METODO Y APARATO PARA DETECCION CONTINUA DE OCUPACION DE ASIENTOS POR USO CONJUNTO DE SENSORES DE PESO, CAPACITIVOS Y TERMICOS.

Método de aparato para detección continua de ocupación de asientos por uso conjunto de sensores de peso,

capacitivos y térmicos que detectan el cambio de peso en un asiento mediante sensores de fuerza, lo que activa el sensor capacitivo para medir los cambios volumétricos del campo eléctrico y los sensores térmicos para medir la evolución temporal de los cambios de temperatura. Se corrobora así que los cambios se deben a una persona y no a un objeto. El utilizar el cambio de peso como evento para iniciar las otras dos medidas permite una monitorización continua con un mínimo consumo eléctrico ya que los sensores de fuerza presentan una alta impedancia. El método se puede aplicar en cualquier tipo de asiento por cuanto el aparato puede ser incorporado en la estructura del asiento, debajo de su tapicería, o en una funda protectora o cojín externos.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201000255.

Solicitante: UNIVERSITAT POLITECNICA DE CATALUNYA.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: PALLAS ARENY,RAMON, CASAS PIEDRAFITA,JAIME OSCAR, GASULLA FORNER,Manuel, ALIAU BONET,CARLES, GAITAN PITRE,JORGE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B60R21/015 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B60 VEHICULOS EN GENERAL.B60R VEHICULOS, EQUIPOS O PARTES DE VEHICULOS, NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR (prevención, limitación o extinción de incendios especialmente adaptadas a los vehículos A62C 3/07). › B60R 21/00 Disposiciones o equipamientos sobre los vehículos para proteger a los ocupantes o a los peatones o para evitar ser dañados en caso de accidente o de otros riesgos de la circulación (cinturones o arneses de seguridad en los vehículos B60R 22/00; asientos construidos para proteger al ocupante de los efectos de las fuerzas de aceleración anormales, p. ej. asientos anticolisión o asientos de seguridad, B60N 2/42; disposiciones para absorber la energía en los volantes de dirección de vehículos B62D 1/11; disposiciones para absorber la energía en las columnas de dirección de vehículos B62D 1/19). › incluyendo medios para detectar la presencia o la situación de pasajeros, de sillas de pasajeros o de sillas para niños, p.ej. para desactivar su arranque.
METODO Y APARATO PARA DETECCION CONTINUA DE OCUPACION DE ASIENTOS POR USO CONJUNTO DE SENSORES DE PESO, CAPACITIVOS Y TERMICOS.

Fragmento de la descripción:

Método y aparato para detección continua de ocupación de asientos por uso conjunto de sensores de peso, capacitivos y térmicos.

SECTOR DE LA TÉCNICA

La presente invención se refiere en general a los aparatos para la determinación física de las condiciones existentes en un asiento, aplicable por ejemplo en los vehículos automotores, y más en particular, a un aparato y un método de detección continua de la ocupación de asientos a través de la medida conjunta de un cambio de peso, de un cambio en el campo eléctrico y de la evolución de la temperatura en el asiento.

OBJETO

El objeto de la presente invención es desarrollar una combinación de diferentes instrumentos para la detección continua de la ocupación de cualquier tipo de asiento, aplicable en los vehículos automotores, basado en los instrumentos de medida de cambio de peso, capacidad eléctrica o cambio en el campo eléctrico, y evolución de la temperatura del asiento; concibiendo dicho aparato como una combinación de un número finito de sensores de cambio de peso de alta impedancia; un número finito de sensores de temperatura; y dos o más tiras de material conductor o elementos metálicos, que pueden formar parte o no de la estructura del asiento, así como su situación en la estructura del asiento, bajo su tapicería, o en una funda o cojín dispuestos sobre el asiento.

Un segundo objeto es desarrollar un aparato basado en dicha combinación de diferentes instrumentos de cambio de peso, capacidad eléctrica o cambio en el campo eléctrico, y evolución de la temperatura que implemente, con una máxima autonomía y un mínimo coste, dichos tres sistemas sensores y procese sus medidas, registrando, mostrando y/o transmitiendo la información a otros sistemas digitales.

Un tercer objeto de la presente invención es desarrollar, basado en dicho aparato anterior, un método de detección continua de la ocupación de cualquier

tipo de asiento, capaz de funcionar en diferentes variantes de operación para la medida de dichos tres parámetros de cambio de peso, capacidad eléctrica y temperaturas.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Los métodos propuestos en el estado de la técnica para detectar la ocupación de asientos son numerosos. En un primer grupo están los métodos basados en detectar la interferencia o reflexión que sufre una onda emitida hacia el asiento. Según la frecuencia a la que se trabaje, hay sistemas basados en radiación infrarroja (documento del modelo de utilidad CN200997157Y, “Seat monitor” de Chuan Wan, Chuansheng Wu, Chenying Chi, Zuoqi Xu) , infrarroja o microondas/radar (documento DE19812745, “System for identifying occupancy of seat in vehicle” de Funkler Wolfgang) , y ultrasonidos (R. Seip, B. Adamcyzyk, D. Rundell “Use of ultrasound in automotive interior occupancy sensing: optimum frequency, beamwidth, and SNR from empirical data”, IEEE Proceedings of the Ultrasonics Symposium, Nevada, USA, pp.749-752, octubre 1999) . La imposibilidad que tienen estos sistemas de diferenciar en algunos casos entre personas y animales, o entre personas y objetos, limita mucho su uso. Una alternativa son los sistemas basados en el uso de vídeo y el posterior procesado de las imágenes capturadas (documento US2003007072, “Method and device for detecting seat occupancy by means of a video sensor system and foot room system” de Bernhard Mattes, Hans-Peter Lang, Pascal Kocher) , pero por su elevado coste es un diseño difícilmente asumible en aplicaciones de bajo o medio coste. Todos estos sistemas quedan además limitados por la necesidad de ubicar un sistema de emisión y recepción fuera de la estructura del asiento y enfocado hacia él, cosa que en muchas aplicaciones o es imposible, o encarece aún más el coste del sistema.

En un segundo grupo están aquellos sistemas que pueden ser incorporados en la estructura del asiento o en un elemento auxiliar colocado sobre él (Documento US7457695 “Portable, self-contained vehicle seat occupancy alert device” de Marvin Fields and Lisha Fields) . Los métodos utilizados en estos sistemas de detección son:

Sensores mecánicos, basados en la medida del peso (documento EP1683677, “Détecteur d´occupation d´un siège et véhicule équipé d`un tel détecteur ” de Laurent Certin, Stephane Berthet, Benedicte Sol) , la presión, la fuerza o la aceleración (documento US5915281 “Silicon force and displacement sensor” de Douglas Ray Sparks) , que mediante medidas puntuales o distribuidas en todo el asiento detectan la presencia de un objeto encima suyo y alguna de sus características. Las medidas con estos sensores difícilmente pueden distinguir entre personas y objetos suficientemente pesados.

Sensores capacitivos, basados en la medida de los cambios de campo eléctrico ocasionados por la presencia de una persona. Se han estudiado numerosas dimensiones y configuraciones de los electrodos para detectar la presencia de una persona y también para poder discriminar entre adultos y niños (B. George, H. Zangl, T. Bretterklieber, G. Brasseur, “Seat occupancy detection based on capacitive sensing” IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, Vol. 58, pp. 1487-1494, 2009) , e incluso determinar la posición de la persona en el asiento. Su principal limitación es que objetos grandes con agua u otros elementos conductores puede que sean detectados como si fueran una persona.

Mayoritariamente la temperatura ha sido considerada como una interferencia en otros sistemas de detección de la ocupación de asientos, que debe ser corregida o compensada. Por ejemplo, en la patente FR2863704 (“Measurement signal processing method for characterizing seat occupancy state involves correcting measurement signal, from detection layer placed in seat, based on environment derivatives related to temperature and humidity” de Herve Dirand, Yann Rogard, Laurent Chabert, Bertrand Billon, Frederic Fays, Eric Rochat) , se presenta el efecto de los cambios de temperatura y humedad ambiente en sensores capacitivos y diferentes métodos para compensarlos. Sin embargo, en la patente US 6490515 B1 “Passenger detecting apparatus” de Hiroyo Okamura, Naobumi Kuboki, Takayuki Enomoto, Soichi Negami, Kyosuke Hashimoto) se proponen dos alternativas de medida: la primera consiste en el uso de medios de detección que tienen al menos un sensor capacitivo y un sensor de presión y la segunda utiliza medios de detección que tienen al menos un sensor capacitivo y un sensor de temperatura. En ella se plantea, por tanto, el uso de la temperatura como alternativa de medida conjuntamente a un sensor capacitivo, no planteándose específicamente su uso de forma simultánea con sensores de cambio de peso, ni la optimización de consumo que supone usar el sensor de cambio de peso como señal de disparo de los sensores capacitivos y de temperatura.

Una solución para solventar las limitaciones de los diferentes sistemas desarrollados para detectar la ocupación de un asiento se ha visto en la patente US 6490515 B1 es usar simultáneamente sensores de varios tipos distintos. Edemas de esta referencia, en Philip W. Kithil, “Capacitive Occupant Sensing” Occupant detection and sensing for smarter air bag systems. PT-107. Society of Automotive Engineers, Inc, pp. 185-190, 2004 se recomienda el uso de un sensor capacitivo conjuntamente con un sistema de infrarrojos, ultrasonidos, radar o peso. En el documento MX9604777 (“Automotive occupant sensor system and method of operation by sensor fusion” de Anthony P. Corrado, Stephen W. Decker, Paul K. Benbow) se presenta el uso conjunto de un sistema de infrarrojos y un sistema de ultrasonidos; y en US6445988 (“System for determining the occupancy state of a seat in a vehicle and controlling a component based thereon” de David S. Bread, Willbur E. Duvall, Wendell C. Johnson, Jeffrey L. Morin, Kunhong Xu, Michael E. Kussul) se reivindica el uso de múltiples sistemas sensores: de peso, inductivos, capacitivos, de movimiento, electromagnéticos, de ultrasonidos, infrarrojos y de radar por microondas, combinados mediante un procesado basados en redes neuronales para detectar y clasificar la ocupación de asientos. Como puede apreciarse en esta última patente, aunque se presenta el uso de hasta ocho métodos sensores diferentes, no se contempla el uso de sensores de temperatura para detectar la ocupación de un asiento por una persona. Por último, en el documento US 2006267321 A1 (“On-board vehicle seat capacitive force...

 


Reivindicaciones:

1. Un aparato para la detección continua de ocupación de asientos caracterizado porque consta de una pluralidad de sensores de fuerza para medir el cambio de peso (101) , un sensor capacitivo (102) , una pluralidad de sensores de temperatura (103) , circuitos de acondicionamiento (104) , microcontrolador (105) , medio de visualización (106) , un circuito de comunicación transceptor o modem (107) y un sistema de alimentación (108) .

2. El aparato para la detección continua de ocupación de asientos según la reivindicación 1 caracterizado porque dicha pluralidad de sensores de fuerza para medir el cambio de peso (101) , dicho sensor capacitivo (102) , y dicha pluralidad de sensores de temperatura (103) pueden ser incorporados a la estructura del asiento, debajo de su tapicería, o a una funda protectora o cojín externos.

3. El aparato para la detección continua de ocupación de asientos según la reivindicación 1 caracterizado porque dicha pluralidad de sensores de fuerza para medir el peso (101) se basa en un número finito (n) de sensores piezorresistivos de alta impedancia, que se pueden colocar debajo de la tapicería del asiento, en su soporte, en una funda o en un cojín, y se pueden conectar en paralelo en un circuito divisor de tensión donde el resistor Rs se elige según el umbral de detección de cambio de peso.

4. El aparato para la detección continua de ocupación de asientos según la reivindicación 1 caracterizado porque dicho sensor capacitivo (102) detecta cambios en el campo eléctrico debidos a un volumen de agua dentro de los límites de medidas de la capacidad eléctrica correspondiente a la de un cuerpo humano.

5. El aparato para la detección continua de ocupación de asientos según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha pluralidad de sensores de temperatura (103) se pueden colocar en distintos puntos de la base del asiento o en elementos externos, en donde un primer sensor térmico de referencia (103) se sitúa fuera de la zona de contacto entre el objeto/persona y el asiento, y mide la temperatura de dicho asiento; y porque una pluralidad de sensores térmicos de medida (103) se disponen en diferentes posiciones próximas a la superficie en contacto con una persona sentada.

6. Un método para la detección continua de ocupación de asientos, utilizando el aparato según reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque dicha pluralidad de sensores de cambio de peso (101) en una variante pone en marcha conjunta, a través del controlador, dicho sensor capacitivo (102) y dicha pluralidad de sensores de temperatura (103) .

7. Un método para la detección continua de ocupación de asientos, utilizando el aparato según reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque dicha pluralidad de sensores de cambio de peso (101) en una variante alternativa pone en marcha, a través del controlador, solamente dicho sensor capacitivo (102) y mantiene inactiva dicha pluralidad de sensores de temperatura (103) .


 

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