AT15136U1 - Monitoring system - Google Patents
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Abstract
System zur Überwachung eines Bereichs (A) in der Nähe einer Bearbeitungsmaschine (M), wobei die Maschine (M) mindestens einen beweglichen Arbeitskopf (2) in dem Bereich (A) oder in dessen Nähe aufweist, umfassend, in Kombination: einen ersten Kamerakopf (TV1), ausgestattet mit einer ersten Kamera (T1), einer zweiten Kamera (T2) und einer dritten Kamera (T3), die in einem vorgegebenen Abstand zueinander angeordnet sind, um Bilder des Bereichs (A) aufzunehmen, und eine Verarbeitungseinheit (3), die mit den Kameras (T1, T2, T3) verbunden ist, um die Bilder zu empfangen.A system for monitoring an area (A) in the vicinity of a processing machine (M), the machine (M) having at least one movable working head (2) in or near the area (A) comprising, in combination: a first camera head (TV1) equipped with a first camera (T1), a second camera (T2) and a third camera (T3), which are arranged at a predetermined distance from each other to take pictures of the area (A), and a processing unit (3 ) connected to the cameras (T1, T2, T3) to receive the images.
Description
Beschreibung [0001] Die vorliegende Erf indung betrifft ein Überwachungssystem, insbesondere zur Überwa-chung von Bereichen im näheren Umfeld einer Werkzeugmaschine.Description [0001] The present invention relates to a monitoring system, in particular for monitoring areas in the vicinity of a machine tool.
[0002] Auf dem Gebiet der Werkzeugmaschinen sind verschiedene Systeme bekannt, die das Monitoring, das heißt die Überwachung, eines an eine Werkzeugmaschine angrenzenden Be-reiches (in dem sich eine Bedienperson aufhalten kann) ermöglichen.In the field of machine tools, various systems are known which allow the monitoring, that is the monitoring, of an area adjacent to a machine tool area (in which an operator can stop).
[0003] Solche Überwachungssysteme dienen dem Zweck, einen vorbestimmten Arbeitsbereich im näheren Umfeld der Werkzeugmaschine zu iiberwachen, urn die Anwesenheit einer Person im Arbeitsbereich zu erkennen und demzufolge die Werkzeugmaschine gegebenenfalls anzu-halten.Such monitoring systems serve the purpose of monitoring a predetermined working area in the vicinity of the machine tool in order to detect the presence of a person in the work area and consequently to hold the machine tool, if necessary.
[0004] Die genannten Überwachungssysteme ermöglichen es daher, die Sicherheit fiir das Bedienungspersonal zu erhöhen, da die Maschine angehalten wird, wenn sich eine Bedienperson der Maschine in einer potenziellen Gefährdungssituation nähert.The above monitoring systems therefore make it possible to increase the safety for the operator, since the machine is stopped when an operator approaches the machine in a potential hazardous situation.
Es besteht jedoch seit langem das Bedürfnis nach einem Überwachungssystem, das besonders zuverlässig ist, das heißt insbesondere, bei dem einerseits die versehentliche Auslösung von Fehlalarmen reduziert und andererseits die Gefahr der Nichterkennung einer im überwachten Bereich anwesenden Bedienperson vermindert ist.However, there has long been a need for a monitoring system that is particularly reliable, that is, in particular, in which on the one hand reduces the accidental triggering false alarms and on the other hand, the risk of non-recognition of an operator present in the monitored area is reduced.
[0005] Aufgabe der vorliegenden Neuerung ist daher die Beseitigung der aufgefiihrten Nachtei-le durch die Bereitstellung eines Überwachungssystems und eines Überwachungsverfahrens, die zugleich wirksam und zuverlässig sind.The object of the present invention is therefore to eliminate the listed disadvantages by providing a monitoring system and a monitoring method which are both effective and reliable.
[0006] Gemäß der Neuerung wird diese Aufgabe durch ein Überwachungssystem gelöst, das die technischen Eigenschaften umfasst, die in einem Oder mehreren der angefügten Ansprüche dargelegt sind.According to the innovation, this object is achieved by a monitoring system comprising the technical characteristics set forth in one or more of the appended claims.
[0007] Die technischen Eigenschaften der Erfindung gemäß den genannten Zwecken sind deutlich feststellbar aus dem Inhalt der unten wiedergegebenen Anspriiche, und ihre Vorteile sind am deutlichsten offenbar in der folgenden genauen Beschreibung, die mit Bezug auf die angefiigten Zeichnungen erstellt ist, die eine rein beispielhafte und nicht einschränkende Aus-führungsform davon darstellen. Hierbei zeigen: [0008] - Fig. 1 in schematischer Ansicht die Anwendung des erfindungsgemäßen Überwa- chungssystems; [0009] - Fig. 2 ein Detail des erfindungsgemäßen Überwachungssystems.The technical characteristics of the invention according to the stated purposes are clearly evident from the content of the claims reproduced below, and their advantages are most clearly apparent in the following detailed description made with reference to the attached drawings, which are purely exemplary and non-limiting embodiment thereof. In the drawings: [0008] FIG. 1 shows a schematic view of the application of the monitoring system according to the invention; FIG. 2 shows a detail of the monitoring system according to the invention. FIG.
[0010] Mit Bezug auf die beigefiigten Zeichnungen bezeichnet die Bezugsnummer 1 ein System zur Überwachung eines Bereichs A in der Nähe einer Bearbeitungsmaschine M.With reference to the attached drawings, the reference numeral 1 designates a system for monitoring an area A in the vicinity of a processing machine M.
[0011] Unter Bearbeitungsmaschine M wird in diesem Zusammenhang eine beliebige Maschine zur Ausführung von Bearbeitungen Oder Behandlungen an Gegenständen Oder Produkten verstanden, wie beispielsweise eine Werkzeugmaschine.Under machine M is in this context any machine for performing treatments or treatments on objects or products understood, such as a machine tool.
[0012] Zu beachten ist, dass solche Maschinen im Allgemeinen mindestens ein bewegliches Element 2 aufweisen, das iiblicherweise das Bearbeitungswerkzeug trägt.It should be noted that such machines generally have at least one movable element 2, which usually carries the machining tool.
[0013] Dieses bewegliche Element 2 beinhaltet einen Arbeitskopf 2 (nachfolgend können diese beiden Begriffe austauschbar verwendet werden).This movable element 2 includes a working head 2 (hereinafter, these two terms can be used interchangeably).
[0014] In dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel ist mit dem Bezugszeichen P ein Werkstück ge-kennzeichnet und mit Bezugszeichen 2 ein bewegliches Element, das Bestandteil der Maschine M ist.In the example shown in Fig. 1, a workpiece is designated by the reference numeral P and with reference numeral 2 a movable element which is part of the machine M.
[0015] Hier ist zu bemerken, wie das Element 2 entlang einer Richtung X beweglich ist.Here it should be noted how the element 2 is movable along a direction X.
Das System 1 beinhaltet einen ersten Kamerakopf TV1, ausgestattet mit einer ersten Kamera T1, einer zweiten Kamera T2 und einer dritten Kamera T3, die in einem vorgegebenen Abstand zueinander angeordnet sind, urn Bilder des Bereichs A aufzunehmen.The system 1 includes a first camera head TV1, equipped with a first camera T1, a second camera T2 and a third camera T3, which are arranged at a predetermined distance from each other to take pictures of the area A.
[0016] Vorzugsweise weisen die Kameras (T1, T2, T3) des ersten Kamerakopfes TV1 eine parallele optische Achse auf.Preferably, the cameras (T1, T2, T3) of the first camera head TV1 have a parallel optical axis.
[0017] Zu beachten ist, dass die Kameras (T1, T2, T3) derart angeordnet sind, dass sie, jeweils paarweise, die Aufnahme dreidimensionaler Bilder des Bereichs A ermöglichen.It should be noted that the cameras (T1, T2, T3) are arranged such that they allow, in pairs, the recording of three-dimensional images of the area A.
[0018] Vorzugsweise umfasst das System, wie in Fig. 1 dargestellt, auch einen zweiten Kame-rakopf TV2, der, im Gebrauch, in einer vorgegebenen Relativposition zum ersten Kamerakopf TV1 angeordnet ist, urn Bilder des Bereichs A aus einem anderen Sichtwinkel aufzunehmen.Preferably, as shown in Fig. 1, the system also includes a second camera head TV2 which, in use, is arranged in a predetermined relative position to the first camera head TV1 to take images of area A from a different angle of view.
[0019] Der zweite Kamerakopf TV2 weist dieselben technischen und funktionalen Merkmale auf wie der erste Kamerakopf TV1, auf den daher bei der nachfolgenden Beschreibung Bezug genommen wird.The second camera head TV2 has the same technical and functional features as the first camera head TV1, to which reference is therefore made in the following description.
[0020] Die Kameras (T4, T5, T6) des zweiten Kamerakopfes TV2 sind in einer Winkelstellung relativ zu den Kameras (T1, T2, T3) des ersten Kamerakopfes TV1 angeordnet: Mit anderen Worten nehmen die Kameras der beiden Kameraköpfe (TV1, TV2) Bilder des Bereichs A fiber verschiedene optische Pfade auf.The cameras (T4, T5, T6) of the second camera head TV2 are arranged in an angular position relative to the cameras (T1, T2, T3) of the first camera head TV1: in other words, the cameras of the two camera heads (TV1, TV2 ) Images of area A via different optical paths.
[0021] Vorzugsweise, sind die Kameras (T4, T5, T6) des zweiten Kamerakopfes TV2 frontal gegeniiber (diesen zugewandt) den Kameras (T1, T2, T3) des ersten Kamerakopfes TV1 angeordnet, wie in Fig. 1 dargestellt.Preferably, the cameras (T4, T5, T6) of the second camera head TV2 are arranged frontally opposite (facing) the cameras (T1, T2, T3) of the first camera head TV1, as shown in FIG.
[0022] Zu beachten ist, dass das Vorhandensein des zweiten Kamerakopfes TV2 optional ist und die Vorteile der Verwendung des zweiten Kamerakopfes TV2 im Folgenden noch genauer beschrieben werden.It should be noted that the presence of the second camera head TV2 is optional and the advantages of using the second camera head TV2 will be described in more detail below.
[0023] Zu beachten ist, dass die Kameras (T1, T2, T3) des ersten Kamerakopfes TV1 im Innern eines kastenartigen Behälters 5 untergebracht sind.It should be noted that the cameras (T1, T2, T3) of the first camera head TV1 are housed inside a box-like container 5.
[0024] Vorzugsweise umfasst der kastenartige Behälter 5 einen Träger 6, der dafiir ausgelegt ist, auf dem Boden aufgestellt Oder mit einem Oder mehreren Elementen der Maschine M ver-bunden zu werden.Preferably, the box-like container 5 comprises a support 6 adapted to be placed on the ground or connected to one or more elements of the machine M.
[0025] Gemäß der Neuerung umfasst das System 1 eine Verarbeitungseinheit 3, die mit den Kameras (T1, T2, T3) verbunden ist, urn die Bilder zu empfangen, und die fiir Folgendes ausgelegt ist: [0026] - a) Analysieren, jeweils paarweise, der Bilder der Kameras (T1, T2, T3) des ersten Kamerakopfes TV1, urn die Anwesenheit eines Objekts in dem Bereich A zu erkennen; [0027] - b) Erfassen einer Position des Arbeitskopfes 2 in dem Bereich A; [0028] - c) Bereitstellen eines Signals SA zum Anhalten der Maschine M in Abhängigkeit von der relativen Position des Arbeitskopfes 2 zu dem im Bereich A erkannten Objekt.According to the innovation, the system 1 comprises a processing unit 3 which is connected to the cameras (T1, T2, T3) to receive the images and which is designed for: a) analyzing, respectively in pairs, the images of the cameras (T1, T2, T3) of the first camera head TV1 to detect the presence of an object in the area A; B) detecting a position of the working head 2 in the area A; C) providing a signal SA for stopping the machine M as a function of the relative position of the working head 2 to the object recognized in the region A.
[0029] Vorzugsweise ist die Verarbeitungseinheit 3 in den ersten Kamerakopf TV1 integriert.Preferably, the processing unit 3 is integrated in the first camera head TV1.
[0030] Zu beachten ist, dass der Vorgang b) des Erfassens der Position des beweglichen Elements 2 im Bereich A entweder das Ablesen dieser Position direkt von der Maschine M vorse-hen kann, oder eine Analyse der von den Kameras aufgenommen Bilder vorsehen kann, urn daraus die Position des beweglichen Elements 2 im Bereich A abzuleiten.It should be noted that the process b) of detecting the position of the movable element 2 in the area A can either provide reading of this position directly from the machine M or can provide an analysis of the images taken by the cameras, to derive therefrom the position of the movable element 2 in the area A.
[0031] Daher kann der erste Kamerakopf TV1 eine Schnittstelle vorsehen, die mit der Steuer-einheit der Maschine verbunden ist, urn die Position des beweglichen Elements 2 im Bereich A aufzunehmen, oder er kann alternativ ein Modul (Hardware oder Software) zur Bildverarbeitung vorsehen, das dafiir ausgelegt ist, die Position des beweglichen Elements 2 im Bereich A aus der Analyse eines oder mehrerer Paare von Kameras (T1, T2, T3) des ersten Kamerakopfes TV1 abzuleiten.Therefore, the first camera head TV1 may provide an interface connected to the control unit of the machine to pick up the position of the movable element 2 in the area A, or alternatively may provide a module (hardware or software) for image processing which is adapted to derive the position of the movable element 2 in the region A from the analysis of one or more pairs of cameras (T1, T2, T3) of the first camera head TV1.
[0032] Gemäß einem weiteren Aspekt beinhaltet das System 1 eine Schnittstellenzentrale zu der Maschine M, die mit der Verarbeitungseinheit 3 und der Maschine M verbunden ist, urn die Haltsignalisierung von der Verarbeitungseinheit 3 zu empfangen und ein Befehlssignal an dieAccording to a further aspect, the system 1 includes an interface center to the machine M connected to the processing unit 3 and the machine M for receiving the stop signal from the processing unit 3 and sending a command signal to the processing unit 3
Steuereinheit (zum Beispiel an die SPS) der Maschine M zu senden.Control unit (for example, to the PLC) of the machine M to send.
[0033] Alternativ kann direkt in der Verarbeitungseinheit 3 ein Kommunikationsmodul integriert sein, das dafiir ausgelegt ist, eine Schnittstelle zur Maschine M zu bilden, um ein Befehlssignal an die Steuereinheit (zum Beispiel an die SPS) der Maschine M zu senden.Alternatively, directly in the processing unit 3 may be integrated a communication module adapted to interface with the machine M to send a command signal to the control unit (for example to the PLC) of the machine M.
[0034] Mit anderen Worten ist die Verarbeitungseinheit 3 mit einer Kommunikationsschnittstelle (Kommunikationsmodul) zu der Maschine M ausgestattet.In other words, the processing unit 3 is equipped with a communication interface (communication module) to the machine M.
[0035] Vorzugsweise ist die Kommunikationsschnittstelle vom bidirektionalen Typ (um das Senden von Befehlen an die Maschine M und den Empfang von Daten von der Maschine M, die auf diese Befehle bezogen sein können Oder nicht, zu ermöglichen).Preferably, the communication interface is of the bidirectional type (to allow transmission of commands to the machine M and reception of data from the machine M which may or may not be related to these commands).
[0036] Gemäß einem weiteren Aspekt beinhaltet der erste Kamerakopf TV1 mindestens einen Ultraschallsensor U1 (der einen Ultraschall-Sender und einen Empfänger integriert).According to another aspect, the first camera head TV1 includes at least one ultrasonic sensor U1 (which integrates an ultrasonic transmitter and a receiver).
[0037] Dieser Ultraschallsensor U1 ist mit dem Kamerakopf TV1 verbunden (daran befestigt).This ultrasonic sensor U1 is connected to the camera head TV1 (attached thereto).
[0038] Zu beachten ist ferner, dass der Ultraschallsensor U1 mit der Verarbeitungseinheit 3 verbunden ist.It should also be noted that the ultrasonic sensor U1 is connected to the processing unit 3.
[0039] Die Verarbeitungseinheit 3 ist dafiir ausgelegt, das Signal des Ultraschallsensors U1 zu verarbeiten, um die Anwesenheit eines Objekts in dem Bereich A zu erkennen, und das Ergeb-nis der Verarbeitung des Signals des Ultraschallsensors U1 mit dem Ergebnis der, jeweils paarweisen, Analyse der Bilder der Kameras (T1, T2, T3) zu vergleichen.The processing unit 3 is adapted to process the signal of the ultrasonic sensor U1 to detect the presence of an object in the area A, and the result of processing the signal of the ultrasonic sensor U1 with the result of, in pairs, Analysis of the images of the cameras (T1, T2, T3) to compare.
[0040] Vorteilhaft ermöglicht dieser Ultraschallsensor somit die Erhöhung der Zuverlässigkeit des Systems bei der Erkennung von Objekten innerhalb des überwachten Bereichs: tatsächlich wird sowohl die Anzahl von Fehlalarmen, als auch die Anzahl unerkannte Zutritte in den iiber-wachten Bereich vermindert.Advantageously, this ultrasonic sensor thus enables the reliability of the system to be increased in the detection of objects within the monitored area: in fact, both the number of false alarms and the number of unrecognized accesses to the monitored area are reduced.
[0041] Zu beachten ist, dass, gemäß einer ersten Ausfiihrungsform, die Steuereinheit 3 dafiir ausgelegt ist, die Anwesenheit eines Objekts in dem Bereich A anhand der Analyse der Bilder aller Paare von Kameras (T1, T2, T3) des ersten Kamerakopfes nach einer Verarbeitungslogik vom Typ OR zu erkennen.It should be noted that, according to a first embodiment, the control unit 3 is adapted to detect the presence of an object in the area A based on the analysis of the images of all pairs of cameras (T1, T2, T3) of the first camera head Recognize processing logic of type OR.
[0042] Mit anderen Worten reicht auch aus, dass die Anwesenheit eines Objekts mit nur einem Kamerapaar erfasst wird, damit die Verarbeitungseinheit daraus eine Bedingung der Anwesenheit eines Objektes im iiberwachten Bereich A ableitet.In other words, it is also sufficient that the presence of an object is detected with only one pair of cameras, so that the processing unit derives therefrom a condition of the presence of an object in the monitored area A.
[0043] Zu beachten ist, dass, gemäß einer zweiten und unterschiedlichen alternativen Ausfiihrungsform, die Steuereinheit 3 dafiir ausgelegt ist, die Anwesenheit eines Objekts in dem Bereich A anhand der Analyse der Bilder aller Paare von Kameras (T1, T2, T3) des ersten Kamerakopfes nach einer Verarbeitungslogik vom Typ AND zu erkennen.It should be noted that, according to a second and different alternative embodiment, the control unit 3 is adapted to detect the presence of an object in the area A by analyzing the images of all pairs of cameras (T1, T2, T3) of the first Camera head to recognize a processing logic of the type AND.
[0044] Mit anderen Worten ist es in diesem Fall erforderlich, dass die Anwesenheit eines Objekts von alien Kamerapaaren erfasst wird, damit die Verarbeitungseinheit daraus eine Bedingung der Anwesenheit eines Objektes im iiberwachten Bereich A ableitet.In other words, in this case, it is required that the presence of an object be detected by all camera pairs, so that the processing unit derives a condition of the presence of an object in the monitored area A therefrom.
[0045] Zu beachten ist, dass es, unabhängig von der zur Analyse des Signals der Paare von Kameras (T1, T2, T3) angewandten Verarbeitungslogik (OR/AND), möglich ist, das Signal des Ultraschallsensors U1 in Kombination mit dem Ergebnis der Bilderanalyse gemäß verschiede-nen Logiken zu analysieren, wie nachfolgend noch deutlicher veranschaulicht wird.It should be noted that, regardless of the processing logic (OR / AND) used to analyze the signal from the pairs of cameras (T1, T2, T3), it is possible to combine the signal of the ultrasonic sensor U1 with the result of the Analyze image analysis according to various logics, as will be illustrated more clearly below.
[0046] Gemäß einer ersten Ausfiihrungsform ist die Verarbeitungseinheit 3 dafiir ausgelegt, die Anwesenheit eines Objekts in dem Bereich A zu erkennen, indem sie, nach einer Verarbeitungslogik vom Typ AND, das Ergebnis der Verarbeitung der Kamerapaare (T1, T2, T3) mit dem des Ultraschallsensors kombiniert.According to a first embodiment, the processing unit 3 is adapted to detect the presence of an object in the area A by, after a processing logic of the type AND, the result of the processing of the camera pairs (T1, T2, T3) with the of the ultrasonic sensor combined.
[0047] Mit anderen Worten ist es, damit die Anwesenheit eines Objekts in dem zu iiberwachen-den Bereich A festgestellt wird, erforderlich, dass die Anwesenheit eines Objekts sowohl iiber die Kameras als auch iiber den Ultraschallsensor U1 erkannt wird.In other words, in order for the presence of an object in the area A to be monitored to be detected, it is necessary for the presence of an object to be detected both via the cameras and via the ultrasound sensor U1.
[0048] Gemäß einer zweiten Ausführungsform (unabhängig von der zur Analyse des Signals der Kamerapaare T1, T2, T3 angewendeten Verarbeitungslogik OR Oder AND) ist die Verarbei-tungseinheit 3 dafür ausgelegt, die Anwesenheit eines Objekts in dem Bereich A zu erkennen, indem sie, nach einer Verarbeitungslogik vom Typ OR, das Ergebnis der Verarbeitung der Kamerapaare (T1, Τ2, Τ3) mit dem des Ultraschallsensors kombiniert.According to a second embodiment (irrespective of the processing logic OR or AND applied to the analysis of the signal of the camera pairs T1, T2, T3), the processing unit 3 is adapted to detect the presence of an object in the area A by , after processing logic of the type OR, combines the result of processing the camera pairs (T1, Τ2, Τ3) with that of the ultrasonic sensor.
[0049] Mit anderen Worten ist es, damit die Anwesenheit eines Objekts in dem zu iiberwachen-den Bereich A festgestellt wird, ausreichend, dass die Anwesenheit eines Objekts entweder über die Kameras (T1, T2, T3) Oder iiber den Ultraschallsensor U1 erkannt wird.In other words, in order for the presence of an object to be detected in the area A to be monitored, it is sufficient that the presence of an object is detected either via the cameras (T1, T2, T3) or via the ultrasonic sensor U1 ,
[0050] Es ist daher zu bemerken, dass vorteilhaft durch das Vorhandensein der Ultra-schallsensoren die Zuverlässigkeit des Systems zusätzlich erhöht wird, da die Feststellung der Bedingung der Anwesenheit eines Objekts auf Grundlage der Verarbeitung zweier unterschied-licher Sensorgattungen (optisch / Ultraschall) erfolgt. Gemäß einem weiteren Aspekt beinhaltet das System 1 außerdem mindestens eine Beleuchtungsquelle, die mit dem ersten Kamerakopf TV1 verbunden (daran befestigt) ist und dafiir ausgelegt ist, den iiberwachten Bereich zu be-leuchten.It is therefore to be noted that advantageously by the presence of the ultrasonic sensors, the reliability of the system is additionally increased, since the determination of the condition of the presence of an object on the basis of the processing of two different Sensorgattungen (optical / ultrasonic) takes place , In another aspect, the system 1 further includes at least one illumination source connected to (attached to) the first camera head TV1 and configured to illuminate the monitored area.
[0051] Vorzugsweise beinhaltet die mindestens eine Beleuchtungsquelle mindestens eine LED (L1,L2, L3, L4).Preferably, the at least one illumination source includes at least one LED (L1, L2, L3, L4).
[0052] Noch vorteilhafter beinhaltet der erste Kamerakopf TV1 eine Vielzahl von LEDs (L1, L2, L3, L4).More preferably, the first camera head TV1 includes a plurality of LEDs (L1, L2, L3, L4).
[0053] Auf diese Weise wird der zu überwachende Bereich A vorteilhaft (mit einem vorgegebe-nen Lichtmuster) beleuchtet.In this way, the area A to be monitored is advantageously illuminated (with a predetermined light pattern).
[0054] Vorzugsweise ist die LED (L1, L2, L3, L4) eine Infrarot-Leuchtdiode.Preferably, the LED (L1, L2, L3, L4) is an infrared light emitting diode.
[0055] Gemäß einem noch weiteren Aspekt ist die LED (L1, L2, L3, L4) eine Leuchtdiode mit hoher Leuchtkraft.According to yet another aspect, the LED (L1, L2, L3, L4) is a high luminance LED.
[0056] Gemäß diesem Aspekt beinhaltet das System 1 eine Ansteuereinheit der LED (L1, L2, L3, L4), die dafiir ausgelegt ist, die LED (L1, L2, L3, L4) impulsweise zu versorgen.According to this aspect, the system 1 includes a driving unit of the LED (L1, L2, L3, L4) configured to pulse-feed the LED (L1, L2, L3, L4).
[0057] Vorzugsweise ist die Ansteuereinheit in den Kamerakopf TV1 integriert; und noch vorteilhafter ist die Ansteuereinheit in die Verarbeitungseinheit 3 integriert.Preferably, the drive unit is integrated in the camera head TV1; and even more advantageously, the drive unit is integrated in the processing unit 3.
[0058] Gemäß einem weiteren Aspekt ist die Ansteuereinheit dafiir ausgelegt, die LED (L1, L2, L3, L4) synchron zur Aufnahme von Bildern eines Paars von Kameras (T1, T2, T3) zu aktivie-ren.According to another aspect, the drive unit is configured to activate the LEDs (L1, L2, L3, L4) synchronously to capture images of a pair of cameras (T1, T2, T3).
[0059] Auf diese Weise wird vorteilhaft kurzzeitig eine sehr hohe Lichtmenge ausgegeben, so dass die Beleuchtung nicht störend ist und die LED-Klasse den Vorrichtungen zugeordnet werden kann, die keine Gefährdung fiir die Augen darstellen.In this way, advantageously a short amount of light is output, so that the lighting is not disturbing and the LED class can be assigned to the devices that pose no danger to the eyes.
[0060] Es ist daher zu bemerken, dass dieser Aspekt es ermöglicht, die Zuverlässigkeit der Erkennung insgesamt zu erhöhen.It is therefore to be noted that this aspect makes it possible to increase the reliability of recognition as a whole.
[0061] Vorzugsweise ist, falls das System mit zwei Messköpfen, einem ersten und einem zweiten, ausgestattet ist, die Steuereinheit jedes Messkopfes dafiir ausgelegt, die von den LEDs des anderen Kamerakopfes ausgegebene Lichtstrahlung zu erfassen.Preferably, if the system is equipped with two measuring heads, a first and a second, the control unit of each measuring head is designed to detect the light radiation emitted by the LEDs of the other camera head.
[0062] Zu beachten ist, dass die Steuereinheit jedes Messkopfes vorteilhaft dafiir ausgelegt ist, die Position der LEDs des jeweils anderen Kamerakopfes (mittels Bildanalyse) zu erfassen und zu iiberwachen: Dadurch kann das System kontinuierlich kontrollieren, ob die relative Position der Kameraköpfe zueinander korrekt ist beziehungsweise der Position entspricht, fiir die die Kalibrierung vorgenommen wurde.It should be noted that the control unit of each measuring head is advantageously designed to detect and monitor the position of the LEDs of the other camera head (by means of image analysis): This allows the system to continuously check whether the relative position of the camera heads to each other is correct corresponds to the position for which the calibration was performed.
[0063] Tatsächlich wiirde das System bei einem versehentlichen Verschieben Oder Verstellen eines der zwei Messköpfe (durch Stoß, unbefugten Umbau usw.), sofort eine Positionsände-rung der Beleuchtungspunkte der LEDs des anderen Kamerakopfes erfassen.In fact, if one of the two transducers were accidentally moved or moved (by impact, unauthorized modification, etc.), the system would immediately detect a change in the position of the illumination points of the LEDs of the other camera head.
[0064] Nachfolgend werden im Detail eine bevorzugte Ausführungsform des Systems 1 und die von diesem ausgeführten Überwachungsvorgänge beschrieben.Hereinafter, a preferred embodiment of the system 1 and the monitoring operations performed by it will be described in detail.
[0065] Zu beachten ist, dass diese Beschreibung des Systems 1 und der von diesem ausge-führten Vorgänge nicht als einschränkend sondern als rein beispielhaft zu verstehen ist.It should be noted that this description of the system 1 and the operations performed by it is not to be understood as limiting but as purely exemplary.
[0066] Im Folgenden werden die Llberwachungsphasen beschrieben, die von einem Paar Ka-meras (T1, T2; T2, T3; T1, T3) des ersten Kamerakopfes TV1 ausgeführt werden: In Bezug auf jedes weitere beliebige Kamerapaar gelten dieselben Betrachtungen.In the following, the monitoring phases performed by a pair of cameras (T1, T2, T2, T3, T1, T3) of the first camera head TV1 will be described: With respect to any other camera pair, the same considerations apply.
[0067] Die llberwachung sieht die Aufnahme eines Paars von Bildern des Bereichs A durch zwei Kameras des ersten Kamerakopfes TV1 vor.The monitor provides for the acquisition of a pair of images of area A by two cameras of the first camera head TV1.
[0068] Diese zwei Bilder sind vorzugsweise miteinander synchronisiert, das heißt sie sind zum gleichen Zeitpunkt aufgenommen.These two images are preferably synchronized with each other, that is, they are recorded at the same time.
[0069] Anschließend wird an den zwei aufgenommenen Bildern eine Analyse zur Erkennung der Anwesenheit eines Objekts in dem Bereich A durchgeführt.Subsequently, an analysis for detecting the presence of an object in the area A is performed on the two captured images.
[0070] Diese Analyse sieht die Erstellung einer Entfernungskarte vor.This analysis provides for the creation of a range map.
[0071] Die Phase der Erstellung einer Entfernungskarte beinhaltet eine Phase des Erstellens einer Karte Oder Matrix auf Grundlage eines Vergleichs zwischen zwei aufgenommenen Bildern.The phase of creating a distance map involves a phase of creating a map or matrix based on a comparison between two captured images.
[0072] Diese Karte Oder Matrix beinhaltet die Position (in der Welt) jedes Pixels (oder allgemei-ner jedes Bildabschnitts) relativ zu einem gemeinsamen Bezugssystem der Kameras (T1, T2, T3).This map or matrix includes the position (in the world) of each pixel (or general of each image section) relative to a common frame of reference of the cameras (T1, T2, T3).
[0073] Die Erstellung der Karte erfolgt auf Grundlage einer Unterschiedsanalyse.The creation of the map is based on a difference analysis.
[0074] Vorzugsweise ist die Erstellung einer Karte vorgesehen, welche die Koordinaten, in der Welt (das heißt relativ zu einem gemeinsamen Bezugssystem der zwei Kameras), jedes Pixels enthält.Preferably, the creation of a map is provided which includes the coordinates in the world (that is, relative to a common frame of reference of the two cameras) of each pixel.
[0075] Vorzugsweise enthält die Karte die Koordinaten jedes Pixels in drei orthogonalen Rich-tungen: [0076] - eine Richtung X, im Wesentlichen parallel zur optischen Achse der Kameras; [0077] - eine Richtung Z, im Wesentlichen orthogonal zum Fußboden des Bereichs; [0078] - eine Richtung Y orthogonal zu den vorherigen.Preferably, the map contains the coordinates of each pixel in three orthogonal directions: a direction X, substantially parallel to the optical axis of the cameras; A direction Z, substantially orthogonal to the floor of the area; [0078] a direction Y orthogonal to the previous ones.
[0079] Anschließend ist eine Extraktion und Klassifikation der Hindernisse vorgesehen. Daher ist die Steuereinheit 3 dafiir ausgelegt, eine Extraktion und Klassifikation der Hindernisse durchzuführen.Subsequently, an extraction and classification of the obstacles is provided. Therefore, the control unit 3 is designed to perform extraction and classification of the obstacles.
[0080] Genauer gesagt ist die Steuereinheit 3 dafiir ausgelegt, die Entfernungskarte zu analy-sieren, urn ein Objekt in dem zu iiberwachenden Bereich A zu erkennen.More specifically, the control unit 3 is adapted to analyze the distance map to recognize an object in the area A to be monitored.
[0081] Diese Analyse der Entfernungskarte umfasst eine Phase des Suchens, in der Entfernungskarte, nach aneinander angrenzenden Abschnitten, die im Wesentlichen denselben Ent-fernungswert entlang der von den Kameras wegfiihrenden Richtung X aufweisen, das heißt entlang der Richtung, die im Wesentlichen parallel zu der optischen Achse der Kameras (T1, T2;T2, T3;T1,T3) ist.This analysis of the distance map includes a search phase in the distance map, after contiguous sections having substantially the same distance value along the direction X leading away from the cameras, that is, along the direction substantially parallel to the optical axis of the cameras (T1, T2, T2, T3, T1, T3).
[0082] Weiterhin sieht die Llberwachung vor, dass eine Analyse mehrerer Bilder durchgeführt wird, die jeweils mit verschiedenen Kamerapaaren des ersten Kamerakopfes aufgenommen wurden.Furthermore, the monitoring provides that an analysis of a plurality of images is taken, each of which was taken with different camera pairs of the first camera head.
[0083] Genauer gesagt ist es, da der Kamerakopf aus drei Kameras (T1, T2, T3) besteht, mög-lich, die Analyse an drei verschiedenen Paaren (T1, T2; T2, T3; T1, T3) von Kameras durchzu-führen.More specifically, since the camera head consists of three cameras (T1, T2, T3), it is possible to perform the analysis on three different pairs (T1, T2, T2, T3, T1, T3) of cameras. to lead.
[0084] Gemäß diesem Aspekt ist eine Phase des Vergleichens der Ergebnisse der fiir jedesIn this aspect, a phase of comparing the results of each is
Kamerapaar ausgeführten Analysen vorgesehen, um die Anwesenheit eines Objekts in dem Bereich A in verschiedenen Kamerapaaren zu überprüfen.Camera pair provided analyzes to check the presence of an object in the area A in different camera pairs.
[0085] Gemäß einer Ausführungsform des Systems 1 ist es vorgesehen, den Bereich A in eine Vielzahl von Teilbereichen (A1, A2, A3) aufzuteilen.According to one embodiment of the system 1, it is provided to divide the area A into a plurality of partial areas (A1, A2, A3).
[0086] Jeder Teilbereich (A1, A2, A3) entspricht einem Teilabschnitt des zu überwachenden Bereichs A: Das in Fig. 1 dargestellte Beispiel zeigt drei verschiedene Teilbereiche (A1, A2, A3).Each partial area (A1, A2, A3) corresponds to a partial section of the area A to be monitored: The example illustrated in FIG. 1 shows three different partial areas (A1, A2, A3).
[0087] Gemäß dieser Ausfiihrungsform ist die Verarbeitungseinheit 3 dafiir ausgelegt, die Bilder der Kameras (T1, T2, T3) zu analysieren, um zu erkennen, in welchem Teilbereich (A1, A2, A3) das erkannte Objekt angeordnet ist (dieses Objekt wurde mittels der zuvor beschriebenen Kriterien erkannt).According to this embodiment, the processing unit 3 is adapted to analyze the images of the cameras (T1, T2, T3) in order to recognize in which subarea (A1, A2, A3) the detected object is located (this object has been recognized by the criteria described above).
[0088] Ferner ist in dieser Phase der Analyse die Verarbeitungseinheit 3 dafiir ausgelegt, das erfasste Objekt dem erkannten Teilbereich (A1, A2, A3) zuzuordnen.Further, at this stage of the analysis, the processing unit 3 is configured to associate the detected object with the recognized portion (A1, A2, A3).
[0089] Zu beachten ist, dass gemäß dieser Ausfiihrungsform das Befehlssignal SA (Anhalten) der Maschine M von der Verarbeitungseinheit 3 in Abhängigkeit von der relativen Position des beweglichen Elements 2 zu dem erkannten Teilbereich (A1, A2, A3) bereitgestellt wird.Note that, according to this embodiment, the command signal SA (stopping) of the engine M is provided by the processing unit 3 in response to the relative position of the movable member 2 to the recognized portion (A1, A2, A3).
[0090] Mit anderen Worten kann, gemäß diesem Anwendungsbeispiel, jeder Teilbereich sein: [0091] - „freigegeben“, falls eine Person und der Arbeitskopf gleichzeitig in diesem Teilbereich anwesend sein können, ohne dass die Haltsignalisierung ausgegeben wird; [0092] - „verboten“, falls eine Person und der Arbeitskopf nicht gleichzeitig in diesem Teilbe reich anwesend sein können (da dies einer potenziellen Gefährdungssituation entspricht) und die gleichzeitige Anwesenheit des Arbeitskopfs und einer Person im Teilbereich die Ausgabe der Alarmsignalisierung bewirkt.In other words, according to this application example, each subarea may be: - "enabled" if a person and the working head can be present at the same time in this subarea without the stop signal being output; [0092] - "forbidden" if a person and the working head can not be present at the same time in this section (since this corresponds to a potential danger situation) and the simultaneous presence of the working head and a person in the subarea causes the alarm to be output.
[0093] Zu beachten ist, dass das System 1, insbesondere die Verarbeitungseinheit 3, so konfi-guriert werden kann, dass einige Teilbereiche permanent verboten Oder freigegeben sind, Oder dass jeder Teilbereich in Abhängigkeit von der Position des Arbeitskopfes freigegeben Oder verboten werden kann: gemäß letztgenannter Möglichkeit bewirkt die Anwesenheit des Arbeitskopfes in einem Teilbereich dessen Verbot, während seine Abwesenheit die Freigabe des Teilbereichs bewirkt.It should be noted that the system 1, in particular the processing unit 3, can be configured so that some subregions are permanently prohibited or released, or that each subarea can be released or prohibited depending on the position of the working head: According to the latter possibility, the presence of the working head in a partial area causes its prohibition, while its absence causes the partial area to be released.
[0094] Das nachfolgende, auf Fig. 1 bezogene Beispiel wird die obigen Ausfiihrungen verdeut-lichen.The following example related to Fig. 1 will illustrate the above embodiments.
[0095] Fig. 1 zeigt das im Teilbereich A1 angeordnete bewegliche Element 2.FIG. 1 shows the movable element 2 arranged in the partial area A1.
Der Eintritt einer Person in diesen Teilbereich, in dem sich das bewegliche Element 2 bezie-hungsweise der Arbeitskopf befindet, bewirkt die Auslösung des Maschinenhalts.The entry of a person in this sub-area in which the movable element 2 or the working head is, causes the release of the machine stop.
[0096] Dieser Teilbereich A1 ist verboten, da sich dort der Arbeitskopf 2 befindet.This subarea A1 is prohibited because there is the working head 2.
Dagegen bewirkt das Eintreten einer Person in den Teilbereich A3 keinen Maschinenhalt, da diese Bedingung keine potenzielle Gefährdung mit sich bringt, weil sich die Person im Teilbereich A3 in ausreichender Entfernung von dem beweglichen Element 2 befindet.By contrast, the entry of a person into the subarea A3 does not cause a machine stop, since this condition does not pose a potential hazard because the person is in the subarea A3 at a sufficient distance from the movable element 2.
[0097] Zu beachten ist, dass der Teilbereich A3, in diesem speziellen Beispiel, freigegeben ist, da sich der Arbeitskopf 2 nicht darin befindet.It should be noted that the subarea A3, in this particular example, is enabled since the working head 2 is not therein.
Auf diese Weise aktiviert das System 1 eine Signalisierung fiir den Maschinenhalt in Abhängig-keit von der relativen Position zwischen dem beweglichen Element 2 und dem erkannten Objekt (das heißt der Person).In this way, the system 1 activates a machine stop signaling in response to the relative position between the mobile element 2 and the detected object (ie the person).
[0098] Zu beachten ist, dass die Verarbeitungseinheit 3 im Allgemeinen dafiir ausgelegt ist, die Haltsignalisierung auszugeben, falls auf Grundlage der Bilderanalyse eine Bedingung der Nähe zwischen dem beweglichen Element 2 und der mittels Analyse der Bilder der Kameras erkannten Person (dem Objekt) festgestellt wird, die einer potenziellen Gefährdungssituation entspricht.It should be noted that the processing unit 3 is generally configured to output the stop signal if, based on the image analysis, a condition of proximity between the movable element 2 and the person (the object) recognized by analyzing the images of the cameras is detected which corresponds to a potential hazardous situation.
Diese Bedingung der Nähe entspricht in diesem speziellen Fall der Anwesenheit des bewegli- chen Elements 2 und der erkannten Person (des Objekts) im selben Teilbereich (A1, A2, A3) Oder in dem direkt daran angrenzenden Teilbereich (A1, A2, A3).In this particular case, this proximity condition corresponds to the presence of the movable element 2 and the recognized person (of the object) in the same subarea (A1, A2, A3) or in the subarea directly adjacent thereto (A1, A2, A3).
[0099] Vorteilhaft ist aufgrund des Vorhandenseins von zwei Oder mehr Kameraköpfen das System besonders unanfällig für Fehlalarme beziehungsweise insgesamt zuverlässiger.Advantageously, due to the presence of two or more camera heads, the system is particularly immune to false alarms or more reliable overall.
Die Kameraköpfe (TV1, TV2) sind vorzugsweise derart relativ zueinander angeordnet, dass die entsprechenden Kameras Bilder aus unterschiedlichen Sichtwinkeln aufnehmen.The camera heads (TV1, TV2) are preferably arranged relative to one another such that the corresponding cameras record images from different viewing angles.
[00100] Zu beachten ist, dass, wie in Fig. 1 dargestellt, vorzugsweise die zwei Kameraköpfe (TV1, TV2) einander zugewandt angeordnet sind.It should be noted that, as shown in Fig. 1, preferably, the two camera heads (TV1, TV2) are arranged facing each other.
Vorteilhaft ermöglicht die Verwendung eines zweiten Kamerakopfes TV2 die Vermeidung po-tenzieller Schattenbereiche in dem Bereich direkt vor den Kameras des ersten Kamerakopfes TV1.Advantageously, the use of a second camera head TV2 allows the avoidance of potential shadow areas in the area directly in front of the cameras of the first camera head TV1.
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