CN101918670B - 防止运动中的被引导运动部件无意碰撞的安全系统 - Google Patents

防止运动中的被引导运动部件无意碰撞的安全系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种安全系统(1)，所述安全系统用于防止运动的、被引导的运动部件(4)与在该运动部件(4)的运动方向(11)上位于运动路径上的物体无意碰撞，所述安全系统包括一物体探测装置以及一电子单元，该物体探测装置用于确定在运动部件(4)的区域中的物体，该物体探测装置在物体识别方面能通过运动部件(4)的运动而被阻断，利用所述电子单元能控制所述运动部件(4)的运动，所述电子单元设计成：当所述运动部件(4)接近时使所述物体探测装置处于阻断状态，在所述阻断状态中物体或运动部件不触发安全模式，其中设有一切断装置，所述切断装置在探测出来自所述运动部件(4)的切断信号时将所述物体探测装置的至少一部分转换到阻断状态。根据本发明，所述切断装置包括一用于切断信号的发射单元，所述发射单元或者直接设置在运动部件上、或者以下述方式与在运动部件(4)上的、用于电磁射束的单独反射器相协调，使得所述切断装置的接收器仅能在位于运动部件(4)上的所述反射器的预定运动区域中接收发射单元的信号。

Description

防止运动中的被引导运动部件无意碰撞的安全系统
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的、用于防止特别是竖直地运动的、被引导运动部件无意碰撞的安全系统。
背景技术
在欧洲专利文献EP 0 902 157 B1中已知：利用安装在门的运动面中的光幕/多束光屏障来确保门的安全。为了使门不被检测成物体，在关闭门时，在门的前棱遇到相应的监测射束之前，光幕的监测射束在物体识别方面被在门的运动方向上位于后方的相应监测射束阻断。以这种方式，在门的闭合运动中相继地使光幕的监测射束不再能用于物体识别。
但在这种设计方案中却可设想到：待探测的物体被错误地解释成接近的门，进而可能会引起不希望地阻断监测射束。
发明内容
因此，本发明的目的是：提供一种开头所述类型的安全系统，所述安全系统能够根据运动部件的运动、相对更可靠地阻断物体识别。
所述目的通过权利要求1的特征来实现。在从属权利要求中给出本发明的有利、适合的改进方案。
本发明基于一种安全系统，所述安全系统用于防止运动的被引导的运动部件、例如门或门部件与在该运动部件的运动方向上位于运动路径中的物体无意碰撞。安全系统包括一物体探测装置以及一电子单元，该物体探测装置用于确定在运动部件的区域中的物体，该物体探测装置在物体识别方面能通过运动部件的运动而被阻断，利用所述电子单元能控制运动部件的运动，所述电子单元设计成：当运动部件接近时使物体探测装置处于阻断状态，在所述阻断状态中物体或运动部件不触发安全模式。为此设有一切断装置，该切断装置在探测出来自运动部件的切断信号时将物体探测装置的至少一部分转换到阻断状态。本发明的核心是：切断装置包括一用于切断信号的发射单元，所述发射单元或者直接设置在运动部件上、或者以下述方式与在运动部件上的、用于电磁射束的单独反射器——特别是光学反射器——相协调，使得切断装置的接收器仅能在位于运动部件上的所述反射器的预定运动区域中接收发射单元的信号。通过这种方式能够避免物体的反射被解释为切断信号、进而错误地切断物体探测装置或该物体探测装置的至少一部分。
根据本发明的安全系统特别是可以应用在例如卷帘门的门中，或应用在例如移动门的大门中，如在拉门(Auszügen)中。其它应用领域可以包括机械领域、例如压机。
由于为阻断物体探测装置的至少一部分必须使运动部件的信号被直接接收或至少通过单独的光学反射器接收，所以能实现：在门区域中的物体不能触发这种阻断，因为这种物体通常不发射出相应的信号。
与根据EP 0 902 175 B1的设计方案不同，不是基于对射束的中断、而是通过识别出来自门部件的特定信号来进行所述阻断，所述信号一般与在物体上的信号反射不同。这(种方案)使得阻断过程明显更加可靠。
必要时通过切断装置完全切断物体探测装置。
在本发明的一种特别优选的设计方案中，物体探测装置包括一含多个在运动部件的运动方向上依次设置的物体探测单元、例如光电探测器(lichtschranken)或反射传感器的(探测单元)幕(Vorhang)。在由于运动部件接近而进行切断时，优选地在物体识别方面阻断最接近运动部件的前棱前侧的物体探测单元。
此外特别优选的是：切断装置设计成，仅当一切断信号是运动部件运动期间在一给定的时间段中由所述运动部件发出时才将其评估成切断信号。由此进一步提高了切断的可靠性。这是因为，信号既满足原则上被评估成切断信号的条件、又在预计的时间窗中发生的可能性极小。预计的时间窗例如可以以如下方式确定，可以基于运动部件的已知速度和切断装置的已知几何布置来预测运动部件必然在何时出现在切断装置的给定位置处。
因此明显提高了当运动部件、例如门部件接近时正确地使物体探测装置处于阻断状态的可能性，在所述阻断状态中物体或运动部件不会在物体探测装置中触发安全模式，所述安全模式例如使运动部件停止和/或逆向运动。
在切断装置的信号路径中的反射器是有利的，因为反射器与通常待探测的物体相比更好地发射光，因而在切断装置中能以较小的光功率/光效能工作。此外，如果仅选取以确定方式取向和/或具有确定性质的光来进行评估，便可以排除对来自待探测物体的反射的错误解释。在运动部件上的反射器可以具有形式/图案(Muster)。例如必须识别出该形式才能产生切断信号。这例如可以通过多重扫描来实现。通过将反射器安装在门部件上，可以省略在运动部件上产生信号的元件，该元件通常是电子元器件。因此使系统更为稳健/可靠，其原因是电子元件不必被安装在门上、因而不必经受门部件的振动。此外，不必向门部件供电。然而可以考虑，在运动部件上安装例如磁体、特别是永磁体，所述磁体虽然安装在运动部件上但不具有这些缺点。永磁体的磁场可以被评估成阻断信号。
来自运动部件(例如门、大门或其它被可动引导的部件)的切断信号可以是声信号和/或光信号和/或具有电磁或磁性质。还可以使用偏振光，这一点进一步提高了抗干扰性。
例如可以考虑：通过调制器使发出的电磁射束、例如光具有给定的特性，其中经调制的光与一位于接收器前的分析器以如下方式相协调，使得仅经改变、调制的光能被接收。通过这种方式明显提高了信号识别的可靠性。例如通过偏振滤光镜或延滞板以预定的方式改变光。接收器设计成仅能接收经改变的光。例如使发射出的光线性地偏振，而反射器以下述方式改变偏振特性，使循环偏振(zirkular polarisiert)的光射入接收器。在接收器上能评估循环偏振的光。
通过根据门的位置相应地选择信号的种类还可以排除：例如由于来自物体的反射被物体探测单元的传感器错误地解释而在阻断物体探测装置的物体探测单元方面引起错误解释。
在本发明的一种特别优选的设计方案中，在运动部件的引导条的区域中，切断装置包括发射器或接收器，所述发射器或接收器与物体探测装置的接收器或发射器一起形成切断装置。通过这种措施可以成本经济地构成安全系统，因为可以将物体探测装置的现有部件同时用于切断装置。例如，接收器及其评估电子单元较为昂贵。因此有利的是：切断装置使用物体探测装置的现有接收器，但是必要时具有附加的发射器，从而能利用该发射器经由运动部件、即从运动部件发出将信号引向现有的接收器并且在那里被评估，以便阻断物体探测装置的至少一部分。
在此，不必为物体探测装置的每个物体探测单元配备一个发射器。可以考虑：一个发射器与物体探测单元的多个接收器协作，例如将物体探测单元以阻断的方式切换成不起作用或者说阻断、或完全切断。还可以考虑：切断装置的发射器仅被分配给物体探测单元的个别接收器，其中特别是在运动部件的闭合方向上随后的其它物体探测单元在没有配备发射器的情况下通过算法、例如借助速度计算被切断。
在本发明的另一种特别有利的设计方案中，物体探测单元是光电探测器，因此不需要待探测物体的反向反射。但当然可以考虑通过镜反射器转向的光电探测器射束。以这种方式能可靠地探测物体，因为物体的特性、特别是表面特性基本上不影响探测。
原则上还可以考虑：在运动部件上形成一电子单元，所述电子元件能发出用于切断装置的信号。例如使用红外线发射器，其例如通过电池供电。但也可以使用电缆供电。但也可以使用无线能量传输，例如通过每当运动部件闭合时由交变磁场形成感应来进行无线能量传输。因此，能以无线的方式为在运动部件的发射器中的能量缓冲器、例如蓄电器充电。也可以通过电磁射束以无线的方式为该蓄电器供给能量。
在本发明的另一种优选的设计方案中，切断装置设计成：确定运动部件、例如门部件的完全闭合的状态。例如在门部件的闭合位置中，可以评估一来自门部件的信号，在这个位置中必然持续地接收到该信号。所探测的闭合位置可以被提供给门控制器。
在这种情况下另外优选的是：设置一接口以便输出或输入运动部件的当前位置。如果能将运动部件的最终位置传输给控制器，则能够例如检查运动部件是否正常运行。在最终位置中，例如物体探测单元的光电探测器应当“不可见”。例如如果门由于风力而被推离规定的轨迹，对于柔性的卷帘门不能排除这种情况，则可以将相应的信号、例如停止信号传输给控制器。
原则上，物体探测单元、例如光电探测器必须沿运动部件的运动轨迹以不等距的方式布置。例如紧接在运动部件的最终位置前的光电探测器密度大于在其余区域中的光电探测器密度。例如在最终区域、例如底部区域中光电探测器的距离为5cm，而在其余区域中为20cm。因此，特别是在门的底部区域中仍能可靠地检测出较小的物体。总之，由此不需要在运动部件的整个运动高度上实现较大的传感器密度。
此外有利的是：切断装置的固定在运动部件上的元件与前棱相距一规定的间距。这是因为运动部件、例如门部件的前棱通常不适于固定物体。所述前棱大多较软，以便能充分封闭在门部件和地面之间的间隙并且降低在无意碰撞中受伤的危险。
为了能及时地阻断物体探测装置的信号，(本发明)提出：切断装置的接收器与物体探测装置的接收器错开地设置。
为了进一步提高安全系统的功能可靠性，可以考虑下列措施：
a)特别是根据相关标准来选择所使用的光学系统的张角
Figure BPA00001184049000051
b)例如通过下述方式来监测信号链：监测在物体识别方面起作用的物体探测单元的数量。
c)物体探测单元的切换输出例如具有用于执行测试程序的测试输入。
d)此外，可以以ROM检查的方式实施“在线测试”，所述ROM检查在工作期间连续地实施。
不必将安全系统在运动部件一侧上的各元件强制地设置在一个结构单元中。可以考虑：安装例如通过总线通信的单独传感器对或传感器组。因此，如果安全系统的切断装置和/或物体探测装置应当匹配于不同的结构条件，特别是较小或较大的监测区域，可以实现较高的灵活性。
对于物体探测装置和/或切断装置可以使用极不同的传感器类技术。可以考虑激光扫描仪、如飞行时间传感器或立体摄相机的距离传感器、光电探测器和反射光电探测器，在此仅提出了多种可能性中的选择。
可以根据相应门部件需要的性能特征来选择传感器。
附图说明
本发明的多个实施例在附图中示出并且在下面在给出其它优点和细节的情况下进行详细阐述。其中：
图1至图3示出门部件以及在门部件的一侧上的门安全系统的局部，其中分别示意性示出切断装置的不同设计方案，所述切断装置用于阻断用于物体识别的光电探测器装置的监测光束；
图4和图5分别以示意图示出反射装置的可能方案，所述反射装置是切断装置的信号路径的一部分，和
图6以透视图示出用于切断装置的反射器。
具体实施方式
在图1至图3中分别示出不同的门安全系统1、2、3的左侧。分别示意性示出了门部件4的左下角。门安全系统1、2、3在左侧各自包括一接收器条5、6、7。在图1至图3中未示出相应的发射器，所述发射器各自将监测光束8发射至一个接收器9。监测光束8用于当物体进入在门部件4的前棱4a下方的区域10中时由于监测光束8被中断而使门部件4停止、必要时逆向运动，以便防止(门部件)与物体发生碰撞。
而当门部件4向下运行时应确保：不会由于门已中断监测光束8而使门部件4本身触发安全模式。这一点能以下述方式实现：当门部件4在运动方向11上运动时，在门部件4的前棱4a到达相应的监测光束8前，用于产生该监测光束的相应发射/接收器对进入一不再触发安全模式的不起作用状态。
在图1至图3中以不同的方式进行：
在图1中，在门部件4的左前区域中设置有发射器12。发射器12与接收器(未示出)协作，所述接收器原则上也可以是接收器9，由此在门部件4向下移动时相继阻断用于物体识别的监测光束8。被阻断的监测光束在图1至图3中以虚线示出。发射器12优选如此与接收器协作，使得在门部件的前棱4a到达监测光束8前，相应的接收器识别出：门部件位于该通过发射器12发出的信号(确定)的位置中，由此使相应的监测光束接收/发射器对处于不起作用状态。
优选地，切断装置的接收器布置成与用于相应的监测光束8的接收器错开。
在图2中，探测单元的相同接收器还用于切断装置。为了能及时地切断第一射束8，在图2中设置有附加的接收器9a，所述附加的接收器9a评估来自附加的发射器13的光，以便阻断在运动方向11上紧接的监测光束8a，或者使相应的接收/发射器对在物体评估方面进入不起作用状态。附加的发射器13的信号经由反射器15向接收器9a转向。反射器15位于门部件4上，从而能以这种方式可靠地检测出门部件的存在。当门部件4在运动方向11上继续运动时，其它附加的发射器14便与错开设置的接收器9协作，以便分别地使监测光束保持被阻断。
在图3中，切断装置包括单个发射器16，所述发射器16的光经由安装在门部件4上的反射器15被反射至已有的接收器9。一旦接收器9检测出来自发射器16的信号，则接收器9和在门的另一侧上的相应发射器在物体识别方面被置于阻断状态，因此当前棱4a中断在传感器对之间的信号路径时不触发安全模式。
原则上可以考虑：对于门识别也可以使用转发器/发送-应答器系统，其中转发器安装在门部件上。例如，可以使用具有在门部件上的转发器的RFID系统(无线射频识别系统)。转发器可以是无源的、即不具有自己的能量供给装置。在运动部件、例如门上使用RFID时，能通过三角测量确定门的位置。例如，在门的运行路径的上端部和下端部上各设置一RFID接收器。
重要的是：使含切断装置12、13、14、15、16的信号路径受到的干扰尽可能小。这一点例如能如此实现，使得在门部件上的反射器15如图4所示仅具有一非常小的反射波瓣，如箭头17a-17e所示。因此实现了：实际上排除射束被导向切断装置的下一个接收器的散射光切断的可能。
代替以或多或少开放的方式安装的反射器15，也可以使用一种光导体18，所述光导体关于发射器21具有确定的发射波瓣20，以及关于接收器22具有确定的接收波瓣19，由此实际上不再能发生信号的错误解释(参见图5)。在信号路径中，可以如图5所示地使用一准直装置、例如一透镜22a，由此使被解释为切断信号的光更难从发射器21反射到接收器22。为了进一步限定光束，可以特别是在从发射器21到光导体18的光路中设置一如图5那样设计的光阑22b。
在光路中，可以附加地在发射器21后设置一调制器，而在接收器22前设置一分析器，这一点进一步提高了安全性。
在图6中示出一反射器27。
反射器27例如是由透光的、特别是玻璃状清透(glasklar)的材料制成的实心多面体。根据图6，光束29例如在面28上射入反射器27，然后在面30上以全反射的方式被反射，然后到达面31和32，在所述面31和面32处同样发生全反射，使得光束29又通过面28离开反射器27。
该反射器的特征在于：入射光束29a与出射光束29b相比仅错开一定距离。入射光束29a与出射光束29b相比方向保持不变。如果并排设置多个这种反射器，则例如由点(光)源射出的光被反射至一错开的点。因此，通过所述反射器能将光有目的地反射到例如一接收器，所述光还附加地在在希望的光强方面具有给定的方向。
因为几乎不可能将错误的反射解释为实际反射的切断信号，所以能进一步提高该系统的安全性。
附图标记列表
1     门安全系统
2     门安全系统
3     门安全系统
4     门部件
4a    前棱
4b    端侧
5     接收器侧
6     接收器侧
7     接收器侧
8     监测光束
8a    监测光束
9     接收器
9a    接收器
10    区域
11    运动方向
12    发射器
13    发射器
14    发射器
15    反射器
16    发射器
17a   光束
17b   光束
17c   光束
17d    光束
17e    光束
18     光导体
19     发射波瓣
20     接收波瓣
21     发射器
22     接收器
22a    透镜
22b    光阑
27     反射器
28     面
29     光束
29a    入射光束
29b    出射光束
30     面
31     面
32     面

Claims (11)

1.一种安全系统(1、2、3)，所述安全系统用于防止运动的、被引导的运动部件(4)与在该运动部件(4)的运动方向(11)上位于运动路径上的物体无意碰撞，所述安全系统包括一物体探测装置以及一电子单元，该物体探测装置用于确定在运动部件(4)的区域中的物体，该物体探测装置在物体识别方面能通过运动部件(4)的运动而被阻断，利用所述电子单元能控制所述运动部件(4)的运动，所述电子单元设计成：当所述运动部件(4)接近时使所述物体探测装置处于阻断状态，在所述阻断状态中物体或运动部件不触发安全模式，其中设有一切断装置(12、13、14、15、16、18)，所述切断装置在探测出来自所述运动部件(4)的切断信号时将所述物体探测装置的至少一部分转换到阻断状态，其特征在于，所述切断装置包括一用于切断信号的发射单元，所述发射单元或者直接设置在运动部件上、或者与在运动部件(4)上的、用于电磁射束的单独反射器相协调，使得所述切断装置的接收器仅能在位于运动部件(4)上的所述反射器(15、27)的预定运动区域中接收发射单元的信号。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述安全系统是门安全系统。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述物体探测装置包括一含多个在运动部件的运动方向上依次设置的物体探测单元的幕。
4.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述切断装置设计成，仅当一切断信号是在运动部件运动期间在一给定的时间段中由所述运动部件发出时才将其评估成切断信号。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述切断信号是基于光、声、电磁射束和/或磁场的信号。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其特征在于，在所述运动部件(4)的引导条的区域中，所述切断装置包括一发射器(13，14)或接收器，所述发射器或接收器与所述物体探测装置的接收器(9)或发射器一起形成所述切断装置。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其特征在于，所述物体探测装置包括光电探测器。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其特征在于，所述切断装置设计成：确定所述运动部件(4)的最终位置。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述最终位置是完全闭合的状态。
10.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述物体探测单元在所述运动部件的运动方向上以不等距的方式布置。
11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述用于电磁射束的单独反射器是光学反射器(15、27)。
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