EP2424345A1 - Verfahren und vorrichtung zur manipulation eines fluginsekts - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur manipulation eines fluginsekts

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Publication number
EP2424345A1
EP2424345A1 EP10719313A EP10719313A EP2424345A1 EP 2424345 A1 EP2424345 A1 EP 2424345A1 EP 10719313 A EP10719313 A EP 10719313A EP 10719313 A EP10719313 A EP 10719313A EP 2424345 A1 EP2424345 A1 EP 2424345A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
flying insect
insect
unit
flying
manipulating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10719313A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Volker Haeberlin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP2424345A1 publication Critical patent/EP2424345A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01M—CATCHING, TRAPPING OR SCARING OF ANIMALS; APPARATUS FOR THE DESTRUCTION OF NOXIOUS ANIMALS OR NOXIOUS PLANTS
    • A01M1/00—Stationary means for catching or killing insects
    • A01M1/02—Stationary means for catching or killing insects with devices or substances, e.g. food, pheronones attracting the insects
    • A01M1/026—Stationary means for catching or killing insects with devices or substances, e.g. food, pheronones attracting the insects combined with devices for monitoring insect presence, e.g. termites
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01M—CATCHING, TRAPPING OR SCARING OF ANIMALS; APPARATUS FOR THE DESTRUCTION OF NOXIOUS ANIMALS OR NOXIOUS PLANTS
    • A01M1/00—Stationary means for catching or killing insects
    • A01M1/22—Killing insects by electric means
    • A01M1/226—Killing insects by electric means by using waves, fields or rays, e.g. sound waves, microwaves, electric waves, magnetic fields, light rays

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for manipulating a flying insect according to the preamble of claims 1 and 11.
  • the methods used to date for the control of biting insects, in particular of mosquitoes are based on electrical, acoustic or chemical control or protection methods:
  • insects are e.g. through a UV
  • Light source lured The aim of the method is that the insects touch and die a high voltage wire mesh in the vicinity of the lamp.
  • No. 5,473,942 describes a method and a device by means of which the locations and the number of insects in a monitored spatial area can be determined. For this purpose, a runtime between two acoustic signals is used.
  • JP 2004 1541 01 AA describes a method for the manipulation of insects in which a room area is acoustically monitored and the position of an insect is detected.
  • the object of the invention is the implementation of a novel approach to combat mosquitoes and other biting insects, which is justified in the direct defense to combat.
  • the object of the invention is the implementation of a novel approach to combat mosquitoes and other biting insects, which is justified in the direct defense to combat.
  • the invention assumes that it is possible to acoustically detect flying insects. It has been shown that this type of detection is particularly reliable.
  • the invention is further based on the recognition that it is possible to use the acoustic detection in a two-step process such that only in the case of a positive detection, an optical system for locating and manipulating the flying insect is activated.
  • particularly suitable position detection means are proposed in combination with an advantageous manipulation unit or corresponding method steps, which are to be taken from the independent claims.
  • the invention describes an electronic device for destroying insects, in particular mosquitoes, which are detected in flight by a sensor system based on a "radar" -like basic principle and are subsequently manipulated or killed in a flightless manner by targeted light or heat radiation.
  • the combinatorial approach is based on the acoustic and / or short-wave detection of insects by a detection module, which can monitor the assigned room.
  • An acoustic sensor module monitors the observation room associated with the setup. If a flying insect in the near field area of the device, the acoustic sensor triggers the activation of additional monitoring elements, which allow identification and localization and thus an accurate assessment of the object.
  • the positive recognition of the object according to - A -
  • the advantages of the device lie in the novel approach to combating biting insects in enclosed spaces or semi-open spaces.
  • the function of the device described below in contrast to the use of apparatuses which are e.g. Based on the application and / or evaporation of chemically acting repellents, the use of high voltage or the application of repellents on their own body, a device available that can deploy 100% of its function after switching on and also works maintenance-free without long-term loss in the effect.
  • the process is also harmless to human health.
  • the laser used in the device is harmless to humans and pets with its chosen performance class and built-in safety mechanisms.
  • the device monitors in its function a surface designed for the surveillance area, for example in front of a door or in front of a window, in order to prevent new insects from entering this area, for example through an open door or through an open window. Without a physical lock, such as a mosquito net, the insects could fly through the known measures unhindered, and thus be prevented only by secondary insect control at the harassment of humans.
  • insects mosquitoes and other stinging insects
  • the device described below sets itself the goal of detecting insects (mosquitoes and other stinging insects) by a combination of passive and active positioning in the monitored space to perform an object detection and safer identification by a purposeful manipulation of insects, here by a short-term intense light or heat exposure, in the further (flight) movement to inhibit or stop.
  • the device is divided into three subassemblies or modules which, coordinated with one another, comprise the sought-after functionality: 1.) module for detection and detection of insects or micro (flying) objects;
  • module for aligning, focusing and triggering of two or more laser beams, which directed at the target object in the form of high-energy Lichtmann. Heat impulses meet each other.
  • the directed and optionally focused rays reach their highest energy intensity at the point of intersection through the superimposition in order to achieve the desired effect on the object.
  • the aim of the detection module is in particular the detection and short-term tracking of flying objects in a specified target area.
  • Recognition can be carried out with several methods. The following is an example of a method is described, which is designed to save energy through a two-stage design of the detection chain.
  • the modules for detection and defense can be implemented in different performance classes. Larger rooms require a stronger version of the laser unit. Depending on the performance class of the detection module or the laser unit, it is possible to monitor small areas up to large ones.
  • the monitored space is divided into two parts in the described embodiment. mensionally detected, with a system-related narrow extent of the monitored space in the third level.
  • a continuous three-dimensional design is technically possible, but requires an adaptation of the detection modules used or a modified laser module with a separate structure.
  • the recognition unit is divided in particular into two sensory groups:
  • the device is preferably active in the monitoring mode, that is to say that the space to be monitored is monitored by the sensor module by means of a microphone to specific frequency ranges.
  • the microphones used have a directional auditory quality (cardioid characteristic).
  • An electronics connected downstream of the microphone analyzes the ambient noise to characteristic frequencies or a narrow specific frequency band, which is or will leave of insects in flight by their own flapping wings. Upon detection of a frequency that is typical for the insect being sought, advanced object detection is activated.
  • the activated ultrasonic wave or microwave detection unit detects in the observation room all objects that are in the near field of the device or move.
  • mini-radar microwave detection unit
  • a laser switched at low power can be used, which works like a scanner unit and actively sweeps over the space.
  • Two tuned optical sensors detect the light waves reflected by an object.
  • the calculation of the position of the detected object in space can be carried out by a computer unit.
  • This variant is e.g. can be used in rooms with a high background noise level.
  • the detection electronics records the parameters relevant to the detection and location of the flying insect (object, acoustic parameter, object type) and, taking into account all relevant parameters including all safety-relevant parameters (size and distance of the object, flight path, etc.), activates the module downstream of the detection electronics for alignment, focusing and triggering, fighting of flying objects. Data such as position and movement parameters are transmitted to this module.
  • the module for alignment, focusing and triggering controls a laser module.
  • a laser module is aligned so that a laser beam triggered by the laser module is focused at the object location.
  • the laser module is based on the use of two (or more) laser beams, which target the object depending on the design of the module and strength of the laser diode used with synchronized switched and directed beams and accurately align the laser pulse.
  • the laser module can be constructed by two discrete laser diodes or alternatively by a stronger laser diode.
  • the laser beam is divided equally by a beam splitter (1: 1) into two equally powerful beams.
  • Optionally used lasers are in the higher energy range (e.g., "blue” lasers) and in the power class of a few milliwatts of power.
  • the alignment of a laser beam on the object is aligned by the use of a microelectromechanical guided mirror (MEMS: microelectromechanical system) on the object.
  • MEMS microelectromechanical guided mirror
  • the application space dictates the design of the type and assembly of the components.
  • the beam can be focused on the object by means of dynamic lenses to optimize the beam intensity.
  • the micro-mirror can also be switched to oscillate 90 degrees to the beam direction (optimized oscillation shapes can be: elliptical, + - oscillation), so that spreading a larger area increases the probability of a hit, if the target object has a fast airspeed. has held.
  • the invention relates to a method for controlling insects by the use of a high-energy laser beam.
  • a device or device which is designed to detect insects by means of a detection module for detecting insects in the observation room.
  • the laser beams are targeted to the detected insect for triggering with a dynamic aiming and focusing unit. and thus at least damaged this insect by means of two or more crossed laser beams.
  • the method is based on the combined observation and localization of insects in the linked cooperation of different sensors, namely the acoustic detection in co-operation with the spatially active detection by a radar system. Scanner-like methodology.
  • a control method is provided for calibrating, detecting, locating and tracking objects (e.g., insects) in the observed space.
  • a methodology for providing, focusing and triggering a heat, acoustic or otherwise marked launching device is additionally provided.
  • the device provides for the construction of a target unit by means of laser diodes, optical focusing, micro-electromagnetic mirrors (MEMS), also performed in a scanning function.
  • MEMS micro-electromagnetic mirrors
  • FIG. 1 shows a schematic diagram for monitoring a spatial area in a preferred method and a preferred apparatus
  • Figure 2 a schematic representation of a preferred embodiment of the device.
  • the structure of the device 10 can be represented by the example of FIG.
  • a microphone 20 (individually or as an assembly) the ambient sound is analyzed.
  • the additional spatial location sensor system 30 and 30 ' is activated, which performs an exact object location in combination with the computer unit.
  • the modules work according to the "radar" principle, ie they are designed as combined transmitter and receiver units, which can perform an exact location determination based on the calculation of transit time differences between transmission and reception of an electromagnetic wave, with a positive detection of all insects more typical and relevant object features (frequency, object size), the laser module is activated to repel the insects.
  • This module consists of an assembly of laser diodes with beam focusing [40 and 40 'and the micro-electromagnetically guided mirrors 50 and 50' At the intersection point of the beams, a high energy density is achieved, which is supposed to manipulate the object.
  • a power supply 60 supplies the central control and computer unit 70 (board with controller) with energy, via a control panel 80, the device can be activated.
  • the microphone 20 acts in cooperation with the "radar" sensors 30 and 30 'to actively perform the object determination.
  • the special control 90 (laser driver) activates the laser diodes 100 and 100', the micro-electromagnetic mirrors 50 and 50 '. align the focused laser beams in the direction of the object.
  • laser in low-energy continuous operation in a scanner operation can cross out the area to be monitored and evaluate the reflections of the target objects. With positive detection, the mirrors are aligned and the lasers are triggered in a short, but energetically strong pulsed operation.
  • the module units 30 'and 100' are separated in a second housing. Both devices are installed or installed separately. Through a radio-like connection (e.g., Bluetooth) both devices can communicate with each other and exchange data, e.g. to be able to recalibrate when changing the setup and to submit data regarding object detection and control.
  • a radio-like connection e.g., Bluetooth
  • both devices can communicate with each other and exchange data, e.g. to be able to recalibrate when changing the setup and to submit data regarding object detection and control.
  • the advantage of a setup with a greater distance of the detection sensors is the greater angular resolution of the sensors for location determination along with the ability to monitor a larger space area.
  • indoor efficiency can be optimized because the light of particular wavelengths attracts insects, and this increases the likelihood that an insect may get into the vicinity of the device and thus be hit by the device.

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Pest Control & Pesticides (AREA)
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  • Zoology (AREA)
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Abstract

Verfahren zur Manipulation, insbesondere Beschädigung, eines Fluginsekts, aufweisend die Schritte: akustisches Überwachen (20) eines Raumbereiches auf ein Vorhandensein eines Fluginsekts, wobei für das Fluginsekt charakteristische Geräuschfrequenzen erkannt werden; danach, im Falle einer positiven Erkennung charakteristischer Geräuschfrequenzen, Erfassen (30, 30') einer Position des Fluginsekts unter Nutzung eines Laufzeiteffektes eines ausgesendeten Ortungssignals im Verhältnis zu einem vom Fluginsekt zurückgeworfenen Responsesignal, danach, im Falle einer positiven Positionserfassung, Manipulieren des Fluginsekts durch Aussenden (40, 40', 50, 50') wenigstens eines gerichteten, ersten und zweiten am Fluginsekt Wärmeabsorption auslösenden Strahls, wobei der erste und zweite Strahl wenigstens an der Position des Fluginsekts überlappen.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Manipulation eines Fluginsekts
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Manipulation eines Fluginsekts gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 11.
Die bis dato eingesetzten Verfahren zur Bekämpfung von Stechinsekten, insbesondere von Mücken beruhen auf elektrischen, akustischen bzw. chemischen Bekämpfungs- bzw. Schutzverfahren:
- chemische Verfahren zum Verscheuchen der Stechinsekten durch Riechstoffe lockender oder vertreibender Wirkung,
- akustische Verfahren: durch die Ausbreitung von für Stechinsekten unangenehme Frequenzen sollen diese die Flucht ergreifen,
- optisch/elektrische Schutzmaßnahmen: Insekten werden z.B. durch eine UV-
Lichtquelle gelockt; Ziel des Verfahrens ist es, dass die Insekten ein im Nahbereich der Lampe unter Hochspannung stehendes Drahtgitter berühren und sterben.
Die bislang bekannten Verfahren zur Insektenbekämpfung werden unterteilt in: - Insektenabwehrstoffe (Repellents),
- Insektizide,
- mechanisch oder akustisch wirkende Mittel,
- chemisch wirkende Mittel.
Die genannten Verfahren wurden in den letzten Jahren optimiert. Jedoch unterliegen diese Verfahren einer „aktiven Mitwirkung" der Stechinsekten zur Vertreibung bzw. deren Vernichtung. Insektenabwehrstoffe vertreiben Insekten nur bedingt und müssen zum vollständigen Schutz lückenlos auf die Haut aufgetragen bzw. gesprüht werden und unterliegen in der Wirkung zumeist verschiedenen Randbedingungen. Die Wirkung verringert sich bereits nach einem oft kurzen Zeitraum. Insektensprays und Hitzeverdampfer für Repellents haben in der Regel die Aufgabe, durch das Verteilen von Nervengiften bzw. anderen biologisch wirkenden Aerosolen die Insekten zu manipulieren bzw. zu töten. Akustisch arbeitende Geräte sollen die Insekten vertreiben.
Bislang arbeiten die genannten Verfahren - manche mehr manche weniger - eher zufrie- den stellend, keineswegs jedoch immer zuverlässig. Dies ist u.a. darin begründet, dass die eingesetzten Abwehrstoffe leicht flüchtig sind und daher über die Zeit ihre Wirkung verlieren. Auch lassen sich die Insekten durch die Störungen oft nur unwesentlich in ihren Aktionen beeinflussen.
Soweit aktive Verfahren zur Manipulation eines Fluginsektes bekannt sind erweisen sich diese als zumeist kostenaufwendig und nicht praktikabel. So ist bekannt, Fluginsekten mit einer Kamera im Rahmen einer Bilderkennung zu erkennen. Solche Systeme erwiesen sich jedoch als unpräzise.
US 5,473,942 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung mittels der die Orte und die Zahl von Insekten in einem überwachten Raumbereich ermittelt werden kann. Dazu wird eine Laufzeit zwischen zwei Akustiksignalen genutzt.
JP 2004 1541 01 AA beschreibt ein Verfahren zur Manipulation von Insekten bei dem ein Raumbereich akustisch überwacht wird und die Position eines Insektes erfasst wird. Aufgabe der Erfindung ist die Umsetzung eines neuartigen Ansatzes zur Bekämpfung von Mücken und anderer Stechinsekten, die in der direkten Abwehr zur Bekämpfung begründet ist.
Die Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich der Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Erfindungsgemäß sind dabei die Merkmale der kennzeichnenden Teile vorgesehen.
Aufgabe der Erfindung ist die Umsetzung eines neuartigen Ansatzes zur Bekämpfung von Mücken und anderer Stechinsekten, die in der direkten Abwehr zur Bekämpfung begründet ist.
Die Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich der Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst.
Die Erfindung geht davon aus, dass es möglich ist, Fluginsekten akustisch zu erkennen. Es hat sich gezeigt, dass diese Art der Erkennung besonders zuverlässig ist. Die Erfindung geht darüber hinaus von der Erkenntnis aus, dass es möglich ist, im Rahmen eines zweischrittigen Verfahrens die akustische Erkennung derart zu nutzen, dass erst im Falle einer positiven Erkennung ein optisches System zur Ortung und Manipulation des Fluginsektes aktiviert wird. Dazu werden erfindungsgemäß besonders geeignete Positionser- fassungsmittel in Kombination mit einer vorteilhaften Manipulationseinheit bzw. entsprechende Verfahrensschritte vorgeschlagen, die den unabhängigen Ansprüchen zu ent- nehmen sind.
Die Erfindung beschreibt insbesondere ein elektronisches Gerät zur Vernichtung von Insekten, insbesondere von Mücken, welche im Flug durch eine auf einem „Radar"- ähnlichen Grundprinzip gestützte Sensorik erfasst und durch eine gezielte Licht- bzw. Wärmebestrahlung nachfolgend flugunfähig manipuliert oder getötet werden.
Die kombinatorische Vorgehensweise basiert auf der akustischen und/oder kurzwelligen Erkennung der Insekten durch ein Erfassungsmodul, welches den zugeordneten Raum überwachen kann. Ein akustisches Sensormodul überwacht den durch die Aufstellung zugeordneten Bobachtungsraum. Gerät ein Fluginsekt in den Nahfeldbereiches des Gerätes, löst der akustische Sensor die Aktivierung zusätzlicher Überwachungselemente aus, welche eine Identifizierung und Ortsbestimmung und somit eine genaue Bewertung des Objektes ermöglichen. Bei der Positiverkennung des Objektes wird nach weiterge- - A -
hender Berechnung des voraussichtlichen nächsten Objekt-(flug)-standortes ein gerichteter intensiver Licht- bzw. Wärmeimpuls in Form eines Laserstrahls ausgelöst, welcher das Insekt bewegungs- bzw. flugunfähig beschädigt und somit eine mögliche Bedrohung beispielsweise für einen in der Nähe befindlichen Menschen stoppt.
Die Vorteile des Gerätes liegen in der neuartigen Herangehensweise zur Bekämpfung von Stechinsekten in geschlossenen Räumen bzw. halboffenen Räumen. Durch die Funktion des nachfolgend beschriebenen Gerätes stehen im Gegensatz zum Einsatz von Apparaten, die z.B. auf der Ausbringung und oder Verdampfung von chemisch wirkenden Abwehrmitteln, dem Einsatz von Hochspannung bzw. der Aufbringung von Repellents am eigenen Körper basieren, ein Gerät zur Verfügung, welches nach Einschalten 100% seiner Funktion entfalten kann und zudem wartungsfrei ohne Langzeitverlust in der Wirkung arbeitet. Das Verfahren ist zudem für die Gesundheit des Menschen unbedenklich. Der in dem Gerät eingesetzte Laser ist mit der gewählten Leistungsklasse und den eingebauten Sicherheitsmechanismen unbedenklich für Menschen und Haustiere.
Das Gerät überwacht in seiner Funktion eine für den Überwachungsbereich ausgelegte Fläche, beispielsweise vor einer Tür oder vor einem Fenster, um ein Eindringen neuer Insekten in diesen Bereich, beispielsweise durch eine offene Tür oder durch ein offenes Fenster, zu verhindern. Ohne eine physikalische Sperre, wie z.B. ein Mückennetz, könnten die Insekten mit den bekannten Maßnahmen ungehindert durchfliegen, und somit nur durch sekundäre Insektenbekämpfung an der Belästigung von Menschen gehindert werden.
Das nachfolgend beschriebene Gerät setzt sich zum Ziel, Stechinsekten (Mücken und andere stechende Insekten) durch eine Kombination aus passiver und aktiver Ortung im überwachten Raum zu erfassen, eine Objekterkennung durchzuführen und bei sicherer Identifikation durch eine gezielt ausgeführte Manipulation der Insekten, hier durch eine kurzzeitige intensive Licht- bzw. Wärmeaussetzung, in der weiteren (Flug-)Bewegung zu hemmen bzw. zu stoppen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen und geben im Einzelnen vorteilhafte Möglichkeiten an, das oben erläuterte Konzept im Rah- men der Aufgabenstellung sowie hinsichtlich weiterer Vorteile zu realisieren.
Insbesondere gliedert sich das Gerät in drei Baugruppen bzw. Module, welche aufeinander abgestimmt die gesuchte Funktionalität umfassen: 1.) Modul zur Erkennung und Erfassung von Insekten bzw. Kleinst-(flug-)objekten;
2.) Elektronisches Modul mit Prozessoreinheit oder ASIC (diskreter hoch-integrierter Schaltkreis). Dieses Modul führt u. a. folgende Aufgaben durch:
- Akustische Raumüberwachung durch Frequenzanalyse,
- Berechnungen zur Objekterkennung unter Zuhilfenahme spezifischer Vergleichswerte (Kenngrößen) der zu beobachtenden Objekte (Größe, Eigen- Akustik, Entfernung, etc.),
- Berechnungen zur Positionsbestimmung eines erkannten Objektes im Raum,
- Überprüfung von Randbedingungen, die eine ungewollte Auslösung abwenden,
- Ausrichtung von Spiegelelementen und Auslösung einer Lasereinheit;
3.) Modul zur Ausrichtung, Fokussierung und Auslösung von zwei oder mehrerer Laserstrahlen, welche gerichtet am Zielobjekt in Form von hochenergetischen Lichtbzw. Wärmeimpulsen aufeinander treffen. Am Objekt selbst erreichen die gerichteten und ggf. fokussierten Strahlen im Schnittpunkt durch die Überlagerung ihre höchste energetische Intensität, um dort die gewünschte Wirkung am Objekt zu erzielen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Module werden nachfolgend beschrieben.
Ziel des Erfassungsmoduls ist insbesondere die Erkennung und Kurzzeitverfolgung von Flugobjekten in einem spezifizierten Zielraum. Die Erkennung kann mit mehreren Metho- den durchgeführt werden. Nachfolgend ist exemplarisch ein Verfahren beschrieben, welches durch einen zweistufigen Aufbau der Erfassungskette energiesparend konzipiert ist.
Für unterschiedliche Anforderungen an Raum und Einsatznutzung können die Module für Erfassung und Abwehr in unterschiedlichen Leistungsklassen ausgeführt werden. Größe- re Räume erfordern eine stärkere Ausführung der Lasereinheit. Je nach Leistungsklasse des Erkennungsmoduls bzw. der Lasereinheit ist die Überwachung kleiner Flächen bis zu großen möglich. Der überwachte Raum wird in der beschriebenen Ausführung zweidi- mensional erfasst, mit einer systembedingten schmalen Ausdehnung des überwachten Raumes in die dritte Ebene. Eine durchgehend dreidimensionale Ausführung ist technisch möglich, erfordert jedoch eine Anpassung der eingesetzten Erfassungsmodule bzw. ein modifizierter Lasermodul mit getrenntem Aufbau.
Die Erkennungseinheit gliedert sich insbesondere in zwei sensorische Gruppen:
a) Im eingeschalteten Betriebszustand ist das Gerät vorzugsweise im Überwachungsmodus aktiv, das heißt, dass der zu überwachende Raum durch das Sensormodul mittels Mikrofon auf spezifische Frequenzbereiche überwacht wird. Die eingesetzten Mikrofone besitzen eine richtungsorientierte Hörakustik (Nierencharakteristik). Eine dem Mikrofon nachgeschaltete Elektronik analysiert die Umgebungsgeräusche auf charakteristische Frequenzen bzw. ein schmales spezifisches Frequenzband, welche bzw. welches von Insekten im Flugzustand durch den eigenen Flügelschlag abgeben werden bzw. wird. Bei Erkennung einer für das gesuchte Insekt typischen Frequenz wird eine erweiterte Objekterfassung aktiviert.
b) Die aktivierte Ultraschallwellen- bzw. Mikrowellenerfassungseinheit (Miniradar) erfasst im Beobachtungsraum alle Objekte, die sich im Nahfeld des Gerätes aufhalten bzw. bewegen. Durch den durch die Bewegung der Insekten möglichen messbaren Dopplereffekt können Größe und Position des Objektes im Beobachtungsraum erfasst und zielgenau bestimmt werden.
Alternativ zur Ultraschallwellen- bzw. Mikrowellenerfassungseinheit kann ein mit einer geringen Leistung geschalteter Laser eingesetzt werden, der wie eine Scannereinheit arbeitet und den Raum aktiv überstreicht. Zwei abgestimmte optische Sensoren erfassen dabei die von einem Objekt reflektierten Lichtwellen. Mittels der von den Sensoren er- fassten reflektierten Lichtwellen kann durch eine Rechnereinheit die Berechnung der Position des erfassten Objekts im Raum vorgenommen werden. Diese Variante ist z.B. in Räumen mit einem hohen Grundlärmpegel einsetzbar.
Die Erfassungselektronik erfasst die zur Erkennung und Ortung des Fluginsektes relevanten Parameter (Objekt, Akustikparameter, Objektart) und erteilt bei Berücksichtigung aller relevanter Parameter inklusive aller sicherheitsrelevanter Parameter (Größe und Entfer- nung des Objektes, Flugweg etc.) die Aktivierung des der Erfassungselektronik nachgeschalteten Moduls zur Ausrichtung, Fokussierung und Auslösung , das der Bekämpfung von Flugobjekten dient. An dieses Modul werden Daten wie Position und Bewegungspa- rameter übertragen.
Das Modul zur Ausrichtung, Fokussierung und Auslösung steuert ein Lasermodul. Ein Lasermodul wird so ausgerichtet, dass ein vom Lasermodul ausgelöster Laserstrahl am Objektort fokussiert wird. Das Lasermodul basiert auf dem Einsatz von zwei (oder mehreren) Laserstrahlen, die je nach Bauweise des Moduls und Stärke der eingesetzten Laserdiode mit synchronisiert geschalteten und gerichteten Strahlen das Objekt anvisieren und den Laserimpuls zielgenau ausrichten.
Je nach Leistungsklasse der eingesetzten Laserdioden kann das Lasermodul durch zwei diskrete Laserdioden oder alternativ durch eine stärkere Laserdiode aufgebaut werden. Der Laserstrahl wird hier durch einen Strahlteiler (1 :1 ) gleichmäßig in zwei gleich leistungsstarke Strahlen geteilt. Eingesetzte Laser liegen optimaler weise im höher energetischen Bereich (z.B. „blauer" Laser) und in der Leistungsklasse von wenigen Milliwatt Leistung.
Die Ausrichtung eines Laserstrahls auf das Objekt wird durch den Einsatz eines microelektromagnetisch geführten Spiegels (MEMS: microelectromechanical Systems) auf das Objekt ausgerichtet. Hierbei gibt der Anwendungsraum (Raumgröße zur Beobachtung) die Ausgestaltung der Bauart und Zusammeneinheit der Komponenten vor. Der Strahl kann zur Optimierung der Strahlintensität am Objekt mittels dynamischer Linsen fokus- siert werden.
Für eine höhere Trefferwahrscheinlichkeit kann der Micro-Spiegel auch 90 Grad zur Strahlrichtung oszillierend geschaltet sein (optimierte Oszillationsformen können sein: elliptisch, +- Schwingung), so dass durch Überstreifen einer größeren Fläche die Wahrscheinlichkeit eines Treffers steigt, wenn das Zielobjekt eine schnelle Fluggeschwindig- keit inne hat.
Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bekämpfung von Insekten durch den Einsatz eines hochenergetischen Laserstrahls.
Dazu ist eine Vorrichtung bzw. Gerät beschrieben worden, welches dazu ausgelegt ist, mittels eines Erfassungsmoduls zur Erkennung von Insekten im Beobachtungsraum Insekten zu erkennen. Zur Unterstützung werden mit einer dynamischen Ziel- und Fokus- sierungseinheit die Laserstrahlen zielgerichtet am erkannten Insekt zur Auslösung ge- bracht und damit dieses Insekt mittels zweier oder mehrerer gekreuzter Laserstrahlen zumindest beschädigt.
Das Verfahren ist zur kombinierten Beobachtung und Lokalisierung von Insekten in der verknüpften Zusammenarbeit unterschiedlicher Sensoren begründet, nämlich der akusti- sehen Erkennung in Co-Arbeit mit der räumlichen aktiven Erkennung durch eine Radarbzw. Scanner-ähnliche Methodik. Insbesondere ist ein Regelverfahren zur Kalibrierung, Erkennung, Ortung und Objektverfolgung von Objekten (z.B. Insekten) im beobachteten Raum vorgesehen. Vorzugsweise ist zusätzlich eine Methodik zur Bereitstellung, Fokus- sierung und Auslösung eines Wärme-, akustischen bzw. anderweitig gekennzeichneten Abschussgerätes vorgesehen. Das Gerät sieht insbesondere den Aufbau einer Zieleinheit mittels Laserdioden, eine optische Fokussierung, micro-elektromagnetische Spiegel (MEMS), auch ergänzend ausgeführt in Scan-Funktion, vor.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. Diese soll die Ausführungsbeispiele nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr sind die Zeichnungen, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leichtverzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus den Zeichnungen unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass- vielfältige Modifikationen und Änderungen, betreffend die Form und das Detail, einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die in der Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können- sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, den Zeichnungen und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im Folgenden gezeigten und- beschriebenen bevorzugten Ausführungsform oder beschränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand. Bei angegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in: Figur 1 : eine Prinzipskizze zum Überwachen eines Raumbereichs bei einem bevorzugten Verfahren und einer bevorzugten Vorrichtung,
Figur 2: eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung.
Anhand nachfolgender Skizzen wird die Funktionsweise sowie ein beispielhafter Modulaufbau des Gerätes aufgezeigt.
1 ) Der Aufbau des Gerätes 10 lässt sich am Beispiel von Figur 1 darstellen. Mittels eines Mikrofons 20 (einzeln oder als Baugruppe) wird der Umgebungsschall analysiert. Bei dem Auftreten objekt-typischer Frequenzen wird die zusätzliche Raumortungssensorik 30 und 30' aktiviert, welche in Kombination mit der Rechnereinheit eine exakte Objektortung vornimmt. Die Module arbeiten nach dem „Radar"-Prinzip, d.h. sie sind als kombinierte Sender- und Empfängereinheiten ausgeführt, die auf Basis der Berechnung von Laufzeitunterschieden zwischen Aussendung und Empfang einer elektromagnetischen Welle eine exakte Ortsbestimmung durchführen kann. Bei positiver Erkennung aller für das Insekt typischer und relevanter Objektmerkmale (Frequenz, Objektgröße) wird das Lasermodul zur Abwehr der Insekten aktiviert. Dieses Modul besteht aus einer Baugruppe von Laserdioden mit Strahlfokussierung [40 und 40' und den micro-elektromagnetisch geführten Spiegeln 50 und 50'. Bei exakter Raumortung wird das Objekt im Zielraum von den Strahlen gleichzeitig getroffen. Im Kreuzungspunkt der Strahlen wird eine hohe Energie- dichte erreicht, die das Objekt manipulieren sollen.
Eine beispielhafte Anordnung der eingesetzten Modulgruppen zeigt Figur 2. Je nach technischer Umsetzung können die Module in Bauart, Größe und Platzierung variieren. Eine Stromzuführung 60 versorgt die zentrale Kontroll- und Rechnereinheit 70 (Platine mit Controller) mit Energie, über eine Schaltkonsole 80 lässt sich das Gerät aktivieren. Das Mikrofon 20 agiert in Zusammenarbeit mit den „Radar"-Sensoren 30 und 30' um aktiv die Objektbestimmung durchzuführen. Über die spezielle Ansteuerung 90 (Laser driver) werden die Laserdioden 100 und 100' aktiviert, die micro-elektromagnetischen Spiegel 50 und 50' richten die fokussierten Laserstrahlen in Richtung des Objektes aus.
Alternativ zur Ortsbestimmung durch eine Sensorik, die dem Radarprinzip folgend Signal- laufzeiten auswertet, können zur Ortsbestimmung alternativ Laser im niedrig energetischem Dauerbetrieb (gleiche Baugruppe oder ergänzend) in einem Scannerbetrieb den zu überwachenden Raum durchstreichen und die Reflexionen der Zielobjekte auswerten. Bei positiver Erkennung werden die Spiegel ausgerichtet und die Laser in einen kurzen, jedoch energetisch starken Impulsbetrieb ausgelöst.
Für eine leistungsstärkere Variante des Gerätes ist es folgerichtig, das die Moduleinheiten 30' und 100' (mit Ergänzung der für den Betrieb notwendigen Bauteile) in einem zweiten Gehäuse separiert werden. Beide Geräte werden getrennt voneinander aufgestellt bzw. installiert. Durch eine Funk-ähnliche Verbindung (z.B. Bluetooth) können beide Geräte miteinander kommunizieren und Daten austauschen um z.B. bei Änderung der Aufstellung sich neu kalibrieren zu können und Daten bezüglich der Objekterkennung und -bekämpfung zu übermitteln. Der Vorteil einer Aufstellung mit größerem Abstand der Erfassungssensoren besteht in der größeren Winkelauflösung der Sensoren zur Ortsbestimmung einhergehend mit der Möglichkeit, eine größere Raumfläche überwachen zu können.
Durch ein optisches Lockmittel (z.B. blaue Lichtquelle) kann die Wirksamkeit in geschlossenen Räumen optimiert werden, da das Licht bestimmter Wellenlängen Insekten anzieht und diese durch das Gerät die Wahrscheinlichkeiten erhöht, dass ein Insekt in den Nahbereich des Gerätes gerät und somit eher getroffen werden kann.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Manipulation, insbesondere Beschädigung, eines Fluginsekts, aufweisend die Schritte:
- akustisches Überwachen eines Raumbereiches auf ein Vorhandensein eines Fluginsekts, dadurch gekennzeichnet, dass für das Fluginsekt charakteristische
Geräuschfrequenzen erkannt werden;
- danach, im Falle einer positiven Erkennung charakteristischer Geräuschfrequenzen, Erfassen einer Position des Fluginsekts unter Nutzung eines Laufzeiteffektes eines ausgesendeten Ortungssignals im Verhältnis zu einem vom Fluginsekt zurückgeworfenen Responsesignal,
- danach, im Falle einer positiven Positionserfassung, Manipulieren des Fluginsekts durch Aussenden wenigstens eines gerichteten, ersten und zweiten am Fluginsekt Wärmeabsorption auslösenden Strahls, wobei der erste und zweite Strahl wenigstens an der Position des Fluginsekts überlappen.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Positionserfassung mit einer akustischen Ortung des Fluginsekts als Laufzeiteffekt der Doppler-Effekt für die Geräuschfrequenzen des Fluginsekts genutzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Positionserfassung mit einer optischen Ortung des Fluginsekts eine Nutzung eines optischen Reflexi- ons-Effektes am Fluginsekt erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle einer positiven Positionserfassung eine Prüfung und Erfassung weiterer Objektmerkmale, insbesondere Größe des Fluginsekts und/oder Entfernung des Fluginsekts und/oder Flugweg des Fluginsekts, erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zum Manipulieren des Fluginsekts die Wärmeabsorption auslösenden Strahlen im UV- Bereich und/oder im VIS-Bereich und/oder im IR-Bereich und/oder im NIR-Bereich ausgesendet werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Manipulieren des Fluginsekts Laserstrahlen als Wärmeabsorption auslösende Strahlen ausgesendet werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeabsorption auslösenden Strahlen auf das geortete Fluginsekt fokussiert werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Positionserfassung des Fluginsekts Schallwellen und/oder Ultraschallwellen und/oder Mikrowellen und/oder Radar-Wellen und/oder Laserstrahlen verwendet werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das akustische Überwachen eines Raumbereiches auf ein Vorhandensein eines Fluginsekts mittels mindestens eines Mikrofons (20) erfolgt, das insbesondere eine richtungsorientierte Hörakustik, insbesondere eine Nierencharakteristik aufweist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem akustischen Überwachen des Raumbereiches eine Kalibrierung einer Vorrichtung (10) zur Manipulation eines Fluginsekts erfolgt, insbesondere einer Vorrichtung gemäß Anspruch 11.
11. Vorrichtung (10) zur Manipulation, insbesondere Beschädigung, eines Fluginsekts, aufweisend:
- akustische Überwachungsmittel zum akustischen Überwachen eines Raumbereiches auf ein Vorhandensein eines Fluginsekts dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungsmittel ausgebildet sind, für das Fluginsekt charakteristische Geräuschfrequenzen akustisch zu erkennen;
- Positionserfassungsmittel (30, 30') zum Erfassen einer Position des Fluginsekts mit einer Sendeeinheit zum Aussenden eines Ortungssignals und mit einer Empfangseinheit zum Empfangen eines vom Fluginsekt zurückgeworfenen Responsesignals und einer Auswerteeinheit zum Auswerten eines Laufzeiteffektes des ausgesendeten Ortungssignals im Verhältnis zu dem Responsesig- nal und Bestimmen der Position des Fluginsekts; - eine Manipulationseinheit zum Manipulieren des Fluginsekts mit wenigstens einer ersten und einer zweiten Strahleinheit zum Aussenden wenigstens eines gerichteten ersten und eines gerichteten zweiten am Fluginsekt Wärmeabsorption auslösenden Strahls, und einer Richtvorrichtung, welche ausgebildet ist, den ersten und zweiten Strahl derart auszurichten, dass diese wenigstens an der Position des Fluginsekts überlappen.
12. Vorrichtung (10) nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die akustischen Überwachungsmittel mindestens ein Mikrofon (20) aufweisen, das insbesondere eine richtungsorientierte Hörakustik, insbesondere eine Nierencharakteristik, auf- weist.
13. Vorrichtung (10) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionserfassungsmittel ausgebildet sind, das erfasste Fluginsekt mittels Schallwellen und/oder Ultraschallwellen und/oder Mikrowellen und/oder Radar-Wellen und/oder Laserstrahlen zu orten.
14. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Kontroll- und Rechnereinheit (70) und eine Speichereinheit zur Koordination der Überwachungsmittel, der Positionserfassungsmittel und der Manipulationseinheit enthält.
15. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Manipulationseinheit eine Richtvorrichtung, eine Zieleinheit und/oder eine
Fokussierungseinheit zur Ausrichtung und/oder Fokussierung der die Wärmeabsorption auslösenden Strahlen auf das Fluginsekt enthält, insbesondere eine mit der Richtvorrichtung zusammenwirkenden Zieleinheit und/oder Fokussierungseinheit.
16. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionserfassungsmittel und/oder Manipulationseinheit jeweils mindestens eine Laserquelle in Form einer Laserdiode (100, 100') enthält.
17. Vorrichtung (10) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtvorrichtung einen micro-elektromagnetischen Spiegel (50, 50') enthält.
18. Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 und/oder einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17 zum Manipulieren eines Fluginsektes in einem Innenbereich eines Nutzerobjektes, wie eines Hauses, eines Autos oder dergleichen.
19. Verwendung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der überwachte Raumbereich in Form einer Nutzeröffnung, wie einer Tür, eines Fensters oder dergleichen, des Nutzerobjektes gebildet ist.
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