用于跑步带的、具有控制单元和激光间距传感器的控制装置的制作方法

本发明涉及一种用于跑步带的、具有控制单元和激光间距传感器的控制装置。

背景技术：

在现有技术中公知了用于跑步带的、具有控制单元和激光间距传感器的控制装置。

出版物us5,314,391描述了一种超声波测距仪，所述超声波测距仪连续地测量与使用者的身体的间距并且相应地匹配跑步带的速度。在此，超声波传感器能够实现具有几厘米分辨率的间距测量。

出版物us5,368,532公开了一种自动的跑步带速度控制装置，其具有两个在跑步面下方的用于探测使用者位置的压力传感器。出版物us7,094,180b2和us7,101,319公开了类似的解决方案。然而所述系统需要使用大量在跑步带下方的传感器，以便以足够的精度和可靠性测量脚的位置。在此，它不能测量使用者的身体的位置。

出版物us6,135,924公开了一种自动的跑步带控制装置，其具有光学位置传感器、红外传感器和校准系统。

出版物us6,126,575公开了一种具有自收缩绳索的跑步带控制装置，所述绳索固定在使用者上。一个传感器探测绳索的收缩或展开并且相应地使跑步带速度匹配使用者的跑步速度。

最广泛的是安全钥匙或安全夹，其借助于安全绳索和夹子固定在使用者上。如果使用者突然在跑步带上退后运动并且安全夹松开，则跑步带被停止工作或者进行紧急制动。这种解决方案在出版物cn202277640中被公开。

技术实现要素：

本发明涉及一种用于跑步带的、具有控制单元和激光间距传感器的控制装置，其中，激光间距传感器设置为用于借助于激光束确定使用者相对于激光间距传感器的间距和/或运动，其中，控制单元设置为用于根据激光间距传感器的测量数据控制跑步带的运动。

本发明的一个有利的构型设置，激光间距传感器构型为用于相位测量。

本发明的一个有利的构型设置，激光间距传感器具有用于使激光束在第一方向y上偏转的、尤其用于水平偏转的一维扫描仪。

本发明的一个有利的构型设置，激光间距传感器具有用于使激光束在第一方向y上和在第二方向z上偏转的、尤其用于水平和竖直偏转的二维扫描仪。

本发明也涉及一种具有所述控制装置的跑步带，其中，激光间距传感器设置为能够使激光束基本上反平行于(antiparallel)跑步带的运动方向定向。

根据本发明的控制装置的最重要的优点如下：

激光间距传感器的测量精度在大约50cm的最大有效距离下是几毫米。所述测量精度提供了比现有技术中的前述系统好大约十倍的使用者位置分辨率。

激光间距传感器具有对于噪源、例如环境光线低的敏感度。由此可以在室内中的几乎任意条件下实现可靠地测量。

根据本发明的控制装置可以成本低廉地制造并且简单地集成在跑步带中。根据本发明的控制装置不需要校准或者维护。测量数据的处理是简单的。速度数据和位置数据可以同时获得。

除了仅仅间距(1d)以外，通过扫描仪也可以2d或3d地测量。由此可能的是，可靠地确定使用者的位置、运动和身体轮廓。因此可以更快地识别紧急情况。

附图说明

图1示意性地示出用于跑步带的、具有控制单元并具有激光间距传感器的、根据本发明的控制装置。

图2示意性地示出具有1d扫描仪的激光间距传感器。

图3示意性地示出具有2d扫描仪的激光间距传感器。

图4示意性地示出具有根据本发明的控制装置的跑步带，控制装置具有带1d扫描仪的激光间距传感器。

具体实施方式

图1示意性地示出用于跑步带的、具有控制单元并具有激光间距传感器的、根据本发明的控制装置。示出了控制单元10、激光间距传感器20和跑步带驱动装置30。激光间距传感器20设置用于借助于激光束25来确定使用者相对于激光间距传感器20的间距x和/或运动、例如使用者相对于激光间距传感器的速度v＝dx/dt或者加速度a＝d²x/d²t。控制单元10设置用于根据激光间距传感器20的测量数据来控制跑步带的运动。在本实例中，激光间距传感器设置用于借助于相位测量(phasenlagemessung)来确定对象的间距x或运动。由此能够实现一维测量、即与对象或者说使用者的间距x。

图2示意性地示出具有1d扫描仪的激光间距传感器。示出了激光间距传感器20，其发射激光束25。由一维扫描仪22使激光束25偏转。一维扫描仪22具有可运动的镜，所述镜能够在一个方向上倾斜，从而可以使激光束25在第一方向y上偏转。由此可以在第一方向y上分辨位置地实现二维测量、即测量与对象或者说使用者的间距x。

图3示意性地示出具有2d扫描仪的激光间距传感器。示出了激光间距传感器20，其发射激光束25。由二维扫描仪24使激光束25偏转。二维扫描仪24具有可运动的镜，所述镜能够在两个方向上倾斜，从而可以使激光束25在第一方向y上和在第二方向z上偏转。由此可以分辨位置地在第一方向y和第二方向z上实现三维测量、即测量与对象或者说使用者的间距x。替代地，二维扫描仪24具有能在第一方向上倾斜的、可运动的第一镜和能在第二方向上倾斜的、可运动的第二镜。

图4示意性地示出具有根据本发明的控制装置的跑步带，控制装置具有带1d扫描仪的激光间距传感器。示出了装备有如图2中所示的根据本发明的控制装置的跑步带。激光间距传感器20布置在控制台中并且在此设置为能够使激光束25基本上反平行于跑步带的运动方向地定向。由此可以确定使用者相对于跑步带控制台的间距。附加地，激光束25能够通过一维扫描仪22在第一方向y上偏转。由此可以确定使用者在跑步带上横向于跑步带运动方向的位置。

在一个另外的未以图示出的实施例中，跑步带装备有具有根据图1的激光间距传感器的、根据本发明的控制装置。激光间距传感器20在此设置为能够使激光束25基本上反平行于跑步带运动方向地定向。由此可以确定使用者相对于跑步带控制台的间距。

在一个另外的未以图示出的实施例中，跑步带装备有具有根据图3的带2d扫描仪的激光间距传感器的、根据本发明的控制装置。激光间距传感器20在此设置为能够使激光束25基本上反平行于跑步带运动方向地定向。由此可以确定使用者相对于跑步带控制台的间距。附加地，激光束25能够通过二维扫描仪24在第一方向y上、在本实例中平行于跑步带表面地偏转。由此可以确定使用者在跑步带上横向于跑步带运动方向的位置。此外，激光束25能够通过二维扫描仪24在第二方向z上、在本实例中垂直于跑步带表面偏转。由此能够确定使用者在跑步带上在跑步带之上的高度的方式的位置。

在本发明的一个实施方式中，构型用于相位测量的激光间距传感器布置在跑步带控制台的区域中。激光束在此水平地在跑步带上方对准使用者的位置。由测量原理决定地，传感器不需要校准并且同时提供关于所探测的对象、即使用者的间距和相对速度的数据。在此，不必首先由所测量的间距的改变、即由多个相继跟随的间距测量推导出速度。这使得能够在紧急情况中反应时间较短并且也更好地确定使用者相对于传感器和由此相对于跑步带的的位置和运动。

根据本发明的控制装置可以借助于激光间距传感器进行1d、2d或3d测量。该控制装置确定了使用者的现场间距和速度。

在一维(1d)测量的情况中，有意义地确定使用者的身体表面的点沿着跑步带运动方向的位置。为此，激光间距传感器的激光束平行于跑步带运动方向定向。

在二维(2d)测量的情况中，确定使用者沿着运动方向并且沿着关于跑步带竖直的或者水平的线的位置。

在三维(3d)测量的情况中，确定使用者的躯干或整个身体的形状和位置。也就是说，在一定程度上借助于平面的扫描测出整个投影面的轮廓。

如果激光间距传感器的测量数据表明，使用者消失、向后运动、远离或者在运行期间以某种方式出现使用者位置的其他突然的改变——所述改变可看作紧急情况——则根据本发明的控制装置在应急运行状态中激活跑步带的紧急制动。由此应该避免可能的事故或者减轻在此产生的可能的损伤。

此外，当确定了使用者改变其跑步速度并且在此超过一定的预定界限时，根据本发明的控制装置在调节运行状态中匹配跑步带的速度。跑步带的速度这样被匹配，使得使用者在跑步带上跑步期间基本上保持在一个固定的位置上。也就是说，当控制装置确定使用者离操作控制台(跑步带的前部部件)过近时，相应地提高跑步带的速度。反之，当控制装置确定使用者与激光间距传感器相距过远并且由此处于跑步带的后端部上时，减小跑步带的速度。

根据本发明的控制装置可以不仅用于跑步带，而且用于任何其他的机器，在所述机器中，当在所述机器的运行中使用者的在场和不在场可以代表紧急情况时，有意义的是，设置紧急制动或者其他类型的紧急措施。

根据本发明的控制装置可以设置用于跑步带也可以设置为安全系统。所述安全系统可以例如由使用者激活。为此，使用者可以在使用之前确定用于开启跑步带的确定条件。例如，当没有人处于跑步带上时，跑步带的开始运行会是不可能的。这种开启条件可以例如防止事故，在所述事故中，在已经运行的跑步带上的人跃起或者跳起并且在此导致摔倒。

同样可能的是，阻止过小的孩子使用跑步带，其方式是，控制装置在跑步带上方的一定的最小高度上、即针对最小身高探测到没有使用者并且因此不开启跑步带的使用。这类功能能够特别简单地通过2d和3d扫描的激光间距传感器表达。