EP3665458A1 - Verfahren zur erkennung einer auf eine oberfläche eines gegenstands einwirkenden zustandskonstellation sowie oberflächenbezugsmaterial dafür - Google Patents

Verfahren zur erkennung einer auf eine oberfläche eines gegenstands einwirkenden zustandskonstellation sowie oberflächenbezugsmaterial dafür

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EP3665458A1
EP3665458A1 EP18724533.7A EP18724533A EP3665458A1 EP 3665458 A1 EP3665458 A1 EP 3665458A1 EP 18724533 A EP18724533 A EP 18724533A EP 3665458 A1 EP3665458 A1 EP 3665458A1
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EP
European Patent Office
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vehicle
sensors
signals
arithmetic unit
control unit
Prior art date
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Ceased
Application number
EP18724533.7A
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French (fr)
Inventor
Markus Metz
Oliver Stahlhut
Roland Wolff
Jörg Tellenbröker
Dirk Kaschub
Jens Jünemann
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.)
Benecke Kaliko AG
Original Assignee
Benecke Kaliko AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Benecke Kaliko AG filed Critical Benecke Kaliko AG
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    • B60N2220/00—Computerised treatment of data for controlling of seats
    • B60N2220/20—Computerised treatment of data for controlling of seats using a deterministic algorithm

Definitions

  • the invention relates to a method for detecting a constellation, acting on a surface of an object, of one or more mechanical forces and / or physical / chemical states, wherein in each case discrete
  • Surface areas sensors are assigned and at least one control unit is provided with at least one arithmetic unit and associated memory units.
  • the generally increasing digitization and, for example, in the area of
  • a variety of functions must and can be regulated and controlled in the vehicle interior by the vehicle occupants, e.g. Air conditioning, heating functions, windows, mirrors and lamps adjustment,
  • HMI Human to Machine Interface
  • touch sensors are already established as HMIs in many areas, eg as touch screen devices in smartphones.
  • Controls or functions provide intuitive operation while avoiding mechanical knobs, switches, knobs or dials.
  • a sensor element for detecting the seat occupancy which comprises a measuring coil and a surrounding the measuring coil and another spring coil forming
  • the measuring coil is charged with an alternating current.
  • DE 602 06 786 T2 discloses a method for determining the weight parameters of a seat passenger, in which at least two parameters of an occupancy sensor are determined and a correlation vector determines a probability vector which makes it possible to detect a specific seat passenger.
  • Driver state analyzes, at the back of the driver or in the backrest of a Driver's seat arranged flat trained electromyography sensors (EMG sensors) based on mathematical vitality analyzes to determine the driver's condition.
  • EMG sensors electromyography sensors
  • Plastic interior cladding with three-dimensionally embossed surfaces or graining Plastic interior cladding with three-dimensionally embossed surfaces or graining.
  • the multi-layered construction usually consists of an upper cover or decorative layer provided with the embossed or molded surface, and one or more sub-layers.
  • the cover layer is usually provided with a lacquer layer and can also be colored.
  • resistive systems are known in the prior art, for example, designed as touch sensors, as resistive and capacitive systems.
  • Air layer or microdots are spaced. By pressing on a specific location both layers are contacted and an electrical measurement signal, which is sent through the lower layer is thereby changed. This allows the point of contact to be located.
  • Such systems are standard for rigid applications such as displays of Telephones and operating devices. Flexible and yet flexible applications can not be realized in this way.
  • Capacitive touch sensors are based on a capacitive coupling effect. By a suitable coating of a substrate and a plurality of independent contact sensors can be realized, which also allow the simultaneous detection of a plurality of points of contact.
  • the area to be contacted is with a sensor array, i. provided with an array of a plurality of horizontal and vertical sensors, which serve as transmitters or receivers of electrical signals.
  • Film form as a user interface which has textile-like electrodes which are arranged above and below a textile element which changes its electrical resistance as a function of pressure.
  • the electrodes detect the
  • the object was a method for detecting a force acting on a surface of an object constellation of forces and / or
  • a constellation of mechanical forces and / or states acting on an object surface is detected by sensors which are assigned to individual discrete surface areas, and this constellation is transmitted in the form of appropriate sensor signals to the control unit where it is processed with the aid of the arithmetic unit and corresponding algorithms the sensor signals or their strength, time sequence, etc. of a constellation characterized by a substantially simultaneous plurality of forces and / or states are stored as reference patterns, with respective actual subsequent and likewise predetermined values
  • Algorithms determined constellations with one or more previous
  • Reference patterns are compared, wherein at a determined by the arithmetic unit predetermined similarity or identity of the constellations with a reference pattern by the arithmetic unit or the control unit predetermined signals or manipulated variables are generated and output for particular actuators, actuators or signal elements or at a determined by the arithmetic unit predetermined similarity or identity of the constellations more computational or
  • Authentication operations are started in at least the arithmetic unit of the control unit.
  • Power distribution has generated on the seat. This can then be ascertained by, for example, determining the localized force distribution on the seat, the center of gravity, the body weight and, therefrom, the posture or the seat dynamic, which can be compared with the corresponding quantities of a previous load.
  • this is done with the aim of detecting and possibly authorizing a person sitting on a chair, preferably on a vehicle seat, wherein the sensors are arranged within the seat or seat surface and with the help of the sensors caused by the person specifically distributed weight load, shape change or Impression depth of the seat surface and / or the dynamic change of such a size detected and with one or more previous corresponding
  • Reference patterns are compared, which are generated and output at a determined by the arithmetic unit predetermined similarity or identity of these variables with a reference pattern by the arithmetic unit or the control unit predetermined signals and / or manipulated variables. The among other things determined in the arithmetic unit
  • Posture, weight distribution and also their dynamic change can be determined with a certain tolerance individually for each person and as a pattern again recognizable.
  • the inventive method for detecting and possibly authorizing a person located on a vehicle seat is used, in which by the arithmetic unit or the control unit signals and / or manipulated variables for at least the personal setting of the vehicle seat or for personal settings the air conditioning system, the vehicle controls or vehicle equipment, mirrors, etc. are generated and output.
  • Such an individualization makes it possible, for example, in the case of a driver's seat of a motor vehicle, to provide all vehicle settings again after the driver has boarded in, which the same driver has already set for himself as optimal during previous trips. This is particularly advantageous for vehicles that are used by multiple drivers.
  • sensors in an office chair or in a living room armchair could switch certain devices in the room or operate lighting and ventilation via a connected control or computer unit.
  • a further advantageous embodiment of the method according to the invention consists in its use for detecting and possibly authorizing a person located on a vehicle seat in that signals to the
  • Arithmetic unit of the control unit or other control devices of the vehicle are given and with the aid of an algorithm specified there an authentication operations / authentication calculation is started, which are advantageously blocked in case of lack of authentication vehicle controls or vehicle equipment or not unlocked.
  • the method is used in conjunction with a keyless entry system for a motor vehicle so that a
  • Verification and authentication of the person is done after the car is opened and the person has taken seat in the driver's seat.
  • Other uses are also possible, such as the authorization of operator for a machine or for a computer from a reference pattern for occupying a seat or for a surface of, for example, a handle, a button, or a joy stick
  • the invention further relates to a planar, preferably multilayer reference or coating material for surfaces of objects for carrying out the method according to the invention, in particular decorative cover material for a vehicle seat, in which sensor and / or signal elements in the form of sensory layers or networked sensors (eg sensor networks) formed and discrete surface areas or surface areas are assigned so that can be detected by external influences variable state variables of the discrete area / surface areas detectable and as appropriate signals to a control unit and processed there by means of an algorithm.
  • sensor and / or signal elements in the form of sensory layers or networked sensors (eg sensor networks) formed and discrete surface areas or surface areas are assigned so that can be detected by external influences variable state variables of the discrete area / surface areas detectable and as appropriate signals to a control unit and processed there by means of an algorithm.
  • Layers of one or more layers of conductive paste are constructed, preferably applied by screen printing on one of the layers of the reference or coating material, wherein the sensory layers are preferably constructed so that state changes of the limited regions are detected by inductive, capacitive or triboelectric effects, preferably in cooperation
  • Such layers may be constructed to be e.g. capacitive or inductive act and thereby generate corresponding signals.
  • a coating or cover material can be provided very flat trained Sensoriksy systems that hardly apply to the subject surfaces and thus not noticeable.
  • sensor and / or signal elements are formed as conductive threads or filaments, preferably applied to or woven into one of the layers of the reference or coating material, here e.g. in a textile base or carrier layer of the cover material, wherein the threads or filaments are preferably arranged so that state changes of the limited regions are detected by inductive, capacitive or triboelectric effects, preferably in interaction with each other.
  • such a method or a corresponding reference or coating material according to the invention can be used in particular for a vehicle seat for a motor vehicle.

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Abstract

Verfahren zur Erkennung einer auf eine Oberfläche eines Gegenstands einwirkenden Konstellation von ein oder mehreren mechanischen Kräften und/oder physikalisch/chemischen Zuständen, wobei jeweils diskreten Oberflächenbereichen Sensoren zugeordnet sind und eine auf die Oberfläche einwirkende Konstellation aus mechanischen Kräften und/oder Zuständen durch die Sensoren detektiert, in Form entsprechender Signale an ein Steuergerät übermittelt und dort mit Hilfe der Recheneinheit und entsprechenden Algorithmen so verarbeitet werden, dass die Signale einer solchen Konstellation als Referenzmuster abgespeichert werden, wobei jeweils aktuelle nachfolgende und ebenfalls nach vorgegebenen Algorithmen ermittelte Konstellationen mit einem oder mehreren vorherigen Referenzmustern verglichen werden und bei einer durch die Recheneinheit ermittelten vorgegebenen Ähnlichkeit vorgegebene Signale oder Stellgrößen erzeugt und ausgegeben werden für insbesondere Betätigungseinrichtungen, Stell- oder Signalelemente oder weitere Rechen-oder Authentifizierungsoperationen. Weiterhin ist ein dekoratives Bezugsmaterial für einen Fahrzeugsitz offenbart, in welchem Sensor-und/oder Signalelemente zur Durchführung des Verfahrens ausgebildet sind.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Erkennung einer auf eine Oberfläche eines Gegenstands einwirkenden Zustandskonstellation sowie Oberflächenbezugsmaterial dafür
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung einer auf eine Oberfläche eines Gegenstands einwirkenden Konstellation von ein oder mehreren mechanischen Kräften und/oder physikalisch/chemischen Zuständen, wobei jeweils diskreten
Oberflächenbereichen Sensoren zugeordnet sind und mindestens ein Steuergerät mit mindestens einer Recheneinheit und zugehörigen Speichereinheiten vorgesehen ist.
Ebenfalls ist ein flächiges, vorzugsweise mehrschichtiges Bezugs- oder
Beschichtungsmaterial für Oberflächen von Gegenständen zur Durchführung des
Verfahrens offenbart.
Die allgemein zunehmende Digitalisierung und der zum Beispiel im Bereich der
Fahrzeugausrüstungen immer mehr zunehmende Bedarf an Komforteinrichtungen führen nicht nur in diesen Bereichen dazu, dass der Wunsch nach immer stärkerer
Individualisierung von Funktionen, Gegenständen oder Umgebungen besteht. Bleibt man bei den Fahrzeugen, so ist es bereits bekannt, zum Schließen oder Öffnen von Türen Systeme zu verwenden, die bei Annäherung eines zu einem Keyless-Entry-System gehörigen Schlüssels bzw. Schlüsselsenders an ein Fahrzeug das Entsperren desselben ermöglichen. Ebenfalls sind bereits Systeme bekannt, die anhand einer Prüfung von Fingerabdrücken oder durch individuelle Sprachsteuerung/Spracherkennung solche Funktionen auslösen.
Der Wunsch nach immer stärkerer Individualisierung und Anpassung der Umgebung auf den nutzenden Menschen sowie die personalisierte Bedienung von Gerätschaften erfordert es mehr und mehr, unterschiedliche oder benachbarte Fachgebiete bei der Suche nach Lösungen zu betrachten.
So werden etwa auf der einen Seite neuerdings Bezugsmaterialien bzw. flexible
Flächenmaterialien als Funktions- oder Sensorelemente in Steuerungen mit einbezogen. Solche flexiblen Flächenmaterialien mit Sensor- oder Signalelementen sind zum Beispiel im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik bekannt. Ausgangspunkt sind hier Überlegungen zur „Funktionalisierung" von bisher nur dekorativen Oberflächen oder Beschichtungsfolien im Innenraum von Kraftfahrzeugen.
Grundsätzlich müssen und können im Kfz-Innenraum eine Vielzahl von Funktionen durch die Fahrzeuginsassen geregelt und gesteuert werden, z.B. Klimaanlage, Heizfunktionen, Betätigung der Fensterheber, Einstellung von Spiegeln und Lampen,
Musikanlageneinstellungen, Navigationsgeräteinsellungen, Bedienung von
Kommunikationsgeräten etc.
Zur Bedienung dieser Funktionen sind in der Regel bisher eine Vielzahl von separaten und in die Oberflächen von z.B. Armaturenbrett und Türverkleidung eingelassene Reglern, Schaltern und Einstelltaster etc. als„Human to Machine Interface (HMI) " notwendig, die bei der Innenraumgestaltung von den Designern berücksichtigt werden müssen und häufig die Designlinie im Innenraum stören. Zudem wirkt die Vielzahl von sichtbaren
Einstellmöglichkeiten in modernen Fahrzeugen häufig unübersichtlich und erschwert dadurch eine intuitive Bedienung. Es wurde daher bereits darüber nachgedacht, in die Bedienoberfläche von Gegenständen eine Sensorik zu integrieren, mit dem Ziel der Bereitstellung von Bedienfunktionen. Bei flexiblen Folien mit genarbten oder geprägten Oberflächen, wie z.B. bei Kunstlederfolien für den Automobilinnenraum, die nicht nur extremen Dehnungen bei der Herstellung und beim Aufbringen auf die festen Trägen unterworfen sind, sondern auch höchsten
Temperaturschwankungen im Betrieb, ist die Integration von Sensorik jedoch schwierig und deshalb bisher nicht durchgesetzt. Auf der anderen Seite sind Berührungssensoren als HMI in vielen Bereichen schon etabliert, z.B. als touch-screen-Einrichtungen bei Smartphones. Solche
Bedienungselemente oder -funktionen ermöglichen eine intuitive Bedienung bei gleichzeitiger Vermeidung mechanischer Knöpfe, Schalter, Drehregler oder Einstellräder.
Ähnliche Entwicklungen wie bei den genannten Bedienelementen sind erfolgt bei auf die Insassen eines Fahrzeugs angepassten Einstellungen der Fahrzeugeinrichtungen, wie etwa Sitze, Spiegeleinstellungen, Lenkradhöhen etc. Hier sind jedoch mittlerweile und im Sinne der anfangs angesprochenen Individualisierung/Personalisierung Systeme erwünscht, die automatisch erkennen können, welcher Insasse vorhanden ist und die dessen bevorzugte Grundeinstellung von Fahrzeugeinrichtungen einstellen.
Bekannt sind diesbezüglich beispielsweise Sensoriksysteme zur Anwendung bei
Sitzelementen insbesondere zur Passagiererkennung und -Überwachung. So offenbart z.B. die DE 10 2011 085 263 B4 ein Sensorelement zur Erkennung der Sitzbelegung, welches eine Messspule und eine die Messspule umgebendes und eine weitere Federspule bildendes
Doppelfederelement aufweist. Die Messspule wird mit einem Wechselstrom beaufschlagt.
Durch die induktive Kopplung zwischen Messspule und Federspule wird dann in der Messspule eine Spannung induziert, die einer Krafteinwirkung auf die Federspule und damit auf ein Sitzelement proportional ist. Eine solche Sensorik ist jedoch zur Integration in flexible Flächenelemente eher nicht geeignet
Die DE 602 06 786 T2 offenbart ein Verfahren zur Bestimmung von Gewichtsparametern eines Sitzpassagiers, bei dem mindestens zwei Parameter eines Belegungssensors ermittelt werden und über eine Korrelation ein Wahrscheinlichkeitsvektor bestimmt wird, der es erlaubt, einen bestimmten Sitzpassagier zu erkennen.
Die DE 10 2012 002 037 AI offenbart eine Vorrichtung zur Durchführung von
Fahrerzustandsanalysen, bei der am Rücken des Fahrers bzw. in der Rückenlehne eines Fahrersitzes angeordnete flach ausgebildete Elektromyografie-Sensoren (EMG Sensoren) anhand von mathematischen Vitalanalysen den Fahrerzustand bestimmen sollen.
Geht man in der eingangs genannten Zusammenschau der Fachgebiete weiter zur
Gestaltung von Oberflächen, z.B. im Fahrzeuginnenraum/ KFZ-Innenraum, so sind dort dekorative Flächenmaterialien allgemein bei einer Vielzahl von Gegenständen bekannt. So weisen z. B. Armaturenbretter, Sitzbezüge und Türverkleidungen für Kraftfahrzeuge Leder- oder Textilbezüge auf, oder auch kunstlederne Innenverkleidungen /
Kunststoffinnenverkleidungenmit dreidimensional geprägter Oberflächen bzw. Narbung.
Folien für die Innenverkleidung von Kraftfahrzeugen, für Möbel, Taschen oder ähnliches, landläufig auch als Kunstleder bezeichnet, besitzen oft einen mehrschichtigen Aufbau, sind vielfach unterschäumt und zeigen auf ihrer Oberseite dreidimensional strukturierte Oberflächen in verschiedensten Formen und Ausführungen. Der mehrschichtige Aufbau besteht in aller Regel aus einer oberen Deck- oder Dekorschicht, die mit der geprägten oder eingeformten Oberfläche versehen ist, und aus einer oder mehreren Unterschichten. Die Deckschicht ist in der Regel mit einer Lackschicht versehen und kann auch eingefärbt werden. Durch entsprechendes Einstellen der Schichten, auch durch angepasste Weichheit oder durch die bereits genannten geschäumten Schichten entsteht eine ansprechende Haptik, d.h. eine angenehm„weiche" Griffigkeit der Kunststofffolie sowie auch ein bestimmter Glanz, d.h. bestimmte Reflexionseigenschaften.
Weiterhin sind im Stand der Technik flächige Sensoren bekannt, beispielsweise ausgebildet als Berührungssensoren, als resistive und kapazitive Systeme. Resistive Systeme beruhen in der Regel auf zwei Lagen mit elektrisch leitendem oder halbleitendem Material (häufig ITO = Indium- Zinnoxid), wobei beide Lagen durch eine dünne
Luftschicht oder Mikropunkte beabstandet sind. Durch Druck auf eine bestimmte Stelle werden beide Lagen kontaktiert und ein elektrisches Messsignal, welches durch die untere Lage gesendet wird, wird dadurch verändert. Dadurch lässt sich der Berührungspunkt lokalisieren. Solche Systeme sind Standard für starre Anwendungen wie Displays von Telefonen und Bediengeräten. Flexible und gleichzeitig dehnfähige Anwendungen lassen sich jedoch so nicht realisieren.
Kapazitive Berührungssensoren beruhen auf einem kapazitiven Kupplungseffekt. Durch eine geeignete Beschichtung eines Substrats können auch eine Vielzahl voneinander unabhängige Berührungssensoren realisiert werden, die auch die gleichzeitige Detektion einer Vielzahl von Berührungspunkten erlauben. Typischerweise ist die zu berührende Fläche mit einem Sensor- Array, d.h. mit einer Anordnung einer Vielzahl von horizontalen und vertikalen Sensoren versehen, die als Sender oder Empfänger elektrischer Signale dienen. Ein solches System offenbart die US 2006097991 AI, wobei dort ein so genanntes „Touch-Panel" gezeigt ist, welches eine transparente kapazitive Sensor anordnung aufweist, die unterschiedliche Positionen von Berührungen auf der Bedienfläche oder Funktionsfläche erkennen und in Signale umformen kann. Bekannt sind auch Sensoren auf Basis von leitfähigen Textilien. Solche Sensoren sind flexibel und dehnfähig. Allerdings müssen die leitfähigen textilen Fäden entweder in üblichen textilen Verarbeitungsverfahren (Stricken, Weben etc.) verarbeitet werden, so dass nur flächige einzelne/separate elektrische Gebilde erzeugt werden können ohne eine benutzerdefinierte Geometrie. Als Alternative können die leitfähigen Fäden
benutzerdefiniert auf einen textilen Untergrund aufgestickt werden, so dass ein
aufwändiger Arbeitsgang notwendig ist und die textile Ebenheit deutlich negativ beeinflusst ist.
Die US 7,145,432 B2 offenbart ein druckempfindliches flexibles Schaltelement in
Folienform als Bedienungselement (user interface), welches textilartige Elektroden aufweist, die über und unter einem textilen Element angeordnet sind, welches seinen elektrischen Widerstand druckabhängig ändert. Die Elektroden detektieren die
Widerstandsänderung und erzeugen somit ein in vielen Anwendungen verwertbares Signal. Wird ein solches Bedienelement jedoch unter starker Dehnung auf einen Träger gespannt und dort fixiert, ist in den gedehnten Bereichen die Schaltfunktion verändert oder behindert. Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass im Stand der Technik auf vielen mehr oder weniger benachbarten Fachgebieten viele Ansätze zur Funktionalisierung von Folien, zur Einbindung von Sensorik in Oberflächen, zum Beispiel in Polstersitze, zur Erkennung von einwirkenden Belastungen oder zur Erkennung von auf einem Sitz sich aufhaltenden
Personen vorhanden sind, dass jedoch eine präzise Individualisierung und eine Zuordnung bzw. Erkennung von autorisierten Personen bisher nicht ausreichend realisiert worden ist.
Für die Erfindung bestand also die Aufgabe, ein Verfahren zur Erkennung einer auf eine Oberfläche eines Gegenstands einwirkenden Konstellation von Kräften und/oder
Einwirkungen oder Umgebungszuständen und eine dazu geeignetes Bezugs- oder Beschichtungsmaterial für den Gegenstand bereitzustellen, wobei eine individuelle Erkennung und Zuordnung von Kraftkonstellationen, von Einwirkungen durch Personen und Zustände möglich wird und damit auch ein Autorisierung oder eine
Sicherheitsfunktion realisierbar ist oder auch eine individuelle Einstellung von
Einrichtungen oder Funktionen auf die jeweilige Person, also z.B. auf den jeweiligen Fahrzeuginsassen ermöglicht.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen offenbart.
Dabei wird eine auf Gegenstandsoberfläche einwirkende Konstellation aus mechanischen Kräften und/oder Zuständen durch Sensoren detektiert, die einzelnen jeweils diskreten Oberflächenbereichen zugeordnet sind, und diese Konstellation in Form entsprechender Sensorsignale an das Steuergerät übermittelt und dort mit Hilfe der Recheneinheit und entsprechenden Algorithmen so verarbeitet, dass die Sensorsignale bzw. deren Stärke, zeitliche Abfolge etc. einer durch eine im Wesentlichen zeitgleiche Vielzahl von Kräften und/oder Zuständen gekennzeichnete Konstellation als Referenzmuster abgespeichert werden, wobei jeweils aktuelle nachfolgende und ebenfalls nach vorgegebenen
Algorithmen ermittelte Konstellationen mit einem oder mehreren vorherigen
Referenzmustern verglichen werden, wobei bei einer durch die Recheneinheit ermittelten vorgegebenen Ähnlichkeit oder Identität der Konstellationen mit einem Referenzmuster durch die Recheneinheit bzw. das Steuergerät vorgegebene Signale oder Stellgrößen erzeugt und ausgegeben werden für insbesondere Betätigungseinrichtungen, Stell- oder Signalelemente oder wobei bei einer durch die Recheneinheit ermittelten vorgegebenen Ähnlichkeit oder Identität der Konstellationen weitere Rechen- oder
Authentifizierungsoperationen in mindestens der Recheneinheit des Steuergeräts gestartet werden.
Durch einen solchen Vergleich von eine aktuellen solchen Konstellationen mit den Konstellationen, die vorher als Referenzen / Referenzmuster ermittelt und abgespeichert wurden, kann festgestellt werden ob eine bereits bekannte Konstellation wieder vorhanden ist, also etwa ob eine Person, die aktuell auf z.B. einem Sitz platzgenommen hat, schon einmal auf diesen Sitz gesessen und eine entsprechende Druckverteilung bzw.
Kraftverteilung auf dem Sitz erzeugt hat. Das lässt sich dann dadurch feststellen, dass beispielsweise die lokale, einzelnen Bereichen zugeordnete Kraftverteilung auf dem Sitz, der Schwerpunkt, das Körpergewicht und daraus die Sitzhaltung oder die Sitzdynamik ermittelt wird und mit den entsprechenden Größen einer vorherigen Belastung verglichen werden kann. Vorteilhafterweise geschieht dies mit dem Ziel der Erkennung und ggf. Autorisierung einer auf einem Sitzmöbel, vorzugsweise auf eine Fahrzeugsitz befindlichen Person, wobei die Sensoren innerhalb der Sitzfläche oder Sitzoberfläche angeordnet sind und mit Hilfe der Sensoren eine durch die Person verursachte spezifisch verteilte Gewichtsbelastung, Formänderung oder Eindrucktiefe der Sitzoberfläche und/oder die dynamische Änderung einer solchen Größe erfasst und mit einem oder mehreren vorherigen entsprechenden
Referenzmustern verglichen werden, wobei bei einer durch die Recheneinheit ermittelten vorgegebenen Ähnlichkeit oder Identität dieser Größen mit einem Referenzmuster durch die Recheneinheit bzw. das Steuergerät vorgegebene Signale und/oder Stellgrößen erzeugt und ausgegeben werden. Die in der Recheneinheit daraus unter anderem ermittelte
Körperhaltung, Gewichtsverteilung und auch deren dynamische Veränderung sind mit einer gewissen Toleranz individuell für jede Person feststellbar und als Muster wieder erkennbar.
Stellt man nun mithilfe dieses Verfahrens fest, dass die Person, die nun auf dem Sitz sich befindet, bereits vorher dort gesessen hat, so können dieselben Einstellungen wieder vorgenommen werden, die diese Person eventuell für bei dem vorhergehenden Sitzen auf diesem Sitzplatz für sich festgelegt hat. Dies können die Einstellungen des Sitzes selbst sein, dies können aber auch Beleuchtungseinrichtungen, Klimaeinrichtungen, allgemeine Komforteinstellungen etc. sein. Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass das erfindungsgemäße Verfahren zur Erkennung und ggf. Autorisierung einer auf einem Fahrzeugsitz befindlichen Person genutzt wird, bei dem durch die Recheneinheit bzw. das Steuergerät Signale und/oder Stellgrößen für mindestens die personenbezogene Einstellung des Fahrzeugsitzes oder für personenbezogene Einstellungen der Klimaanlage, der Fahrzeugbedienelemente oder Fahrzeugeinrichtungen, Spiegel etc. erzeugt und ausgegeben werden. Durch eine solche Individualisierung ist es zum Beispiel bei einem Fahrersitz eines Kraftfahrzeugs möglich, nach dem Einsteigen des Fahrers sämtliche Fahrzeugeinstellungen wieder bereitzustellen die derselbe Fahrer bereits bei vorigen Fahrten für sich als optimal eingestellt hat. Dies ist besonders vorteilhaft für Fahrzeuge, die von mehreren Fahrern benutzt werden.
Natürlich gilt dasselbe prinzipiell für jeden anderen Gegenstand, auf dessen Oberfläche Kräfte einwirken, aber eben insbesondere für Sitze oder Liegen, deren Oberfläche in direktem Kontakt mit Individuen steht. So könnten beispielsweise Sensoren in einem Bürostuhl oder in einem Wohnzimmersessel über eine angeschlossene Steuerungs- oder Rechnereinheit bestimmte Einrichtungen in dem Zimmer schalten oder Beleuchtungen und Belüftungen betätigen.
Eine weitere selbsterklärend vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass der Vergleich mit Referenzmustern zur Warnung bei falscher Sitzposition, zur Müdigkeitserkennung oder für eine Sicherheitsfahrschaltung bzw. Totmanneinrichtung genutzt wird. Eine weitere vorteilhafte Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht bei seiner Nutzung zur Erkennung und ggf. Autorisierung einer auf einem Fahrzeugsitz befindlichen Person darin, dass durch die Recheneinheit bzw. das Steuergerät Signale an die
Recheneinheit des Steuergeräts oder weitere Steuergeräte des Fahrzeugs gegeben werden und mit Hilfe eines dort vorgegebenen Algorithmus eine Authentifizierungsoperationen/ Authentifizierungsrechnung gestartet wird, wobei vorteilhafterweise bei mangelnder Authentifizierung Fahrzeugbedienelemente oder Fahrzeugeinrichtungen blockiert oder nicht entsichert werden. Diesbezüglich ist es beispielsweise möglich, dass das Verfahren im Zusammenspiel mit einem Keyless-Entry-System für ein Kraftfahrzeug so genutzt wird, dass eine
Verifizierung und Authentisierung der Person vorgenommen wird, nachdem das Auto geöffnet und die Person auf dem Fahrersitz Platz genommen hat. Auch andere Einsätze sind möglich, beispielsweise die Autorisierung von Bedienungspersonal für eine Maschine oder für einen Computer anhand eines Referenzmusters für die Belegung eines Sitzes oder für die auf eine Oberfläche etwa eines Griffs, einer Taste oder eines Joy-Sticks
einwirkende Konstellation von ein oder mehreren mechanischen Kräften und/oder physikalisch/chemischen Zuständen. Die Erfindung betrifft weiterhin ein flächiges, vorzugsweise mehrschichtiges Bezugs- oder Beschichtungsmaterial für Oberflächen von Gegenständen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, insbesondere dekoratives Bezugsmaterial für einen Fahrzeugsitz, in welchem Sensor- und/oder Signalelemente in Form von sensorischen Schichten oder vernetzten Sensoren (z.B. Sensornetzwerke) ausgebildet und diskreten Flächenbereichen bzw. Oberflächenbereichen so zugeordnet sind, so dass durch äußere Einwirkungen veränderbare Zustandsgrößen der diskreten Flächen-/Oberflächenbereiche detektierbar und als entsprechende Signale an ein Steuergerät übermittelbar und dort mit Hilfe eines Algorithmus verarbeitbar sind. Durch die Integration der Sensoren-und Signalelemente innerhalb des Bezugs- oder Beschichtungsmaterial lassen sich auf sehr einfache Weise entsprechende Gegenstände zur Durchführung des Verfahrens ausrüsten. Dabei ist auch noch eine Nachrüstung möglich und es ist nicht erforderlich, z.B. einzelne Sensoren Stück für Stück in die Gegenstandsoberfläche einzubauen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung eines solchen Bezugs- oder Beschichtungsmaterials besteht darin, dass die Sensor- und/oder Signalelemente in Form von sensorischen
Schichten aus einer oder mehreren Schichten aus leitfähiger Paste aufgebaut sind, vorzugsweise aufgebracht im Siebdruckverfahren auf eine der Schichten des Bezugs- oder Beschichtungsmaterials, wobei die sensorischen Schichten vorzugsweise so aufgebaut sind, dass Zustandsänderungen der begrenzten Bereiche über induktive, kapazitive oder triboelektrische Effekte detektiert werden, vorzugsweise im Zusammenwirken
miteinander. Solche Schichten können, wie oben einleitend dargestellt, so aufgebaut sein, dass sie z.B. kapazitiv oder induktiv wirken und dadurch entsprechende Signale erzeugen. Durch ein solches Beschichtung oder Bezugsmaterial lassen sich sehr flach ausgebildete Sensoriksy steme bereitstellen, die auf den Gegenstandsoberflächen kaum auftragen und somit nicht auffallen.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass Sensor- und/oder Signalelemente als leitfähige Fäden oder Filamente ausgebildet sind, vorzugsweise aufgebracht auf oder eingewebt in eine der Schichten des Bezugs- oder Beschichtungsmaterials, hier z.B. in eine textile Grund- oder Trägerschicht des Bezugsmaterials, wobei die Fäden oder Filamente vorzugsweise so angeordnet sind, dass Zustandsänderungen der begrenzten Bereiche über induktive, kapazitive oder triboelektrische Effekte detektiert werden, vorzugsweise im Zusammenwirken miteinander.
Wie bereits oben anhand der Beispiele ausgeführt, kann ein solches Verfahren oder ein entsprechendes erfindungsgemäßes Bezugs-oder Beschichtungsmaterial insbesondere für einen Fahrzeugsitz für ein Kraftfahrzeug genutzt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Erkennung einer auf eine Oberfläche eine Gegenstands einwirkenden Konstellation von ein oder mehreren mechanischen Kräften und/oder
physikalisch/chemischen Zuständen, wobei jeweils diskreten Oberflächenbereichen Sensoren zugeordnet sind und mindestens ein Steuergerät mit mindestens einer Recheneinheit und zugehörigen Speichereinheiten vorgesehen ist, dadurch
gekennzeichnet, dass eine auf die Oberfläche einwirkende Konstellation aus mechanischen Kräften und/oder Zuständen durch die Sensoren detektiert, in Form entsprechender Signale an das Steuergerät übermittelt und dort mit Hilfe der
Recheneinheit und entsprechenden Algorithmen so verarbeitet werden, dass die Signale einer durch eine im Wesentlichen zeitgleiche Vielzahl von Kräften und/oder Zuständen gekennzeichnete Konstellation als Referenzmuster abgespeichert werden, wobei jeweils aktuelle nachfolgende und ebenfalls nach vorgegebenen Algorithmen ermittelte Konstellationen mit einem oder mehreren vorherigen Referenzmustern verglichen werden, wobei bei einer durch die Recheneinheit ermittelten vorgegebenen Ähnlichkeit oder Identität der Konstellationen mit einem Referenzmuster durch die Recheneinheit bzw. das Steuergerät vorgegebene Signale oder Stellgrößen erzeugt und ausgegeben werden für insbesondere Betätigungseinrichtungen, Stell- oder
Signalelemente oder weitere Rechen- oder Authentifizierungsoperationen in mindestens der Recheneinheit des Steuergeräts gestartet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 zur Erkennung und ggf. Autorisierung einer auf einem Sitzmöbel, vorzugsweise auf eine Fahrzeugsitz befindlichen Person, wobei die
Sensoren innerhalb der Sitzfläche oder Sitzoberfläche angeordnet sind und mit Hilfe der Sensoren eine durch die Person verursachte spezifisch verteilte Gewichtsbelastung, Formänderung oder Eindrucktiefe der Sitzoberfläche und/oder die dynamische Änderung einer solchen Größe erfasst und mit einem oder mehreren vorherigen entsprechenden Referenzmustern verglichen werden, wobei bei einer durch die
Recheneinheit ermittelten vorgegebenen Ähnlichkeit oder Identität dieser Größen mit einem Referenzmuster durch die Recheneinheit bzw. das Steuergerät vorgegebene Signale und/oder Stellgrößen erzeugt und ausgegeben werden.
Verfahren nach Anspruch 2 zur Erkennung und ggf. Autorisierung einer auf einem Fahrzeugsitz befindlichen Person, bei dem durch die Recheneinheit bzw. das
Steuergerät Signale und/oder Stellgrößen für mindestens die personenbezogene Einstellung des Fahrzeugsitzes oder für personenbezogene Einstellungen der
Klimaanlage, der Fahrzeugbedienelemente oder Fahrzeugeinrichtungen erzeugt und ausgegeben werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Vergleich mit
Referenzmustern zur Warnung bei falscher Sitzposition, zur Müdigkeitserkennung oder für eine Sicherheitsfahrschaltung bzw. Totmanneinrichtung genutzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Erkennung und ggf. Autorisierung einer auf einem Fahrzeugsitz befindlichen Person, bei dem durch die Recheneinheit bzw. das Steuergerät Signale an die Recheneinheit des Steuergeräts oder weitere Steuergeräte des Fahrzeugs gegeben werden und mit Hilfe eines dort vorgegebenen Algorithmus eine Authentifizierungsoperationen/ Authentifizierungsrechnung gestartet wird.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem bei mangelnder Authentifizierung
Betätigungseinrichtungen, vorzugsweise Fahrzeugbedienelemente oder
Fahrzeugeinrichtungen blockiert oder nicht entsichert werden.
Flächiges, vorzugsweise mehrschichtiges Bezugs- oder Beschichtungsmaterial für Oberflächen von Gegenständen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 6, insbesondere dekoratives Bezugsmaterial für einen Fahrzeugsitz, in welchem Sensor- und/oder Signalelemente ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensor- und/oder Signalelemente in Form von sensorischen Schichten oder vernetzten Sensoren (Sensornetzwerken) ausgebildet und diskreten Flächenbereichen bzw. Oberflächenbereichen so zugeordnet sind, dass durch äußere Einwirkungen veränderbare Zustandsgrößen der diskreten Flächen-/Oberflächenbereiche detektierbar und als entsprechende Signale an ein Steuergerät übermittelbar und dort mit Hilfe eines Algorithmus verarbeitbar sind.
8. Flächiges Bezugs- oder Beschichtungsmaterial nach Anspruch 7, bei dem die
Sensoren zur Kraft-, Dehungs-, Temperatur oder Feuchtigkeitssmessung ausgebildet sind. 9. Flächiges Bezugs- oder Beschichtungsmaterial nach Anspruch 7 oder 8, bei dem
Sensor- und/oder Signalelemente in Form von sensorischen Schichten aus einer oder mehreren Schichten aus leitfähiger Paste aufgebaut sind (z.B. Kapazitiv),
vorzugsweise aufgebracht im Siebdruckverfahren auf eine der Schichten des Bezugsoder Beschichtungsmaterials, wobei die sensorischen Schichten vorzugsweise so aufgebaut sind, dass Zustandsänderungen der begrenzten Bereiche über induktive, kapazitive oder triboelektrische Effekte detektiert werden, vorzugsweise im
Zusammenwirken miteinander.
10. Flächiges Bezugs- oder Beschichtungsmaterial nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem Sensor- und/oder Signalelemente als leitfähige Fäden oder Filamente ausgebildet sind, vorzugsweise aufgebracht auf oder eingewebt in eine der Schichten des Bezugsoder Beschichtungsmaterials, vorzugsweise in eine textile Trägerschicht, wobei die Fäden oder Filamente vorzugsweise so angeordnet sind, dass Zustandsänderungen der begrenzten Bereiche über induktive, kapazitive oder triboelektrische Effekte detektiert werden, vorzugsweise im Zusammenwirken miteinander.
11. Fahrzeugsitz für ein Kraftfahrzeug mit einem mehrschichtiges Bezugs- oder
Beschichtungsmaterial nach einem der Ansprüche 7 bis 10.
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