(57)【要約】  本発明は、回転軸線を中心とした物体の回転角度を検出するための方法及び装置に関する。本方法は、第１期間中に、物体（１２）に取り付けられた加速度センサ（１０）の第１加速度推移を測定するステップ（Ｓ０１）と、第１期間中における第１加速度推移と、加速度センサ（１０）と回転軸線（Ｄ）との間の予め定められた間隔（ｄ）とに基づいて、物体（１２）が第１期間中に回転軸線（Ｄ）を中心として回転した回転角度（α）を計算するステップ（Ｓ０５）とを有する。本装置は、物体（１２）に取り付け可能な加速度センサ（１０）と、コンピュータ装置とを備え、コンピュータ装置は、加速度センサ（１０）によって所定の期間中に測定された加速度推移と、加速度センサ（１０）と回転軸線（Ｄ）との間の予め定められた間隔（ｄ）とに基づいて、回転角度（α）を検出するように構成されている。
2016534331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸線を中心とした物体の回転角度を検出するための方法であって、
・第１期間中に、前記物体（１２）に取り付けられた加速度センサ（１０）の第１加速度推移を測定するステップ（Ｓ０１）と、
・前記第１期間中における前記第１加速度推移と、前記加速度センサ（１０）と前記回転軸線（Ｄ）との間の予め定められた間隔（ｄ）とに基づいて、前記物体（１２）が前記第１期間中に前記回転軸線（Ｄ）を中心として回転した回転角度（α）を計算するステップ（Ｓ０５）と、
を有する、ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記方法はさらに、
・測定された前記第１加速度推移に基づいて、前記加速度センサ（１０）の第１旋回速度推移を計算するステップ（Ｓ０３）と、
・前記第１旋回速度推移と、前記加速度センサ（１０）と前記回転軸線（Ｄ）との前記予め定められた間隔（ｄ）とに基づいて、前記回転軸線（Ｄ）を中心とした第１角速度推移を計算するステップ（Ｓ０４）と、
を有し、
前記回転角度（α）を計算する前記ステップ（Ｓ０５）は、計算された前記第１角速度推移に基づいている、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記方法はさらに、
・前記加速度センサ（１０）のオフセットを検出するステップ（Ｓ２０）と、
・前記加速度センサ（１０）の、検出された前記オフセットを補償するステップ（Ｓ０２）と、
を有する、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
・第２期間中に、前記加速度センサ（１０）の第２加速度推移を測定するステップ（Ｓ４１）と、
・前記物体（１２）に取り付けられた角速度センサ（１４）によって、前記第２期間中における第２角速度推移を測定するステップ（Ｓ４１）と、
・測定された前記第２加速度に基づいて、前記加速度センサ（１０）の第２旋回速度推移を計算するステップと、
・計算された前記第２旋回速度推移と、測定された前記第２角速度推移とに基づいて、前記加速度センサ（１０）と前記回転軸線（Ｄ）との前記間隔（ｄ）を計算するステップ（Ｓ４３）と、
を使用することによって、前記加速度センサと前記回転軸線との前記間隔を検出する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記方法はさらに、
・前記物体（１２）に取り付けられた角速度センサ（１４）によって、前記回転軸線（Ｄ）を中心とした前記物体（１２）の第３角速度推移を測定するステップ（Ｓ１１）と、
・測定された前記第３角速度推移に基づいて、計算（Ｓ０４）された前記第１角速度推移を補正するステップ（Ｓ１３）と
を有する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記第３角速度推移を測定する前記ステップ（Ｓ１１）を、前記第１角速度推移を測定する前記ステップ（Ｓ０１）よりも稀な頻度で実施し、
前記第３角速度推移を測定（Ｓ１１）するための前記角速度センサ（１４）は、その都度省電流のスタンバイモードから起動され、前記第３角速度推移の測定（Ｓ１１）後には、その都度再び前記スタンバイモードに移行される、
請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記物体（１２）は扉であり、前記回転軸線は、前記扉の蝶番（５）を通って延在している、
又は、
前記物体（１２）は窓であり、前記回転軸線は、前記窓の蝶番を通って延在している、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
さらに、計算された前記回転角度（α）と、予め定められた回転角度閾値とに基づいて、前記扉又は前記窓が開放されているか又は閉鎖されているかを判定し、
前記判定の結果に応じて、「開放」／「閉鎖」の信号を生成する、
請求項７に記載の方法。
【請求項９】
回転軸線を中心とした物体の回転角度を検出するための装置であって、
前記装置は、前記物体（１２）に取り付け可能な加速度センサ（１０）と、コンピュータ装置とを備え、
前記コンピュータ装置は、前記加速度センサ（１０）によって所定の期間中に測定された加速度推移と、前記加速度センサ（１０）と前記回転軸線（Ｄ）との間の予め定められた間隔（ｄ）とに基づいて、回転角度（α）を検出するように構成されている、
ことを特徴とする装置。
【請求項１０】
前記装置は、制御装置（１６）と角速度センサ（１４）とを有し、
前記角速度センサ（１４）は、前記回転軸線（Ｄ）を中心とした前記物体（１２）の角速度推移を測定するように構成されており、
前記角速度センサ（１４）は、前記制御装置（１６）によって省電流のスタンバイモードに移行可能であり、前記スタンバイモードから再び起動可能である、
請求項９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸線を中心とした物体の回転角度を検出するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
物体の回転角度の検出は、多くの場合、物体の角速度を測定して積分することによって実施される。回転角度は、例えば開放角度とすることができ、即ち、物体が“閉じられている”とみなされる所定の角度値の予め定められた物体位置に対する回転角度とすることができる。この回転角度は、例えば窓又は扉の開放角度とすることができる。
【０００３】
このような用途は、例えばインテリジェントハウスの分野において、即ち、ユーザによって自宅内の全ての関連領域及び関連物体を監視及び／又は制御することができるいわゆる“スマートホーム”の分野において注目されている。
【０００４】
角速度の測定は、基本的に角速度センサ（ジャイロスコープ）を用いて実施される。回転角度を精確に検出するためには、基本的に角速度を恒常的に測定する必要があり、角速度測定の安定性に対する高度な要求が課されている。特に角速度センサの系統的な測定誤差に対する安定性と、スタンバイモードからの起動後のデッドタイムをできるだけ短縮することとに関して高度な要求が課されている。
【０００５】
米国特許第７３４９５６７号明細書には、物体の回転角度を検出するための方法が記載されている。同文献では、所定の姿勢における物体のサンプルイメージが提供される。このサンプルイメージから出発して、物体の取り得る多数の角度姿勢に対する射影合計が検出される。検出すべき角度姿勢における物体のイメージに対しても射影合計が計算される。
【０００６】
物体に対して、当該物体のイメージのための射影合計と最もよく匹敵する射影合計を有する角度姿勢が検出される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、請求項１に記載の特徴を有する方法と、請求項９に記載の特徴を有する装置とを開示する。
【０００８】
従って、回転軸線を中心とした物体の回転角度を検出するための方法であって、第１期間中に、前記物体に取り付けられた加速度センサの加速度の第１加速度推移を測定するステップと、前記第１期間中における前記第１加速度推移と、前記加速度センサと前記回転軸線との間の予め定められた間隔とに基づいて、前記物体が前記第１期間中に前記回転軸線を中心として回転した回転角度を計算するステップと、を有することを特徴とする方法が提案される。
【０００９】
さらには、回転軸線を中心とした物体の回転角度を検出するための装置であって、前記装置は、前記物体に取り付け可能な加速度センサと、コンピュータ装置とを備え、前記コンピュータ装置は、前記加速度センサによって所定の期間中に測定された加速度推移と、前記加速度センサと前記回転軸線との間の予め定められた間隔とに基づいて、回転角度を検出するように構成されている、ことを特徴とする装置が提案される。
【００１０】
本発明の利点
本発明の基礎となる認識は、一般的に物体の回転角度を検出するため使用される角速度センサは電流消費量が比較的多く、コスト要因となっているという事実に基づく。
【００１１】
そこで本発明の基礎となる着想は、上記の認識を考慮して、回転角度を検出するための方法及び装置を改良し、特に省電流となるような、及び／又は、特に少ないコンポーネントで実施できるような方法及び装置を提供することにある。特に角速度センサの使用が回避される。電流消費量を低減することによって寿命を延長させることができ、これによって装置のユーザビリティを拡大させることができる。さらには、電流消費量を低減することによって装置を一層小さくすることが可能となる。なぜなら、装置のエネルギ蓄積器を小さくすることができ、及び／又は、交換の頻度を極めて低くすることができるからである。
【００１２】
角速度センサを完全に又は大幅に省略するために必要とされる計算は、インテリジェントハウスには一般的に既存の、例えば“スマートホームコントローラ（Smart Home Controller）”の形態のコンピュータ装置によって実施することができる。
【００１３】
有利な実施形態及び発展形態は、各従属請求項及び図面を参照した説明から明らかとなる。
【００１４】
好ましい発展形態によれば、本発明に係る方法は、測定された前記第１加速度推移に基づいて、前記加速度センサの旋回速度の第１旋回速度推移を計算するステップと、前記第１旋回速度推移と、前記加速度センサと前記回転軸線との前記予め定められた間隔とに基づいて、前記回転軸線を中心とした角速度の第１角速度推移を計算するステップとを含む。前記回転角度を計算する前記ステップは、計算された前記第１角速度推移に基づいている。第１旋回速度推移は、特に回転軸線Ｄに対する接線方向における速度を含む。従って、この速度は、回転軸線Ｄに対する軸方向における速度と、半径方向における速度とに対して垂直である。
【００１５】
さらなる好ましい発展形態によれば、前記方法は、前記加速度センサのオフセットを検出するステップと、前記加速度センサの、検出された前記オフセットを補償するステップとを含む。これによって、本発明の基礎となる測定をより精確にすることができる。
【００１６】
さらなる好ましい発展形態によれば、第２期間中に、前記加速度センサの第２加速度推移を測定するステップと、前記物体に取り付けられた角速度センサによって、前記第２期間中における第２角速度推移を測定するステップと、測定された前記第２加速度に基づいて、前記加速度センサの第２旋回速度推移を計算するステップと、計算された前記第２旋回速度推移と、測定された前記第２角速度推移とに基づいて、前記加速度センサと前記回転軸線との前記間隔を計算するステップと、を使用することによって、前記加速度センサと前記回転軸線との前記間隔が検出される。これにより、加速度センサと回転軸線との間隔を手動で測定して（例えばコンピュータ装置に）プログラミングする必要がなくなり、加速度センサと回転軸線との間隔を自動的に計算することが可能となる。この計算は、定期的に又は連続的にも実施することができ、これにより、物体における加速度センサの位置がずれても計算エラーが生じることはなくなる。
【００１７】
さらなる好ましい発展形態によれば、前記方法は、前記物体に取り付けられた角速度センサによって、前記回転軸線を中心とした前記物体の第３角速度推移を測定するステップと、測定された前記第３角速度推移に基づいて、計算された前記第１角速度推移を補正するステップとを含む。これによって、本方法をさらに精確にすることができる。
【００１８】
さらなる好ましい発展形態によれば、前記第３角速度推移を測定する前記ステップは、前記第１角速度推移を測定する前記ステップよりも稀な頻度で実施される。即ち、単位時間当たりの測定回数が少ない。前記第３角速度推移を測定するための前記角速度センサは、その都度省電流のスタンバイモードから起動させることができ、前記第３角速度推移の測定後には、その都度再び前記スタンバイモードに移行させることができる。これにより、角速度センサを使用すべき場合であっても、本発明に係る方法のための電流消費量を特に少なくすることが可能となる。スタンバイモードに代えて、測定前及び測定後にその都度角速度センサを完全にスイッチオフすることも可能である。
【００１９】
さらなる好ましい発展形態によれば、前記物体は扉であり、前記回転軸線は、前記扉の蝶番を通って延在している。或いは、前記物体は窓であり、前記回転軸線は、前記窓の蝶番を通って延在している。物体は、回転軸線を中心として回転可能な他の任意の物体であってもよく、例えば天窓、ペット用ドア、太陽電池アレイ等であってもよい。
【００２０】
さらなる好ましい発展形態によれば、計算された前記回転角度と、予め定められた回転角度閾値とに基づいて、前記扉又は前記窓が開放されているか又は閉鎖されているかが判定される。前記判定の結果に応じて、「開放」／「閉鎖」の信号が生成される。回転角度閾値は、例えば扉又は窓が閉鎖されている状態である回転角度α０、例えば０°とすることができる。しかしながら、回転角度閾値が例えば０°と３０°との間、特に０°と１５°との間、例えば１０°である、比較的高い許容閾値を設定することも可能である。検出された回転角度が回転角度閾値よりも大きい場合には、この物体は「閉鎖」ではなく「開放」に分類される。この信号は、物体の識別情報を含むことができ、例えば、ユーザに送信されることができ、又は、警報信号を作動することができる。
【００２１】
好ましい発展形態によれば、本発明に係る装置は、制御装置と角速度センサとを含む。前記角速度センサは、前記回転軸線を中心とした前記物体の角速度推移を測定するように構成されている。前記角速度センサは、前記制御装置によって省電流のスタンバイモードに移行可能であり、前記スタンバイモードから再び起動可能である。
【００２２】
本発明を、以下、概略図に示された複数の実施例に基づいてより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る、回転軸線を中心とした物体の回転角度を検出するための装置が取り付けられた物体の概略正面図である。
【図２】第１実施形態に係る装置のｘｙ平面における概略横断面図である。
【図３】第１実施形態に係る装置のｘｚ平面における概略縦断面図である。
【図４】第１実施形態に係る装置の概略ブロック図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る、回転軸線を中心とした物体の回転角度を検出するための装置の概略ブロック図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る方法を説明するための概略フローチャートである。
【図７】本発明の第４実施形態に係る、センサオフセットを算出するための方法要素を
【図８】本発明のさらなる実施形態に係る、加速度センサと回転軸線との間隔を検出するための方法ステップを説明するための概略フローチャートである。
【図９】本発明の第５実施形態に係る方法を説明するための概略フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
全ての図面において、同一又は同一の機能を有する要素及び装置には、別段の指示がない限り同一の参照符号が付されている。
【００２５】
実施例の説明
図１は、本発明の第１実施形態に係る、回転軸線を中心とした物体の回転角度を検出するための装置が取り付けられた物体の概略正面図を示す。
【００２６】
縮尺通りではない図１によれば、回転軸線Ｄを中心とした回転角度を検出すべき物体１２は、扉である。回転角度を検出するための本発明に係る装置１は、物体１２に取り付けられている。装置１の加速度センサ１０は、物体１２の回転軸線Ｄから半径方向の間隔ｄをおいて配置されている
【００２７】
図１には、説明を容易にするために、加速度センサ１０を原点とした座標系が示されている。座標系のｚ軸は、扉の２つの蝶番５を通って延在する回転軸線Ｄに対して平行に延在している。座標系のｙ軸は、回転軸線Ｄの半径方向に位置しており、回転軸線Ｄからの距離が離れる方向を指している。座標系のｙ軸は、右手の法則に従ってｚ軸とｙ軸とに対して垂直であり、図平面から扉１２を開放可能な方向を指している。この間隔ｄは、できるだけ大きくすることが有利である。加速度センサは、加速度、特にｘ軸に沿った線形加速度を測定するように構成されている。
【００２８】
図２は、第１実施形態に係る装置のｘｙ平面における概略横断面図を示す。
【００２９】
図２には、扉１２の開放角度として、即ち、静止位置Ｌからの扉１２の変位角度として、回転角度αが記されている。静止位置Ｌは、扉１２が“閉鎖されている”状態に対応している。
【００３０】
図３は、第１実施形態に係る装置のｘｚ平面における概略縦断面図を示す。
【００３１】
図１及び図２に関連して図３からは、第１実施形態に係る加速度センサ１０が、扁平な直方体の形態のケーシング内に配置されていることが見て取れる。
【００３２】
図４は、第１実施形態に係る装置１の概略ブロック図を示す。
【００３３】
装置１は、加速度センサ１０を制御可能な制御装置１６を有する。制御装置１６は、例えばマイクロコントローラとすることができる。制御装置１６は、加速度センサ１０を省電流のスタンバイモードに移行させるように、又はスタンバイモードから起動させるように構成することができる。
【００３４】
装置１はさらに、装置１に電気エネルギを供給するエネルギ蓄積器２０を有する。エネルギ蓄積器２０は、例えば再充電式バッテリとすることができる。再充電は、例えば装置に形成された差込ソケットによって誘導的又は導電的に実施することができる。しかしながら、このバッテリを非再充電式バッテリとすることもできる。
【００３５】
制御装置１６は、通信装置１８に接続されている。通信装置１８は、コンピュータ装置（図示せず）にデータ、特に測定信号を少なくとも送信することができる。コンピュータ装置は、インテリジェントハウスの一部とすることができ、例えばスマートホームコントローラ（Smart Home Controller）とすることができる。コンピュータ装置は、例えばインターネットを介してデータを呼び出し可能なサーバとすることもできる。コンピュータ装置は、所定の期間中に加速度センサ１０によって測定された加速度推移と、予め定められた間隔ｄとに基づいて、回転角度α（図２参照）を検出することができる。
【００３６】
図５は、本発明の第２実施形態に係る、回転軸線を中心とした物体の回転角度を検出するための装置１’の概略ブロック図を示す。
【００３７】
第２実施形態に係る装置１’は、第１実施形態の変形例であり、第１実施形態と比較してさらに、回転軸線Ｄから間隔ｄ’を置いて配置された角速度センサ１４を有する。以下に説明するような所定の計算を簡単にするために、間隔ｄ’が間隔ｄと同一であると有利である。角速度センサ１４は、特に回転軸線Ｄを中心とした装置１’の角速度を測定する。角速度センサ１４も、制御装置１６によって制御可能であり、省電流のスタンバイモードに移行可能であり、スタンバイモードから起動可能である。
【００３８】
第１実施形態又は第２実施形態に係る装置１；１’の機能方法について、図６乃至図９に関連して以下により詳細に説明する。
【００３９】
図６は、本発明の第３実施形態に係る方法を説明するための概略フローチャートを示す。
【００４０】
第１ステップＳ０１では、第１期間中に、物体１２に取り付けられた加速度センサ１０の第１加速度推移が測定される。
【００４１】
第１期間は、加速度センサ１２のスタンバイモードからの起動と共に開始することができる。このスタンバイモードからの起動は、例えば制御装置１６による制御に基づいて、及び／又は、移動が測定されたことに基づいて実施される。スタンバイモードによって、加速度センサ１０は、エネルギ即ち電流を節約することができる。加速度センサの起動時間、即ち、スタンバイモードから起動させるための信号と、測定を開始できる時点との間のデッドタイムを特に短縮することが有利である。
【００４２】
任意選択の方法ステップＳ０２では、加速度センサ１０のオフセット、即ち、系統的な不正確さ又は系統的な測定誤差を補償することができる。このために以下に図７に関連して説明するように、例えば複数の方法ステップＳ２０において、加速度センサ１０のオフセット、特にｘ方向におけるオフセットを算出することができる。加速度センサ１０が、この検出されたオフセットを以後の測定においてこれ以上有さないようにするために、補償ステップＳ０２は、加速度センサ１０の再較正を含むことができる。測定された第１加速度推移に関連して、検出されたオフセットを補償することＳ０２は、特に、時点ｔでのｘ方向における実際の加速度ａｘ（ｔ）として、測定された未処理の第１加速度ａｘ,rawを使用せずに、以下の値：
ａｘ（ｔ）＝ａｘ,raw（ｔ）−ａｘ,offset
を使用するということを意味している。
【００４３】
方法ステップＳ０３では、測定された第１加速度推移に基づいて、加速度センサ１０の第１旋回速度推移ｖｘが計算される。この計算は、特に以下の式に即して実施することができ、但し、Ｔ０は、第１期間の開始時点であり、Ｔ１は、第１期間中の或る時点である：
【数１】
2016534331.tif 000003
【００４４】
ｖｘ（Ｔ１）は、回転軸線Ｄに関連した、所定の時点でのｘ方向における加速度センサ１０の旋回速度（tangential velosity）である。ｖ０は、一定の初期旋回速度であり、この初期旋回速度は、例えば第１期間が物体１２の静止状態からの移動と共に開始する場合には０とすることができる。
【００４５】
計算された旋回速度ｖｘ（Ｔ１）は、加速度センサ１０の回転軸線Ｄを中心とした第１角速度に比例する。この場合の比例定数は、加速度センサ１０と回転軸線Ｄとの間隔ｄである。
【００４６】
方法ステップＳ０４では、第１旋回速度推移と、加速度センサ１０と回転軸線Ｄとの間の予め定められた間隔ｄとに基づいて、回転軸線Ｄを中心とした第１角速度推移が計算される。この間隔ｄは、任意に選択することができ、以下に図８に関連して説明するように方法ステップＳ４０で検出することができる。これに代えて、この間隔ｄを手動で測定して、第１角速度推移を計算するステップＳ０４を実行するコンピュータ装置にこの間隔ｄをプログラミングすることも可能である。第１角速度推移の計算は、以下の式を用いて実施することができる：
【数２】
2016534331.tif 000004
つまり、測定された第１加速度ａｘが積分される。但し、ωＤ（Ｔ１）は、時点Ｔ１での回転軸線Ｄを中心とした角速度である。
【００４７】
方法ステップＳ０５では、計算された第１角速度推移に基づいて、物体１２が第１期間中に回転軸線Ｄを中心として回転した回転角度αが計算される。これに関して、以下の式を使用することができる：
【数３】
2016534331.tif 000005
即ち、計算された第１角速度が積分される。但し、Ｔendは、第１期間が終了する時点であり、α０は、物体１２が静止位置Ｌに対して有していた一定の初期回転角度である。初期回転角度α０は、例えば、本発明に係る方法の前回の使用履歴から把握することができ、及び／又は、コンピュータ装置に保存しておくことができる。
【００４８】
図７は、本発明の第４実施形態に係る、センサ１０，１４のオフセットを算出するための方法要素を説明するための概略フローチャートを示す。
【００４９】
図７によれば、一連の複数の方法ステップＳ２０において、少なくとも１つのセンサオフセットが算出される。ここでは、加速度センサ１０のオフセットとすることができるが、装置１’の角速度センサ１４のオフセットとすることも可能である。
【００５０】
方法ステップＳ２１では、センサ１０，１４の測定データが受信される。即ち、加速度センサ１０によって加速度又は加速度推移が測定され、及び／又は、角速度センサ１４によって回転速度が測定される。
【００５１】
方法ステップＳ２２では、例えばセンサ１０，１４に接続されたマイクロコントローラによって、受信したデータが分析される。
【００５２】
方法ステップＳ２３では、この分析Ｓ２２に基づいて、例えばマイクロコントローラによって、移動が確認されたかどうかがチェックされる。移動が確認された場合には、センサオフセットを検出するための本方法は、方法ステップＳ２１に戻る。しかしながら、移動が確認されなかった場合には、測定されたセンサデータ、即ち、加速度及び／又は回転速度又は角速度が平均される。
【００５３】
方法ステップＳ２５では、オフセット推定を所望の正確さで提供できるようにするために、予め定められた設定値に基づいて充分なデータ点即ち測定結果が存在するかどうかがチェックされる。該当しない場合には、このシステムは方法ステップＳ２１に戻る。しかしながら、充分なデータ点が存在する場合には、方法ステップＳ２６においてセンサオフセットが推定される。この推定Ｓ２６は、各センサデータの計算Ｓ２４された平均値の時間的な推移の外挿に基づいて実施することができる。推定Ｓ２６された１つ又は複数のセンサオフセットは、方法ステップＳ０２において補償することができる。
【００５４】
加速度センサ１０及び／又は角速度センサ１４のオフセットを検出するステップＳ２０は、例えば本発明に係る装置の使用開始時に一回だけ実施することができ、又は、定期的若しくは連続的に実施することができる。例えば、図６に関連して説明された方法が定期的に実施される固定的な期間を設定することができ、これによって、検出されたオフセットを補償するステップＳ０２を定期的に実施することができ、これによって本発明に係る方法がより精確になる。
【００５５】
図８は、本発明のさらなる実施形態に係る、加速度センサ１０と回転軸線Ｄとの間隔ｄを検出するための方法ステップを説明するための概略フローチャートを示す。
【００５６】
図６に関連して説明した実施形態によれば、加速度センサ１０と回転軸線Ｄとの間隔ｄは、手動で測定されて供給される。第３実施形態の変形例であるさらなる実施形態によれば、この間隔ｄを、図８に基づいて以下に説明するように複数の方法ステップＳ４０において自動的に検出することも可能である。
【００５７】
ステップＳ４１では、加速度センサ１０によって、ｘ方向における加速度センサ１０の加速度ａｘの加速度推移が測定され、角速度センサ１４によって、回転軸線Ｄを中心とした回転の角速度ωＤmeasureの角速度推移が測定される。
【００５８】
任意選択のステップＳ４２では、例えば方法ステップＳ２０に関連して上に説明したように、予め検出されたセンサ１０，１４のオフセットを補償することができる。
【００５９】
方法ステップＳ４３では、例えばステップＳ０３に関連して説明したように、旋回速度ｖｘ、即ち、加速度センサ１０のｘ方向における速度の旋回速度推移が、例えばコンピュータ装置を用いた速度ａｘの積分によって計算される。測定された角速度推移ωＤmeasureと、計算された旋回速度推移ｖｘとに基づいて、間隔ｄを検出することができ、例えば物体１２の通常の使用中にカルマンフィルタが適用される。間隔ｄは、例えば以下の式によって簡単に算出することができる：
ｄ＝ｖｘ（ｔ）／ωＤ（ｔ）
但し、ｔは任意の時点である。間隔ｄの検出は、複数の時点ｔにおいてカルマンフィルタを用いて再帰的に実施することができ、この場合には、間隔ｄの計算値は、方法が進行するにつれてさらに実際値に近似することとなる。
【００６０】
方法ステップＳ４０は、較正時に、及び／又は、物体１２への本発明に係る装置の取り付け時に実施することができる。しかしながら、方法ステップＳ４０を、定期的に、又は連続的に、又は、ユーザの要求に応じて、（再度）実施するようにすることもできる。
【００６１】
択一的に又は付加的に（例えば妥当性の向上のために）、加速度センサ１０によって、回転軸線Ｄに対する半径方向であるｙ方向における加速度も測定することにより、加速度センサ１０と回転軸線Ｄとの間隔ｄを検出することも可能である。角速度推移ωＤ及び／又はωＤmeasureの把握に基づいて、加速度センサ１０が受ける求心力から間隔ｄを算出することができる。
【００６２】
図９は、本発明の第５実施形態に係る方法を説明するための概略フローチャートを示す。
【００６３】
第５実施形態は、第３実施形態の変形例であり、物体１２に設けられる角速度センサ１４が付加的に使用される点において第３実施形態とは異なっている。
【００６４】
ステップＳ１１では、角速度センサ１４によって角速度推移ωＤmeasureが測定される。
【００６５】
任意選択のステップＳ１２では、角速度センサ１４のオフセットが除去される。これは例えば、これから処理すべき角速度推移の角速度ωＤmeasureを、測定された各速度から、予め検出された角速度センサオフセットが減算された値とすることによって実施される。
【００６６】
ステップＳ１１及びＳ１２の実施頻度は、有利には、第５実施形態に係る方法の残余のステップの実施頻度よりも低い。例えば、残余のステップは１００Ｈｚの頻度で実施されうる一方で、ステップＳ１１及びＳ１２は、１Ｈｚの頻度で即ち１００分の１の頻度でしか実施されない。有利には、角速度センサは、制御装置１６によって制御され、測定Ｓ１１のためだけに作動され、又は省電流のスタンバイモードから起動され、測定Ｓ１１後には即座に再びスタンバイモードに移行される。これによって、本方法のための電流消費量を格段に低減することができる。
【００６７】
第３実施形態によれば、第１旋回速度推移に基づいて、回転軸線Ｄを中心とした第１角速度推移を計算するステップＳ０４の後に、ステップＳ１３において第１角速度推移の補正を実施することができる。角速度推移を補正するステップＳ１３では、計算された第１角速度推移の角速度ωＤが、測定された（好ましくはオフセット補正後の）角速度ωＤmeasureと比較される。これらの値が予め定められた許容範囲よりも互いに相違している場合には、回転角度を計算するステップＳ０５において、計算された第１角速度推移ωＤの代わりに、測定された角速度推移ωＤmeasureを使用することができる。
【００６８】
これに代えて、第１角速度推移を補正するステップＳ１３において、計算された第１角速度推移の角速度ωＤと、測定された（好ましくはオフセット補正後の）角速度推移の角速度ωＤmeasureとの間で平均値を形成して、この平均値をこれからのステップで使用することも可能である。
【００６９】
測定された角速度ωＤmeasureはさらに、加速度センサ１０の較正を改善するために使用される。例えば、加速度センサ１０の初期速度ｖ０を、測定された第１角速度推移ωＤmeasureと、加速度センサ１０と回転軸線Ｄとの間の予め定められた間隔ｄとから計算することができる。これによって、加速度センサ１０の第１旋回速度推移を計算するステップＳ０３をさらに精確にすることができる。
【００７０】
計算された角速度推移と測定された角速度推移とのさらなる相違を、加速度センサ１０を定期的に較正するために、即ち、さらなるオフセットを除去するためにさらに使用することができる。
【００７１】
本発明を好ましい実施例に基づいて説明したが、本発明はこれらの実施例には限定されておらず、種々異なるように変更することができる。特に本発明は、本発明の本質から逸脱することなく様々な方法で変更又は修正することができる。
【００７２】
例えばコンピュータ装置を、装置１；１’の一部として設けることもできる。装置１；１’とコンピュータ装置との間の接続は、有線接続を介して実施することも、又は、例えばＷＬＡＮ，ＷｉＦｉ，Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＺｉｇＢｅｅ，赤外線インターフェース等の無線インターフェースを介して実施することも可能である。
【００７３】
方法ステップＳ２０によって加速度センサ１０の間隔が自動的に検出された後、加速度センサ１０の位置付け不良（例えば回転軸線Ｄとの間隔が短すぎること）を表示することができる。この表示は、例えばコンピュータ装置のディスプレイにて実施することができる。しかしながら、装置１；１’によって、加速度センサの最適な位置付けを容易にするビープ音、又は、少なくとも位置付け不良を示すビープ音を、音声発生装置を用いて発生させることも可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年6月24日(2016.6.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸線を中心とした物体の回転角度を検出するための方法であって、
・第１期間中に、前記物体（１２）に取り付けられた加速度センサ（１０）の第１加速度推移を測定するステップ（Ｓ０１）と、
・前記第１期間中における前記第１加速度推移と、前記加速度センサ（１０）と前記回転軸線（Ｄ）との間の予め定められた間隔（ｄ）とに基づいて、前記物体（１２）が前記第１期間中に前記回転軸線（Ｄ）を中心として回転した回転角度（α）を計算するステップ（Ｓ０５）と、
を有する、ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記方法はさらに、
・測定された前記第１加速度推移に基づいて、前記加速度センサ（１０）の第１旋回速度推移を計算するステップ（Ｓ０３）と、
・前記第１旋回速度推移と、前記加速度センサ（１０）と前記回転軸線（Ｄ）との前記予め定められた間隔（ｄ）とに基づいて、前記回転軸線（Ｄ）を中心とした第１角速度推移を計算するステップ（Ｓ０４）と、
を有し、
前記回転角度（α）を計算する前記ステップ（Ｓ０５）は、計算された前記第１角速度推移に基づいている、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記方法はさらに、
・前記加速度センサ（１０）のオフセットを検出するステップ（Ｓ２０）と、
・前記加速度センサ（１０）の、検出された前記オフセットを補償するステップ（Ｓ０２）と、
を有する、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
・第２期間中に、前記加速度センサ（１０）の第２加速度推移を測定するステップ（Ｓ４１）と、
・前記物体（１２）に取り付けられた角速度センサ（１４）によって、前記回転軸線（Ｄ）を中心とした前記物体（１２）の前記第２期間中における第２角速度推移を測定するステップ（Ｓ４１）と、
・測定された前記第２加速度推移に基づいて、前記加速度センサ（１０）の第２旋回速度推移を計算するステップと、
・計算された前記第２旋回速度推移と、測定された前記第２角速度推移とに基づいて、前記加速度センサ（１０）と前記回転軸線（Ｄ）との前記間隔（ｄ）を計算するステップ（Ｓ４３）と、
を使用することによって、前記加速度センサと前記回転軸線との前記間隔を検出する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記方法はさらに、
・前記物体（１２）に取り付けられた角速度センサ（１４）によって、前記回転軸線（Ｄ）を中心とした前記物体（１２）の第３角速度推移を測定するステップ（Ｓ１１）と、
・測定された前記第３角速度推移に基づいて、計算（Ｓ０４）された前記第１角速度推移を補正するステップ（Ｓ１３）と
を有する、請求項２を引用する請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第３角速度推移を測定する前記ステップ（Ｓ１１）を、前記第１角速度推移を測定する前記ステップ（Ｓ０１）よりも低い頻度で実施し、
前記第３角速度推移を測定（Ｓ１１）するための前記角速度センサ（１４）は、その都度省電流のスタンバイモードから起動され、前記第３角速度推移の測定（Ｓ１１）後には、その都度再び前記スタンバイモードに移行される、
請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記物体（１２）は扉であり、前記回転軸線（Ｄ）は、前記扉の蝶番（５）を通って延在している、
又は、
前記物体（１２）は窓であり、前記回転軸線（Ｄ）は、前記窓の蝶番を通って延在している、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
さらに、計算された前記回転角度（α）と、予め定められた回転角度閾値とに基づいて、前記扉又は前記窓が開放されているか又は閉鎖されているかを判定し、
前記判定の結果に応じて、「開放」又は「閉鎖」の信号を生成する、
請求項７に記載の方法。
【請求項９】
回転軸線を中心とした物体の回転角度を検出するための装置であって、
前記装置は、前記物体（１２）に取り付け可能な加速度センサ（１０）と、コンピュータ装置とを備え、
前記コンピュータ装置は、前記加速度センサ（１０）によって所定の期間中に測定された加速度推移と、前記加速度センサ（１０）と前記回転軸線（Ｄ）との間の予め定められた間隔（ｄ）とに基づいて、回転角度（α）を計算するように構成されている、
ことを特徴とする装置。
【請求項１０】
前記装置は、制御装置（１６）と角速度センサ（１４）とを有し、
前記角速度センサ（１４）は、前記回転軸線（Ｄ）を中心とした前記物体（１２）の角速度推移を測定するように構成されており、
前記角速度センサ（１４）は、前記制御装置（１６）によって省電流のスタンバイモードに移行可能であり、前記スタンバイモードから再び起動可能である、
請求項９に記載の装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
図１には、説明を容易にするために、加速度センサ１０を原点とした座標系が示されている。座標系のｚ軸は、扉の２つの蝶番５を通って延在する回転軸線Ｄに対して平行に延在している。座標系のｙ軸は、回転軸線Ｄの半径方向に位置しており、回転軸線Ｄからの距離が離れる方向を指している。座標系のｘ軸は、右手の法則に従ってｚ軸とｙ軸とに対して垂直であり、図平面から扉１２を開放可能な方向を指している。この間隔ｄは、できるだけ大きくすることが有利である。加速度センサは、加速度、特にｘ軸に沿った線形加速度を測定するように構成されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７３】
方法ステップＳ４０によって加速度センサ１０の間隔が自動的に検出された後、加速度センサ１０の位置付け不良（例えば回転軸線Ｄとの間隔が短すぎること）を表示することができる。この表示は、例えばコンピュータ装置のディスプレイにて実施することができる。しかしながら、装置１；１’によって、加速度センサの最適な位置付けを容易にするビープ音、又は、少なくとも位置付け不良を示すビープ音を、音声発生装置を用いて発生させることも可能である。
【国際調査報告】
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