DE10153427A1 - Vorrichtung zur Erfassung von Bewegungen - Google Patents

Abstract

Die Vorrichtung dient zur Erfassung von Bewegungen und weist innerhalb eines gemeinsamen Gerätegehäuses mindestens einen Infrarotstrahlung erfassenden Sensor sowie eine Auswertungseinheit auf. Die Auswertungseinheit ist an den Sensor angeschlossen und umfaßt mindestens einen Datenspeicher sowie mindestens eine Verarbeitungseinheit für die erfaßten Daten.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung von Bewegungen, die innerhalb eines gemeinsamen Gerätegehäuses mindestens einen Infrarotstrahlung erfassenden Sensor sowie eine Auswertungseinheit aufweist, an die der Sensor angeschlossen ist.
• Derartige Vorrichtungen zur Erfassung der Bewegungen von Tieren sind beispielsweise in der PCT-WO 00/11939 beschrieben. Weitere Vorrichtungen zur Erfassung von Bewegungen werden in der EP-OS 0 363 755 sowie der US-PS 43 37 726 erläutert. Diesen bekannten Vorrichtungen ist gemeinsam, daß ein relativ hoher apparativer Aufwand erforderlich ist, um verwertbare Ergebnisse bereitzustellen. Die bekannten Vorrichtungen haben deshalb in der Regel einen derart hohen Preis, in Verbindung mit einem hohen apparativen, den Meßvorgang verkomplizierenden Aufwand, daß eine breite Anwendung nicht möglich ist.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art derart zu konstruieren, daß bei einer einfachen Gerätestruktur und einem niedrigen Herstellungspreis qualitativ hochwertige Überwachungsergebnisse bereitgestellt werden.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Auswertungseinheit mindestens einen Datenspeicher sowie mindestens eine Verarbeitungseinheit für die erfaßten Daten aufweist.
• Durch die Konstruktion der Vorrichtung derart, daß die Auswertungseinheit mit einem Datenspeicher sowie einer eigenen Verarbeitungseinheit versehen ist, ist es möglich, eine sehr einfache und somit preiswerte Grundstruktur der Vorrichtung bereitzustellen und zumindest eine Vorverarbeitung der Daten sowie eine Abspeicherung im Bereich der Vorrichtung selbst durchzuführen. Die Vorrichtung kann während der Datenerfassung an eine übergeordnete Einheit angeschlossen sein, insbesondere ist es aber auch möglich, einen autonomen Betrieb der Vorrichtung zur realisieren und eine spätere Datenübertragung und Weiterverarbeitung der Daten separat vorzunehmen. Dies weist den erheblichen Vorteil auf, daß eine Vielzahl von Vorrichtungen an eine gemeinsame übergeordnete Einheit, beispielsweise einen Personal Computer, angeschlossen werden können. Aufgrund ihrer kleinen räumlichen Abmessung ist die Vorrichtung in einfacher Weise transportierbar und kann nach der Datenerfassung an einem anderen Ort mit einem Anschluß zur übergeordneten Verarbeitungseinheit verbunden werden. Diese Möglichkeit erspart aufwendige Verkabelungen oder Übertragungsstrecken.
• Im Gegensatz zu den Vorrichtungen gemäß dem Stand der Technik, die typischer Weise mit Lichtschrankensystemen oder Kamerasystemen ausgerüstet sind, ermöglicht die Auswertung einer Infrarot-Überwachung, bei der auf ein aktives Senden von Suchsignalen verzichtet und nur vom zu überwachenden Objekt ausgesandte Infrarotstrahlung ausgewertet wird, eine sowohl qualitativ hochwertige Meßwerterfassung als auch einen äußerst günstigen Vorrichtungspreis.
• Die kompakte Geräteausbildung ohne Verwendung von komplizierten Erfassungsapparaturen ermöglicht es insbesondere bei einer Bewegungsüberwachung von Tieren, die in Käfigen gehalten werden, die Überwachungseinrichtung oberhalb oder neben dem Käfig anzuordnen und hierdurch nicht in den Lebensraum der Tiere eingreifen zu müssen. Insbesondere wird ein Umsetzen des Tieres in eine spezielle Überwachungsumgebung vermieden, da ein derartiges Umsetzen stets Verhaltensänderungen beim Tier zur Folge hat. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann unbemerkt vom zu überwachenden lebenden Objekt im Umfeld einer gewohnten Umgebung installiert werden, so daß keine Rückkopplung auf das Verhalten erfolgt und die tatsächliche Bewegungsaktivität erfaßt wird.
• Die Kombination der einfachen meßtechnischen Erfassung, der einfachen Gerätestruktur, sowie der internen Meßwertverarbeitung zur Datenkomprimierung stellt ein Gerät bereit, das für eine massenhafte preiswerte Datenerfassung geeignet ist.
• Zur Unterstützung einer universellen Einsetzbarkeit wird vorgeschlagen, daß die Auswertungseinheit an einen Energiespeicher angeschlossen ist, der innerhalb des Gerätegehäuses angeordnet ist.
• Eine lang andauernde Betriebsfähigkeit wird dadurch unterstützt, daß die Auswertungseinheit mit einem Anschluß für eine externe Energieversorgung gekoppelt ist.
• Zur Ermöglichung einer Zuordnung von erfaßten Bewegungen zu einer Ereigniszeit wird vorgeschlagen, daß die Auswertungseinheit mit einer Uhr gekoppelt ist.
• Zur Unterstützung einer Verarbeitung der erfaßten Meßwerte ist vorgesehen, daß die Auswertungseinheit mindestens eine Schnittstelle zur Verbindung mit einer übergeordneten Verarbeitungseinheit aufweist.
• Eine kurzfristige übergeordnete Datenverarbeitung kann dadurch realisiert werden, daß die Datenschnittstelle für eine Online-Datenübertragung während einer Meßwerterfassung ausgebildet ist.
• Insbesondere bei einer dezentralen Meßwerterfassung ist vorgesehen, daß die Datenschnittstelle für eine Offline- Datenübertragung nach einer Meßwerterfassung ausgebildet ist.
• Eine hohe Bedienungsflexibilität wird dadurch bereitgestellt, daß die Auswertungseinheit mindestens einen Steueranschluß für externe Funktionsvorgaben aufweist.
• Eine erhöhte Informationsqualität kann dadurch erreicht werden, daß der Datenspeicher sowohl zur Abspeicherung von Ereignisdaten als auch zur Abspeicherung mindestens einer Zeitinformation ausgebildet ist.
• Eine typische Anwendung besteht darin, daß der Sensor zur Erfassung einer Bewegung von Tieren ausgebildet ist.
• Insbesondere ist daran gedacht, daß der Sensor zur Erfassung einer Bewegung von Mäusen ausgebildet ist.
• In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:
• Fig. 1 Ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung einer Vorrichtung mit Infrarot-Sensor, Datenspeicher und Verarbeitungseinheit,
• Fig. 2 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung einer Datenverarbeitung in der Verarbeitungseinheit bei kontinuierlichem Speichern der Daten und
• Fig. 3 eine gegenüber Fig. 2 abgewandelte Darstellung, bei der ein Speichern der Daten mit Uhrzeit und Datum erfolgt.
• Fig. 1 zeigt in einer schematischen Blockschaltbilddarstellung den grundsätzlichen Aufbau der Vorrichtung. In einem gemeinsamen Gerätegehäuse (1) sind ein Sensor (2) zur Erfassung von Infrarotstrahlung und eine Auswertungseinheit (3) angeordnet. Die Auswertungseinheit (3) umfaßt einen Datenspeicher (4) sowie eine Verarbeitungseinheit (5). Die Verarbeitungseinheit (5) kann als ein Mikroprozessor ausgebildet sein. Der Datenspeicher (4) kann als ein S-RAM mit Akkumulator zur Energiespeicherung oder als ein EE-PROM oder als ein anderer Speicher realisiert sein.
• Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist der Sensor (2) über einen Zwischenspeicher (6) an die Verarbeitungseinheit (5) angeschlossen. Der Zwischenspeicher (6) ist hier als ein Ein-Bit- Zwischenspeicher realisiert. Der Sensor (2) erfaßt Infrarotstrahlung, die von einem Erfassungsobjekt (7) abgegeben wird.
• Zur Erleichterung einer Bedienbarkeit ist die Auswertungseinheit (3) mit einer Datenschnittstelle (8) gekoppelt, die über eine Infrarot-Strecke oder eine Funkverbindung mit einer Fernbedienung (9) gekoppelt ist. Die Fernbedienung (9) kann ihrerseits mit einer übergeordneten Verarbeitungseinheit (10), beispielsweise einem Personal Computer, verbunden sein. Darüber hinaus kann auch eine direkte Verbindung zwischen der Datenschnittstelle (8) und der Verarbeitungseinheit (10) aufgebaut werden.
• Zusätzlich zur Datenschnittstelle (8), die für eine nicht leitungsgebundene Datenübertragung vorgesehen ist, ist die Verarbeitungseinheit (5) an eine weitere Schnittstelle (11) angeschlossen, über die eine leitungsgebundene Datenübertragung erfolgen kann. Die Schnittstelle (11) kann beispielsweise als Kontaktbuchse realisiert sein, in die ein entsprechender Anschlußstecker einführbar ist. Über die Schnittstelle (11) kann eine Verbindung zu einer übergeordneten Verarbeitungseinheit (12) erfolgen, wobei dies eine andere verarbeitungseinheit als die übergeordnete Verarbeitungseinheit (10) sein kann. Ebenfalls ist aber daran gedacht, daß es sich bei den Verarbeitungseinheiten (10, 12) um das gleiche Gerät handelt.
• Zur Bereitstellung einer ausreichenden Energieversorgung für die Auswertungseinheit (6) ist eine Versorgungseinheit (13) vorgesehen, die die erforderliche Energie sowohl einem internen Energiespeicher (14) als auch einer externen Energieversorgung entnehmen kann. Der interne Energiespeicher (14) kann beispielsweise aus Akkumulatoren oder Batterien ausgebildet sein. Eine externe Energieversorgung kann beispielsweise als ein Ladegerät (15) oder ein Versorgungsnetz realisiert sein.
• Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform erfolgt ein Anschluß an die externe Energieversorgung über die Schnittstelle (11), grundsätzlich ist es aber möglich, eine separate Kontaktierung vorzunehmen. Bei einer Ausrüstung der internen Energiespeicher (14) mit wiederaufladbaren Akkumulatoren wird die Versorgungseinheit (13) mit einer Ladeschaltung (16) ausgerüstet, um bei einem Anschluß an eine externe Energieversorgung den internen Energiespeicher (14) wieder aufzuladen.
• Über die Fernbedienung (9) ist es insbesondere möglich, einen Meßvorgang zu starten und wieder zu beenden. Darüber hinaus ist es möglich, die Übertragung von Daten einzuleiten und zu beenden sowie Zwischenergebnisse, dies bedeutet, bis zu einem Abfragezeitpunkt gesammelte Daten, zu übertragen. Insbesondere ist auch daran gedacht, die Fernbedienung (9) mit einem eigenen Datenspeicher auszustatten und hierdurch bei einer sequentiellen Datenübertragung von der Datenschnittstelle (8) zunächst zur Fernbedienung (9) und von der Fernbedienung (9) zur übergeordneten Verarbeitungseinheit (10) eine Zwischenspeicherung der Daten vorzunehmen.
• Fig. 2 zeigt einen typischen Verarbeitungsablauf in der Verarbeitungseinheit (5) bei einem kontinuierlichen Speichern der erfaßten Daten. Nachdem die vom Erfassungsobjekt (7) ausgesandte Infrarotstrahlung über den Sensor (2) erfaßt und über den Zwischenspeicher (6) der Verarbeitungseinheit (5) zugeführt wurde, wird zunächst in einem vorgegebenen zeitlichen Abstand geprüft, ob ein Ereignis, insbesondere eine erfaßte Bewegung, vorliegt. Ein typischer Zeitabstand für die Prüfung beträgt eine Sekunde. Ein typischer Meßzyklus beträgt vier Minuten, so daß bei einem Abfrageabstand von einer Sekunde insgesamt Zweihundertvierzig Messungen durchgeführt werden. Nach Ablauf dieser Meßperiode wird der sich ergebende Wert im Bereich von Null bis Zweihundertvierzig bestimmt und weitergegeben.
• Ein entsprechender Meßzyklus mit einer Zyklusdauer von beispielsweise vier Minuten bei einer Ereignisabfrage im Einsekundentakt kann beispielsweise zweitausendmal hintereinander durchgeführt werden. Hierdurch wird eine Erfassungszeit von etwa sechs Tagen abgedeckt. Nach Erreichen der maximalen Speichermenge kann entweder ein Überschreiben der ältesten Daten erfolgen, oder die Messung wird beendet. Eine Abfrage der Daten kann nach Ablauf der maximalen Erfassungsdauer oder zu jedem beliebigen Zwischenzeitpunkt über die Fernbedienung (9) oder unmittelbar am Gerät gestartet werden.
• Ebenfalls ist es zu jedem beliebigen Zeitpunkt möglich, direkt am Gerät oder mit Hilfe der Fernbedienung (9) die vorhandenen Daten zu löschen und einen völlig neuen Meßvorgang zu beginnen.
• Das erläuterte Verfahren besitzt den Vorteil, daß die Kerninformation, nämlich die Anzahl der Bewegungen je Zeiteinheit, äußerst komprimiert abgespeichert wird. Beispielsweise können die Zweihundertvierzig Meßwerte bei einer Abtastung im Einsekundentakt während eines Zeitraums von vier Minuten in einem einzigen Acht-Bit-Wert zusammengefaßt werden. Dieser Wert gibt dann an, wie viele Bewegungen innerhalb des jeweiligen Meßintervalls erfolgt sind.
• Fig. 3 zeigt einen modifizierten Verfahrensablauf, bei dem eine Datenabspeicherung mit Uhrzeit und Datum möglich ist. Beispielsweise kann die Ablaufsteuerung derart realisiert werden, daß eine erkannte Bewegung zusammen mit der zur Zeit der Erkennung aktuellen Uhrzeit abgespeichert wird. Für den Fall, daß keine Bewegung erkannt wird, wird auch kein Wert abgespeichert. Gemäß einer weiteren Variante wird die erkannte Bewegung zusammen mit der zur Zeit der Bewegungserkennung aktuellen Uhrzeit mit Hilfe der Datenschnittstelle (8) der übergeordneten Verarbeitungseinheit (10) übermittelt. Wird keine Bewegung erkannt, so wird auch kein Wert gesendet. Bei allen Steuerungsvarianten ist es möglich, alternativ eine Abspeicherung der Daten oder eine unmittelbare Übertragung der übergeordneten Verarbeitungseinheiten (10, 12) vorzunehmen.

Claims (11)

1. Vorrichtung zur Erfassung von Bewegungen, die innerhalb eines gemeinsamen Gerätegehäuses mindestens einen Infrarotstrahlung erfassenden Sensor sowie eine Auswertungseinheit aufweist, an die der Sensor angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertungseinheit (3) mindestens einen Datenspeicher (4) sowie mindestens eine Verarbeitungseinheit (5) für die erfaßten Daten aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertungseinheit (3) an einen Energiespeicher (14) angeschlossen ist, der innerhalb des Gerätgehäuses (1) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertungseinheit (3) mit einem Anschluß für eine externe Energieversorgung gekoppelt ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertungseinheit (3) mit einer Uhr gekoppelt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertungseinheit (3) mindestens eine Schnittstelle (8, 11) zur Verbindung mit einer übergeordneten Verarbeitungseinheit (10, 12) aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenschnittstelle (8, 11) für eine Online-Datenübertragung während einer Meßwerterfassung ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenschnittstelle (8, 11) für eine Offline-Datenübertragung nach einer Meßwerterfassung ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertungseinheit (3) mindestens einen Steueranschluß für externe Funktionsvorgaben aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Datenspeicher (4) sowohl zur Abspeicherung von Ereignisdaten als auch zur Abspeicherung mindestens einer Zeitinformation ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (2) zur Erfassung einer Bewegung von Tieren ausgebildet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (2) zur Erfassung einer Bewegung von Mäusen ausgebildet ist.