NL1009343C2

NL1009343C2 - Werkwijze en inrichting voor het contactloos bepalen van de maten van objecten.

Info

Publication number: NL1009343C2
Application number: NL1009343A
Authority: NL
Inventors: Paulus Pieter Loesberg
Original assignee: Peter Johannes Wilhelmus Van H
Priority date: 1998-06-08
Filing date: 1998-06-08
Publication date: 1999-12-10
Also published as: EP1086386A1; AU4293699A; WO1999064889A1

Description

t - v

WERKWIJZE EN INRICHTING VOOR HET CONTACTLOOS BEPALEN VAN DE MATEN VAN OBJECTEN

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze 5 voor het door middel van ultrasone golven bepalen van maatgegevens van naakte objecten, zoals mensen die gekleed kunnen zijn, waarbij naar het object gezonden ultrasone golven reflecteren, en uit informatie van een ontvangen ultrasoon reflectiepatroon de maatgegevens worden bepaald.

10

De onderhavige uitvinding heeft voorts betrekking op een inrichting voor het door middel van ultrasone golven bepalen van maatgegevens van naakte objecten, zoals mensen die gekleed kunnen zijn, omvattende ultrasone zendmiddelen voor het naar 15 het object zenden van ultrasone golven, ontvangmiddelen voor het opvangen van een aan het object gereflecteerd ultrasoon reflectiepatroon.

Een dergelijke werkwijze en inrichting zijn bekend uit JP-A-20 52-3.436. Hierin worden met een ultrasone golfoscillator uitgevoerde ultrasone zendmiddelen gebruikt om ultrasone golven met een frequentie van 10 KHz naar het menselijk lichaam te zenden. Van de aan het menselijk lichaam gereflecteerde interfererende golven wordt door middel van 25 rekenkundige operaties een gereflecteerd ultrasoon interferentiepatroon afgetrokken, waarbij uit het resultaat aan de hand van een verandering van een faseverschil daarin de afstand tot het menselijk lichaam wordt bepaald.

Nadeel van een dergelijk werkwijze en inrichting is, dat 30 relatief complexe rekenkundige operaties nodig zijn om tot het gewenste meetresultaat te komen.

De onderhavige uitvinding stelt zich ten doel om een verbeterde werkwijze en eenvoudiger inrichting te verschaffen 35 die via minder complexe operaties tot maatgegevens van een object kan komen.

Daartoe bezit de werkwijze overeenkomstig de uitvinding het kenmerk dat de maatgegevens worden bepaald uit looptijd gere- 10U9343 2 lateerde informatie van het ontvangen ultrasone reflectiepatroon.

Dienovereenkomstig bezit de inrichting overeenkomstig de uitvinding het kenmerk dat de inrichting op de ontvangmiddelen aangesloten gegevensverwerkende middelen bevat voor het uit looptijd gerelateerde informatie van het ontvangen ultrasone 5 reflectiepatroon bepalen van de maatgegevens.

Het voordeel van de werkwijze en inrichting overeenkomstig de uitvinding is, dat uit de looptijd, gegeven de snelheid van de ultrasone golven, direct informatie kan worden ontleend 10 omtrent de afstand tussen zendmiddelen en ontvangmiddelen, zonder dat daartoe relatief complexe bewerkingen hoeven te worden uitgevoerd.

In een uitvoeringsvorm van de werkwijze overeenkomstig de 15 uitvinding wordt gebruik gemaakt van een tijdvenster, waarbinnen het ontvangen ultrasone reflectiepatroon wordt verwerkt. In een dienovereenkomstige uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding zijn tussen de ontvangmiddelen en de gegevensverwerkende middelen 20 tijdvenstermiddelen geschakeld voor het alleen gedurende een zekere tijdspanne doorlaten van het ontvangen ultrasone reflectiepatroon. Het voordeel hiervan is een nog verdere vereenvoudiging van de noodzakelijke rekenkundige operaties, omdat door juiste instelling van het tijdvenster ervoor kan 25 worden gezorgd dat binnen de gegeven tijdspanne, alleen de voor het bepalen van de gewenste maatgegevens relevante ultrasone hoofdreflectie kan worden opgevangen door de ontvangmiddelen. Daarmede kunnen meervoudige reflecties en interferenties van ultrasone golven die een of meer keer 30 tussen kleding en lichaam zijn gereflecteerd en die de hoofdreflectie als het ware vertroebelen buiten de bewerkingen blijven, omdat zij eenvoudig buiten het tijdvenster vallen.

Uit de looptijdgegevens van de hoofdreflectie zijn dan de gewenste maatgegevens te bepalen.

1009343 3

Vastgesteld is, dat de overdrachtskarakteristiek h(t) van sommige van de kleding van mensen van zodanige aard is, dat als gevolg van meervoudige inwendige reflecties in het materiaal van de kleding, de respons op een daaraan 5 gereflecteerde ultrasone golf niet momentaan is, maar in de tijd wordt uitgesmeerd. De overdrachtskarakteristiek is dan tijdsafhankelijk en om het gevolg van reflectie aan dergelijke kleding te bepalen moeten alle partiële reflecties in de tijd worden geïntegreerd. Oorzaak en gevolg krijgen dan een 10 convolutieverband. Om ook voor dit type kleding geschikt te zijn moet, gegeven de naar het object gezonden ultrasone golf ^oorzaak' het ontvangen reflectiepatroon Φ9βνοΐ9 in afhankelijkheid van de tijd t worden bepaald uit de convolutiebewerking: t 15 Φ (t) = ƒ Φ . (t) h(t-T) dr gevolg ' ·> oorzaak ' ' -00

Bij voorkeur zijn de zendmiddelen ingericht voor het uitzenden van ultrasone pulsvormige signalen, waarmede bij eventuele toepassing van een convolutiebewerking een 'spike' 20 convolutiebewerking mogelijk is geworden, met als gevolg dat het ontvangen ultrasone reflectiepatroon makkelijker en eenduidiger detecteerbaar is, dan bij het uitzenden van bijvoorbeeld een pulstrein mogelijk zou zijn.

25 Omhullende detectie van het ontvangen ultrasone reflectiepatroon door middel van een omhullende detector in de ontvangmiddelen verdient de voorkeur vanwege de eenvoudige benodigde beslissingssoftware en hardware, teneinde snelle bepaling van maatgegevens mogelijk te maken.

30

Autocorrelatie van het ontvangen ultrasone reflectiepatroon blijkt de signaal-ruis verhouding en daarmede de betrouwbaarheid van de werkwijze en inrichting volgens de uitvinding aanzienlijk te verbeteren.

De nauwkeurigheid van de maatgegevens blijken te kunnen worden verbeterd door deze te corrigeren voor de temperatuur van de 35 1009343 4 omgevingslucht waarin de ultrasone golven propageren.

Thans zal de onderhavige uitvinding, tezamen met de verdere voordelen en aan de hand van de bijgaande tekening, nader 5 worden toegelicht, waarbij soortgelijke elementen in de figuren van de tekening van overeenkomstige verwijzingscijfers zijn voorzien. Daarbij toont:

Fig. 1 een schematische uitvoeringsvorm van een inrichting overeenkomstig de uitvinding; en 10 Fig. 2 een simulatiemodel van de inrichting van fig. l.

De figuur 1 toont schematisch een inrichting 1, welke is ingericht voor het contactloos met behulp van ultrasone golven bepalen van de maten van objecten O, zoals, veelal geklede, 15 personen. Ultrasone golven die een frequentie hebben tot 100 KHz reflecteren goed aan een menselijk object, terwijl zij niet te veel aan kleding reflecteren of daardoor geabsorbeerd worden. De inrichting 1 heeft zendmiddelen 2 die een of meer ultrasone transductoren bevatten en al of niet van de 20 zendmiddelen 2 gescheiden ontvangsensoren 3 die het ultrasone reflectiepatroon opvangen. Die transductoren kunnen het object aftasten, bijvoorbeeld in een lijnscan, teneinde metingen aan het gehele object of aan dat deel van het object te verrichten, dat meestal bepalend is voor bijvoorbeeld 25 kledingmaten van mensen. De zend- en ontvangmiddelen 2, en 3 kunnen eventueel gecombineerd worden tot één transductor die achtereenvolgens kan zenden en ontvangen in een zogeheten puls-echo mode. In de ontvangmiddelen 3 bevindt zich een omhullende detector (niet weergegeven), waarin detectie plaats 30 vindt op basis van het maximum van het ontvangen ultrasone reflectiepatroon.

Zendmiddelen 2 die een pulsvormig ultrasoon signaal uitzenden bleken een voldoende oplossend vermogen te verschaffen, dat 35 ligt rond de 3,3 mm bij een pulsduur van 20 μθβο, hetgeen een uiteindelijke maatafwijking geeft die voor kledingmaten acceptabel is. Daartoe wordt in gegevensverwerkende middelen 4 1009343 5 van de inrichting 1 die op de ontvangmiddelen 3 zijn aangesloten op basis van looptijd gerelateerde informatie in het ontvangen ultrasone reflectiepatroon de maatgegevens bepaald. Gegeven de snelheid van het ultrasone geluid in lucht 5 van ongeveer 330 m/sec kan uit de tijd die verloopt tussen zenden en ontvangen de afgelegde weg worden bepaald, waaruit telkens de afstand kan worden bepaald tussen zend/ontvangmiddelen 2/3 en het reflecterende oppervlak van het object in het vlak waarin gemeten wordt. Als gebruik wordt 10 gemaakt van venster-, sluis- of poortmiddelen 5 waarbij de ontvangmiddelen 3 alleen gedurende een zekere tijdspanne gevoelig zijn, of bijvoorbeeld alleen maar gedurende die tijdspanne het ontvangen reflectiepatroon doorgeven aan de gegevensverwerkende middelen 4, dan wordt het ontvangen 15 signaal niet gestoord door meervoudig tussen kleding en object heen en weer reflecterende signalen, waardoor de middelen 4 relatief eenvoudig blijven, de kostprijs laag kan blijven, en bovendien de verwerkingstijd van de te verwerken veelal gedigitaliseerde signalen kort kan blijven.

20

Omdat sommige kleding blijkt een niet momentaan reagerende, tijdafhankelijke overdrachtskarakteristiek h(t) te hebben duurt het aan de kant van de ontvangmiddelen 3 even voordat alle gereflecteerde signaalbijdrages zijn ontvangen. In de 25 gegevensverwerkende middelen 4 wordt voor het reconstrueren van het ultrasone reflectiepatroon een integraalbewerking toegepast. Het ontvangen ultrasone ref lectiepatroon $gevolg wordt dan verkregen door wiskundige convolutie van de naar het object gezonden ultrasone golf $oorzaak en de 30 overdrachtskarakteristiek h(t), volgens de betrekking: t gevolg = I ΦοοΓζααΧ<Τ> h(t-T) &T (1).

-00

In plaats van deze convolutie in het tijddomein kan desgewenst 35 de overeenkomstige integraaltransformatie in de vorm van een produkt in het frequentiedomein worden bepaald, hetgeen de voorkeur verdient als die berekening softwarematig sneller of 1009343 6 hardwarematig eenvoudiger is. Als de verzonden golf Φ een pulsvormig signaal is, is in wiskundige zin dit signaal op te vatten als een distributie en leidt vergelijking (1) tot een 'spike' convolutie, waarbij volgens de zeefeigenschap van 5 distributies ^gevolg(t) gelijk wordt aan h(t) . Voor sommige andere kleding zonder meervoudige inwendige reflecties bleek de overdrachtskarakteristiek h echter eenvoudig momentaan te zijn.

10 Als pulsvormig signaal kan bijvoorbeeld gebruik worden gemaakt van een driehoekvormig signaal, dat bij voorkeur een totale duur heeft van ongeveer 3 tot ongeveer 30 μsec, meer in het bijzonder 20-25 /zsec, teneinde een optimaal oplossend vermogen te realiseren. Toepassing van op zichzelf bekende 15 autocorrelatietechnieken in de gegevensverwerkende middelen 4 blijkt de signaal-ruisverhouding aanzienlijk te kunnen verbeteren. De inrichting 1 bevat bij voorkeur geheugenmiddelen 5 en een op de geheugenmiddelen 5 aangesloten temperatuurmeter 6. In de geheugenmiddelen 5 zijn veelal in 20 tabelvorm gegevens opgeslagen over de geluidsnelheid als functie van de temperatuur van de omgevingslucht, waarbij een signaal P dat afkomstig is van de temperatuurmeter 6 en representatief is voor de daardoor gemeten temperatuur als aanwijzer in de geheugenmiddelen 5 wordt gebruikt om de 25 daarbij behorende nauwkeurige geluidsnelheid te selecteren, teneinde deze tezamen met de bepaalde looptijd te gebruiken bij het berekenen van de maatgegevens.

De figuur 2 toont een simulatiemodel van de inrichting van 30 figuur 1, waarbij de zend- en ontvangmiddelen 2 en 3 zijn ingericht met transductoren die elk differentiërend werken op de daaraan toegevoerde pulsvormige ingangssignalen. Het effect is dat het in figuur 2 aan de middelen 4 toegevoerde ingangssignaal twee maal is gedifferentieerd. Door in de 35 middelen 4 twee maal de inverse integratie uit te voeren wordt een representant van het gezochte oorspronkelijke driehoekvormige signaal verkregen, waarbij de inrichting 1 1009343 7 uiteindelijk zeer goede ruisonderdrukkende eigenschappen bleek te bezitten.

1009343

Claims

1. Werkwijze voor het door middel van ultrasone golven bepalen van maatgegevens van naakte objecten, zoals mensen die 5 gekleed kunnen zijn, waarbij naar het object gezonden ultrasone golven reflecteren, en uit informatie van een ontvangen ultrasoon reflectiepatroon de maatgegevens worden bepaald, met het kenmerk dat de maatgegevens worden bepaald uit 10 looptijd gerelateerde informatie van het ontvangen ultrasone reflectiepatroon.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij gebruik gemaakt wordt van een tijdvenster, waarbinnen het ontvangen ultrasone 15 reflectiepatroon wordt verwerkt.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, waarbij met een tijdsafhankelijke overdrachtskarakteristiek h(t) van kleding van het object, gegeven de naar het object gezonden ultrasone 20 golf het ontvangen ultrasone ref lectiepatroon Φ9βνοΐ9^) wordt verkregen uit de volgende convolutiebewerking: t Φ9βνοΐ9(ΐ:) = / *oorzaak(T> h(t-T) dT (1). -00 25

4. Werkwijze volgens conclusie 3, waarbij de convolutiebewerking een 'spike' convolutiebewerking is, waarbij ^oorzaak(T) een pulsvormig signaal is.

5. Werkwijze volgens een van de conclusies 1-4, waarbij detectie van de omhullende van het ontvangen ultrasone reflectiepatroon wordt uitgevoerd.

6. Werkwijze volgens conclusie 5, waarbij detectie plaats 35 vindt op basis van maxima in de omhullende van het ontvangen ultrasone reflectiepatroon. 1009343

7. Werkwijze volgens een van de conclusies 1-6, waarbij op het ontvangen ultrasone reflectiepatroon correlatietechnieken, in het bijzonder autocorrelatie wordt toegepast. 5

8. Werkwijze volgens waarbij de looptijd gerelateerde informatie voor wat betreft de geluidsnelheid van de ultrasone golven wordt gecorrigeerd voor de momentele temperatuur.

9. Inrichting voor het door middel van ultrasone golven bepalen van maatgegevens van objecten, zoals mensen die gekleed kunnen zijn, omvattende ultrasone zendmiddelen voor het naar het object zenden van ultrasone golven, ontvangmiddelen voor het opvangen van een aan het object 15 gereflecteerd ultrasoon reflectiepatroon, met het kenmerk dat de inrichting op de ontvangmiddelen aangesloten gegevensverwerkende middelen bevat voor het uit looptijd gerelateerde informatie van het ontvangen ultrasone reflectiepatroon bepalen van de maatgegevens. 20

10. Inrichting volgens conclusie 9, waarbij de inrichting tussen de ontvangmiddelen en de gegevens verwerkende middelen geschakelde tijdvenstermiddelen omvat voor het alleen gedurende een zeker tijdspanne doorlaten van het ontvangen 25 ultrasone reflectiepatroon.

11. Inrichting volgens conclusie 9 of 10, waarbij de zendmiddelen zijn ingericht voor het uitzenden van ultrasone pulsvormige signalen. 30

12. Inrichting volgens een van de conclusies 9-11, waarbij de ontvangmiddelen zijn ingericht met een omhullende detector voor het detecteren van de omhullende van het ontvangen ultrasone reflectiepatroon. 35

13. Inrichting volgens een van de conclusies 9-12, waarbij de inrichting op de ontvangmiddelen aangesloten 1009343 correlatiemiddelen, zoals autocorrelatiemiddelen bevat.

14. Inrichting volgens een van de conclusies 9-13, waarbij de inrichting geheugenmiddelen bevat, waarin gegevens 5 zijn opgeslagen omtrent de geluidsnelheid als functie van de temperatuur van de omgevingslucht.

15. Inrichting volgens een van de conclusies 9-14, waarbij de gegevensverwerkende middelen een tweevoudig 10 integrerend karakter hebben. 1009343