbare Halterung 4 mit Scheinwerfer
5, sowie eine Steuereinrichtung 8.
Das zweite Erfassungssystem 6 und die Scheinwerferanordnung 4, 5 sind mittels
eines elektrischen Antriebs 15 (Fig. 2), der vorzugsweise im ersten Erfassungssystem
1 angeordnet ist, miteinander mechanisch gekoppelt und um eine vertikale
Achse A drehbar ausgeführt. Als Antriebsmotor ist beispielsweise ein Schrittmotor
geeignet.
Das erste Erfassungssystem 1, das außerdem in Fig. 2 in einer Draufsicht gezeigt
ist, ist ein permanent aktiviertes System zur Objektraumüberwachung, das sich aus
mehreren Modulen 2 zusammensetzt. Ein Modul 2 wird durch einen Gleichlicht kompensierenden
Dualsensor 10 (Fig. 2) und eine vorgeschaltete Multifresnellinsenoptik
3 gebildet. Die Multifresnellinsenoptik 3 kann mehrere, z.B. zwei Zeilen 31 mit beispielsweise
sechs Einzel-Fresnellinsensegmenten 32 aufweisen. Ein Modul 2 kann
z.B. für einen Öffnungswinkel 11 von 60° ausgelegt sein. Bei sechs Einzelsegmenten
32 entsteht im Abstand von 10° ein empfindlicher Abbildungskegel 33.
Fig. 1 zeigt in Verbindung mit Fig. 3 (Draufsicht) das zweite Erfassungssystem 6,
das nur temporär, nämlich nach Detektion eines Objektes durch das erste Erfassungssystem
1 durch die Steuereinrichtung 8 aktiviert wird. Es enthält einen Mehrelementsensor
12 mit einer vorgeschalteten Linsenoptik 7. Der Mehrelementsensor
12 kann ein Zeilen- oder Arraysensor sein. Als Linsensoptik 7 ist eine große Einzel-Frensellinse
oder eine konventionelle große Linse geeignet. Die Optik 7 und der
Mehrelementsensor 12 sind starr zueinander angeordnet. Der durch die Anordnung
festgelegte Gesamtöffnungswinkel 13 des zweiten Erfassungssystems 6 kann beispielsweise
bei 60° liegen, also gleich groß sein wie der Öffnungswinkel 11 eines
Moduls 2 des ersten Erfassungssystems 1.
Fig. 6 macht ergänzend zu Fig. 3 deutlich, daß die Kombination eines Mehrelementsensors
12 mit einer Einzellinse 7 bewirkt, daß durch die Abbildung der einzelnen
Sensorelemente 121 durch die Linse jedem Element eine eigene Beobachtungskeule
14 zugeordnet ist. Durch die Wahl einer geeigneten Brennweite und die Sensorgeometrie
kann eine gewünschte Keulendichte realisiert werden. Es kann eine feine
Auflösung von beispielsweise 10° erreicht werden, mit der die Richtung eines bewegten
Objektes genau ermittelbar ist. Diese Auflösung ist nicht zu verwechseln mit
dem beispielhaft genannten 10°-Abstand der Abbildungskegel der Multifresnellinsenoptik
3; denn dort wird mittels der Abbildungskegel lediglich detektiert, ob sich
ein Objekt im Bereich des Modul-Öffnungswinkels 11 bewegt.
Die Einzellinse 7 kann mit einer deutlich größeren Linsenfläche ausgebildet werden,
als dies bei einer Abfolge von Linsensegmenten einer Multifresnellinse möglich wäre,
da bei letzterer der Winkelabstand zwischen zwei Linsenzentren durch die geforderte
Keulendichte begrenzt ist. Damit ist bei gegebener Brennweite automatisch die
Breite solcher Segmente festgelegt. Bei dem beschriebenen zweiten Erfassungssystem
6 wird aber bei gegebener Brennweite die Keulendichte nur durch den Abstand
der Sensorelemente des Mehrelementsensors 12 bestimmt, für den es nur technologische
und für den Bewegungsmeldereinsatz irrelevante Grenzwerte gibt. Durch
die im Vergleich zu den Linsensegmenten der Multifresnellinsen 3 der Module 2 des
ersten Erfassungssystems 1 größere Fläche der Einzellinse 7 des zweiten Erfassungssystems
6 erreicht man eine besonders hohe Empfindlichkeit. Damit kann das
zweite Erfassungssystem 6 neben der genauen Richtungsbestimmung auch eine
empfindlichere Kontrolle der gemeldeten Detektion durchführen, ohne dabei das
Risiko häufiger Fehlschaltungen zu erhöhen, da das zweite Erfassungssystem nur
dann arbeitet, wenn das erste Erfassungssystem die grobe Richtung eines Objekts
detektiert hat, wie noch weiter erläutert wird.
Fig. 5 zeigt den Scheinwerfer oder Strahler 5, der mittels der drehbaren Halterung 4
mit dem Bewegungsmelder verbunden ist, und in seiner horizontalen Rotationsebene
starr mit der Bewegung des zweiten Erfassungssystems verbunden ist. Beide
zeigen mit ihren Hauptachsen somit immer in dieselbe Richtung. Der Scheinwerfer 5
ist mindestens horizontal drehbar. In einer Weiterbildung kann er auch vertikal
schwenkbar sein, insbesondere dann, wenn durch ein zweidimensionales Sensorarray
außer dem horizontalen Winkel zur Ermittlung der Beobachtungsrichtung auch
noch der vertikale Objektwinkel und daraus die Entfernung bestimmbar ist.
In jedem Fall ist eine gewisse Richtcharakteristik der beweglichen Beleuchtung 5
vorteilhaft, da dies das Konzept der Beobachtung in schmalen Winkelbereichen unterstützt
und in diesen eine höhere Beleuchtungsstärke ermöglicht. Insbesondere ist
es zweckmäßig den Abstrahlwinkel des Lichtkegels 18 der beweglichen Beleuchtung
5 identisch oder geringfügig größer als den Öffnungswinkel 11 der Module 2 bzw.
des zweiten Erfassungssystems 6, also z.B. 60° zu wählen. Damit ist eine ständige
Beleuchtung des sich bewegenden Objektes auch dann möglich, wenn es die Bereichsgrenzen
von Module 2 überschreitet und eine Nachführung des zweiten Erfassungssystems,
und der gekoppelten Beleuchtungseinrichtung 5 erforderlich.
Weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten und Vorteile des Bewegungsmelders ergeben
sich aus der nachstehenden Beschreibung seiner Arbeitsweise, wobei auf die oben
erläuterten Zeichnungsfiguren sowie auch auf Fig. 4 Bezug genommen wird. In Fig.
4 sind in einer Draufsicht auf den Bewegungsmelder und seiner Erfassungsbereiche
die Öffnungswinkel 11 von drei mit I, II, III bezeichneten Segmenten gezeigt, die
durch Module 2 des ersten Erfassungssystems 1 festgelegt sind. Der Öffnungswinkel
13 des zweiten Erfassungssystems 6 kann Teile von zwei Segmenten, z.B. I und
II entsprechend dem genauen Ort und der Bewegungsrichtung 17 eines Objekts
bzw. einer Person 16, überdecken.
Wird von einem der Module 2 des ersten Erfassungssystems 1 ein Objekt detektiert,
also ein Sensorsignal oberhalb eines vorgegebenen Schwellwerts erzeugt, so wird
in einer ersten Reaktionsstufe des Systems eine dem jeweiligen Modul 2 zugeordnete
Kennummer der Steuereinrichtung 8 mitgeteilt. Die Steuereinrichtung 8 aktiviert
das zweite Erfassungssystem 6 zwecks Überprüfung der Detektion und zur Bestimmung
der genauen Richtung, in der sich das Objekt 16 befindet. In der ersten Reaktionsstufe
wird der geräteeigene Strahler 5 noch nicht aktiviert, aber ein mit einem
Schaltausgang der Steuereinrichtung 8 verbundenes externes fest installiertes Beleuchtungssystem
kann gegebenenfalls in dieser Stufe bereits als Grundbeleuchtung
eingeschaltet werden.
Das aktivierte zweite Erfassungssystem 6 wird durch die Steuereinrichtung 8 und
den Antrieb 15 in die vom ersten Erfassungssystem 1 gemeldete grobe Richtung
gedreht, so daß die Hauptrichtung seines Erfassungsbereichs 13 mit der Mitte des
Öffnungswinkels 11 des entsprechenden Moduls 2 übereinstimmt. Nach Abschluß
der Rotationsbewegung detektiert das zweite Erfassungssystem 6 das Objekt 16.
Dabei wird aus den einzelnen Sensorsignalen des Mehrelementsensors 12 unter
Anwendung der Schwerpunktmethode die genaue Richtung des Objekts 16 ermittelt.
Wenn sich durch diesen Erfassungsvorgang bestätigt, daß sich ein Objekt 16 im
Erfassungsbereich des Bewegungsmelders bewegt, wird eine zweite Reaktionsstufe
ausgelöst. Diese bedeutet, daß der Scheinwerfer 5 eingeschaltet wird und das
zweite Erfassungssystem 6 aktiviert bleibt, um die Bewegungsrichtung und den jeweiligen
Ort des Objekts zu erfassen. Dazu ist zunächst keine Bewegung des zweiten
Erfassungssystems 6 notwendig, da mittels der erwähnten Schwerpunktmethode
aus den Signalen der einzelnen Elemente des Mehrelementsensors 12 der genaue
Ort feststellbar ist. Nur wenn das Objekt den Gesamtwinkelbereich 13 verläßt, erfolgt
eine Nachführung des beweglichen zweiten Erfassungssystems 6 in die Mitte des
Öffnungswinkels 11 eines benachbarten Segments, z.B. I. Während der Bewegung
des zweiten Erfassungssystems 6 und des Scheinwerfers 5 erfolgt keine Erfassung.
Die Bewegungsdauer kann jedoch im Millisekundenbereich liegen, so daß sich kein
signifikanter Ausfall der Beobachtungszeit ergibt.
Da eine genaue Zuordnung eines Objektorts zu einzelnen Sensorelementen 121 des
Mehrelementsensors 12 gegeben ist, können Ort und Bewegungsrichtung des Objekts
ermittelt werden. Mit einem horizontal angeordneten Zeilensensor mit beispielsweise
sechs Elementen 121, kann die tangentiale Bewegungskomponente
verfolgt werden. Mit einem Arraysensor, der z.B. 6x3 Elemente 121 enthält, kann die
tangentiale und die radiale Bewegungskomponente verfolgt werden. Dabei kann folgendes
Prinzip Anwendung finden: Da aufgrund der flächenhaften Ausdehnung eines
Objektes in der Regel nicht nur ein Element ein Bewegungssignal abgibt, wird
aus allen innerhalb eines kleinen Zeitschlitzes registrierten Signalen ein mit der Signalhöhe
gewichteter Flächenschwerpunkt berechnet, der die Richtung des wahrscheinlichsten
Objektmittelpunkts angibt.
Für die Nachführung des zweiten Erfassungssystems 6 kann eine Zwischenstellung
vorgesehen sein, so daß z.B. die optische Hauptachse des zweiten Erfassungssystems
6 genau auf der Grenze zwischen den Öffnungswinkeln 11 von zwei Modulen
2 liegt. Das Licht des Melder-eigenen bewegten Scheinwerfers 5 bleibt während der
Nachführung eingeschaltet. Der Scheinwerfer 5 selbst wird mit dem zweiten Erfassungssystem
6 mitgeführt, womit eine andauernde Beleuchtung des Objekts gewährleistet
ist. In der neuen Stellung des zweiten Erfassungssystems 2 wird die Beobachtung
wie oben beschrieben fortgesetzt. Jede einzelne Signalerfassung startet eine
Nachlaufzeit für die Beleuchtung, die verstreicht, bis nach dem letzten Bewegungssignal
das Licht verlöscht. Die Beleuchtung und auch die aktive Beobachtung durch
das zweite Erfassungssystem 6 werden dann abgeschaltet, wenn kein Signal mehr
empfangen wird und die einstellbare Nachlaufzeit abgelaufen ist. Dieser Fall tritt in
zwei Situationen ein: Zum einen kann das Objekt aus dem letzten durch Basismodulen
noch abgedeckten Beobachtungswinkel herausgelaufen sein, so daß eine weitere
Nachführung nicht möglich ist, z.B. weil ein Rotationsanschlag bei ± 90° (im Fall
von drei Modulen je 60°) erreicht ist. Oder das bewegte Objekt ist innerhalb des beobachteten
Bereiches zum Stillstand gekommen. Es ist vorteilhaft, das zweite Erfassungssystem
6 nach Beendigung eines Beobachtungs- und Beleuchtungszyklus in
eine Vorzugslage zurückzudrehen. Seine Auswertefunktion wird auf jeden Fall abgeschaltet.
Die Vorzugslage kann z.B. eine gewählte Hauptbeobachtungsrichtung
entlang einer Zufahrt sein, und kann am Gerät kundenspezifisch eingestellt werden.
Die Abschaltung des zweiten Erfassungssystems 6 bewirkt, daß nur noch Signale
von den Modulen 2 des ersten Erfassungssystems 1 von der Steuereinrichtung 8
akzeptiert werden. Dieser Zustand ist der Grundzustand und bleibt erhalten, bis das
nächste Signal von einem Modul 2 empfangen wird. Erst dann schaltet sich das
zweite Erfassungssystem wieder in der richtigen Richtung zu.
Mit dem Bewegungsmelder lassen sich auch Grenzfallsituationen beherrschen. Wird
beispielsweise von zwei benachbarten Modulen 2 gleichzeitig eine Bewegung auf
der Modulgrenze registriert, schaltet sich das zweite Erfassungssystem 6 zu und
richtet sich genau auf die Bereichsgrenze aus, anstatt wie sonst auf die Hauptrichtung
des meldenden Moduls 2. Damit wird eine Nachführung sichergestellt.
Ein weiterer Fall tritt ein, wenn während der Beobachtung ein anderes Modul 2 als
jenes, das gerade durch das zweite Erfassungssystem ergänzt wird, ein Signal liefert.
In einem solchen Fall kann entweder als Kompromiß ein mittlerer Beobachtungs- und Beleuchtungswinkel eingestellt werden oder/und es wird ein zweites
Schaltsignal zur Zuschaltung eines globalen externen Beleuchtungssystems an die
Steuereinrichtung gegeben.
Die optische Hauptachse des zweiten Erfassungssystems kann entweder horizontal
oder leicht zur Erde geneigt verlaufen. Ersteres hat den Vorteil, daß keine geometrischen
Reichweitenbegrenzung eintritt und das Objekt in ganzer Größe erfaßt wird.
Falls allerdings der Hintergrund thermisch sehr veränderlich ist, z.B. aufgrund einer
belebten Straße, könnte dies dazu führen, daß das Gerät nicht mehr abschaltet. In
diesem Fall ist eine Neigung des Bewegungsmelders günstiger.
Die Steuereinrichtung 8 koordiniert die Arbeitsweise des permanent wirksamen ersten
Erfassungssystems 1 und des zweiten Erfassungssystems 6. Sie erzeugt die
Schaltsignale für den Scheinwerfer 5 und evtl. vorgesehene externe Beleuchtungen.
Es könnten auch Schaltsignale erzeugt werden, mit denen eine Videokamera in die
detektierte Richtung eines bewegten Objektes gesteuert wird. Diese Funktionen
können z. B. mit in den meisten Bewegungsmeldern ohnehin zur Signalverarbeitung
vorhandenen Mikrocontrollern oder ASICs realisiert werden. Darüber hinaus können
alle sonstigen bei Bewegungsmeldern üblichen Funktionen realisiert werden, wie
beispielsweise die Abfrage von Bedienelementen, Signalfilterung, Schwellwerterzeugung,
Rausch- und Fehlschaltungsunterdrückung, Temperaturkorrektur,
Zeit-Nachlaufsteuerung und Berücksichtigung einer Ansprechhelligkeit.
Da das zweite Erfassungssystem 6 es ermöglicht, die Bewegungsrichtung und die
Geschwindigkeit zu ermitteln, ist auch eine Fortschreibung der Nachführung in eine
voraussichtliche Richtung möglich, wenn das erfaßte Objekt vorübergehend durch
einen Gegenstand verdeckt sein sollte.
- 1
- erstes, statisches und permanent aktiviertes Erfassungssystem
- 2
- Modul
- 3
- Multifresneloptik
- 4
- drehbare Halterung
- 5
- Scheinwerfer
- 6
- zweites, temporär aktiviertes und drehbares Erfassungssystem
- 7
- Einzellinse
- 8
- Steuereinrichtung
- 9
- Gebäudewand
- 10
- Dualsensor
- 11
- Öffnungswinkel eines Moduls
- 12
- Mehrelementsensor
- 13
- Gesamtöffnungswinkel des zweiten Erfassungssystems
- 14
- Beobachtungskeule
- 15
- elektrischer Antrieb
- 16
- bewegtes Objekt, Person
- 17
- Bewegungsrichtung des bewegten Objekts
- 18
- Lichtkegel des Scheinwerfers
- 31
- Linsenzeile
- 32
- Einzellinsensegment
- 33
- Abbildungskegel
- 121
- Element des Mehrelementsensors
Claims (9)
- Bewegungsmelder zur bewegungs- und richtungsselektiven Detektion von Wärmestrahlung abgebenden bewegten Objekten, insbesondere von Personen, der aufweist:a) ein erstes, fixiertes und permanent aktives Erfassungssystem (1), das sich aus mehreren Erfassungsmodulen (2) zusammensetzt, wobei jedes Modul (2) für die Überwachung eines Winkelbereichs (11) als Teilbereich eines Gesamtüberwachungsbereichs vorhanden ist,b) ein zweites, bewegliches und temporär aktivierbares Erfassungssystem (6), das mittels eines elektrischen Antriebs (15) zumindest um eine vertikale Achse (A) drehbar ist, undc) eine Steuereinrichtung (8), die basierend auf Meldesignalen wenigstens eines der beiden Erfassungssysteme (1, 6) Steuersignale für den Antrieb (15) bildet.
- Bewegungsmelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Antrieb (15) ein Scheinwerfer (5) mechanisch gekoppelt ist, der in eine vom Bewegungsmelder ermittelte Richtung einen Lichtkegel (18) während einer durch die Steuereinrichtung (8) gesteuerten Dauer abstrahlt und der zugleich mit dem zweiten Erfassungssystem (6) zumindest um die vertikale Achse (A) drehbar ist.
- Bewegungsmelder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungsmodule (2) des ersten Erfassungssystems (1) jeweils einen Gleichlicht kompensierenden Dualsensor (10) mit einer vorgeschalteten Multifresnellinsenoptik (3) aufweisen.
- Bewegungsmelder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Erfassungssystem (6) einen Mehrelementsensor (12) und eine vorgeschaltete Linsenopitk (7) aufweist.
- Bewegungsmelder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (8) Ausgänge zur Steuerung einer externen Beleuchtungsanlage oder anderer Einrichtungen aufweist.
- Bewegungsmelder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (8, 12) vorhanden sind, die aus Meßsignalen einzelner Sensorelemente (121) eines als Arraysensor ausgebildeten Mehrelementsensors (12) sowohl tangentiale als auch radiale Bewegungskomponenten eines Objekts (16) ermitteln und somit eine Bewegungsrichtung (17) bestimmen.
- Bewegungsmelder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (8, 12) vorhanden sind, mit denen durch Verknüpfung von Meßsignalen einzelner Sensorsegmente (121) mit Zeitsignalen ein wahrscheinlicher Objektmittelpunkt und/oder dessen Fortbewegungsgeschwindigkeit berechnet werden.
- Bewegungsmelder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (1) vorhanden sind, die bewirken, daß das zweite Erfassungssystem (6) aktiviert wird, sobald das erste Erfassungssystem (1) mit wenigstens einem seiner Erfassungsmodule (2) ein Objekt (16) detektiert hat, und daß das zweite Erfassungssystem (6) mittels des Antriebs (15) so gedreht wird, daß sein Erfassungsbereich (13) in die vom ersten Erfassungssystem (1) detektierte Objektrichtung weist.
- Bewegungsmelder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (12) vorhanden sind, die bewirken, daß das aktivierte zweite Erfassungssystem (6) zunächst ohne weitere Drehbewegung die genaue Richtung des erfaßten Objekts (16) ermittelt durch Auswertung von Signalen aus Einzelsegmenten (121) des Multielementsensors (12).
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