DE10314973A1

DE10314973A1 - Data glove for virtual reality applications comprises sensors arranged over the glove with at least one having a surface wave transponder that communicates with an interrogation and receiving unit via electromagnetic signals

Info

Publication number: DE10314973A1
Application number: DE2003114973
Authority: DE
Inventors: Christian Preusse
Original assignee: Technische Universitaet Clausthal
Current assignee: Technische Universitaet Clausthal
Priority date: 2003-04-02
Filing date: 2003-04-02
Publication date: 2004-11-04

Abstract

Measurement arrangement for a wireless glove has at least one glove sensor (2) with a surface wave transponder (1) as a transmitter unit and at least one interrogation unit (8) associated with a receiver arrangement (17). The interrogation unit transmits an electromagnetic request signal to the surface wave transponder, which responds by transmitting an electromagnetic signal. The invention also relates to a corresponding wireless data glove.

Description

Die Erfindung betrifft eine Messanordnung, insbesondere für einen kabellosen Datenhandschuh, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a measuring arrangement, in particular for a wireless data glove, with the features of the generic term of Claim 1.

STAND DER TECHNIKSTATE OF TECHNOLOGY

Unter einem Datenhandschuh versteht man einen Handschuh, der mit Sensoren bestückt ist, welche es ermöglichen, die Lage und die Stellung der in dem Datenhandschuh befindlichen Hand eines Benutzers zu erfassen. Diese Daten können beispielsweise zur Steuerung von Computerprogrammen verwendet werden. Ein bekanntes Anwendungsgebiet sind Computerspiele in der sogenannten virtuellen Realität. Mit den Daten können aber auch Manipulatoren in gekapselten Hochsicherheitsbereichen von außerhalb der Hochsicherheitsbereiche gesteuert werden, um beispielsweise giftiges, radioaktives oder explosives Material zu handhaben.Under A data glove is understood to be a glove with sensors stocked is which enable the location and position of those in the data glove Capture a user's hand. This data can be used for control purposes, for example used by computer programs. A well-known area of application are Computer games in the so-called virtual reality. With the Data can but also manipulators in encapsulated high security areas from outside the high security areas can be controlled, for example handle toxic, radioactive or explosive material.

Ein kommerzieller Datenhandschuh ist von der Firma iReality.com, Inc., San Francisco, USA verfügbar. Bei diesem Datenhandschuh mit der Bezeichnung 5 DT Data Glove wird die Krümmung der Finger durch längs der Finger verlaufenden Lichtwellenleiter erfasst, deren optische Eigenschaften sich beim Krümmen der Finger ändern. Die Fingerspreizung wird durch Sensoren erfasst, die diese Spreizung direkt messen. Bei einer kabellosen Version des bekannten Datenhandschuhs ist im Bereich des Handgelenks eine Sendereinrichtung angeordnet, die die Signale der Sensoren mittels elektromagnetischer Wellen an eine entfernt angeordnete Empfängereinrichtung überträgt. Die Lage des Datenhandschuhs bzw. der darin befindlichen Hand im Raum kann mit diesem bekannten Datenhandschuh nicht bestimmt werden.On commercial data glove is from iReality.com, Inc., San Francisco, USA available. With this data glove called 5 DT Data Glove the curvature the finger through lengthways the optical fiber running along the finger detects its optical Properties when curving the finger change. The finger spread is detected by sensors that do this spread measure directly. In a wireless version of the well-known data glove a transmitter device is arranged in the area of the wrist, which the signals from the sensors by means of electromagnetic waves transmits to a remote receiver device. The Position of the data glove or the hand in it in the room cannot be determined with this known data glove.

Ein weiterer Datenhandschuh ist von der Firma Immersion Corp., San Jose, USA kommerziell erhältlich. Der Datenhandschuh CyberGlove erfasst die Krümmung der Finger durch verformungsabhängige elektrische Widerstände. Die Fingerstellung wird durch direkte Messung der Spreizung ermittelt. Zusätzlich werden die Biegungen von Mittelhand und Handgelenk sowie die Ausrichtung des Daumen erfasst. An ein zugehöriges Rechnersystem wird der bekannte Datenhandschuh über ein Kabel angeschlossen. D.h. es handelt sich nicht um einen kabellosen Datenhandschuh. Die Erfassung der Lage einer Hand im Raum muss durch zusätzliche optische Verfahren bewirkt werden. Hierzu reichen die von dem Datenhandschuh selbst gelieferten Daten nicht aus.On another data glove is from Immersion Corp., San Jose, USA commercially available. The CyberGlove data glove records the curvature of the fingers by means of electrical deformation-dependent Resistances. The finger position is determined by directly measuring the spread. additionally the bends of the metacarpus and wrist as well as the alignment of the thumb. To a related one Computer system, the known data glove is connected via a cable. That it is not a wireless data glove. The Detection of the position of a hand in the room needs additional optical processes are effected. For this, they range from the data glove self-supplied data not.

Von den Fakespace Labs, Mountain View, USA ist ein Datenhandschuh unter der Bezeichnung Pinch Glove erhältlich. Bei diesem Datenhandschuh werden Signale durch Kontaktschlüsse zwischen verschiedenen an dem Datenhandschuh angebrachten elektrischen Kontakten beim Bewegen der Finger erzeugt. Bei diesem System sind die Möglichkeiten der Erfassung der Handstellung demnach auf bestimmte Kontaktschlussfälle beschränkt. Eine Erfassung der Lage der Hand im Raum ist überhaupt unmöglich. Der bekannte Datenhandschuh ist überdies kein kabelloser Datenhandschuh.Of The Fakespace Labs, Mountain View, USA is a data glove under the name Pinch Glove available. With this data glove, signals are created by making contact between different electrical contacts attached to the data glove when moving the finger creates. With this system, the possibilities of capturing the Hand position therefore limited to certain contact closure cases. A Detecting the position of the hand in the room is impossible at all. The well-known data glove is also not a wireless data glove.

Aus den Informationen über das GRIP-Projekt, welches vom beruflichen Fortbildungszentrum der Bayerischen Wirtschaft GmbH beschrieben wird, ist ein Datenhandschuh bekannt, der mit Hall-Effekt-Sensoren für die Ermittlung seiner Position im Raum bestückt ist. Weiterhin sind Kraftsensoren vorgesehen, um Kräfte zu messen, die jeder Finger der Hand an einer Oberfläche ausübt. Der bekannte Datenhandschuh ist kein kabelloser Datenhandschuh. Die Signale der Hall-Effekt-Sensoren sind von einem äußeren magnetischen Feld abhängig, in dem sich der bekannte Datenhandschuh befindet. Ohne ein solches äußeres magnetisches Feld liefern die Hall-Effekt-Sensoren keine Signale.Out the information about the GRIP project, which is run by the vocational training center of the Bayerischen Wirtschaft GmbH is a data glove known to use Hall effect sensors to determine its position populated in the room is. Force sensors are also provided to measure forces, that each finger of the hand exercises on a surface. The well-known data glove is not a wireless data glove. The signals from the Hall effect sensors are from an external magnetic Field dependent, in which the well-known data glove is located. Without such an external magnetic Hall effect sensors do not supply any signals in the field.

Ein weiterer Datenhandschuh ist aus dem Konferenzbeitrag "Acceleration Sensing Glove (ASG)" von J. K. Perng et al. (Berkeley Sensor & Actuator Center, University of California, Berkeley, USA) bekannt. An dem Datenhandschuh sind Beschleunigungssensoren vorgesehen, die den Fingerspitzen zugeordnet sind. Am Handgelenk des Benutzers befindet sich eine Sendeeinrichtung, die die Signale der Beschleunigungssensoren an eine entfernte Empfängereinrichtung überträgt.On Another data glove is from the conference contribution "Acceleration Sensing Glove (ASG) "by J.K. Perng et al. (Berkeley Sensor & Actuator Center, University of California, Berkeley, USA). Acceleration sensors are on the data glove provided that are assigned to the fingertips. At the wrist the user has a transmitter that receives the signals transmits the acceleration sensors to a remote receiver device.

In dem im vorherigen Absatz zitierten Konferenzbeitrag ist darüber hinaus als Zukunftsperspektive eine Messanordnung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 beschrieben. Sie ist mit dem Stichwort "Smart Dust" bezeichnet. Dabei geht es darum, kleine Einheiten aus einem Beschleunigungssensor, einer Sende- und Empfängereinrichtung für elektromagnetische Wellen sowie einer Solarzelle und einem Leistungskondensator zur Gewinnung und Speicherung von Energie für die Sender- und Empfängereinrichtung und den Sensor aufzubilden, die beispielsweise auf den Fingernagel einer Hand eines Benutzers aufgebracht werden können, ohne dass sie dort stärker auftragen. Bislang ist aber eine derartige Miniaturisierung, die einen Datenhandschuh als solchen überflüssig machen würde, noch nicht realistisch.In the conference contribution cited in the previous paragraph is beyond as a future perspective, a measuring arrangement with the features of the generic term of claim 1 described. It is called "Smart Dust". there it's about small units from an accelerometer, a transmitting and receiving device for electromagnetic Waves as well as a solar cell and a power capacitor for extraction and storing energy for the transmitter and receiver device and to form the sensor, for example on the fingernail Hand of a user can be applied without applying it there heavily. So far, however, such a miniaturization has been a data glove make it superfluous as such would, not yet realistic.

Oberflächenwellentransponder, bei denen es sich um passive elektronische Bauteile handelt, die auf ein Abfragesignal ohne eigene Energieversorgung mit einem Antwortsignal reagieren, sind beispielsweise aus "Passive funkauslesbare Sensoren" von L. Reindl et al., in tm, Technisches Messen 68 (2001), S. 240 bis 246, als Möglichkeit bei der Fernabfrage von Identifikationen und Sensoren bekannt. Konkret sind Beispiele angegeben, wie mit Oberflächenwellentranspondern Drücke und Temperaturen fernabgefragt werden können. Es ist aber auch angeführt, dass mit Oberflächenwellentranspondern Entfernungen durch Messung von Signallaufzeiten, relative Positionen durch Verfolgung der Dopplerphasen und Winkel durch Messung der Dopplerphasen bestimmt werden können.Surface wave transponders, which are passive electronic components that respond to a query signal without their own energy supply with a response signal, are for example from "Passive radio readable sensors" by L. Reindl et al., in tm, Technisches Messen 68 (2001), pp. 240 to 246, as a possibility for remote querying of identifications and sensors. Specifically, examples are given of how pressures and temperatures can be queried remotely using surface wave transponders. It is also stated, however, that surface wave transponders can be used to determine distances by measuring signal propagation times, relative positions by tracking the Doppler phases and angles by measuring the Doppler phases.

AUFGABE DER ERFINDUNGTASK OF INVENTION

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kabellose Messanordnung aufzuzeigen, bei der die Sensoren mit Sendereinrichtungen einen besonders einfachen und kompakten Aufbau aufweisen.The The invention is based on the object of a wireless measuring arrangement to show, in which the sensors with transmitter devices have a particularly simple and compact structure.

LÖSUNGSOLUTION

Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß durch die Messanordnung nach Patentanspruch 1 gelöst.The The object of the invention is achieved by the measuring arrangement according to Claim 1 solved.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Messanordnung sind in den Unteransprüchen 2 bis 10 beschrieben. Unteranspruch 9 ist dabei auf eine Ausführungsform der Messanordnung ohne einen eigentlichen Handschuh gerichtet, bei der die Sensoranordnung direkt an der Hand des Benutzers anzubringen ist. Demgegenüber ist Unteranspruch 10 auf einen kabellosen Datenhandschuh als solchen gerichtet.advantageous embodiments the measuring arrangement are described in subclaims 2 to 10. Sub-claim 9 is an embodiment of the measuring arrangement directed without an actual glove at which the sensor assembly to be attached directly to the user's hand. In contrast is Claim 10 to a wireless data glove as such directed.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION THE INVENTION

Bei der Erfindung ist mindestens ein Sensor vorgesehen, der einen Oberflächenwellentransponder als Sendereinrichtung aufweist. Der Oberflächenwellentransponder kann dabei den gesamten Sensor darstellen. Es ist bevorzugt, wenn dies zumindest bei mehreren Sensoren, die zur Positionsbestimmung der Hand im Raum dienen, der Fall ist. Weiterhin umfasst die neue Messanordnung eine Abfrageeinrichtung, die elektromagnetische Abfragesignale an die Oberflächenwellentransponder sendet. Die Oberflächenwellentransponder antworten auf diese Abfragesignale mit ihren elektromagnetischen Signalen, welche von der Empfängeranordnung der Messanordnung aufgefangen werden. Zur Positionsbestimmung der Sensoren bzw. der Ihnen entsprechenden Stellen der Hand des Benutzers weist die Empfängeranordnung mindestens drei untereinander beabstandete Empfängereinrichtungen auf. Durch eine zeitliche Verschiebung zwischen den von jeder Empfängereinrichtung empfangenen elektromagnetischen Signalen zu den Abfragesignalen lässt sich die Laufzeit der elektromagnetischen Signale zwischen den Sensoren, d.h. den Oberflächenwellentranspondern und den Empfängereinrichtungen und damit der Abstand zwischen diesen Teilen der Messanordnung bestimmen. Aus mindestens drei solchen Abständen kann die Position des jeweiligen Oberflächenwellentransponders im Raum bestimmt werden. Um die Auswertung bei diesem Messverfahren zu erleichtern, ist es bevorzugt, wenn jede Empfängereinrichtung eine eigene Abfrageeinrichtung zum Abfragen der Oberflächenwellentransponder aufweist und nicht nur eine einzige zentrale Abfrageeinrichtung zur Aussendung der Abfragesignale vorgesehen ist.at According to the invention, at least one sensor is provided which is a surface wave transponder has as a transmitter device. The surface wave transponder can represent the entire sensor. It is preferred if this is at least in the case of several sensors used to determine the position of the Serve hand in space, the case is. The new measuring arrangement also includes an interrogator, the electromagnetic interrogation signals the surface wave transponder sends. The surface wave transponder respond to these interrogation signals with their electromagnetic Signals from the receiver assembly of the measuring arrangement. To determine the position of the Sensors or the points of your hand that correspond to you instructs the receiver assembly at least three mutually spaced receiver devices. By a time shift between that of each receiver device received electromagnetic signals to the interrogation signals let yourself the transit time of the electromagnetic signals between the sensors, i.e. the surface wave transponders and the receiver facilities and thus determine the distance between these parts of the measuring arrangement. From at least three such distances can determine the position of the respective surface wave transponder in the room be determined. In order to facilitate the evaluation with this measuring method, it is preferred if each receiver device its own query device for querying the surface wave transponders and not just a single central interrogator is provided for sending the query signals.

Durch Auswertung einer relativen Frequenzverschiebung zwischen dem elektromagnetischen Signal von jedem Oberflächenwellentransponder und einem Referenzsignal, das ein Abfragesignal sein kann, d.h. durch Auswertung des auftretenden Dopplereffekts, kann zusätzlich eine Geschwindigkeitskomponente des jeweiligen Oberflächenwellentransponders in der Richtung zu der jeweiligen Empfängereinrichtung bestimmt werden.By Evaluation of a relative frequency shift between the electromagnetic signal from any surface wave transponder and a reference signal, which can be an interrogation signal, i.e. by evaluating the Doppler effect that occurs, an additional Velocity component of the respective surface wave transponder in the Direction to the respective receiver device be determined.

Während die elektromagnetischen Signale der Oberflächenwellentransponder den einzelnen Abfragesignalen vorzugsweise durch eine zeitliche Abfolge der Abfragesignale zuzuordnen sind, ist es zur Trennung der elektromagnetischen Signale von den einzelnen Oberflächenwellentranspondern, die als Antwort auf ein Abfragesignal ausgesandt werden, bevorzugt, eine signalseitige Codierung dieser elektromagnetischen Signale vorzunehmen. Zur Realisation einer solchen Codierung ist der physikalische Aufbau der einzelnen Oberflächenwellentransponder unterschiedlich auszuführen. Dies kann analog dem Geschehen, was im Stand der Technik im Zusammenhang mit Oberflächenwellentransponder-Identifikationssystemen bekannt ist. Die einzelnen Oberflächenwellentransponder können aber auch aufgrund einer unterschiedlichen Abstimmung mit unterschiedlichen Frequenzen auf ein Abfragesignal antworten. Dabei kann das Abfragesignal auch ein gesweeptes Signal sein, um mit variierender Abfragefrequenz alle Oberflächenwellentransponder in gleicher Weise nacheinander abzufragen, woraus auch eine zusätzliche zeitliche Codierung der elektromagnetischen Signale von den Oberflächenwellentranspondern resultiert.While the electromagnetic signals of the surface wave transponder the individual interrogation signals preferably assigned by a chronological sequence of the query signals are, it is to separate the electromagnetic signals from the individual surface wave transponders, which are sent out in response to an interrogation signal, preferably a signal-side coding of these electromagnetic signals make. To implement such a coding is the physical one Structure of the individual surface wave transponders perform differently. This can be analogous to what is happening in the related art with surface wave transponder identification systems is known. The individual surface wave transponders can also due to different coordination with different Response frequencies to an interrogation signal. The query signal can also be a swept signal in order to vary with polling frequency all surface wave transponders in the same way one after the other, from which an additional temporal coding of the electromagnetic signals from the surface wave transponders results.

Bei der neuen Messanordnung können auch Sensoren vorgesehen sein, bei denen ein Beschleunigungs-, Neigungs-, Temperatur-, Druck-, Kraft- oder Verformungsmessfühler an einen Oberflächenwellentransponder angeschlossen ist oder in diesen integriert ist. Auf diese Weise können zusätzliche Informationen mit der Sensoranordnung der neuen Messanordnung gewonnen und an deren Empfängeranordnung übertragen werden. Ein Sensor für solch eine zusätzliche Information kann gleichzeitig immer noch zur Positionsbestimmung nach dem Laufzeitverfahren verwendet werden.at the new measurement setup sensors can also be provided in which an acceleration, inclination, Temperature, pressure, force or deformation sensors a surface wave transponder is connected or integrated into it. In this way can additional Information obtained with the sensor arrangement of the new measuring arrangement and transmitted to their receiver arrangement become. A sensor for such an additional Information can still be used to determine position at the same time can be used according to the runtime method.

Die Empfängeranordnung der neuen Messanordnung ist vorzugsweise im Umfangsbereich eines Bildschirms angeordnet. Dies gilt insbesondere dann, wenn auf dem Bildschirm Informationen dargestellt werden, die von der mit der Messanordnung erfassten Stellung der Hand des Benutzers abhängen.The receiver arrangement The new measuring arrangement is preferably in the peripheral area of a screen arranged. This is especially true when on the screen Information is presented by the with the measurement setup depend on the position of the user's hand.

In einer bevorzugten Ausführungsform der neuen Messanordnung weisen die Sensoren der Messanordnung eine Klebstoffschicht zum Aufkleben auf die Haupt oder einen Fingernagel der Hand des Benutzers auf. D.h., es gibt keinen eigentlichen Datenhandschuh mehr, der die Messanordnung trägt und gegenüber der Hand des Benutzers anordnet.In a preferred embodiment the sensors of the measuring arrangement of the new measuring arrangement Adhesive layer to stick on the main or a fingernail the hand of the user. That is, there is no actual data glove more that carries the measuring arrangement and across from orders the user's hand.

Da es aber immer Vorteile bei der Benutzung eines kabellosen Datenhandschuhs geben wird, weil dieser beispielsweise viel schneller an der Hand des Benutzers anzubringen ist, als die einzelnen Sensoren der Sensoranordnung, ist auch ein kabelloser Datenhandschuh mit einer Sensoranordnung, die mindestens einen Oberflächenwellentransponder aufweist, ein Aspekt der vorliegenden Erfindung.There However, there are always advantages to using a wireless data glove because, for example, it is much quicker to hand of the user is to be attached as the individual sensors of the sensor arrangement, is also a wireless data glove with a sensor array, the at least one surface wave transponder has an aspect of the present invention.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGURENSUMMARY THE FIGURES

Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.in the The invention is illustrated below with reference to the figures preferred embodiments further explained and described.

1 zeigt ein Prinzipschaltbild eines als Oberflächenwellentransponder ausgebildeten Sensor, dessen elektromagnetisches Signal als Antwort auf ein Abfragesignal in bestimmter Weise codiert ist. 1 shows a block diagram of a sensor designed as a surface wave transponder, the electromagnetic signal is coded in a certain way in response to an interrogation signal.

2 zeigt einen Sensor mit einem Oberflächenwellentransponder dessen elektromagnetisches Signal als Antwort auf ein Abfragesignal durch einen externen Messfühler variiert ist. 2 shows a sensor with a surface wave transponder whose electromagnetic signal is varied in response to an interrogation signal by an external sensor.

3 zeigt eine Ausführungsform der neuen Messanordnung, bei der die Sensoren direkt an einer Hand eines Benutzers angebracht sind. 3 shows an embodiment of the new measuring arrangement, in which the sensors are attached directly to a user's hand.

FIGURENBESCHREIBUNGDESCRIPTION OF THE FIGURES

Oberflächenwellentransponder, die bei der vorliegenden Erfindung zur Anwendung kommen, sind grundsätzlich bekannte elektronische Bauteile. Mit dem Begriff Oberflächenwellentransponder wird hier auf alle bekannten technischen Möglichkeiten dieser elektronischen Bauteile Bezug genommen. Das Grundprinzip eines Oberflächenwellentransponders besteht darin, dass ein hochfrequenter Abfrageimpuls von einer Antenne des Oberflächenwellentransponders empfangen wird, dass das empfangene elektromagnetische Signal in eine akustische Welle umgewandelt wird, die einen definierten Weg läuft und danach wieder in eine elektromagnetische Welle umgewandelt und in Form eines elektromagnetischen Signals als hochfrequente Antwort auf das Abfragesignal zurückgesandt wird. Zur Rückwandlung der akustischen Welle in eine elektromagnetische Welle und zur Abstrahlung als elektromagnetisches Signal kann eine zweite Einheit aus Wandler und Antenne vorgesehen sein. Vorzugsweise handelt es sich aber um denselben Wandler und dieselbe Antenne, mit denen das Abfragesignal empfangen und in ein akustisches Signal umgewandelt wurde. D.h., der Weg der akustischen Welle wird durch mindestens eine Reflektion umgekehrt, so dass er zu demselben Wandler und derselben Antenne zurückführt. Das elektromagnetische Signal als Antwort auf das Abfragesignal kann auf verschiedene Weise modifiziert werden. So kann die Temperatur des Materials, durch das der Weg der akustischen Welle verläuft die effektive Weglänge verändern. Aus dem Stand der Technik sind diesbezüglich verschiedenste Möglichkeiten bekannt.Surface wave transponder, which are used in the present invention are basically known electronic components. The term surface wave transponder is used here on all known technical possibilities of this electronic components. The basic principle of a surface wave transponder consists of a high frequency interrogation pulse from an antenna of the surface wave transponder is received that the received electromagnetic signal in an acoustic wave is converted that follows a defined path runs and then converted back into an electromagnetic wave and into Form of an electromagnetic signal as a high-frequency response sent back to the query signal becomes. To convert the acoustic wave into an electromagnetic wave and for radiation a second unit consisting of a transducer can be used as an electromagnetic signal and antenna can be provided. But it is preferably the same transducer and the same antenna with which the interrogation signal received and converted into an acoustic signal. That is, the Path of the acoustic wave is through at least one reflection vice versa so that it leads to the same transducer and the same antenna returns. The electromagnetic signal in response to the interrogation signal can can be modified in different ways. So can the temperature of the material through which the path of the acoustic wave passes the effective one path length change. A wide variety of options are available in this regard from the prior art known.

1 zeigt ein Prinzipschaltbild zur Abfrage eines Oberflächenwellentransponders 1, der als Sensor 2 bei der neuen Messanordnung Verwendung finden kann. Der Oberflächenwellentransponder 1 weist eine Antenne 3 auf, an die ein interdigitaler Wandler 4 angeschlossen ist. Der Wandler 4 wandelt eine einfallende elektromagnetische Welle in eine akustische Welle und in umgekehrter Richtung eine akustische Welle in eine abgestrahlte elektromagnetische Welle. Die akustische Welle läuft einen piezoelektrischen Kristall 5, bei dem es sich um einen Einkristall handelt, in Richtung zu dessen Ende 6 entlang und wird auf diesem Weg an Reflektoren 6 jeweils teilweise zu dem Wandler 4 zurückreflektiert. Wenn eine Abfrage- und Empfängereinrichtung 8 über eine Antenne 9 ein hochfrequentes Abfragesignal 10 an den Oberflächenwellentransponder 1 sendet, erhält sie von diesem ein elektromagnetisches Signal 11 als Antwort zurück, das aufgrund des physikalischen Aufbaus des Oberflächenwellentransponders 1 in bestimmter Weise codiert ist, wobei insbesondere die Anordnung der Reflektoren 7 entscheidend ist. Aus der Zeitverzögerung zwischen dem Abfragesignal 10 und dem elektromagnetischen Signal 11, d.h. der Signallaufzeit, kann der Abstand zwischen der Abfrage- und Empfängereinheit 8 und dem Oberflächenwellentransponder 1 bestimmt werden. Eine auf einem Dopplereffekt basierende Frequenzverschiebung des Antwortsignals 11 ist zur Bestimmung der Geschwindigkeit des Oberflächenwellentransponders auswertbar. Durch die charakteristische Form des elektromagnetischen Signals 11 des Oberflächenwellentransponders 1 können mit einem Abfragesignal 10 mehrere Oberflächenwellentransponder 1, d.h. mehrere Sensoren 2 gleichzeitig abgefragt werden. Die Antworten der verschiedenen Wellentransponder 1 sind durch die Charakteristika ihrer elektromagnetischen Signale 11 trennbar. Daneben sind auch andere Codierungsmöglichkeiten für die Antworten einer Mehrzahl von Oberflächenwellentranspondern 1 auf ein Abfragesignal 10 möglich, wie sie bereits oben in der Beschreibung der Erfindung angesprochen wurden. 1 shows a block diagram for querying a surface wave transponder 1 that as a sensor 2 can be used with the new measuring arrangement. The surface wave transponder 1 has an antenna 3 to which an interdigital converter 4 connected. The converter 4 converts an incident electromagnetic wave into an acoustic wave and in the opposite direction an acoustic wave into a radiated electromagnetic wave. The acoustic wave runs a piezoelectric crystal 5 , which is a single crystal, towards its end 6 along and is on this way on reflectors 6 partly to the converter 4 reflected back. If a query and recipient facility 8th via an antenna 9 a high frequency interrogation signal 10 on the surface wave transponder 1 sends it receives an electromagnetic signal from it 11 in response back, due to the physical structure of the surface wave transponder 1 is coded in a certain way, in particular the arrangement of the reflectors 7 is crucial. From the time delay between the interrogation signal 10 and the electromagnetic signal 11 , ie the signal transit time, can be the distance between the interrogation and receiver unit 8th and the surface wave transponder 1 be determined. A frequency shift of the response signal based on a Doppler effect 11 can be evaluated to determine the speed of the surface wave transponder. Due to the characteristic shape of the electromagnetic signal 11 of the surface wave transponder 1 can with an interrogation signal 10 several surface wave transponders 1 , ie several sensors 2 be queried at the same time. The answers of the different wave transponders 1 are by the characteristics of their electromagnetic signals 11 separable. In addition, there are other coding options for the responses of a plurality of surface waves pondern 1 on an interrogation signal 10 possible, as already mentioned above in the description of the invention.

In 2 ist eine andere Ausführungsform eines Sensors 2 mit einem Oberflächenwellentransponder 1 skizziert. Hier ist neben dem Oberflächenwellentransponder 1 ein Messwertfühler 12 vorgesehen, der mit einer variablen Lastimpedanz auf einen zusätzlichen elektrischen Wandler 13 einwirkt. Der elektrische Wandler 13 ist einer der Reflektoren 7 und wird in seinen Reflexionseigenschaften für die akustische Welle, die den piezoelektrischen Kristall 5 entlag läuft, von der Lastimpedanz des Messwertfühlers 12 bestimmt. Der Messwertfühler 12 kann beispielsweise eine Kraft oder auch irgendeine sonstige Größe erfassen. Für die Temperaturerfassung wäre ein zusätzlicher Messwertfühler 12 nicht unbedingt notwendig, weil sich auch die Eigenschaften des piezoelektrischen Kristalls 5 mit der Temperatur in signifikanter Weise ändern können. Auch für eine Druckmessung kann in bekannter Weise von den sich ändernden Eigenschaften des piezoelektrischen Kristalls durch eine Verformung desselben Gebrauch gemacht werden. Entsprechend ist auch eine Kraftmessung ohne einen zusätzlichen Messwertfühler 12 möglich, wenn die Kraft den piezoelektrischen Kristall 5 elastisch verformt. Der Messwertfühler 12 ermöglicht es aber auch, noch andere Messwerte zu erfassen und mit Hilfe des Oberflächenwellentransponders 1 aus der Entfernung abzufragen.In 2 is another embodiment of a sensor 2 with a surface wave transponder 1 outlined. Here is next to the surface wave transponder 1 a measured value sensor 12 provided that with a variable load impedance on an additional electrical converter 13 acts. The electrical converter 13 is one of the reflectors 7 and is used in its reflective properties for the acoustic wave that is the piezoelectric crystal 5 runs, from the load impedance of the sensor 12 certainly. The measured value sensor 12 can, for example, detect a force or any other quantity. An additional measured value sensor would be for temperature detection 12 not absolutely necessary because the properties of the piezoelectric crystal 5 with the temperature can change significantly. The changing properties of the piezoelectric crystal can also be used in a known manner for a pressure measurement by deforming the same. A force measurement without an additional measured value sensor is also corresponding 12 possible if the force is the piezoelectric crystal 5 elastically deformed. The measured value sensor 12 It also enables other measured values to be recorded and with the help of the surface wave transponder 1 query from a distance.

3 zeigt eine vollständige Messanordnung 14 gemäß der vorliegenden Erfindung, die eine Sensoranordnung 15 an einer Hand 16 eines hier nicht weiter dargestellten Benutzers und eine Empfängeranordnung 17 aufweist. Die Messanordnung 14 umfasst hier drei Abfrage- und Empfängereinrichtungen 8, welche untereinander beabstandet im Randbereich eines Bildschirms 18 angeordnet sind. Die Abfrage- und Empfängereinrichtungen 8 sind an eine Auswerteeinrichtung 19 angeschlossen. Die Sensoren 2 der Sensoranordnung 15 sind an definierten Stellen auf die Haut und die Fingernägel der Hand 16 aufgeklebt und weisen jeweils einen Oberflächenwellentransponder 1 auf. Konkret bestehen hier alle Sensoren 2 ausschließlich aus einem Oberflächenwellentransponder 1, wie er in 1 skizziert ist. Durch die Messung der Positionen aller Sensoren 2 bzw. jedes Oberflächenwellentransponders 1 im Raum und die Zuordnung dieser Positionen zu bestimmten Punkten der Hand 16 wird die Lage und Stellung der Hand 16 im Raum mit der Messanordnung 14 gemäß 3 vollständig erfasst. 3 shows a complete measurement setup 14 according to the present invention, the sensor arrangement 15 on one hand 16 a user not shown here and a receiver arrangement 17 having. The measurement arrangement 14 comprises three interrogation and recipient devices 8th , which are spaced apart in the edge area of a screen 18 are arranged. The query and recipient facilities 8th are to an evaluation device 19 connected. The sensors 2 the sensor arrangement 15 are in defined places on the skin and fingernails of the hand 16 glued and each have a surface wave transponder 1 on. Specifically, all sensors exist here 2 exclusively from a surface wave transponder 1 as he is in 1 is outlined. By measuring the positions of all sensors 2 or each surface wave transponder 1 in space and the assignment of these positions to certain points of the hand 16 becomes the location and position of the hand 16 in the room with the measuring arrangement 14 according to 3 completely captured.

11: OberflächenwellentransponderSurface wave transponder
22: Sensorsensor
33: Antenneantenna
44: Wandlerconverter
55: Kristallcrystal
66: EndeThe End
77: Reflektorreflector
88th: Abfrage- und EmpfängerQuery- and receiver
: einrichtungFacility
99: Antenneantenna
1010: Abfragesignalinterrogation signal
1111: Signalsignal
1212: Messfühlerprobe
1313: Wandlerconverter
1414: Messanordnungmeasuring arrangement
1515: Sensoranordnungsensor arrangement
1616: Handhand
1717: Empfängeranordnungreceiver arrangement
1818: Bildschirmscreen
1919: Auswerteeinrichtungevaluation

Claims

Measuring arrangement, in particular for a wireless data glove, with a sensor arrangement which has sensors assigned to specific points of a hand of a user, each sensor comprising a transmitter device, and with a receiver arrangement which has at least one receiver device which has electromagnetic signals from at least one transmitter device of a sensor receives, characterized in that at least one sensor ( 2 ) a surface wave transponder ( 1 ) as a transmitter device and that at least one interrogation device ( 8th ) is provided, the interrogation device ( 8th ) electromagnetic interrogation signals ( 10 ) on the surface wave transponder ( 1 ) to which it sends electromagnetic signals ( 11 ) answers.

Measuring arrangement according to claim 1, characterized in that the receiver arrangement ( 17 ) at least three mutually spaced receiver devices ( 8th ) which electromagnetic signals ( 11 ) from the surface wave transponder ( 1 ) received.

Measuring arrangement according to claim 2, characterized in that each receiver device ( 8th ) an interrogator ( 8th ) to query the surface wave transponder ( 1 ) having.

Measuring arrangement according to claim 2 or 3, characterized in that an evaluation device ( 19 ) is provided for each of each receiver device ( 8th ) received electromagnetic signal ( 11 ) from the surface wave trans ponder ( 1 ) a temporal shift to the query signal ( 10 ) determined, and that the evaluation device ( 19 ) the spatial position of the surface wave transponder from the majority of the time shifts ( 1 ) certainly.

Measuring arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that an evaluation device ( 1 ) is provided for at least one of a receiver device ( 8th ) received electromagnetic signal from the surface wave transponder ( 1 ) determines a relative frequency shift, and that the evaluation device ( 19 ) a frequency component of the surface wave transponder from the frequency shifts ( 1 ) certainly.

Measuring arrangement according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the electromagnetic signals ( 11 ) different surface wave transponders ( 1 ) are coded differently.

Measuring arrangement according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that at least one sensor ( 2 ) on its surface wave transponder ( 1 ) Accelerometers, inclinations, temperature, pressure, force or deformation sensors connected or integrated in these ( 12 ) having.

Measuring arrangement according to at least one of claims 1 to 7, characterized in that the receiver arrangement ( 8th ) in the peripheral area of a screen ( 17 ) is arranged.

Measuring arrangement according to at least one of claims 1 to 8, characterized in that the sensors ( 2 ) the sensor arrangement an adhesive layer for sticking to the skin or a fingernail of the hand ( 16 ) of the user.

Wireless data glove with the sensor arrangement ( 15 ) according to one of claims 1 to 8.