用于产生改进的工作地点照明的人体跟踪的制作方法

1.在本文档中公开的设备和方法涉及照明，并且更具体地涉及用于产生改进的工作地点照明的人体跟踪。


背景技术：

2.除非本文另有说明，否则本部分中描述的材料不是本技术中权利要求的现有技术，并且不因为包括在本部分中而就承认是现有技术。
3.诸如室内和室外施工地点等之类的工作地点通常利用以工作灯形式的临时照明。这种工作灯可以被表面支承在地板或工作台上，但是通常还设置有螺纹孔，该螺纹孔被配置用于附接到三脚架或支承杆。在任何情况下，工作灯被静态地放置和定向，并且需要周期性的用户交互（即，灯的移动或重新定向）以提供工作地点的连续的最佳照明。重新定位或重新定向工作灯所需的时间是非增值的工作。换句话说，这是完成作业所需的工作，但不增加成品的价值。因此，需要的是一种工作照明系统，其最小化或消除维持工作地点的最佳照明所需的时间和努力。


技术实现要素：

4.公开了一种用于在环境中提供照明的工作灯。工作灯包括具有灯的灯具。灯具被配置成在第一方向上引导来自灯的照明。工作灯还包括被配置成支承灯具的底座（mount）。底座具有至少一个致动器，所述至少一个致动器被配置成调整灯具的定向，以便调整在其上引导照明的第一方向。工作灯还包括被配置成提供环境的传感器数据的至少一个传感器。工作灯还包括控制器，该控制器可操作地连接到至少一个传感器和底座的至少一个致动器。控制器被配置成（i）基于传感器数据来确定环境中的目标人员的位置，及（ii）基于目标人员的位置来操作至少一个致动器以调整灯具的定向。工作灯还包括电池，该电池可操作地连接到（i）灯具的灯、（ii）底座的至少一个致动器、（iii）至少一个传感器和（iv）控制器，并且向它们提供操作功率。
5.公开了用于在环境中提供照明的另外的工作灯。该工作灯包括具有灯的灯具。灯具被配置成在第一方向上引导来自灯的照明。工作灯还包括被配置成支承灯具的底座。底座具有至少一个致动器，所述至少一个致动器被配置成调整灯具的定向，以便调整在其上引导照明的第一方向。工作灯还包括被配置成提供环境的传感器数据的至少一个传感器。工作灯还包括控制器，该控制器可操作地连接到至少一个传感器和底座的至少一个致动器。控制器被配置成（i）基于传感器数据来确定环境中的目标人员的位置，以及（ii）操作至少一个致动器以调整灯具的定向，使得在其上引导来自灯的照明的第一方向指向从目标人员的位置偏移的偏移位置。
附图说明
6.在结合附图进行的以下描述中解释了便携式工作灯的前述方面和其他特征。
7.图1示出便携式工作灯的透视图；图2示出图1的便携式工作灯的示意图；图3a
‑
3c示出用于针对目标人员维持工作地点的最佳照明的示例性技术。
具体实施方式
8.为了促进对本公开原理的理解的目的，现在将参考在附图中示出并在以下书面说明书中描述的实施例。应当理解，并不由此意图对本公开范围的任何限制。还应当理解，本公开包括对所示实施例的任何改变和修改，并且包括本公开所属领域的技术人员通常会想到的本公开原理的另外应用。
9.便携式工作照明系统图1
‑
2示出了便携式工作灯100，其包括具有一个或多个转动自由度的灯具102，该灯具可以被致动以使得其灯104可以针对工作地点中的目标人员维持最佳照明。特别地，便携式工作灯100有利地配置成跟踪目标人员在工作地点环境内的位置，并且根据需要自动地重新定向灯具102，以针对目标人员维持工作地点的最佳照明。以此方式，消除了重新定位或重新定向工作灯的非增值工作，因而增强了工作地点处的目标人员的生产率。
10.参考图1，示出了便携式工作灯100的示例性实施例。便携式工作灯100包括灯具102、基部106和万向底座108。灯具102被配置成保持灯104，其可包括一个或多个led、白炽灯泡、cfl灯泡等。灯具102具有被配置成在照明方向l上引导由灯104提供的照明的形状。如本文所使用的，“照明方向”是指在其上由灯104提供的照明具有峰值强度的、从灯具102延伸的方向。然而，应当理解，灯104仍然可以在不同于照明方向l的其他方向上提供一定量的环境光。此外，应当理解，灯具102可以被配置成在多于一个照明方向l上引导照明。
11.灯具102由万向底座108支承，该万向底座附接到基部106并且被配置成使得灯具102能够绕一个或多个转动自由度转动以便调整照明方向l。万向底座108有利地包含一个或多个致动器（图2中示出），例如电动机等，该致动器使得灯具102能够绕一个或多个转动自由度转动而无需手动干预。在至少一个实施例中，万向底座108被配置成使得灯具102能够绕至少两个转动自由度转动。在一些实施例中，万向底座108也可以被配置成提供一个或多个平移自由度。
12.在所示的示例性实施例中，万向底座108包括支承灯具102的臂110。灯具102可转动地附接到臂110，使得灯具102可绕第一转动轴r1转动。另外，万向底座108可转动地附接到基部106，使得万向底座108以及灯具102可绕第二转动轴r2转动。万向底座108的所包含的致动器被适当地安装和配置成使得灯具102能够绕第一转动轴r1和绕第二转动轴r2转动。因此，万向底座108使得灯具102能够重新定向成使得由灯104提供的照明可在任何期望的照明方向l上被引导。然而，应当理解，所示的实施例仅是示例性的，并且可以利用任何合适的替代结构来使得灯具102能够绕一个或多个转动自由度转动。此外，在一些实施例中，也可以利用诸如球窝型底座之类的非万向底座。
13.基部106采用壳体的形式，其保持电池112、控制器（图2中示出）和本文讨论的任何其他电子组件。在至少一个实施例中，基部106具有基本平坦的底面，以使得便携式工作灯100能够以稳定的方式搁置在诸如地板或工作台之类的表面上。在一个实施例中，基部106的底面包括三个或更多个弹性支脚或等同物，以提供稳定性和抓握。另外，在至少一个实施
例中，基部106包括螺纹孔（未示出），其被配置用于附接到三脚架或支承杆。
14.在至少一个实施例中，便携式工作灯100还包括一个或多个跟踪传感器114，其被配置成使得便携式工作灯100的控制器能够跟踪目标人员在工作地点环境内的位置，并且根据需要自动地重新定向灯具102，以针对目标人员维持工作地点的最佳照明。在所示实施例中，（一个或多个）跟踪传感器114安装在基部106的外表面上。然而，应当理解，具体安装方式将取决于被用于跟踪目标人员在工作地点环境内的位置的传感器的类型。
15.在一些实施例中，便携式工作灯100包括至少一个用户接口，该至少一个用户接口被配置成接收来自操作者的输入，该操作者可以是位置被跟踪的目标人员或者可以是另一个人。特别地，在所示实施例中，便携式工作灯100包括多个按钮116。多个按钮116可以例如包括用于打开和关闭便携式工作灯100的按钮、用于打开和关闭灯104的按钮、用于调整灯104的亮度的按钮、用于手动地调整灯具102的定向的按钮、和/或用于手动地调整照明偏移的按钮（下面更详细地讨论）。便携式工作灯100还可以包括附加的或替代的用户接口，例如切换器、显示屏、扬声器等。
16.参考图2，示出了便携式工作灯100的示例性电子组件。如上所述，便携式工作灯100包括控制器202。控制器202包括至少一个处理器204和相关联的存储器208。存储器208被配置成存储程序指令，所述程序指令当由处理器204执行时，使得控制器202能够执行本文别处描述的各种操作，至少包括跟踪目标人员在工作地点环境中的位置以及根据需要调整灯具102的定向以针对目标人员维持工作地点的最佳照明。存储器208可以是能够存储可由处理器204访问的信息的任何类型的设备，诸如存储卡、rom、ram、硬盘驱动器、盘、闪存、或用作数据存储设备的各种其他计算机可读介质中的任何一种，如本领域普通技术人员应当认识到的。另外，本领域普通技术人员应当认识到，“处理器”包括处理数据、信号或其他信息的任何硬件系统、硬件机构或硬件组件。处理器204可以包括具有中央处理单元、图形处理单元、多处理单元、用于实现功能的专用电路、可编程逻辑或其他处理系统的系统。
17.控制器202可操作地连接到致动器210，并且被配置成操作致动器210以根据需要调整灯具102的定向，以针对目标人员维持工作地点的最佳照明。例如，参考图1中所示的实施例，控制器202操作致动器210以使灯具102绕第一转动轴r1和绕第二转动轴r2转动。如上所述，致动器210可以包括电动机，该电动机被配置成使灯具102绕万向底座108所使能的一个或多个自由度转动。因此，便携式工作灯100的电子组件可以包括以合适的方式配置的用于驱动电动机的附加的中间电动机控制或驱动电路（未示出）。
18.控制器202可操作地连接到（一个或多个）跟踪传感器114并且被配置成从（一个或多个）跟踪传感器114接收传感器数据。（一个或多个）跟踪传感器114被配置成直接捕获传感器数据或者以其他方式操作以使得能够收集传感器数据。如下面更详细地讨论的，在一些实施例中，控制器202被配置成接收和处理传感器数据以确定目标人员在工作地点环境中的位置。
19.在至少一些实施例中，便携式工作灯100还包括一个或多个无线电收发器212，其被配置成与属于目标人员或其他操作者的便携式电子设备（例如，智能电话等）通信，以及在一些情况下与远程服务器（例如，云服务）通信，以用于提供附加服务的目的。（一个或多个）无线电收发器212可以包括bluetooth
®
，其被配置成与属于目标人员或其他操作者的智能电话或其他便携式电子设备本地通信。此外，（一个或多个）无线电收发器212可以包括
被配置成经由本地网络与互联网通信的收发器（诸如wi
‑
fi收发器）、或被配置成经由无线电话网络与互联网通信的收发器（诸如全球移动系统（“gsm”）或码分多址（“cdma”）收发器）。
20.控制器202可操作地连接到多个按钮116或其他用户接口，并且被配置成经由多个按钮116或其他用户接口从目标人员或其他操作者接收输入。在一些实施例中，控制器202被配置成操作致动器210以基于多个按钮116或其他用户接口所接收的输入以指定方式重新定向灯具102。在一些实施例中，控制器202被配置成基于多个按钮116或其他用户接口所接收的输入来控制灯104的开/关状态。在一些实施例中，控制器202被配置成基于多个按钮116或其他用户接口所接收的输入来控制灯104的亮度。
21.电池112可操作地连接到便携式工作灯100的各种组件并被配置成向这些组件供电，这些组件至少包括灯104、（一个或多个）致动器210、（一个或多个）跟踪传感器114、收发器212和控制器202。在一个实施例中，电池112是可再充电的电池，其被配置成当便携式工作灯100连接到外部功率源时被充电。当连接到外部功率时，便携式工作灯100的各种组件由外部功率源供电。
22.工作地点环境中的人体跟踪便携式工作灯100有利地配置成跟踪目标人员在工作地点环境内的位置。目标人员的位置可以以绝对的方式或以相对于便携式工作灯100的位置的方式来确定。应当理解，便携式工作灯100可以被配置成使用各种各样的不同技术来执行对目标人员的位置的跟踪，其中一些技术在下面描述。
23.在一个实施例中，便携式工作灯100利用基于视觉的跟踪技术。特别地，（一个或多个）跟踪传感器114可以包括被配置成捕获工作地点环境的多个图像的相机。基于由相机捕获的多个图像，控制器202被配置成连续地确定目标人员在工作地点环境中的位置。由相机捕获的每个图像可以例如包括像素的二维阵列。每个像素具有对应的光度（photometric）信息（例如，强度、颜色和/或亮度）。光度信息可以包括红
‑
绿
‑
蓝（rbg）通道数据和/或红外（ir）通道数据。在一些实施例中，相机被配置成生成rgb
‑
d图像，其中，每个像素具有对应的光度信息和几何信息（例如，深度和/或距离）。在这样的实施例中，相机可例如采取被配置成捕获立体图像（从其可导出深度和/或距离信息）的两个rgb相机和/或具有相关联的ir相机（从其可导出深度和/或距离信息）的rgb相机的形式。
24.在一个实施例中，便携式工作灯100利用超声跟踪技术。特别地，（一个或多个）跟踪传感器114可以包括一个或多个超声换能器，每个超声换能器被配置成发射超声信号（即，高频声波）然后接收反射的超声信号。控制器202被配置成基于发射的超声信号和反射的超声信号的比较来确定一个或多个距离和/或飞行时间测量结果。基于距离和/或飞行时间测量结果，控制器202被配置成连续地确定目标人员在工作地点环境中的位置。
25.在一个实施例中，便携式工作灯100利用基于雷达的跟踪技术。特别地，（一个或多个）跟踪传感器114可以包括一个或多个雷达天线，每个雷达天线被配置成发送无线电信号（例如，高频无线电波）然后接收反射的无线电信号。控制器202被配置成基于发送的无线电信号和反射的无线电信号的比较来确定一个或多个距离和/或飞行时间测量结果。基于距离和/或飞行时间测量结果，控制器202被配置成连续地确定目标人员在工作地点环境中的位置。
26.在一个实施例中，便携式工作灯100利用基于电容场的跟踪技术。特别地，（一个或多个）跟踪传感器114可以包括一个或多个电容传感器，每个电容传感器被配置成检测目标人员的存在和/或位置。每个电容传感器可以例如包括与电容感测电路耦合的一个或多个电极，该电容感测电路被配置成检测由于目标人员遍及工作地点环境移动而导致的电容的变化。基于一个或多个电极处的电容的变化，控制器202被配置成连续地确定目标人员在工作地点环境中的位置。
27.在一个实施例中，便携式工作灯100利用基于无线电三角测量/三边测量的跟踪技术。特别地，在这种情况下，目标人员携带便携式电子设备以及至少一个其他定时信号源，该便携式电子设备被配置成基于由便携式工作灯100发送的定时信号来解析其自身的位置。便携式电子设备可以是智能电话等，但也可以是由目标人员在工作地点处使用的电动工具。为此，（一个或多个）跟踪传感器114可以包括天线，该天线被配置成广播由便携式电子设备用来解析其自身位置的定时信号。在一些实施例中，广播定时信号的天线可以是收发器212之一的天线。因此，在该特定实施例中，（一个或多个）跟踪传感器114和收发器212至少部分地是同一个。例如，bluetooth收发器可以用于广播定时信号并且从便携式电子设备接收便携式电子设备的所确定的位置。
28.应当理解，为了通过三角测量或三边测量来解析便携式电子设备的位置，便携式电子设备必须接收两个定时信号，每个定时信号来自不同的源。因此，需要第二定时信号源。在一个实施例中，第二定时信号由基本上类似于便携式工作灯100的不同的便携式工作灯提供。在另一实施例中，诸如工作地点无线电装置之类的一些其他工作地点辅助装置提供第二定时信号。在又一实施例中，无线电话网络的小区塔提供第二定时信号。
29.控制器202被配置成操作（一个或多个）跟踪传感器114和/或收发器212的天线以广播定时信号。控制器202例如经由bluetooth数据连接从便携式电子设备接收消息，该消息指示便携式电子设备的自确定位置。控制器202被配置成将目标人员的位置确定为在消息中指示的便携式电子设备的位置。
30.最后，在一些实施例中，便携式工作灯100可以完全依赖于便携式电子设备的自定位。例如，便携式电子设备可以被配置成使用gps收发器或使用视觉测距、定位和映射技术（例如，在便携式电子设备是由目标人员佩戴的增强现实头戴式耳机的情况下）来进行自定位。在这样的实施例中，控制器202例如经由bluetooth数据连接从便携式电子设备接收指示便携式电子设备的自确定位置的消息。控制器202被配置成将目标人员的位置确定为在消息中指示的便携式电子设备的位置。
31.维持工作地点环境中的最佳照明便携式工作灯100有利地配置成根据需要自动地调整灯具102的定向，以针对目标人员维持工作地点的最佳照明。特别地，控制器202被配置成操作致动器210以基于目标人员的连续确定的位置来调整灯具102的定向。以此方式，消除了重新定位或重新定向便携式工作灯100的非增值工作，因而增强了工作地点处的目标人员的生产率。图3a
‑
3c示出了针对目标人员维持工作地点的最佳照明的示例性技术。
32.图3a示出了一种照明技术，其中，灯具102被连续地调整以引导由灯104提供的照明朝向目标人员300的所确定的位置，该所确定的位置可以特别地对应于目标人员的所估计的质量/体积的中心。因此，便携式工作灯100在目标人员300周围提供照明区域310。以此
方式，当目标人员300遍及工作地点环境移动时，便携式工作灯100在不需要手动地重新定位或重新定向便携式工作灯100的情况下连续地提供最佳照明，因为目标人员300在工作地点处执行任务。
33.为此，在至少一个实施例中，控制器202被配置成操作致动器210以调整灯具102的定向，使得照明方向l指向目标人员300的位置。当目标人员300遍及工作地点环境移动时，控制器202连续地确定目标人员300的更新位置，并且操作致动器210来调整灯具102的定向，以维持朝向目标人员300的更新的位置引导的照明。
34.图3b示出了一种照明技术，其中，灯具102被连续地调整以引导由灯104提供的照明朝向偏移位置。偏移位置以预定且可调整的方式从目标人员300的所确定位置偏移。在所示示例中，照明被引导以便在位于目标人员300的左肩上方的偏移位置处提供偏移照明区域320。例如，这可能在目标人员打算将大量钉子锤击到墙壁中并且特别需要在他或她的左肩上方的照明以最好地执行该任务的情况下是有用的。以此方式，当目标人员300沿墙壁移动以锤击大量钉子时，便携式工作灯100连续地提供用于任务的最佳照明，而不需要手动重新定位或重新定向便携式工作灯100。
35.偏移照明区域320相对于目标人员的连续确定的位置进行偏移的特定方式可由目标人员300或由另一个操作者调整。特别地，在所示示例中，偏移照明区域320位于相对于目标人员300的确定位置的上方和左侧。然而，可以利用任何其他方向偏移来提供用于由目标人员300正在执行的任何任务的最佳照明。在一个实施例中，通过按下便携式工作灯100的按钮116来手动地调整偏移。在另一实施例中，经由在由目标人员或其他操作者携带的便携式电子设备（例如，智能电话等）上运行的应用来调整偏移。
36.为此，在至少一个实施例中，控制器202被配置成接收来自按钮116的输入或来自便携式电子设备的消息，其指示已经由目标人员300或其他操作者选择的期望偏移值。期望偏移值可例如采取相对于目标人员300的所确定位置来定义偏移位置的方向、距离和/或向量的形式。一旦选择并接收到期望偏移值，则控制器202被配置成操作致动器210以调整灯具102的定向，使得照明方向l指向以由期望偏移值定义的方式从目标人员300的所确定位置偏移的偏移位置。当目标人员300遍及工作地点环境移动时，控制器202连续地确定目标人员300的更新位置，并且操作致动器210来调整灯具102的定向，以维持朝向相对于目标人员300的更新位置来定义的偏移位置引导的照明。
37.图3c示出了一种照明技术，其中，灯具102被连续地调整以引导由灯104提供的照明朝向偏移位置，该偏移位置是基于由目标人员正在执行的动作而自动地确定的。特别地，在一个实施例中，除了跟踪目标人员的位置之外，便携式工作灯100还确定目标人员300正在做什么。基于目标人员300正在做什么，便携式工作灯100确定最适当的偏移位置。在所示的示例中，目标人员300正在使用手持式电动工具330在工件340上执行任务。便携式工作灯100检测到目标人员正在执行这种任务，并且引导照明以便在工件340上居中的偏移位置处和/或在电动工具330与工件之间的交界处提供偏移照明区域350。
38.为此，控制器202被配置成基于从（一个或多个）跟踪传感器114接收的传感器数据来检测可能由目标人员300执行的各种类型的动作或姿势。控制器202可以利用各种各样的技术来检测可能由目标人员300执行的各种类型的动作或姿势。在至少一个实施例中，（一个或多个）跟踪传感器114可以包括被配置成捕获工作地点环境的多个图像的相机，如上面
更详细地讨论的。控制器202被配置成使用姿势检测技术、面部识别技术、对象识别技术和其他计算机视觉技术来检测可能由目标人员300执行的各种类型的动作或姿势。基于目标人员300的所检测的动作或姿势，控制器202被配置成自动地确定用于所检测的动作或姿势的最佳偏移位置。控制器202操作致动器210来调整灯具102的定向，以维持朝向所确定的偏移位置引导的照明。
39.在一个实施例中，控制器202被配置成处理传感器数据以检测目标人员300正在使用工具（例如，手持式电动工具330）执行动作。响应于检测到目标人员300正在使用工具执行动作，控制器202被配置成将偏移位置设置在工具的位置处。或者，控制器202被配置成将偏移位置设置在取决于特定类型的工具的位置处。特别地，在一些实施例中，控制器202被配置成基于传感器数据来标识工具的类型。对于一些类型的工具（例如，具有短钻头的钻），控制器202将偏移位置设置为工具的位置。对于其他类型的工具（例如，具有非常长的钻头的钻），控制器202将偏移位置设定在工具和工具作用于的工件和/或表面之间的交界处。
40.在另一实施例中，控制器202被配置成处理传感器数据以检测目标人员300正在执行关于工件或表面（例如，工件340）的动作。响应于检测到目标人员300正在执行的关于工件或表面的动作，控制器202被配置成将偏移位置设置在工件或表面的位置处。
41.在另一实施例中，控制器202被配置成处理传感器数据以检测目标人员300是否正面向便携式工作灯100。响应于检测到目标人员300正面向便携式工作灯100，控制器202被配置成将偏移位置设置在远离目标人员300的面部的位置处，以便避免将光直接照射到目标人员300的面部。在一个实施例中，控制器202被配置成响应于检测到目标人员300正面向便携式工作灯100，将偏移位置设置在与附近的墙壁、天花板或地板相对应的位置处。以此方式，便携式工作灯100继续为目标人员300提供漫射环境照明，而不使目标人员300炫目。
42.尽管在附图和前面的描述中详细地示出和描述了本公开，但是这些附图和描述应当被认为是说明性的而不是限制性的。应当理解，仅呈现了优选实施例，并且期望保护落入本公开精神内的所有改变、修改和另外的应用。