CN110782495A - 用于在工作空间中产生和监控安全区域的装置和方法 - Google Patents

用于在工作空间中产生和监控安全区域的装置和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110782495A
CN110782495A CN201910690788.6A CN201910690788A CN110782495A CN 110782495 A CN110782495 A CN 110782495A CN 201910690788 A CN201910690788 A CN 201910690788A CN 110782495 A CN110782495 A CN 110782495A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sequence
lines
patterns
time
images
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910690788.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110782495B (zh
Inventor
诺伯特·埃尔克曼
克里斯托夫·沃尔特
克里斯汀·沃格尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Publication of CN110782495A publication Critical patent/CN110782495A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110782495B publication Critical patent/CN110782495B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16P—SAFETY DEVICES IN GENERAL; SAFETY DEVICES FOR PRESSES
    • F16P3/00—Safety devices acting in conjunction with the control or operation of a machine; Control arrangements requiring the simultaneous use of two or more parts of the body
    • F16P3/12—Safety devices acting in conjunction with the control or operation of a machine; Control arrangements requiring the simultaneous use of two or more parts of the body with means, e.g. feelers, which in case of the presence of a body part of a person in or near the danger zone influence the control or operation of the machine
    • F16P3/14—Safety devices acting in conjunction with the control or operation of a machine; Control arrangements requiring the simultaneous use of two or more parts of the body with means, e.g. feelers, which in case of the presence of a body part of a person in or near the danger zone influence the control or operation of the machine the means being photocells or other devices sensitive without mechanical contact
    • F16P3/142—Safety devices acting in conjunction with the control or operation of a machine; Control arrangements requiring the simultaneous use of two or more parts of the body with means, e.g. feelers, which in case of the presence of a body part of a person in or near the danger zone influence the control or operation of the machine the means being photocells or other devices sensitive without mechanical contact using image capturing devices
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/80—Analysis of captured images to determine intrinsic or extrinsic camera parameters, i.e. camera calibration
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V20/00—Scenes; Scene-specific elements
    • G06V20/40—Scenes; Scene-specific elements in video content
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V20/00—Scenes; Scene-specific elements
    • G06V20/50—Context or environment of the image
    • G06V20/52—Surveillance or monitoring of activities, e.g. for recognising suspicious objects
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B5/00—Visible signalling systems, e.g. personal calling systems, remote indication of seats occupied
    • G08B5/22—Visible signalling systems, e.g. personal calling systems, remote indication of seats occupied using electric transmission; using electromagnetic transmission
    • G08B5/36—Visible signalling systems, e.g. personal calling systems, remote indication of seats occupied using electric transmission; using electromagnetic transmission using visible light sources
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/80—Camera processing pipelines; Components thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3179—Video signal processing therefor
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V20/00—Scenes; Scene-specific elements
    • G06V20/40—Scenes; Scene-specific elements in video content
    • G06V20/44—Event detection

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Alarm Systems (AREA)
  • Burglar Alarm Systems (AREA)
  • Image Analysis (AREA)
  • Image Processing (AREA)

Abstract

本申请涉及用于在工作空间(3)中产生和监控安全区域(2)的装置(1)。所提出的装置包括拍摄设备(4)。该拍摄设备(4)设置为，在包括安全区域(2)的监控区域(8)中拍摄影像。此外所述装置包括照明设备(5)，该照明设备设置为，将限定安全区域的线或图案投影到工作空间中。此外所述装置包括分析处理设备(9)，该分析处理设备设置为，在安全区域的侵犯方面对由拍摄设备拍摄的影像进行分析处理。照明设备(5)设置为，将线或者图案的按时间编码的次序投影到工作空间中。此外分析处理设备设置为，对线或者图案的按时间编码的次序的影像与待预期的次序进行比较并且在按时间编码的次序的影像与待预期的次序不一致时，发出侵犯信号。

Description

用于在工作空间中产生和监控安全区域的装置和方法
技术领域
本申请属于工厂运行和工厂自动化的领域。本申请涉及一种用于在工作空间中产生和监控安全区域的装置。此外，本申请还涉及一种用于产生和监控安全区域的方法。
背景技术
为了对带来危险的机器或带来危险的机械手采取保护措施以保障在工作空间中工作的人的安全可以使用基于投影或摄影机的传感系统，这些传感系统将安全区域例如以线或点的形式投影到工作空间中并且鉴于中断利用摄影机进行监控。通过这种方式可以检测到安全区域的侵犯。
为了通过摄影机监控安全区域，需要将投影射线提取到由摄影机拍摄的图片中。例如文献EP 2 558 886 B1描述了用于监控至少一个三维安全区域、特别是在人和机器的共同工作区域中的空间的装置。在此将限定安全区域的标记作为经调制的具有预先给定频率的光投影到监控区域的地面上。所述调制在此例如可以基于亮度变化和/或颜色变化实施。所述调制导致交替地投影和不投影限定安全区域的线。通过拍摄设备对摄影图片的拍摄在此同步到所述调制的预先给定的频率上。为了分析处理和确定人或物体是否侵入到安全区域中，采用两个相继的摄影影像，这两个摄影影像相应于安全区域的投影和不投影。由两个摄影影像产生差别图片，该差别图片接着对于安全区域的侵犯被分析处理。
发明内容
在预先已知的现有技术的背景下，本申请的目的在于提出一种改进的用于在工作空间中产生和监控安全区域的装置。特别是目的在于提出一种装置，其允许特别可靠地检测安全区域并且在此成本较低地设计。此外本申请的目的还在于提出一种相应有益的用于在工作空间中产生和监控安全区域的方法。
所述目的通过根据权利要求1的装置以及根据另一权利要求的方法得以实现。通过从属权利要求和实施例的特征获得有益的改进方案。
所提出的用于在工作空间中产生和监控安全区域的装置包括拍摄设备。该拍摄设备设置为，在包括安全区域的监控区域中拍摄影像。此外，所述装置包括照明设备，该照明设备例如可以是投影仪。所述照明设备设置为，将限定安全区域的线或图案投影到工作空间中。此外，所述装置包括分析处理设备，该分析处理设备设置为，对于安全区域的侵犯对由拍摄设备拍摄的影像进行分析处理。所述装置与已知的现有技术的区别至少在于，所述照明设备设置为，将线或图案的按时间编码的次序投影到工作空间中，特别是将线或图案的按时间编码的次序重复地投影到工作空间中。此外，所述分析处理设备设置为，将线或图案的按时间编码的次序的影像与待预期的次序进行比较，并且在按时间编码的次序的影像与待预期的次序不一致时，发出侵犯信号。特别是所述分析处理设备可以设置为，重复地将线或图案的按时间编码的次序的影像与待预期的次序进行比较，并且在按时间编码的次序的影像与待预期的次序不一致时，发出侵犯信号。
本申请意义上的按时间编码的次序应理解为如下的次序：该次序超出在时间和/或空间方面在一个地方交替地投影相同长度的不同光信号例如简单的An/aus或简单的强度变化或颜色变化。例如这个按时间编码的次序可以通过经投影的线或者图案的空间调制和/或通过具有两个以上相继的投影状态的次序给出，如下文更详细地描述的那样。所述按时间编码的次序还可以通过以下方式限定，即，所述拍摄设备分析处理两个以上相继的影像，以用于检测安全区域的侵犯。因此，按时间编码的次序不是简单的以固定频率进行并且仅对两个相继的影像进行分析处理的投影。经投影的图案例如也可以理解为面状的照亮、多个经投影的点的聚集或一个单独的经投影的点。在一些实施形式中，所述图案也可以具有多个矩形作为结构化元素。
通过提出的装置检测安全区域的侵犯并且在侵犯情况下发出侵犯信号，由此例如可以避免在机器与人之间的碰撞，从而提高工作空间中的工作安全性。
为了对安全空间的侵犯进行每个检测或者不检测，通常对至少一个、特别是恰好一个次序的影像进行分析处理。在此可以重复地将按时间编码的次序投影到工作空间中并且对其进行分析处理，以便在较晚的时刻检测安全区域的可能侵犯。侵犯例如可能通过物体、机器或人侵入安全区域引起。
通过对线或者图案的按时间编码的次序进行投影、对其影像进行分析处理，实现投影射线在影像中的清楚且稳健的、也就是说可靠的提取。所提出的的装置允许特别是在来自周围环境的突然的干扰因素的情况下例如在环境光变化时、特别是闪光的情况下的可靠提取。例如在已知的装置中，在闪光与照明设备的光同时出现时，闪光掩盖照明设备的光。由此在已知的装置中会以升高的概率发生如下情况：尽管物体或人已侵入到安全区域中，但是错误地没有检测到安全区域的侵犯。这种危险当前可以通过使用按时间编码的次序得以减小。
通过以时间次序投影多个投影图片并再对其进行拍摄，可以由系统揭露干扰因素(例如闪光)，这些干扰因素原则上可能损害亦或妨碍监控系统的功能能力和/或有效功率。所述系统则可以发出信号(侵犯信号)，该信号指出对监控系统不利的环境条件。在此重要的是：监控系统同样不产生错误的信号并且由此还处于安全状态中。例如在五个投影图片的次序中正好当在第三影像的时刻出现闪光并且导致检测到的不是状态(Aus)而是状态(An)，那么所述系统可以在所述第三影像中检测到干扰。因为影像的其它状态符合预期状态，那么在此可以以一个干扰因素为出发点。与通过物体、人或机器造成的对安全区域的“真正”侵犯的区别在于：这个侵犯会在多个(至少两个)相继的影像中被检测到。为此必须以相应高的画面速率拍摄影像。
相应有益的是所提出的用于在工作空间中产生和监控安全区域的方法。在此首先提供如上或如下所述构造的装置。接着通过照明设备重复地将限定安全区域的线或图案的按时间编码的次序投影到工作空间中。在下一步骤中通过拍摄设备拍摄线或者图案的按时间编码的次序的影像。此外，通过分析处理设备重复地将线或图案的按时间编码的次序的影像与待预期的次序进行比较。此外，当按时间编码的次序的影像与待预期的次序不一致时，通过所述分析处理设备发出侵犯信号。
通常设定：所投影的线和图案的按时间编码的次序包括至少两个相继的投影状态，从而为了确定安全区域的侵犯对至少两个影像进行分析处理。特别会是有益的是：所投影的线和图案的按时间编码的次序包括至少三个相继的投影状态。在这种情况下，为了确定安全区域的侵犯对至少三个影像进行分析处理。通常所投影的次序中的相继投影状态的数量与为了确定一个时刻的一个单独侵犯而通过分析处理设备进行分析处理时的数量相同。
所述次序的相继投影状态不必强制性地全部成对不同。然而所述次序的至少两个投影状态通常是不同的。也可以设定：按时间编码的次序由两个不同的投影状态组成。所述次序的不同投影状态可以是An(图案或者线被投影)和Aus(没有光被投影)。由此通常可以获得各投影状态之间的鲜明对比，由此可以简化通过分析处理设备的分析处理。投影的示例性次序在这种情况中是Aus/an/an/aus/an，其中采用正好两个不同的投影状态Aus和An。
在一些实施形式中可以设定：在次序(光以该次序投影)的所有设定的投影状态中的投影光的空间分布是相同的。由此，照明设备的投影光学系统的较简单的构造可以是足够的。所述次序的编码例如可以通过强度的或波长的、特别是颜色的调制完成。附加地或可选地会是有益的并且可以设定：投影的线或者图案的按时间编码的次序也包括所述投影的线或者图案的空间调制。在这种情况下，所述次序的相继的投影状态中的至少两个投影状态具有投影光的不同的空间分布。通常，所述照明设备通过电脑或通过下文描述的控制单元操控，使得照明设备将相应的次序投影到工作空间中。在所述电脑或者控制单元上运行相应的操控程序。然而所述照明设备在其它实施形式中例如可以包括按时间调制的遮光光学系统，该遮光光学系统引起相应次序的投影。例如所述照明设备可以是投影仪。然而也可以设定：所述照明设备是LED矩阵、LED阵列或分段的LED显示器。所述照明设备为了对线或者图案的次序进行投影可以具有适当的光学系统，其例如包括MEMS镜元件。
当投影的线或者图案的按时间编码的次序包括空间调制时，特别会是有益的是：所述次序仅包括两个不同的投影状态。在这种情况下，为了探测或者不探测安全区域的侵犯通常仅需要两个影像。在这种实施形式中可以快速完成对于侵犯的分析处理。由此例如可以有益地减小在人与带来危险的机器之间的规定的安全距离。
由照明设备投影的图案或者所投影的线例如可以对应于安全区域的外边缘。例如所述照明设备可以设置为，将安全区域的边界线投影到工作室中。在这种情况下，所述边界线通常限定安全区域。在所述次序的投影状态的空间调制中可以设定：投影的线或者图案的按时间编码的次序包括安全区域的边界线的不同区段的相继照亮。典型地，安全区域的边界线构成闭合的线。投影的线或者图案的次序可以包括对整个边界线的区段性的相继照明。例如所述边界线可以通过投影状态的次序被区段性地环绕照亮。在此可以设定：所述边界线在所述次序内被完全照亮。投影光可以在次序中例如一次或多次环绕边界线。
在特别优选的实施形式中，投影的线或者图案的按时间编码的次序由相应于中断的边界线的投影状态组成。所述中断的边界线例如可以具有虚线的形式，所述虚线由被照明的和不被照明的区段组成。特别是投影状态中的每个投影状态相应于一个中断的边界线。在优选的实施形式中此外设定：投影的线或者图案的按时间编码的次序包括边界线的不同区段的交替照亮。在这种情况中，所述次序可以恰好包括两个投影状态。这种实施形式允许对安全区域的侵犯的特别快速且可靠的识别。可以设定：将区段选择得足够小，使得安全区域被物体的侵犯以较大的概率导致被交替照亮的区段中的两个相邻区段的遮盖。通过这种方式在例如投影状态之一被时间相同的干扰信号、例如闪光掩盖时也能可靠地检测到安全区域的侵犯。因此在一些可能的实施形式中所述区段中的至少一些区段可以较短并且可以具有最大50cm、优选最大20cm、并且特别优选最大5cm例如1cm的长度。
投影状态可以有益地构造成使得所述边界线在投影状态的假想叠加中是连续且闭合的，从而可以在边界线的每个位置处可靠地检测到侵入到安全区域中。
在一些实施形式中，所述分析处理设备设置为，由至少两个按时间编码的次序的影像构成差别图片。此外，所述分析处理设备可以设置为，将所述差别图片与待预期的次序进行比较。通过构成差别可以以简单的方式抑制干扰因素，其中所述影像仅或至少侧重地确定次序中的相继投影状态的变化。监控区域中的干扰因素不影响或仅以小程度影响所述影像，所述影响因素不在与投影状态相同的时阶上变化。
一个单独的次序通常总是仅相应于一个位置固定的安全区域。然而该安全区域不必是静态的，而是可以随着时间改变、也就是说是动态的。例如当工作空间中的工作情况发生变化时，所述安全区域可以改变。特别是所述安全区域可以根据机器或机械手的状态而动态地在大小、形状和位置方面进行适配。由此可以生成和监控最小的安全区域并且为人提供最大的区域。所述装置例如可以具有与照明设备连接的控制单元。所述控制单元典型地与拍摄设备和/或与照明设备连接。所述控制单元可以设置为，为了使安全区域与改变的工作情况相匹配而操控照明设备，使得该照明设备将线或者图案的按时间改变的次序投影到工作空间中。由此可以在较晚次序的时刻产生并监控安全区域，该安全区域处于其它地方或具有不同的延伸。
可以设定：所述照明设备设置为，以至少10Hz、优选至少50Hz、例如至少200Hz的频率将线或者图案的次序的不同投影状态投影到工作空间中。通过快速投影不同的投影状态可以将一个次序的持续时间保持得特别短，使得所述装置可以迅速地对安全区域的侵犯作出反应。此外在这种情况中可以特别可靠地提取投影光，这是因为干扰因素通常在较长的时阶上出现，这特别在上文所述的构成差别图片的情况中有益地起作用。所述拍摄设备在此设置为，以同样快速的次序拍摄影像。典型地，所述照明设备和所述拍摄设备在时间上彼此同步，从而在照明设备按照期望的投影状态投影线或者图案期间，通过所述拍摄设备拍摄影像。为了照明设备和拍摄设备的同步，所述控制单元例如可以具有节拍器。
所述拍摄设备在大多数实施形式中包括摄影机例如CCD摄影机或CMOS摄影机。
在典型的实施形式中，所述照明设备设置为，将线或者图案投影到工作空间中，所述线或者图案限定具有至少1m2的基面的安全区域。所述拍摄设备通常设置为，在一个至少相应大的监控区域中拍摄影像。这样的安全区域适于实现工作空间中的无危险的人-机械手协作。然而特别是在大型机械手的区域中也可以设定：所述照明设备设置为，将线或者图案投影到工作空间中，所述线或者图案限定具有至少5m2、例如5至25m2的基面的安全区域。
预期次序通常包含关于影像的待预期次序的信息，其在投影的图案或者线的空间调制的情况下还包含关于影像的待预期空间分布的信息。通常情况下，影像的待预期次序对应于以下情况：在该情况中不存在安全区域的侵犯或仅受控的或待预期的侵犯出现。预期次序例如为了所拍摄的影像的相关像素而包括在所述次序内预期的颜色和/或强度演进。为了简化的和更快速的分析处理而可以设定：在分析处理时仅注意相关像素，当预期次序仅在这些像素中可以预期在安全区域的侵犯方面的相关信息时，所述相关像素对应于所有拍摄的影像像素的子集。
在工作空间中安装所述装置时，可以首先将拍摄设备和照明设备相对彼此并且相对期望的安全区域定向。接着可以对拍摄设备和照明设备进行校准。所述预期次序、也就是说额定影像的参考次序在优选的实施形式中可以纯虚拟生成，而不是非需要在调试之前或者期间拍摄未被侵犯的安全区域。所述分析处理设备典型地包括配备有程序的计算机，这些程序实施如上或如下所述的方法步骤。
上文或下文针对用于产生和监控安全区域的装置描述的特征可以转用到用于产生和监控安全区域的方法上，并且反之亦然。
附图说明
下文参照附图描述实施例。附图中：
图1示出用于在工作空间中产生和监控安全区域的装置的示意图；
图2示出由投影仪投影的投影状态次序；
图3至7示出另外的由投影仪投影的投影状态次序；
图8(a)和(b)示出另一由照明设备投影的投影状态次序。
具体实施方式
图1示出用于在工作空间3中产生和监控安全区域2的装置1的示意图。所述装置1包括例如设计为CMOS摄影机的拍摄设备4和例如设计为投影仪或在其它实施形式中例如设计为LED矩阵或者LED阵列的照明设备5。所述投影仪5在所示实例中将按时间和可能情况下按空间编码的标记次序投影到工作空间3的地面7上，所述标记以线6的形式示出。所示出的线6相应于一个可能的投影状态，其中，例如以200Hz的频率变化的投影状态可以通过投影仪5投影。代替线，例如也可以将点或其它图案投影到工作空间3中。所述拍摄设备4在监控区域8中拍摄这个次序的影像。
所述装置1此外具有与所述拍摄设备4连接的分析处理设备9，该分析处理设备例如可以是电脑并且设置为，对于安全区域2的侵犯对由拍摄设备4拍摄的线6的次序的影像进行分析处理。为了这个目的，所述分析处理设备9可以包括图片处理程序，该图片处理程序基于用于对作为像素图存在的摄影机数据进行分析处理的算法。附加地设置有控制单元10，该控制单元与投影仪5和拍摄设备4连接并且设置为，将通过拍摄设备4的拍摄与由投影仪5投影的线6的次序的各个投影状态同步化。控制单元10和分析处理设备9在一些实施形式中可以分开设计或设计为单独的电脑。
在图1和其它附图中示出的线6是一个单独的连续的边界线，该边界线限定安全区域2的边界。所述安全区域2的基面例如可以是1至25m2、例如3或20m2。两个图1示出的连续的线应示出这个单独的被均匀照亮的线6的边缘。
图2示出投影状态12、12’、12”、12”’、12””的次序11，从左向右示出这些投影状态并且在时间上依次地由投影仪5将其投影到工作空间3中。重复的特征在这个附图和下文的附图中设有相同的附图标记。所述投影状态12、12’、12”、12”’、12””相应于由拍摄设备4拍摄的影像。在具有附图标记12、12”和12””的投影状态中投影所述线6，而时间上处于其间的投影状态12’、12”’不具有投影线，这通过具有附图标记13的虚线绘出。所述投影状态12、12’、12”、12”’、12””由此构成次序11，该次序由投影仪5重复地投影到工作空间3中。所述次序11相应于状态次序An/aus/an/aus/an。为了分析处理是否存在安全区域2的侵犯，所述分析处理单元9通过以下方式对所述次序11的全部五个影像进行分析处理，即，对拍摄的影像次序与预期的影像次序进行比较。所述预期的影像次序通过电脑程序计算并且包含影像预期的亮度值和/或色值的像素的时间次序，所述亮度值和/或色值对应未受侵犯的安全区域2的情况。为了对影像次序进行分析处理可以设定：所述分析处理单元9由影像构成差别图片并且对其进行分析处理。
在例如由于人、机器例如工业机械手或其它物体侵入安全区域2造成对安全区域2的侵犯的情况下，投影射线中断，使得线6至少部分被掩盖。在影像中，所述线在这种情况下例如具有中断部或改变了的演进。由拍摄设备4拍摄的影像次序由此不再与预期次序相符。当检测到这样的偏差时，分析处理设备9发出侵犯信号，该侵犯信号例如会导致安全区域2的区域中的可运动的机器急刹车，从而可以避免工作空间3中的碰撞。
可以设定：控制单元10使安全区域2在较晚时刻与改变了的工作情况相匹配。例如控制单元10为此可以操控投影仪5，使得该投影仪从所述较晚时刻起对限定具有不同形状、位置和/或大小的边界线的次序进行投影。在这种情况下可以算出新的预期的影像次序并且在对于安全区域2的侵犯进行分析处理时将其引入。
图3示出投影状态的另外的次序11’。这个次序对应状态次序Aus/an/an/aus/an，该次序可以解释为编码。在此由此涉及不规律的投影状态次序。如上所述，拍摄设备9对整个次序11’的影像进行分析处理，以便在确定的时刻确定安全区域2的侵犯或者未受侵犯。在此如上所述将摄影机图片的映射所述安全区域2的像元提取成上述的编码(例如“0 1 10 1”)。而在所述摄影机图片的其余图片区域中通常没有变化，因而相应的像元提取成编码“0 0 0 0 0”。所述影像在此为了确定安全区域2未受侵犯不仅必须为每个像素位置具有对预期影像的检测，而且此外还包含准确的次序。
图4示出示例性的实施形式，在该实施形式中所述次序不仅在时间上被调制，而且在空间上被调制。在所示实例中，所述次序11”仅具有两个投影状态14、14’。所述投影状态14、14’分别包括安全区域2的边界线的投影区段，其中，两个用于两个投影状态14、14’中的每个投影状态的区段示例性地用附图标记15和15’或者15”和15”’标记。区段15、15’或者15”、15”’通过边界线的未被照明的区段彼此分开。边界线的在第一投影状态14中未被投影的区段在接下来的投影状态14’中被投影。然而代替未被照明的区段，也可以设置有具有其它颜色或强度的投影的区段。由于区段的投影，可以改进所述装置1的检测功率，这是因为物体在安全区域2的边界线中断时也引起一个或多个区段15、15’或者15”、15”’的移位。这些区段15、15’或者15”、15”’由此在摄影机图片的相对预期的图片位置改变的图片位置处被感知。对应的额定影像除了在其处预期安全区域2的图片位置之外还可以将待预期区段限定为此部位处的编码。在一些实施形式中还可能的是：区段15、15’或者15”、15”’不被交替地照亮。相反可以设定：为每个区段投影一个单义的编码，该编码又必须在预期图片位置处被提取。影像和预期影像在这种情况中为各个区段包含不同的编码。
图5示出次序11”’，该次序与次序11”相符，然而区段15、15’构造得更小并且是点状的。在此应示出填充的圆被照明的点状区段15、15’，其中，应示出未填充的圆未被照明的(或以不同的颜色和/或强度被照明的)区段16、16’。点状区段例如可以具有较小的2cm的直径。
图6示意性示出另外的次序11””。在此仅示例性示出两个不同的投影状态17、17’，其中，所述次序11””具有另外的未示出的投影状态。在这种实施形式中如上所述对区段15、15’进行投影。这些经投影的区段15、15’在次序11””的多个相继的投影状态中例如沿顺时针方向环绕安全区域2的边界线，如通过附图标记为18的箭头绘出的那样。在次序11””内部通常设定：边界线被完全照亮。在这个意义上，投影状态17可以构成所述次序的第一投影状态，而投影状态17’可以构成所述次序的最后的投影状态。
图7示意性示出另外的次序11””’。该另外的次序例如可以仅具有两个不同的投影状态。在此如上所述在相继的投影状态20、20’中照亮安全区域2的边界线的不同区段19、19’。区段19、19’分别完全环绕安全区域2的边界线并且插入彼此。在第一投影状态20中照亮第一区段19，而第二区段19’的位置仅通过虚线绘出。而在第二投影状态20’中仅对第二区段19’进行照亮，而第一区段19的位置仅通过虚线绘出。
如图8(a)和(b)所示，也可以将矩形用作图案的结构化元素。例如可以采用一种棋盘图案，其中分别在不同的时刻对直接相邻的分格进行投影。与未结构化的点(这些点按照线的形状和位置相应变化)相比，在棋盘的分格中获得固定的空间关系。由此可以预先计算棋盘图案的所有分格的位置并且在生成安全区域(2)期间可以准确地选择处于需投影的安全区域(2)的位置处的或者其边界处的分格。在所示实例中，各区段由矩形分格组成。所述分格的位置可以预先计算并且具有相对世界的固定关系。最后用于代表实时安全区域(2)的分格可以被分别激活或者去活。典型地相应在其它投影状态中示出直接相邻的分格。由此例如如上文针对图5所描述的那样具有交替相邻的区段，这些区段在安全区域例如被人手侵犯时被掩盖。图8(a)和(b)示出的各投影状态属于一个次序。被填充示出的分格在此被投影，所述分格中的两个示例性地设有附图标记21和21’。所有分格的量总体产生安全区域(2)的闭合的边界线。
不同附图的实施形式彼此可组合，因而例如又可以沿着边界线将插入彼此的区段划分成不同的区段。例如也可以设定：这些区段环绕所述次序内的边界线。一般而言，各区段有规律地或无规律地设置并且/或者具有均匀的或不同的形状或大小。
仅在实施例中公开的不同实施方式的特征可以相互组合并且单独请求保护。

Claims (13)

1.用于在工作空间(3)中产生和监控安全区域(2)的装置(1)，所述装置包括：
拍摄设备(4)，所述拍摄设备设置为，在包括所述安全区域(2)的监控区域(8)中拍摄影像，
照明设备(5)，所述照明设备设置为，将限定所述安全区域(2)的线(6)或图案投影到所述工作空间(3)中，和
分析处理设备(9)，所述分析处理设备设置为，对于所述安全区域(2)的侵犯对由拍摄设备(4)拍摄的影像进行分析处理，
其特征在于：所述照明设备(5)设置为，将所述线(6)或者图案的按时间编码的次序(11、11’、11”、11”’、11””、11””’)投影到所述工作空间(3)中，其中，所述分析处理设备(9)设置为，将所述线(6)或者图案的按时间编码的次序(11、11’、11”、11”’、11””、11””’)的影像与待预期的次序进行比较并且在所述按时间编码的次序(11、11’、11”、11”’、11””、11””’)的影像与所述待预期的次序不一致时，发出侵犯信号。
2.如权利要求1所述的装置(1)，其特征在于：所投影的线(6)和图案的按时间编码的次序(11、11’、11””)包括至少三个相继的投影状态，从而为了确定所述安全区域(2)的侵犯而对至少三个影像进行分析处理。
3.如权利要求2或3所述的装置(1)，其特征在于：所述按时间编码的次序(11、11’、11”、11”’、11””’)由两个不同的投影状态组成。
4.如权利要求1至3之一所述的装置(1)，其特征在于：所投影的线(6)或者图案的按时间编码的次序(11”、11”’、11””、11””’)也包括所投影的线(6)或者图案的空间调制。
5.如权利要求4所述的装置(1)，其特征在于：所投影的线(6)或者图案的按时间编码的次序(11”、11”’、11””、11””’)包括安全区域(2)的边界线的不同区段(15、15’、15”、15”’)的相继照亮。
6.如权利要求5所述的装置(1)，其特征在于：所投影的线(6)或者图案的按时间编码的次序(11”、11”’、11””’)包括所述边界线的不同区段(15、15’、15”、15”’)的交替照亮。
7.如权利要求6所述的装置(1)，其特征在于：所投影的线(6)或者图案的按时间编码的次序(11”、11”’)由相应于中断的边界线的投影状态组成。
8.如权利要求5至7之一所述的装置(1)，其特征在于：所述安全区域(2)的边界线构成闭合的线，其中，所投影的线(6)或者图案的次序(11”、11”’、11””、11””’)包括整个边界线的区段性的相继照明。
9.如权利要求1至8之一所述的装置(1)，其特征在于：所述分析处理设备(9)设置为，由按时间编码的次序(11、11’、11”、11”’、11””’)的影像中的至少两个影像构成差别图片，并且将这些差别图片与待预期的次序进行比较。
10.如权利要求1至9之一所述的装置(1)，其特征在于：设置有与所述照明设备(5)连接的控制单元，所述控制单元设置为，为了使安全区域(2)与改变的工作情况相匹配而操控所述照明设备(5)，使得所述照明设备(5)将线(6)或者图案的按时间改变的次序(11、11’、11”、11”’、11””’)投影到工作空间(3)中。
11.如权利要求1至10之一所述的装置(1)，其特征在于：所述照明设备(5)设置为，以至少10Hz、优选至少50Hz的频率将线(6)或者图案的次序(11、11’、11”、11”’、11””’)的不同投影状态投影到工作空间(3)中。
12.如权利要求1至11之一所述的装置(1)，其特征在于：所述照明设备(5)设置为，将线(6)或者图案投影到工作空间(3)中，其限定具有至少1m2的基面的安全区域(2)。
13.用于在工作空间(3)中产生和监控安全区域(2)的方法，所述方法包括下列步骤：
-提供如前述权利要求之一所述的装置(1)，
-通过照明设备(5)将限定所述安全区域(2)的线(6)或图案的按时间编码的次序(11、11’、11”、11”’、11””’)投影到工作空间(3)中，
-通过拍摄设备(4)拍摄所述线(6)或者图案的按时间编码的次序(11、11’、11”、11”’、11””’)的影像，
-通过分析处理设备(9)对所述线(6)或图案的按时间编码的次序(11、11’、11”、11”’、11””’)的影像与待预期的次序进行比较，和
-在所述按时间编码的次序(11、11’、11”、11”’、11””’)的影像与待预期的次序不一致时，通过分析处理设备(9)发出侵犯信号。
CN201910690788.6A 2018-07-27 2019-07-29 用于在工作空间中产生和监控安全区域的装置和方法 Active CN110782495B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP18186017.2A EP3599411B1 (de) 2018-07-27 2018-07-27 Einrichtung und verfahren zum erzeugen und überwachen eines sicherheitsbereiches in einem arbeitsraum
EP18186017.2 2018-07-27

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110782495A true CN110782495A (zh) 2020-02-11
CN110782495B CN110782495B (zh) 2024-03-22

Family

ID=63209177

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910690788.6A Active CN110782495B (zh) 2018-07-27 2019-07-29 用于在工作空间中产生和监控安全区域的装置和方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10891487B2 (zh)
EP (1) EP3599411B1 (zh)
CN (1) CN110782495B (zh)
DK (1) DK3599411T3 (zh)
ES (1) ES2937257T3 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114639214A (zh) * 2022-05-23 2022-06-17 安徽送变电工程有限公司 用于电力吊装作业中的安全距离智能预警系统及方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020204575A1 (de) * 2020-04-09 2021-10-14 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein Vorrichtung zur Überwachung mindestens eines in einem Überwachungsbereich angeordneten Sicherheitsbereichs

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1668890A (zh) * 2002-07-18 2005-09-14 西门子公司 对物体进行三维检测的方法和装置以及该装置和方法的使用
CN102223517A (zh) * 2010-04-14 2011-10-19 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 监控系统及方法
CN102314597A (zh) * 2010-06-28 2012-01-11 罗伯特·博世有限公司 用于识别摄像机图像中的干扰对象的方法和装置
US20130201292A1 (en) * 2010-04-16 2013-08-08 Otto-Von Guericke-Universitat Magdeburg Device For Monitoring At Least One Three-Dimensional Safety Area
CN104933730A (zh) * 2014-03-19 2015-09-23 通用汽车环球科技运作有限责任公司 使用半穷举搜索的多视图人检测
CN105554470A (zh) * 2016-01-16 2016-05-04 上海图漾信息科技有限公司 深度数据监控系统
DE102016110514A1 (de) * 2016-06-07 2017-12-07 Pilz Gmbh & Co. Kg Vorrichtung und Verfahren zum Überwachen eines Raumbereichs, insbesondere zum Absichern eines Gefahrenbereichs einer automatisiert arbeitenden Anlage

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10026305A1 (de) * 2000-05-26 2001-11-29 Sick Ag Optoelektronische Vorrichtung
US8971919B2 (en) * 2013-01-23 2015-03-03 Qualcomm Incorporated Fast generation of radio coverage map of access points in an indoor environment
EP3004968A1 (fr) * 2013-05-29 2016-04-13 Volfoni R&D Dispositif de polarisation optique pour un projecteur d'images stereoscopiques
DE102016101793B3 (de) * 2016-02-02 2017-04-13 Sick Ag Optoelektronische Vorrichtung zur Absicherung einer Gefahrenquelle

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1668890A (zh) * 2002-07-18 2005-09-14 西门子公司 对物体进行三维检测的方法和装置以及该装置和方法的使用
CN102223517A (zh) * 2010-04-14 2011-10-19 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 监控系统及方法
US20130201292A1 (en) * 2010-04-16 2013-08-08 Otto-Von Guericke-Universitat Magdeburg Device For Monitoring At Least One Three-Dimensional Safety Area
CN102314597A (zh) * 2010-06-28 2012-01-11 罗伯特·博世有限公司 用于识别摄像机图像中的干扰对象的方法和装置
CN104933730A (zh) * 2014-03-19 2015-09-23 通用汽车环球科技运作有限责任公司 使用半穷举搜索的多视图人检测
CN105554470A (zh) * 2016-01-16 2016-05-04 上海图漾信息科技有限公司 深度数据监控系统
DE102016110514A1 (de) * 2016-06-07 2017-12-07 Pilz Gmbh & Co. Kg Vorrichtung und Verfahren zum Überwachen eines Raumbereichs, insbesondere zum Absichern eines Gefahrenbereichs einer automatisiert arbeitenden Anlage

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114639214A (zh) * 2022-05-23 2022-06-17 安徽送变电工程有限公司 用于电力吊装作业中的安全距离智能预警系统及方法
CN114639214B (zh) * 2022-05-23 2022-08-12 安徽送变电工程有限公司 用于电力吊装作业中的安全距离智能预警系统及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110782495B (zh) 2024-03-22
EP3599411B1 (de) 2022-11-16
US20200110939A1 (en) 2020-04-09
ES2937257T3 (es) 2023-03-27
US10891487B2 (en) 2021-01-12
EP3599411A1 (de) 2020-01-29
DK3599411T3 (da) 2023-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9596451B2 (en) Device for monitoring at least one three-dimensional safety area
US6841780B2 (en) Method and apparatus for detecting objects
US7116799B2 (en) Apparatus and a method for the detection of objects
JP6293571B2 (ja) 監視方法及びカメラ
US6829371B1 (en) Auto-setup of a video safety curtain system
US6469734B1 (en) Video safety detector with shadow elimination
KR102136070B1 (ko) 인공지능형 영상분석을 이용한 건설현장의 재난 및 사고 예방장치
CN106997455B (zh) 用于安全地检测出最小尺寸的对象的光电传感器和方法
US7167575B1 (en) Video safety detector with projected pattern
JP5655134B2 (ja) ３次元シーンにおけるテクスチャを生成する方法及び装置
EP3167252B1 (en) Apparatus and method for reliably determining the position of an object
EP2161695A1 (en) Object detection device and gate device using the same
CN110782495B (zh) 用于在工作空间中产生和监控安全区域的装置和方法
JP2014220811A5 (zh)
EP1929333A1 (en) Vision sensor for security systems and its operating method
KR20160008469A (ko) 다 광축 광전 센서 시스템
JP2014178245A (ja) 距離測定装置
JP2003121556A (ja) 物体検出装置及びその方法
JP4858846B2 (ja) 検知エリア設定装置及び同設定システム
JP4969900B2 (ja) 危険領域の防護装置
CN113343723A (zh) 发光装置、发光方法及计算机可读介质
CN114207378B (zh) 处理系统、标记方法、在该方法中检测的标记以及标记程序
KR101320864B1 (ko) 형상체를 활용한 모니터링영역 내의 외부 객체 유무 판별방법
EP1354303B1 (en) Method and apparatus for detecting objects
JP2004274400A (ja) 監視カメラ装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant