EP1616600A1 - Sensor means for movement detection and feedback arrangement - Google Patents
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- EP1616600A1 EP1616600A1 EP05015563A EP05015563A EP1616600A1 EP 1616600 A1 EP1616600 A1 EP 1616600A1 EP 05015563 A EP05015563 A EP 05015563A EP 05015563 A EP05015563 A EP 05015563A EP 1616600 A1 EP1616600 A1 EP 1616600A1
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Erfassungssystem für Bewegungsabläufe und/oder die Position eines Objekts, ein Erfassungsverfahren für Bewegungsabläufe und/oder die Position eines Objekts sowie ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.The present invention relates to a detection system for motion sequences and / or the position of an object, a detection method for motion sequences and / or the position of an object and a corresponding computer program product.
Erfassungssysteme, insbesondere um Positionen und Bewegungsabläufe von Objekten zu erfassen, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Durch derartige Systeme können Bewegungsabläufe gemessen und nachvollzogen werden, beispielsweise durch eine Videoanalyse. Hierzu werden insbesondere Hochleistungskameras verwendet, wobei nach der Entwicklung des Films oder der Aufbereitung der Daten der Anwender den Bewegungsablauf betrachten und evaluieren kann.Detection systems, in particular to detect positions and movements of objects, are known from the prior art. By such systems movements can be measured and reproduced, for example by a video analysis. For this purpose, in particular high-performance cameras are used, after the development of the film or the preparation of the data, the user can view the motion and evaluate.
Nachteilig bei diesen Systemen ist, daß sie sehr aufwendig und teuer in ihrer Herstellung und Bedienung sind. Darüber hinaus ist es nicht möglich, ein direktes Feedback während der Bewegung des Nutzers an diesen weiterzugeben.A disadvantage of these systems is that they are very expensive and expensive to manufacture and use. In addition, it is not possible to pass on direct feedback during the movement of the user to this.
Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Erfassungssystem sowie ein Erfassungsverfahren für Bewegungsabläufe und/oder die Position eines Objekts vorzusehen, mittels welchen ein direktes Feedback an den Nutzer möglich ist, die Auflösung, d.h. die Genauigkeit, verbessert wird und zusätzliche Parameter gemessen werden können.It is therefore an object of the present invention to provide a detection system and a detection method for motion sequences and / or the position of an object, by means of which a direct feedback to the user is possible, the resolution, i. the accuracy is improved and additional parameters can be measured.
Diese Aufgabe wird durch ein Erfassungssystem für Bewegungsabläufe und/oder die Position eines Objekts gemäß Anspruch 1, ein Erfassungsverfahren für Bewegungsabläufe und/oder die Position eines Objekts gemäß Anspruch 12 gelöst und ein Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 15 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Unteransprüche.This task is performed by a motion detection system and / or the position of an object Claim 1, a detection method for motion sequences and / or the position of an object according to
Erfindungsgemäß ist ein Erfassungssystem für Bewegungsabläufe und/oder die Position eines Objekts vorgesehen, umfassend
- zumindest einen am Objekt angeordneten Sensor zur Erfassung der Bewegung und/oder der Position eines Objekts,
- zumindest eine Feedbackeinrichtung, welche am Objekt oder diesem benachbart angeordnet ist, und
- zumindest eine Auswerteeinrichtung, welche mit dem Sensor und der Feedbackeinrichtung in Signalverbindung steht, wobei die Auswerteeinrichtung einen Komparator umfaßt, welcher zum Vergleich von vom Sensor ermittelten Daten mit vorbestimmten oder vorbestimmbaren Daten ausgelegt ist, welche in der Auswerteeinrichtung vorgesehen sind, und wobei die Feedbackeinrichtung ausgelegt ist, zeitnah bzw. zeitlich unmittelbar in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses des Komparators eine Reaktion auszuüben.
- at least one sensor arranged on the object for detecting the movement and / or the position of an object,
- at least one feedback device, which is arranged on or adjacent to the object, and
- at least one evaluation device, which is in signal communication with the sensor and the feedback device, wherein the evaluation device comprises a comparator, which is designed to compare data determined by the sensor with predetermined or predeterminable data, which are provided in the evaluation, and wherein the feedback device designed is to exercise a timely or temporally directly depending on the comparison result of the comparator, a reaction.
Der zumindest eine Sensor ist vorteilhafterweise in einer kompakten Bauart ausgeführt und eigenständig am Objekt angeordnet, d.h. unabhängig von der Position der weiteren Elemente des Erfassungssystems positionierbar. Somit ist es möglich, den Sensor so zu positionieren, daß Bewegungsabläufe des Objekts nicht negativ beeinflußt werden. Die Feedbackeinrichtung kann einerseits am Objekt selbst oder diesem benachbart angeordnet sein. In anderen Worten ist es möglich, die Feedbackeinrichtung an einem dem Objekt assoziierten zweiten Gegenstand bzw. an einer mit dem Objekt in Verbindung stehenden Person anzuordnen, welche Empfänger des Feedbacks sein soll.The at least one sensor is advantageously designed in a compact design and arranged independently on the object, ie positionable independently of the position of the other elements of the detection system. Thus, it is possible to position the sensor so that movements of the object are not adversely affected. The feedback device can be arranged on the one hand on the object itself or this adjacent. In other words, it is possible to arrange the feedback device on a second object associated with the object or on a person in connection with the object, which should be the recipient of the feedback.
Durch Signalkontakt bzw. -verbindung der Auswerteeinrichtung einerseits mit dem zumindest einen Sensor und der Feedbackeinrichtung, ist es möglich, eine Vielzahl von verschiedenen Daten, welche beispielsweise im Komparator verarbeitet werden, diesen Elementen zu übertragen. Diese Daten können einerseits Einzel-Daten sein oder ganze Datensätze. In diesem Zusammenhang bedeuten Einzel-Daten diejenigen Daten, mittels derer sich beispielsweise die Position eines Objekts feststellen läßt. Die Datensätze hingegen dienen dazu, einen Bewegungsablauf vorzugeben, d.h. eine über einen längeren Zeitraum definierte Aneinanderreihung von einzelnen Positionen.By signal contact or connection of the evaluation device on the one hand with the at least one sensor and the feedback device, it is possible to transmit a plurality of different data, which are processed for example in the comparator, these elements. On the one hand, this data can be single data or entire data records. In this context, individual data means those data by means of which, for example, the position of an object can be determined. The data sets, on the other hand, serve to specify a sequence of movements, i. a sequence of individual positions defined over a longer period of time.
Statt eines oder zusätzlich zu einem Bewegungsablaufs bzw. einer bestimmten Position ist es ebenfalls möglich, Zeiten bzw. Zeitabläufe zu messen. Ebenfalls denkbar wäre die Messung und Verarbeitung einer zurückgelegten Wegstrecke aus der erfaßten Beschleunigung in Abhängigkeit von der gemessenen Zeit.Instead of or in addition to a movement sequence or a specific position, it is also possible to measure times or time sequences. It would also be conceivable to measure and process a distance traveled from the detected acceleration as a function of the measured time.
Durch den Komparator können vorteilhafterweise die durch den Sensor gemessenen Daten mit entsprechenden Referenzdaten verglichen werden und, ausgehend von diesem Vergleich, über geeignete Rechenoperationen entsprechende Ergebnisse ausgegeben werden. Die Ergebnisse können beispielsweise in Form von Differenzwerten zwischen Referenzwert und eingelesenem Wert an die Feedbackeinrichtung ausgegeben werden. Dies erfolgt vorteilhafterweise zeitnah bzw. in zeitlich unmittelbarer Abhängigkeit von der Errechnung des Vergleichsergebnisses bzw. von der Erfassung der Daten durch den zumindest einen Sensor. Zeitnah bzw. zeitlich unmittelbar bedeutet hierbei eine Reaktion innerhalb von wenigen Sekunden, vorzugsweise weniger als 10 Sekunden, besonders vorzugsweise weniger als 1 Sekunde und ganz besonders vorzugsweise in weniger als 50 Millisekunden. Somit ist es durch die zeitnahe Reaktionsausübung möglich, während der Bewegung des Objekts diesem bzw. einer Person ein Feedback zu geben. Es wird vorteilhafterweise ein System geschaffen, welches von externen Einrichtungen autark, d. h. unabhängig, arbeitet und welches fähig ist, dem Anwender zeitnah bzw. insbesondere in Echtzeit ein Feedback zu geben.By means of the comparator, the data measured by the sensor can advantageously be compared with corresponding reference data and, on the basis of this comparison, corresponding results can be output via suitable arithmetic operations. The results can be output to the feedback device in the form of difference values between the reference value and the read-in value, for example. This is advantageously carried out in a timely manner or in temporally immediate dependence on the calculation of the comparison result or on the acquisition of the data by the at least one sensor. In this case, a reaction within a few seconds, preferably less than 10 seconds, particularly preferably less than 1 second and very particularly preferably less than 50 milliseconds, means directly or temporally directly. Thus, it is possible by the timely reaction exercise, during the movement of the object to give this or a person a feedback. Advantageously, a system is created which operates autonomously, ie independently, from external devices and which is capable of giving the user prompt feedback or, in particular, real-time feedback.
Bevorzugterweise ist der Sensor ausgebildet, die Beschleunigung und/oder die Drehrate, vorzugsweise jeweils in drei Achsen bzw. Achsrichtungen, zu messen. Die drei Achsrichtungen sind vorteilhafterweise so angeordnet, daß sie den dreidimensionalen Raum aufspannen. Vorzugsweise stehen die Achsrichtungen senkrecht zueinander. Hierfür eignet sich insbesondere ein sogenannter mikromechanischer "Low-g"-Halbleiterbeschleunigungssensor, welcher eine Auflösung von wenigen Milli-g aufweist. Derartige Sensoren können eine Auflösung von weniger als einem Grad pro Sekunde aufweisen. Zusätzlich oder alternativ zur Beschleunigung kann ebenfalls die Drehrate durch einen Sensor gemessen werden. Somit ist es möglich, ebenfalls die Rotationsgeschwindigkeit und/oder - beschleunigung um eine oder mehrere Achsen zu messen. Folglich ist es möglich, ebenfalls ein "Taumeln" des Objekts vorteilhafterweise mittels einer derartigen Einrichtung festzustellen.Preferably, the sensor is designed to measure the acceleration and / or the rotation rate, preferably in each case in three axes or axial directions. The three axial directions are advantageously arranged so that they span the three-dimensional space. Preferably, the axial directions are perpendicular to each other. Particularly suitable for this purpose is a so-called micromechanical "low-g" semiconductor acceleration sensor which has a resolution of a few milli-g. Such sensors may have a resolution of less than one degree per second. In addition or as an alternative to acceleration, the rotation rate can also be measured by a sensor. Thus, it is also possible to measure the rotational speed and / or acceleration by one or more axes. Consequently, it is possible to also detect a "tumbling" of the object advantageously by means of such a device.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen der Sensor und/oder die Feedbackeinrichtung und die Auswerteeinrichtung Funkübertragungsmittel auf. Somit ist es möglich, die Signalübertragung zwischen Sensor und/oder Feedbackeinrichtung und Auswerteeinrichtung drahtlos zu gestalten. Eine derartige drahtlose Übertragung kann beispielsweise mittels "Bluetooth" oder anderen standardisierten oder proprietären Verfahren erfolgen.In a preferred embodiment, the sensor and / or the feedback device and the evaluation device have radio transmission means. Thus, it is possible to make the signal transmission between the sensor and / or feedback device and evaluation wirelessly. Such a wireless transmission can be done for example by means of "Bluetooth" or other standardized or proprietary methods.
Es ist jedoch zusätzlich oder alternativ ebenfalls möglich, die Signalverbindung über das Objekt selbst zu gestalten. Denkbar wäre dies beispielsweise bei einer Signalverbindung über Kleidungsstücke einer das Objekt darstellenden Person. Derartige Kleidungsstücke, welche elektrische Signalverbindungen aufweisen sind im Bereich der sogenannten "wearable electronics" bekannt. Eine Übertragung könnte hierbei erfolgen, indem in dem Textilgewebe leitfähige Kett- und Schußfäden eingearbeitet werden, welche fähig sind, elektronische Daten zu übertragen.However, it is additionally or alternatively also possible to design the signal connection via the object itself. Conceivable For example, this would be a signal connection via garments of a person representing the object. Such garments, which have electrical signal connections are known in the field of so-called "wearable electronics". A transfer could be effected by incorporating conductive warp and weft yarns capable of transferring electronic data into the textile fabric.
Vorteilhafterweise ist die Signalverbindung als gesicherte Verbindung ausgebildet. In anderen Worten kann die Verbindung so ausgebildet sein, daß eine Manipulation von außen nicht möglich ist. Dies könnte erfolgen, indem das Signal einerseits verschlüsselt bzw. kodiert wird und andererseits mit einer Signatur versehen wird, so daß der Signalempfänger Informationen über den Signalsender erhält. Somit ist es nicht möglich, die Signale zu manipulieren oder abzufangen, und durch andere Signale zu ersetzen. Durch eine entsprechende Kodierung ist es ebenfalls nicht möglich, daß die Daten von externer Stelle analysiert und verändert werden können.Advantageously, the signal connection is designed as a secure connection. In other words, the connection may be designed so that manipulation from the outside is not possible. This could be done by the signal on the one hand encrypted or coded and on the other hand provided with a signature, so that the signal receiver receives information about the signal transmitter. Thus, it is not possible to manipulate or intercept the signals and replace them with other signals. By a corresponding coding, it is also not possible that the data can be analyzed and changed by external bodies.
Weiterhin bevorzugterweise weisen der Sensor und/oder die Auswerteeinrichtung eine Zeiterfassungseinrichtung auf. Zeiterfassungseinrichtung ist hier insbesondere nicht als "Stoppuhr" zu verstehen sondern als Signalgeber, der Zeitsignale an die entsprechenden Einrichtungen abgibt. Somit können in Abhängigkeit von den Zeitsignalen und einer vom Beschleunigungssensor gemessenen Beschleunigung die Wegstrecke, die Geschwindigkeit sowie der Geschwindigkeitsverlauf über die Wegstrecke des Objekts errechnet werden.Furthermore, the sensor and / or the evaluation device preferably have a time recording device. Time recording device is not to be understood here in particular as a "stopwatch" but as a signal generator which emits time signals to the corresponding devices. Thus, depending on the time signals and an acceleration measured by the acceleration sensor, the distance traveled, the speed and the course of the speed over the distance of the object can be calculated.
Besonders bevorzugterweise weist die Feedbackeinrichtung optische und/oder akustische Ausgabemittel auf, um die Reaktion auszuüben. Derartige optische und/oder akustische Ausgabemittel können beispielsweise ein Lautsprecher oder Kopfhörer sein oder ein Display oder auch Leuchtdioden. Es ist jedoch ebenfalls denkbar, anstelle einer optischen oder akustischen Signalisierung eine Kraft auf das Objekt oder einen dem Objekt benachbarten Körper auszuüben.Particularly preferably, the feedback device has optical and / or acoustic output means to exercise the reaction. Such optical and / or acoustic output means may be, for example, a speaker or headphones or a display or light emitting diodes. However, it is also conceivable to exert a force on the object or a body adjacent to the object instead of an optical or acoustic signaling.
Weiterhin vorteilhafterweise weist das Erfassungssystem eine Speichereinrichtung auf, welche vorzugsweise in der Auswerteeinrichtung, der Feedbackeinrichtung und/oder dem Sensor vorgesehen ist. Die Speichereinrichtung kann vorteilhafterweise die von dem Sensor eingelesenen bzw. erfaßten Daten, die Referenzwerte, welche in der Auswerteeinrichtung vorgesehen sind, und die entsprechenden Verarbeitungsdaten bzw. -programme speichern. Als Speichereinrichtung können insbesondere sämtliche flüchtigen und nicht-flüchtigen elektronischen Halbleiterspeicher, insbesondere DRAMs und Flash-Speicher verwendet werden.Further advantageously, the detection system has a memory device, which is preferably provided in the evaluation device, the feedback device and / or the sensor. The memory device may advantageously store the data read in by the sensor, the reference values provided in the evaluation device, and the corresponding processing data or programs. In particular, all volatile and nonvolatile electronic semiconductor memories, in particular DRAMs and flash memories, can be used as the memory device.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Auswerteeinrichtung eine erste Auswerteeinheit und eine zweite Auswerteeinheit auf, welche miteinander in Signalverbindung stehen. Es ist somit möglich, in der ersten Auswerteeinheit eine Voranalyse der Daten durchzuführen und in der zweiten Auswerteeinheit diese voranalysierten Daten weiter zu verarbeiten.In a preferred embodiment, the evaluation device has a first evaluation unit and a second evaluation unit, which are in signal communication with one another. It is thus possible to carry out a preliminary analysis of the data in the first evaluation unit and to further process this pre-analyzed data in the second evaluation unit.
Vorzugsweise ist die erste Auswerteeinheit am Objekt oder diesem benachbart und die zweite Auswerteeinheit ortsfern zu dem Objekt angeordnet. In anderen Worten ist die zweite Auswerteeinheit nicht in mittelbarem oder unmittelbarem körperlichen Kontakt zu dem Objekt vorgesehen sondern so angeordnet, daß die Bewegung bzw. Position des Objekts von der zweiten Auswerteeinheit unabhängig möglich ist. Vorzugsweise weisen die erste und zweite Auswerteeinheit Funkübertragungsmittel zur vorzugsweise gesicherten Signalverbindung auf. Somit könnte die zweite Auswerteeinheit mittels einer Funkverbindung an einem zentralen Ort, beabstandet vom Objekt, angeordnet sein, vorzugsweise im Bereich von einem Meter bis mehrere Kilometer.Preferably, the first evaluation unit is located adjacent to the object or the second evaluation unit is remote from the object. In other words, the second evaluation unit is not provided in direct or indirect physical contact with the object but arranged so that the movement or position of the object is independently possible from the second evaluation unit. The first and second evaluation unit preferably have radio transmission means for the preferably secure signal connection. Thus, the second evaluation could be arranged by means of a radio link at a central location, spaced from the object, preferably in the range of one meter to several kilometers.
Weiterhin erfindungsgemäß ist ein Erfassungsverfahren für Bewegungsabläufe und/oder die Position eines Objekts vorgesehen, umfassend die Schritte:
- Erfassen der Bewegung und/oder der Position des Objekts mittels zumindest eines am Objekt angeordneten Sensors;
- Auswerten der vom Sensor ermittelten Daten in einer Auswerteeinrichtung, indem die vom Sensor ermittelten Daten mit vorbestimmten oder vorbestimmbaren Daten durch einen Komparator verglichen werden; und
- zeitnahes Ausüben einer Reaktion in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses des Komparators durch eine Feedbackeinrichtung.
- Detecting the movement and / or the position of the object by means of at least one sensor arranged on the object;
- Evaluating the data determined by the sensor in an evaluation device by comparing the data determined by the sensor with predetermined or predeterminable data by a comparator; and
- timely exerting a reaction as a function of the comparison result of the comparator by a feedback device.
Durch die zeitnahe bzw. unmittelbare Reaktion ist es möglich, dem Objekt während seiner Bewegung bzw. seines Bewegungsablaufs ein Feedback zu geben. Unmittelbar bedeutet in diesem Zusammenhang "zeitlich unmittelbar", insbesondere im Bereich von weniger als einer Minute, bevorzugter Weise einer Sekunde und besonders bevorzugter Weise wenigen Millisekunden. Durch ein derartiges Verfahren ist es möglich, dem Objekt, unabhängig von externen Vorrichtungen, ein Feedback über seine Bewegung bzw. seinen Bewegungsablauf und/oder seine Position zu geben, so daß dieses Verfahren autark von externen Vorrichtungen abläuft. Die vom Sensor ermittelten Daten werden an die Auswerteeinrichtung übertragen, so daß nach Auswerten dieser Daten entsprechende weiterverarbeitete Daten an die Feedbackeinrichtung übertragen werden können. Dies kann beispielsweise mittels Funkübertragung geschehen.Due to the immediate or immediate reaction, it is possible to give the object during its movement or its movement a feedback. Immediately in this context means "directly in time", in particular in the range of less than one minute, preferably one second and particularly preferably a few milliseconds. Such a method makes it possible to give the object, independently of external devices, feedback about its movement or its movement sequence and / or its position, so that this method runs autonomously by external devices. The data determined by the sensor are transmitted to the evaluation device, so that after evaluation of these data corresponding further processed data can be transmitted to the feedback device. This can be done for example by means of radio transmission.
Bevorzugterweise weist das Erfassungsverfahren weiterhin die Schritte auf:
- Übertragen von Daten von einer ersten Auswerteeinheit der Auswerteeinrichtung an eine zweite, ortsferne Auswerteeinheit der Auswerteeinrichtung;
- Verarbeiten der Daten in der zweiten Auswerteeinheit; und
- Übertragen der verarbeiteten Daten an die erste Auswerteeinheit. Hierdurch ist es möglich, einen Teil der Daten in der ersten Auswerteeinheit vorzuanalysieren und die voranalysierten Daten in der zweiten Auswerteeinheit weiter zu analysieren. Vorteilhafterweise ist die erste Auswerteeinheit am Objekt selber angebracht und die zweite Auswerteeinheit ortsfern angeordnet. Zur Weiterverarbeitung bzw. zum Auslösen eines Feedbacks werden die in der zweiten Auswerteeinheit verarbeiteten Daten wieder an die erste Auswerteeinheit übertragen und entsprechend weitergeleitet.
- Transmitting data from a first evaluation unit of the evaluation device to a second, remote evaluation unit of the evaluation device;
- Processing the data in the second evaluation unit; and
- Transmitting the processed data to the first evaluation unit. This makes it possible to pre-analyze part of the data in the first evaluation unit and to further analyze the pre-analyzed data in the second evaluation unit. Advantageously, the first evaluation unit is attached to the object itself and the second evaluation unit is arranged remote from the location. For further processing or for triggering a feedback, the data processed in the second evaluation unit are again transmitted to the first evaluation unit and forwarded accordingly.
Weiterhin erfindungsgemäß ist die Verwendung eines erfindungsgemäßen Erfassungssystems zur Erfassung des Bewegungsablaufs und/oder der Position zumindest eines Körperteils einer Person vorgesehen. Verwendet werden können derartige Systeme insbesondere im Bereich des Skisports, beispielsweise beim Skisprung, bei welchem der Neigungswinkel und die Verdrehung der Ski im Flug gemessen werden können. Ebenfalls ist eine Anwendung bei Kampfsportarten, wie Boxen, Karate etc. denkbar, bei welcher Schlagkraft und der Bewegungsablauf gemessen werden sollen. Auch bei Ballsportarten können, entsprechend über die Beschleunigung, die Kraft und der Bewegungsablauf erfaßt werden. Bei Sportarten mit Schlägern läßt sich ein derartiges System auch am Schläger anordnen oder darin integrieren, um somit entsprechende Parameter, wie z.B. den Kraftvektor, den Kraftgradienten, Bewegungsablauf etc. zu erfassen.Furthermore, according to the invention, the use of a detection system according to the invention for detecting the movement sequence and / or the position of at least one body part of a person is provided. Such systems can be used in particular in the field of skiing, for example in ski jumping, in which the angle of inclination and the twist of the skis in flight can be measured. Also an application in martial arts, such as boxing, karate, etc. is conceivable in which power and the movement should be measured. Also in ball sports, according to the acceleration, the force and the movement can be detected. In racket sports, such a system can also be arranged or integrated into the racquet so as to have corresponding parameters, such as those of a racquet. to capture the force vector, the force gradient, movement, etc.
Das vorliegende Erfassungssystem kann ebenfalls in der Rehabilitation, z.B. nach Operationen (Wiedererlernung von Bewegungsabläufen), oder bei der Erkennung von Haltungsschäden dienen, z.B. bei ungleichmäßigen Belastungen bei verschiedenen Bewegungsabläufen.The present detection system may also be used in rehabilitation, eg after surgery (re-learning of motion sequences), or in the detection of postural disorders Serve, for example, uneven loads in different movements.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand begleitender Zeichnungen bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft beschrieben. Es zeigt:
- Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- Fig. 2 ein Diagramm eines bevorzugten Sensors der vorliegenden Erfindung;
- Fig. 3 ein Diagramm einer bevorzugten ersten Auswerteeinheit der vorliegenden Erfindung;
- Fig. 4 ein Diagramm einer bevorzugten Feedbackeinrichtung der vorliegenden Erfindung; und
- Fig. 5 zeigt ein Diagramm einer bevorzugten zweiten Auswerteeinheit der vorliegenden Erfindung.
- Fig. 1 is a schematic representation of an embodiment of the present invention;
- Fig. 2 is a diagram of a preferred sensor of the present invention;
- Fig. 3 is a diagram of a preferred first evaluation unit of the present invention;
- Fig. 4 is a diagram of a preferred feedback device of the present invention; and
- 5 shows a diagram of a preferred second evaluation unit of the present invention.
In Fig. 1 ist beispielhaft eine Anwendung des Erfassungssystems gemäß einer bevorzugten Ausführungsform zur Trainingsverbesserung beim Skispringen bzw. Skifliegen dargestellt. An den Füßen einer Person 2 befinden sich zwei Ski bzw. Objekte 4. Angeordnet am Objekt 4 sind, benachbart zu den Füßen der Person 2, zwei Sensoren 6. Diese übertragen die Beschleunigungs- und Rotationskräfte, welche auf die Objekte 4 wirken. Als Beschleunigungs- und/oder Rotationssensoren 6 können insbesondere moderne mikromechanische Low-g-Halbleiterbeschleunigungssensoren verwendet werden. Diese haben eine Auflösung bzw. Genauigkeit von wenigen Milli-g bzw. Grad pro Sekunde. Somit ist es insbesondere möglich, die Winkelstellung der Objekte 4 exakt zu bestimmen und eine Analyse der auf die Objekte 4 wirkenden Beschleunigungskräfte zu erlangen. Die im Sensor 6 gewonnenen Daten werden über eine Signalverbindung 8 zu einer Auswerteeinrichtung 10 geleitet.In Fig. 1 an example of an application of the detection system according to a preferred embodiment for training improvement in ski jumping or ski flying is shown. At the feet of a
Die Auswerteeinrichtung 10 umfaßt insbesondere eine erste Auswerteeinheit 12 und eine zweite Auswerteeinheit 14. Die erste Auswerteeinheit 12 steht über die Signalverbindung 8 mit den Sensoren 6 in Kontakt. Als Übertragungstechnologie kann hierzu insbesondere Bluetooth als drahtlose Übertragungstechnologie zum Einsatz kommen. In der ersten Auswerteeinheit 12 kann insbesondere eine Voranalyse der vom Sensor 6 ermittelten Daten erfolgen. Hierbei ist es möglich, einerseits wichtige, direkt aus dem Sensorsignal abgeleitete Informationen zu bewerten. Diese können beispielsweise der Winkelunterschied zwischen den beiden Objekten 4 sein, die Geschwindigkeitsverzögerung durch von außen angreifende Widerstände (z.B. Luftwiderstand) und die Amplitude des Rüttelns und/oder Flatterns der Objekte 4.The
Andererseits ist es möglich, diese Daten gegenüber statistischen bzw. vorbestimmbaren bzw. vorbestimmten, abgelegten und vorzugsweise dynamisch erzeugten Referenzwerten bzw. -verläufen zu vergleichen und entsprechend als Feedbackkorrekturwerte auszugeben. Ein Bewegungsverlauf könnte somit beispielsweise durch einen sich über die Wegstrecke ändernder Winkel des Objekts dargestellt werden, wobei der Winkel gegenüber der zum Erdmittelpunkt wirkenden Erdbeschleunigung meßbar ist. Überdies hinaus ist es möglich, Richtwerte, wie Geschwindigkeit oder zurückgelegte Strecke, durch Integration des Beschleunigungssignals zu berechnen.On the other hand, it is possible to compare these data with respect to statistical or predeterminable or predetermined, stored and preferably dynamically generated reference values or progressions and to output them accordingly as feedback correction values. A course of movement could thus be represented, for example, by an angle of the object changing over the distance, wherein the angle with respect to the gravitational acceleration acting towards the center of the earth can be measured. Moreover, it is possible to calculate guide values such as speed or distance covered by integration of the acceleration signal.
Die in der ersten Auswerteeinheit 12 ermittelten Vergleichsergebnisse bzw. Ausgangsinformationen können zeitlich unmittelbar bzw. in Echtzeit als Feedback an die Person 2 übermittelt werden. Dies kann insbesondere über eine an der Person 2 angeordnete Feedbackeinrichtung 16 erfolgen, welche vorzugsweise über eine drahtlose Signalverbindung 18 mit der ersten Auswerteeinheit in Kontakt bzw. Verbindung steht. Beispielsweise ist es möglich, mittels Bluetooth diese Daten an eine Feedbackeinrichtung 16 in Form eines Audioheadsets zu senden und der Person 2 entsprechende Informationen mittels Signalen zu übermitteln. Dies könnte beispielsweise durch ein Tonsignal gleicher Frequenz, dessen Lautstärke veränderbar ist, erfolgen oder zusätzlich oder alternativ mittels einer Frequenzänderung des Tonsignals.The comparison results or output information determined in the
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Auswerteeinrichtung 10 eine zweite (optionale) Auswerteeinheit 14 auf. Die Auswerteeinheit 14 ist zur Person 2 ortsfern angeordnet, d.h. eine Beeinflussung des Bewegungsablaufs und/oder der Position des Objekts 4 bzw. der Person 2 ist durch die zweite Auswerteeinheit 14 nicht gegeben. Die zweite Auswerteeinheit 14 steht über eine Signalverbindung 20 mit der ersten Auswerteeinheit 12 in Signalverbindung. Die Signalverbindung 20 erfolgt hierbei drahtlos, insbesondere kann hierbei die Bluetooth-Technologie verwendet werden.In a preferred embodiment, the
Die zweite Auswerteeinheit 14 dient insbesondere zur Verarbeitung bzw. Erfassung weiterer Informationen über den Bewegungsablauf und/oder die Position des Objekts 4. Beispielsweise kann die zweite Auswerteeinheit 14 eine Geschwindigkeitsmeßeinrichtung 22 (z.B. Radar- oder Lasergeschwindigkeitsmesser) aufweisen. Ebenfalls können Mittel zur Positionsbestimmung 24 (z.B. Lichtschranken) in der zweiten Auswerteeinheit 14 vorgesehen werden. Zur Anzeige von Daten ist es möglich, an der zweiten Auswerteeinheit 14 eine Anzeigeeinrichtung 26 vorzusehen, mittels welcher Dritte entsprechend Daten einsehen können.The
Fig. 2 zeigt ein schematisches Schaltungsdiagramm eines Sensors 6. Der Sensor 6 weist beispielsweise eine Beschleunigungs-Meßeinrichtung 28 auf. Die Beschleunigungs-Meßeinrichtung 28 überträgt Daten an einen Prozessor 30, welcher über eine Energieversorgung 32 mit Energie bzw. Strom versorgt wird. Der Prozessor 30 kann die von der Beschleunigungs-Meßeinrichtung 28 gewonnenen Daten in einer Speichereinrichtung 34 speichern. In der Speichereinrichtung 34 können ebenfalls vorbestimmte bzw. vorbestimmbare Referenzwerte abgespeichert werden, welche als Vergleichswerte zu den von der Beschleunigungs-Meßeinrichtung 28 gewonnenen Daten dienen. Entsprechende Vergleichsergebnisse können über eine Funkübertragungeinrichtung 36 an die erste Auswerteeinheit 12 über die Signalverbindung 8 gesendet werden. Fig. 2 shows a schematic circuit diagram of a
Eine dazu passende Funkübertragungseinrichtung 38 ist ebenfalls in der in Fig. 3 dargestellten ersten Auswerteeinheit 12 vorgesehen. Die erste Auswerteeinheit 12 weist weiterhin einen Prozessor 40 auf, welcher mit der Funkübertragungseinrichtung 38 in Signalverbindung steht und entsprechend die von der Funkübertragungseinrichtung 38 gewonnenen Daten verarbeitet. Mit Energie versorgt wird der Prozessor 40 und/oder die Funkübertragungseinrichtung 38 und/oder eine mit dem Prozessor 40 verbundene Speichereinrichtung 42 über eine Energieversorgung 44. Im Prozessor 40 können entsprechende Rechenregeln oder Programme vorgesehen werden, um die von den Sensoren 6 gewonnenen Daten zu verarbeiten und mit im Speicher 42 abgelegten Referenzwerten zu vergleichen. Die im Prozessor 40 ermittelten (Vergleichs-)Ergebnisse werden über die Funkübertragungseinrichtung 38 an die in Fig. 4 dargestellte Feedbackeinrichtung 16 gesendet.A suitable
Die Feedbackeinrichtung 16 weist ebenfalls eine Funkübertragungseinrichtung 46 auf, welche Daten von der Funkübertragungseinrichtung 38 der ersten Auswerteeinheit 12 empfängt. Diese Daten werden an einen D/A-Wandler übertragen, welcher als Reaktion auf die ermittelten Ergebnisse ein Tonsignal über ein akustisches Ausgabemittel 50, beispielsweise ein Ohrhörer, ausgibt. Versorgt werden die in der Feedbackeinrichtung 16 vorgesehenen Elemente über eine Energieversorgung 52.The
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Erfassungssystem eine (optionale) zweite Auswerteeinheit 14 auf, welche im Detail in Fig. 5 dargestellt ist. Die zweite Auswerteeinheit 14 umfaßt eine Funkübertragungseinrichtung 54, um Daten an einen Prozessor 56 weiterzuleiten, welcher mit einem Speicher 58 in Signalverbindung steht. Der Prozessor 56 kann Daten an ein Interface 60 für eine Anzeigeeinrichtung 26 übertragen. Ebenfalls in Signalverbindung mit dem Prozessor 56 sind Interfaces 62, 64 für verschiedenste Meßeinrichtungen, wie beispielsweise eine Geschwindigkeitsmeßeinrichtung 22 oder Mittel zur Positionsbestimmung 24. Die Interfaces können jeweils über verschiedenste Schnittstellen mit den entsprechenden Einrichtungen verbunden sein, beispielsweise einer RS232-Verbindung oder mittels Ethernet.In a preferred embodiment, the detection system has an (optional)
Somit ist es möglich, ein Erfassungssystem vorzusehen, welches als am Objekt 4 angeordnetes, autarkes System arbeitet und fähig ist, zeitlich unmittelbar bzw. in Echtzeit ein Feedback an eine Person 2 über ihren Bewegungsablauf und/oder die Position des Objekts 4 zu liefern.Thus, it is possible to provide a detection system which operates as an autonomous system disposed on the
- 22
- Personperson
- 44
- Objektobject
- 66
- Sensorsensor
- 88th
- Signalverbindungsignal connection
- 1010
- Auswerteeinrichtungevaluation
- 1212
- erste Auswerteeinheitfirst evaluation unit
- 1414
- zweite Auswerteeinheitsecond evaluation unit
- 1616
- FeedbackeinrichtungFeedback facility
- 18, 2018, 20
- Signalverbindungsignal connection
- 2222
- Geschwindigkeitsmeßeinrichtungspeed measuring
- 2424
- Mittel zur PositionsbestimmungMeans for determining position
- 2626
- Anzeigeeinrichtungdisplay
- 2828
- Beschleunigungsmeßeinrichtungaccelerometer
- 3030
- Prozessorprocessor
- 30, 40, 5630, 40, 56
- Prozessorprocessor
- 32, 44, 5232, 44, 52
- Energieversorgungpower supply
- 34, 42, 5834, 42, 58
- Speichereinrichtungmemory device
- 36, 38, 46, 5436, 38, 46, 54
- FunkübertragungseinrichtungRadio transmission device
- 4848
- D/A-WandlerD / A converter
- 5050
- akustisches Ausgabemittelacoustic output device
- 60, 62, 6460, 62, 64
- Interfaceinterface
Claims (14)
wobei die Auswerteeinrichtung (10) einen Komparator umfaßt, welcher zum Vergleich von vom Sensor (6) ermittelten Daten mit vorbestimmten oder vorbestimmbaren Daten ausgelegt ist, welche in der Auswerteeinrichtung (10) vorgesehen sind, und wobei die Feedbackeinrichtung (16) ausgelegt ist, zeitnah in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses des Komparators eine Reaktion auszuüben. 1. Detection system for movement sequences and / or the position of an object (4), comprising
wherein the evaluation device (10) comprises a comparator which is designed to compare data determined by the sensor (6) with predetermined or predeterminable data which are provided in the evaluation device (10), and wherein the feedback device (16) is designed, in a timely manner depending on the comparison result of the comparator exercise a reaction.
wobei die erste und zweite Auswerteeinheit (12, 14) Funkübertragungsmittel (38, 54) zur vorzugsweise gesicherten Signalverbindung (20) aufweisen. 10. A detection system according to any one of claims 8 or 9,
wherein the first and second evaluation unit (12, 14) radio transmission means (38, 54) for the preferably secured signal connection (20).
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