CN111176224B - 使用数字孪生的工业安全监视配置 - Google Patents

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Abstract

公开了使用数字孪生的工业安全监视配置。工业安全区域配置系统利用工业自动化系统的数字孪生来帮助配置安全传感器以便准确地监视期望检测区域。该系统基于数字孪生呈现自动化系统的图形表示，并且允许用户将被监视的期望检测区域定义为虚拟工业环境内的三维体积。用户可以定义作为可以被添加至图形表示的传感器对象的相应的安全传感器的位置和取向。每个传感器对象具有表示相应的物理传感器上可用的配置设置的对象属性集。该系统可以识别将会产生与定义的检测区域密切一致的估计检测区域的传感器配置设置，并且基于这些设置生成可以用于配置物理安全传感器的传感器配置数据。

Description

使用数字孪生的工业安全监视配置
技术领域
本文公开的主题一般地涉及工业自动化系统，并且更特别地涉及工业安全系统的配置。
背景技术
存在许多用于检测监视空间内的对象或表面的距离的技术。这些包括但不限于用于检测传感器的视域范围内的对象或表面的距离的飞行时间(TOF)光学传感器或者其他类型的三维传感器，诸如相片检测器或多像素图像传感器。示例光学传感器可以包括测量检测器范围内的对象和生成该对象的单个距离数据点的照片检测器以及包括每个可以生成相应的图像像素的距离数据点的相片检测器阵列的多像素图像传感器。一些三维光学传感器诸如立体视觉技术或者结构光技术使用三角测量来测量距离。
采用脉冲光照明的一些类型的TOF传感器通过测量向视场(或视域空间)发射光脉冲和随后在传感器的相片接收器处接收从视场内的对象或表面反射的光脉冲之间的经过时间来进行操作。所述飞行时间信息与到对象的距离成正比；因此，传感器能够确定对象或表面点距传感器的距离。
发明内容
为了提供对本文中描述的一些方面的基本理解，下面给出了简化的概述。该概述不是广泛的综述，也不意在标识关键/重要元件或描绘本文所描述的各个方面的范围。其目的仅在于以简化形式给出一些概念作为后面给出的更详细的描述的前奏。
在一个或更多个实施方式中，提供了一种工业安全区域配置系统，包括：用户接口部件，其被配置成：基于表示工业自动化系统的数字孪生来呈现工业自动化系统的三维图形表示，以及通过与图形表示的交互，接收定义图形表示内的三维检测区域的第一输入，并且通过与图形表示的交互，接收在指定位置处且以指定取向向图形表示添加一个或更多个传感器对象以产生修改后的数字孪生的第二输入，其中，一个或更多个传感器对象表示相应的一个或更多个安全传感器并且具有与之相关联的表示一个或更多个安全传感器的配置设置的相应的对象属性集；安全区域模拟部件，其被配置成基于对修改后的数字孪生的分析来估计由一个或更多个传感器对象监视的估计检测区域；安全区域配置部件，其被配置成：响应于确定估计检测区域与由第一输入定义的检测区域在公差内不匹配，基于估计检测区域和检测区域之间的比较来设置对象属性集中的至少一个对象属性的值；以及系统接口部件，其被配置成：基于对象属性集的值生成传感器配置数据，并且使用传感器配置数据配置一个或更多个安全传感器。
此外，一个或更多个实施方式提供了一种用于配置安全传感器的方法，包括由包括处理器的系统基于表示工业自动化系统的数字孪生来呈现工业自动化系统的三维图形表示；由系统根据通过与图形表示的交互而接收的第一输入定义图形表示内的三维检测区域；由系统根据通过与图形接口的交互而接收的第二输入在指定位置处且以指定取向向图形表示添加一个或更多个传感器对象，所述一个或更多个传感器对象表示相应的一个或更多个安全传感器，其中，一个或更多个传感器对象具有与之相关联的表示一个或更多个安全传感器的配置设置的相应的对象属性集，并且所述添加产生了修改后的数字孪生；由该系统基于对修改后的数字孪生的分析来确定由一个或更多个传感器对象监视的估计检测区域；响应于确定估计检测区域相对于由第一输入定义的检测区域不满足相似度标准，由该系统基于估计检测区域和由第一输入定义的检测区域之间的比较来修改对象属性集中的至少一个对象属性的值；由系统基于对象属性集的值生成传感器配置数据；并且由系统使用传感器配置数据配置一个或更多个安全传感器。
此外，根据一个或更多个实施方式，提供了一种其上存储有指令的非暂态计算机可读介质，指令响应于执行使包括处理器的系统执行以下操作，所述操作包括：基于表示工业自动化系统的数字孪生来呈现工业自动化系统的三维图形表示；基于通过与图形表示的交互而接收的第一输入，定义图形表示内的三维检测区域；基于通过与图形表示的交互而接收的第二输入在指定位置处且以指定取向向图形表示添加一个或更多个传感器对象，所述一个或更多个传感器对象表示相应的一个或更多个安全传感器，其中，一个或更多个传感器对象具有与之相关联的表示一个或更多个安全传感器的配置设置的相应的对象属性集，并且所述添加产生了修改后的数字孪生；基于对修改后的数字孪生的分析，确定由一个或更多个传感器对象监视的估计检测区域；响应于确定估计检测区域偏离由第一输入定义的检测区域超过了公差，基于估计检测区域和由第一输入定义的检测区域之间的所测量的相似度来修改对象属性集中的至少一个对象属性的值以产生修改后的配置设置值；基于对象属性集的值生成传感器配置数据；并且使用传感器配置数据配置一个或更多个安全传感器。
为了实现上述及有关目的，在本文中结合以下描述和附图对某些示意性方面进行了描述。这些方面表示可以实现的各种方式，本文意在涵盖所有这些方式。在结合附图考虑的情况下，根据下面的详细描述，其他优点和新颖特征会变得明显。
附图说明
图1是示出了典型的飞行时间测量的原理的飞行时间(TOF)传感器的概括框图。
图2是示出了通过TOF传感器检测监视区域内的人的示意图。
图3是示出了通过TOF传感器检测示例立方体对象的图。
图4是示出了其中多个TOF传感器用于监视危险的工业机器周围的三维检测区域的示例工业安全监视体系的图。
图5A是描绘了通过单个TOF传感器监视检测区域的图。
图5B是描绘了通过两个TOF传感器监视检测区域的图。
图5C是描绘了通过三个TOF传感器监视检测区域的图。
图6是示例工业安全区域配置系统的框图。
图7是示出了将数字孪生导入安全区域配置系统的图。
图8是示例自动化系统的数字孪生的图形表示。
图9是示出了在工业安全监视系统的配置期间由安全区域配置系统实现的示例数据流的图。
图10是包含表示TOF传感器的图形对象的示例自动化系统的数字孪生的图形表示。
图11是数字孪生的图形表示的图，其示出了与每个传感器对象相关的独立的局部坐标系。
图12是包括基准对象的数字孪生的图形表示的图。
图13是示出了可以由安全区域模拟部件和安全区域配置部件执行以确定适当的传感器参数集的示例迭代模拟过程的图，适当的传感器参数集当在具有预定位置的传感器集上实现时将准确地覆盖定义的检测区域。
图14是示出了将数字孪生和相关的传感器对象转变成可以用于配置TOF传感器的传感器配置数据的图。
图15A是用于生成在工业安全监视应用中使用的TOF安全传感器的配置设置的示例方法的第一部分的流程图。
图15B是用于生成在工业安全监视应用中使用的TOF安全传感器的配置设置的示例方法的第二部分的流程图。
图16是示例计算环境。
图17是示例网络环境。
具体实施方式
现在参照附图描述主题公开内容，其中，贯穿全文使用相同的附图标记指代相同的元件。在下面的描述中，出于说明的目的，阐述了大量的具体细节以便提供其透彻的理解。然而，会明显的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践主题公开内容。在其他实例中，以框图形式示出了公知的结构和设备以便于对其描述。
在本申请中使用的术语“部件”、“系统”、“平台”、“层”、“控制器”、“终端”、“站”、“节点”、“接口”意在指代计算机相关实体、或与具有一个或更多个特定功能的操作设备相关的或作为该操作设备的一部分的实体，其中，这样的实体可以是硬件、硬件和软件的组合、软件、或执行中的软件。例如，部件可以是但不限于：在处理器上运行的处理、处理器、硬盘驱动器、包括附加固态存储驱动器(螺丝拧紧或螺栓固定)或者可移除式附加固态存储驱动器的(光存储介质或磁存储介质的)多个存储驱动器；对象；可执行体；执行线程；计算机可执行程序、和/或计算机。通过例示，服务器上运行的应用以及服务器二者均可以为部件。一个或更多个部件可以驻留在进程和/或执行线程内，并且部件可以位于一个计算机上和/或分布在两个或更多个计算机之间。此外，本文所描述的部件可以根据存储有各种数据结构的各种计算机可读存储介质来执行。部件可以例如根据具有一个或更多个数据包(例如，来自与本地系统、分布式系统中的另一部件交互的一个部件的数据，以及/或者来自经由信号在网络例如因特网上与其他系统交互的一个部件的数据)的信号经由本地和/或远程处理进行通信。作为另一个示例，部件可以是具有由电气或电子电路操作的机械部件所提供的特定功能的设备，其中所述电气或电子电路通过处理器执行的软件或固件应用进行操作，其中处理器可以位于设备内部或外部，并且执行软件或固件应用的至少一部分。作为又一个示例，部件可以是如下设备：其通过电子部件提供特定功能，而无需机械件，电子部件可以在其中包含处理器以执行提供电子部件的至少部分功能的软件或固件。作为再一示例，接口可以包括输入/输出(I/O)部件以及相关联的处理器、应用或应用编程接口(API)部件。虽然前述示例涉及部件的各个方面，但是所例示的方面或特征也适用于系统、平台、接口、层、控制器、终端等。
本文中所使用的术语“推断(infer)”和“推断(inference)”一般是指根据经由事件和/或数据捕获的一组观察结果来推理或推断系统、环境和/或用户的状态的过程。可以采用推断来识别特定的上下文或动作，或者可以例如生成状态的概率分布。推断可以是概率性的，也就是说，所关注的状态的概率分布的计算基于数据和事件的考虑。推断还可以指用于从一组事件和/或数据构成较高等级事件的技术。这样的推断导致从一组观察到的事件和/或存储的事件数据来构造新的事件或动作，而无论事件是否是时间接近地相关，以及无论事件和数据是来自一个事件和数据源、还是若干个事件和数据源。
此外，术语“或”意指包容性的“或”，而非排他性的“或”。也就是说，除非另外指明或者在上下文中明确，否则短语“X采用A或B”旨在表示任何自然的包括性排列。也就是说，短语“X采用A或B”满足以下实例中的任何一个：X采用A；X采用B；或X采用A和B两者。此外，本申请中以及所附权利要求中使用的冠词“一个(a)”和“一种(an)”一般应被解释为是指“一个或更多个”，除非另有指明或上下文明确针对单数形式。
此外，文中使用的术语“集合”排除空集，例如其中没有元件的集合。因此，在本公开内容中的“集合”包括一个或更多个要素或实体。作为说明，控制器的集合包括一个或更多个控制器；数据资源的集合包括一个或更多个数据资源；等等。同样地，本文中使用的术语“组”是指一个或更多个实体的集合，例如节点组指代一个或更多个节点。
将根据可以包括许多设备、部件、模块等的系统来呈现各个方面或特征。但应当理解和明白的是，各个系统可以包括另外的设备、部件、模块等，和/或可以不包括结合附图所讨论的设备、部件、模块等的全部。还可以使用这些方法的组合。
存在许多用于检测监视空间内的对象或表面的距离的技术。这些包括但不限于用于检测传感器的视域范围内的对象或表面的距离的飞行时间(TOF)光学传感器或者其他类型的三维传感器，诸如相片检测器或多像素图像传感器。示例光学传感器可以包括测量检测器范围内的对象和生成该对象的单个距离数据点的照片检测器以及包括每个可以生成相应的图像像素的距离数据点的相片检测器阵列的多像素图像传感器。一些三维光学传感器诸如立体视觉技术或者结构光技术使用三角测量来测量距离。
采用脉冲光照明的一些类型的TOF传感器通过测量向视场(或视域空间)发射光脉冲和随后在传感器的相片接收器处接收从视场内的对象或表面反射的光脉冲之间的经过时间来进行操作。所述飞行时间信息与到对象的距离成正比；因此，传感器能够确定对象或表面点距传感器的距离。
图1是TOF传感器112的概括框图，其示出了典型的飞行时间测量的原理。通常，由一些TOF传感器使用的感应技术测量光脉冲从传感器的照明光源——由发射器104表示——行进至视场内的对象108或表面并且返回至由传感器106表示的传感器的光相片检测器花费的时间。传感器106可以是，例如专用的多像素CMOS(互补金属氧化物半导体)专用集成电路(ASIC)成像器，其集成用于在接收脉冲的时间内测量位置的特定装置。距离测量部件102可以以如下方式测量到对象108的距离d
Figure BDA0002265787210000061
其中c是光速，以及t是脉冲从发射器104到对象108再回到传感器106的往返的测量时间。
TOF传感器112的发射器104向视场发射短光脉冲110。视场内的对象和表面诸如对象108将部分脉冲能量反射回至TOF传感器112，并且反射脉冲由传感器106(例如，相片检测器或者相片传感器诸如相片二极管)的相应像素检测。由于真空中光速c是已知常数并且在脉冲110的发射和接收之间经过的时间t可以被测量或者提取，对于传感器106的各个像素，距离测量部件102可以通过如上面等式(1)给出的或者使用另外的合适的计算技术计算往返距离的一半确定对象108和传感器之间的距离。总的来说，视域空间的所有像素获得的距离信息生成视域空间的深度或者范围映射。在一些实现中，距离测量部件102可以包括测量接收脉冲的到达时间相对于发射器104发出脉冲的时间的计时器。通常，TOF传感器112在接收脉冲的时间产生表示位置的信息。
一些类型的TOF传感器112向被监视的区域投射作为宽光束的脉冲光并且分析从视域区域内的表面和对象接收到的反射光。其他类型的传感器112可以以振荡的方式穿过视域区域扫描窄脉冲光束或者平面脉冲光束以收集和分析逐行图像数据。在其他实现中，传感器112可以遍及感兴趣的区域投射固定的、基本上平面的脉冲光束并且收集关于通过波束的对象的数据。
如果TOF传感器的距离计算能力足够健壮和可靠，则传感器可以用作工业安全系统的工业安全设备。图2是示出了通过TOF传感器112检测监视区域内的人206的示意图。在示例实现中，TOF传感器112可以被取向和配置成监视定义的保护区域内的人206或者对象(例如，叉车或其他车辆、移动机械等)的入侵，并且响应于在保护区域内检测到人206或者对象来启动安全措施。在图2描述的示例中，传感器112(或相关的监督控制器或者安全继电器)被配置成：如果检测到人206(或其它禁止对象)以距离传感器的垂直距离d(沿z-轴)—所述距离d小于定义的安全的距离Dsafe(沿z-轴)—在定义的视场(FOV)210(其可以小于能够被传感器112监视的最大视场)内时，则启动安全措施。这产生了由图2所示的阴影体积表示的保护区域。响应于在该保护区域内检测到人206或者对象而由传感器112启动的安全动作可以包括例如危险的自动化机器的断电、将机器置于安全操作模式下(例如，缓慢的操作模式)、改变机器的轨道以避开被检测人的路径，或者其他这样的安全动作。
虽然在图2中保护区域在z轴取向上(沿传感器112的投影轴)的边界被描绘成平面208，一些TOF传感器112可以允许安全距离Dsafe被监视场景的各个像素单独定义，或者对于各个像素组，产生具有非平面几何形状的边界。
图3是示出了通过TOF传感器112检测示例立方体对象302的图。传感器112通过将对象302的测量距离d与定义的安全距离Dsafe—其表示由传感器112监视的保护区域的极限—进行比较来执行入侵检测。安全距离Dsafe可以由用户基于其中使用TOF传感器112的安全应用的需求来配置。例如，安全距离Dsafe可以被设置成对应于距离危险机器或者区域的确定的最小安全距离。当TOF传感器112确定对象302的距离d小于安全距离Dsafe(即，当d<Dsafe)，确定对象302在保护区域内。在某些应用中，响应于在保护区域内检测到对象(即，当确定测量距离d小于保护区域边界的距离Dsafe时)，传感器112或者相关的控制器(例如，工业控制器或者安全继电器)可以启动已定义的安全动作以将保护区域置于安全状态(例如，通过断开危险机器的电力，通过将机器置于安全操作模式等)。
保护区域的距离Dsafe可以被看作是检测区域距离DD和公差区域距离DT之和。在检测标准被定义为d<Dsafe的情况下，如果对象302在检测区域的边界310处—位于距离TOF传感器112的距离DD处，通常必须保证特定的检测概率以满足安全传感器的可靠性要求。
图4是示出了示例工业安全监视架构的图，在该示例工业安全监视架构中，多个TOF传感器112用于监视危险的工业机器404(例如，工业机器人或者其他类型的危险的工业装备)周围的三维检测区域408。在示例中，三个TOF传感器1121至1123被安装和取向，使得它们发射的光束2041至2043指向机器404以方便监视机器404周围的定义的检测区域408。检测区域408可以被定义为围绕机器404周围的危险区域的三维体积——是几何形状或者具有不规则边界的更复杂的三维网格。
TOF传感器112可以与作为整个工业安全系统的一部分的工业安全继电器402、工业控制器或者其他类型的监督安全控制器对接。响应于在定义的检测区域408内检测到人406或者对象，一个或更多个TOF传感器112或者从安全传感器112接收信号的安全继电器402可以生成将危险机器404置于安全状态的安全输出。例如，一个或更多个TOF传感器112可以向安全继电器402发送指示在检测区域408内已经检测到人406的信号，使安全继电器402将机器404断电。在另一个示例安全动作中，一个或更多个TOF传感器112可以向机器404的控制器(例如，工业控制器或者机器人控制器)发送将机器404的操作模式变成安全模式(例如，缓慢的操作模式)或者改变机器404的运动轨迹以确保机器的轨迹与人406的轨迹不相交的指令。
检测区域408的可能的三维形状的范围是TOF传感器112的位置和取向以及传感器的配置设置的函数，所述传感器配置设置定义由每个传感器112根据视场、(多个)安全距离、公差区域和其他可配置的监视参数而监视的各个检测区域。在示例安全监视应用中，设计者可以力图实现能够充分监视具有期望形状的检测区域408的TOF传感器112的布置。监视给定检测区域所需的TOF传感器112的数目可以取决于检测区域的期望形状和传感器112的监视能力。
图5A至图5C是示出多个TOF传感器112(或者其他类型的光学或非光学安全传感器)如何产生密切接近期望的不规则形状或表面的被监视的检测区域的图。在这个示例中，TOF传感器112被安装和取向成监视具有由虚线表示的不规则形状的期望检测区域502。虽然在图5A至图5C中被表示为二维侧视图，但是检测区域502通常是与要监视入侵的危险区域对应的三维空间或体积。
图5A描绘了由单个TOF传感器1121监视检测区域502。TOF传感器1121指向期望检测区域502并且被配置成监视视场5061的入侵(配置的视场5061可以小于能够由传感器1121监视的最大视场5041)。可以针对传感器图像的各个像素单独配置表示距传感器1121的距离的安全距离Dsafe—在其内入侵将被标记—以与检测区域502的期望形状一致。然而，由于可配置的安全距离是从TOF传感器1121的投射(如图2所示)，所以所得到的检测区域的边界只能与期望检测区域502的远边缘508一致。这在整个视场504内产生由白色区域510表示的实际的检测区域，该实际的监测区域的体积大于期望的检测区域体积。
如图5B所示，增加第二TOF传感器1122可以使实际的检测区域与期望检测区域502更加一致。第二TOF传感器1122可以从不同的角度指向期望检测区域502并且被配置成监视视场5062(可以小于能够由传感器1122监视的最大视场5042)，所述视场5062包含期望检测区域502并且与由第一TOF传感器1121监视的视场5061交叠。与第一传感器1121一样，第二传感器1122的像素被配置成监视与期望检测区域502的远侧的轮廓一致的相应的安全距离Dsafe。如果在两个视场5061和5062的交集处检测到人或对象，则传感器112内或者相关联的安全继电器或者控制器(例如，安全继电器402)内的逻辑可以指定检测到入侵，导致由白色区域表示的实际的检测区域510由两个视场5061和5062覆盖。如图5B中可以看出，该实际的检测区域510与期望检测区域502更密切相似。
如图5C所示，可以通过增加从又一角度指向期望检测区域502的、监视第三视场5063的第三TOF传感器1123(其中第三视场5063可以小于能够由传感器1123监视的最大视场5044)来实现检测区域502的形状的进一步细化。类似于双传感器场景，传感器112中或者相应的安全继电器或者控制器中的逻辑可以被配置成：如果在由三个视场5061、5062和5063的交界定义实际的检测区域510(由图5C中的白色区域表示)中发现人或对象，则启动安全动作。随着第三传感器1123就位，实际的检测区域510与期望检测区域502更加一致。
作为工业安全解决方案的一部分正确地定位和配置TOF传感器112以监视期望检测区域可能是复杂的，特别是如果期望检测区域的形状是复杂的三维体积。不正确的传感器放置或者不准确地配置的FOV可以导致期望检测区域的覆盖不足，因此危及安全。此外，使检测区域过大的过于简化的传感器配置能够导致安全系统启动大量不必要的安全动作(例如，机器停止)或者错误的警报，导致过多的机器停机时间和生产力损失。
为了解决这些和其他问题，本公开内容的一个或更多个实施方式提供一种工业安全区域配置系统，该工业安全区域配置系统利用工业自动化系统的数字孪生以帮助用户配置安全传感器来准确地监视期望检测区域。在一个或更多个实施方式中，为其设计安全监视系统的工业自动化系统的数字孪生可以被导入至安全配置系统，并且该系统可以基于数字孪生呈现自动化系统的三维表示。该系统允许用户将被监视的期望检测区域定义为工业环境的图形表示内的三维体积。表示要监视定义的检测区域的安全传感器(例如，TOF传感器)的虚拟传感器对象可以在期望的位置处且以期望的取向被添加至图形表示中。每个传感器对象具有与对应的传感器的可调整的配置设置(例如，被监视的视场、检测区域距离、公差区域距离、帧速率、宏像素布置等)对应的相关联的对象特性或属性集。
配置系统可以基于数字孪生—包括传感器对象及其各自的位置、取向和配置设置—执行模拟分析以估计在考虑到定义的位置、取向和配置的情况下由实际的安全传感器将监视的检测区域。如果估计检测区域与期望检测区域不足够匹配，则系统可以为相应的传感器对象确定将使估计检测区域与期望检测区域一致的合适的配置设置集。配置系统还可以识别和建议可能的传感器重新对准，传感器重新对准产生更密切地匹配期望检测区域的估计检测区域。当识别最终的配置设置集和传感器对准后，系统可以基于所识别的配置设置来生成传感器配置数据，传感器配置数据可以被发送至相应的传感器(或者相关联的监督控制器)以便于根据所选的设置来配置传感器。
图6是根据本公开内容的一个或更多个实施方式的示例工业安全区域配置系统602的框图。本公开内容中说明的系统、装置或者过程的方面可以构成包含在机器内例如包含在与一台或更多台机器相关联的一个或更多个计算机可读介质(或媒介)中的机器可执行部件。这样的部件当由一个或更多个机器例如计算机、计算设备、自动化设备、虚拟机等执行时可以使机器执行所描述的操作。
工业安全区域配置系统602可以包括用户接口部件604、数字孪生导入部件606、安全区域配置部件608、安全区域模拟部件610、系统接口部件612、一个或更多个处理器620以及存储器622。在各种实施方式中，用户接口部件604、数字孪生导入部件606、安全区域配置部件608、安全区域模拟部件610、系统接口部件612、一个或更多个处理器620和存储器622中的一个或更多个可以电耦接至和/或通信上耦接至另一个以执行安全区域配置系统602的一个或更多个功能。在一些实施方式中，部件604、606、608、610和612可以包含存储在存储器622中并且由处理器620执行的软件指令。安全区域配置系统602还可以与图6中未描述的其他硬件和/或软件部件进行交互。例如，处理器620可以与一个或更多个外部用户接口设备诸如键盘、鼠标、显示监视器、触摸屏或者其他这样的接口设备进行交互。
用户接口部件604可以被配置成与客户端设备交换数据，客户端设备为诸如台式电脑、手提电脑或者平板电脑；移动设备诸如智能电话；或者其他这样的客户端设备。在各种实施方式中，用户接口部件604可以生成图形接口显示并且将其传送至客户端设备，并且经由与接口显示的用户交互接收输入数据。接口显示可以包括工业系统的交互式图形表示，其中基于导入至系统602的数字孪生信息生成图形表示。
数字孪生导入部件606可以被配置成导入工业自动化系统的数字孪生，或者自动化系统的其他类型的数字化模型。安全区域配置部件608可以被配置成基于由安全区域配置系统602存储的传感器规格数据624以及经由与基于数字孪生生成的图形表示的交互而接收的用户输入来生成传感器配置数据。安全区域配置部件608还可以基于对数字孪生和临时的传感器配置数据执行的模拟分析自动地生成至少一些传感器配置数据。
安全区域模拟部件610可以被配置成鉴于作为虚拟传感器对象被添加至数字孪生中的传感器配置数据对数字孪生执行模拟分析。可以由安全区域模拟部件610执行的示例分析可以包括但不限于，对由特定的传感器布置和配置覆盖的检测区域的估计，对指示估计检测区域如何密切地匹配由用户指定的期望检测区域的相似度度量的估计，对可以使估计检测区域与期望检测区域更密切对准的传感器布置或者配置的可能的修改的识别，或者其他这样的分析。
系统接口部件612可以被配置成将由安全区域配置部件608生成的传感器配置设置转变成能够被安全传感器(或者相关联的安全继电器或者控制器)理解的配置指令，并且将配置指令发送至相关联的目标设备以便于根据配置设置来配置设备。
一个或更多个处理器620可以参照所公开的系统和/或方法执行本文描述的一个或更多个功能。存储器622可以是存储用于参照所公开的系统和/或方法执行本文描述的功能的计算机可执行指令和/或信息的计算机可读存储介质。
安全区域配置系统602的实施方式可以帮助使用自动化系统的数字化表示——或者数字孪生——来设计和配置工业自动化系统的安全监视系统。图7是示出了将数字孪生702导入安全区域配置系统602的图。在新的自动化系统安装或者对于其而言数字设计信息可用的自动化系统的情况下，数字孪生702可以是在自动化系统的设计期间由不同的工业设计平台在先生成的自动化系统(例如，计算机辅助设计或CAD模型)的数字化模型。数字孪生702可以对关于自动化系统的构造的信息进行编码，并且也可以由合适的可视化应用(例如，其中开发数字孪生702的最初的设计平台，或者安全区域配置系统602)可视化，以呈现自动化系统的三维虚拟表示。
图8是示例自动化系统的数字孪生702的图形表示(所示出的示例中的夹板装载单元)。数字孪生702可以包含识别组成自动化系统的装备和设备的信息，装备和设备包括机械(例如，马达驱动的机器806、工业机器人、运动系统等)、传送器804、安全栅栏、结构部件(例如，支承框架810)、控制设备诸如工业控制器或者马达驱动器、安全输入设备和自动化系统的其他方面。在一些实施方式中，数字孪生702还可以对装备和设备的位置、取向和功能以及自动化系统的建模的部件之间关系进行建模。因此，数字孪生702对自动化系统的物理外观以及组成自动化系统的工业资产在操作期间的操作和行为(例如，根据运动、速度、温度、流量、填充度等响应于控制输入)进行建模，允许数字孪生702用作用于在安装之前虚拟地测试自动化系统的操作方面的模拟环境。在没有开发数字孪生的现有自动化系统的情况下，自动化系统使用三维数字化扫描可以被数字化，以产生自动化系统的数字孪生702。
现在回到图7，数字孪生导入部件606可以导入表示要为其设计和配置安全系统的自动化系统的数字孪生702。为此，用户接口部件604可以生成合适的图形接口显示并将合适的图形接口显示递送至其上存储有数字孪生702的客户端设备704，接口显示包括交互零件，交互零件允许用户选择(从客户端设备704上的本地存储或者从网络位置)要导入的数字孪生702并且开始导入。当数字孪生702被导入时，安全区域配置系统602向由数字孪生702表示的自动化系统模型分配全局坐标系，使得建模的自动化系统的物理零件与依次添加到模型中的安全传感器之间的准确的位置关系可以被跟踪和记录。
一旦数字孪生702被导入，安全区域配置系统602可以提供允许用户经由与数字孪生702的交互来设计用于监视期望检测区域的安全传感器的布置和配置的配置工具。这些配置工具可以允许用户指定安全监视系统的设计参数或者明确的配置设置。模拟工具还可以对指定的安全系统配置执行模拟分析并且基于模拟结果提供度量或者配置建议，这将在本文更详细描述。
图9是示出了在工业安全监视系统的配置期间由安全区域配置系统602实现的示例数据流的图。在数字孪生702被导入后，用户接口部件604可以呈现由数字孪生702(与图8中所描绘的数字孪生类似)表示的自动化系统的3D虚拟表示并且允许用户与图形表示交互以定义期望检测区域，选择包含在安全系统中的安全传感器，指定所选择的安全传感器的位置和取向，选择每个传感器的配置参数值(例如，视场、公差区域、安全区域、帧速率、宏像素布局等)，或者其他这样的的安全系统设计信息。该信息可以作为配置数据906由用户通过与由用户接口部件604呈现的图形接口显示的交互来输入。
此外，如在下面更详细地讨论的，安全区域模拟部件610和安全区域配置部件608可以对数字孪生702执行迭代分析，以识别产生与期望检测区域最密切对准的检测区域的一些传感器配置设置的最佳值或者传感器的最佳取向。该基于模拟的分析的结果可以由用户接口部件604呈现为模拟结果908。
图10是示例自动化系统的数字孪生702的图形表示，包括表示安全传感器的图形传感器对象1002。在这个示例中，检测区域将被定义在自动化系统的夹板装载堆叠区域1004周围。安全区域配置系统602可以允许用户选择安全传感器作为虚拟传感器对象1002，并且允许将传感器对象1002放置在数字孪生702的图形表示内的选定位置处。在示例工作流中，用户接口部件604可以呈现下拉选择菜单或者列出可用类型的安全传感器的其他类型的选择窗口。列表可以包括由不同供应商提供的各种模型和感测技术的传感器，也可以包括光学安全传感器(例如，TOF传感器)和非光学传感器(例如，3D雷达传感器)中的一者或两者。用户接口部件604允许用户从列表中选择安全传感器并且将表示所选的传感器的图形传感器对象1002添加至数字孪生702。
在一些实施方式中，用户接口部件604可以允许用户在数字孪生702的可视化内选择和拖动传感器对象1002以便于将安全传感器放置在自动化系统模型内的期望位置处。可以使用类似的操作来设置传感器对象1002的取向(例如，视场的取向)。替代地，用户可以手动输入每个传感器对象1002的期望位置作为数字孪生全局坐标系中的坐标集。当传感器对象1002被添加至数字孪生702时，安全区域配置部件608可以在数字孪生全局坐标的上下文中记录传感器的位置。
可以将每个传感器对象1002的定义的取向记录为与传感器对象1002相关联的局部取向坐标集。图11是数字孪生702的图形表示的图，其示出了与每个传感器对象1002相关联的独立的局部坐标系。如上所述，数字孪生702可以根据由轴1102表示的全局坐标空间记录对象在建模的自动化系统环境内的位置。此外，每个传感器对象10021至10023可以具有由轴11041至11043表示的相关的局部坐标系，局部坐标系相对于全局坐标系被取向以匹配传感器对象10021至10023的取向。在一些实施方式中，为了帮助用户将传感器对象1002取向至期望检测区域，用户接口部件604可以在自动化系统的图形表示上生成FOV投射1106。这些FOV投射1106表示相应的传感器对象1002的视场并且被描述为从每个传感器对象1002发出的三维投射。FOV投射1106的取向随着用户在三维空间中调整相应的传感器对象1002的取向而移动，为用户提供帮助进行方向对准的视觉反馈。
为了帮助与传感器对象1002对应的物理安全传感器112的后续安装，安全区域配置系统602也可以允许基准作为虚拟对象被添加至数字孪生702。图12是包含基准对象1202的数字孪生702的图形表示的图。基准是放置在相机的视场内的结构上的指定的固定位置处的参考标记，并且由相机使用以确认其正确对准(例如，通过确认基准位于相机的视场内的预期位置处或者在预期布置上)。由安全区域配置系统602支承的虚拟基准对象1202表示将被安装在自动化系统环境周围的指定地点处并且被安全传感器112(或监督控制器)参考以确认传感器112的实际对准与他们的预期对准(如由安全区域配置部件608生成的传感器配置数据定义)匹配的物理基准或者标记。在一些实施方式中，基准对象1202在数字孪生702的虚拟环境中的位置可以由配置系统602使用来推断每个传感器对象1002的变换矩阵，变换矩阵将传感器对象的局部坐标(根据传感器的局部坐标系定义)映射至由数字孪生的全局坐标系定义的全局参考框架。
在图10至图12描述的示例中，三个传感器对象10021至10023已被添加至数字孪生702中，相对于自动化系统被放置在选定位置处并且使用上述的技术被取向至要监视的区域1004。在示例设计场景中，设计者可以希望确定适当数量的传感器112以及传感器112的最佳位置、取向和配置，这将会准确地监视期望检测区域(在本例中，是围绕夹板装载堆叠区域1004的检测区域)。在某些场景中，这些变量—传感器的数量、传感器位置、传感器取向和传感器配置—中的一个或更多个可以由于与自动化系统相关联的设计约束被固定。例如，一定数量的传感器112的安装位置可以在设计过程中先前已被确定。在这种情况下，设计者可以将传感器1002放置在数字孪生702中已知的固定位置(或可替换地，传感器对象1002可以已经在数字孪生702被导入系统602中之前被先验添加至数字孪生702)，并且使用安全区域配置系统602确定其他变量—例如，传感器取向和传感器配置参数，诸如FOV、公差区域、帧速率、宏像素布置等—将产生期望检测区域的准确的覆盖。在其他设计场景中，所有的传感器配置变量—包括安装位置—能在最初未被解决，并且安全区域配置系统602可以确定能够准确地监视期望检测区域的传感器112的最小数量，以及这些传感器112的位置、取向和配置。
每个传感器对象1002具有相关联的对象特性或属性集，对象特性或属性是特定传感器模型和/或由对象1002表示的供应商的函数。这些对象特性可以包括所选传感器的固定属性以及与传感器相关联的可变配置属性两者。安全区域配置部件608可以从与所选传感器对应的传感器配置数据624中获取这些对象特性的默认值。传感器规格数据624识别与传感器的每个模型相关联的可用的配置参数和属性(在一些实施方式中可以由传感器序列号提及)，所述配置参数和属性可用作传感器对象1002，以及识别这些传感器参数中的一个或更多个的工厂默认设置，其对于单个的传感器可以是特定的。当传感器对象1002被添加至数字孪生中时，系统安全区域配置部件608可以参考该存储的传感器配置数据624并且利用从存储的规格数据624中检索的默认配置参数值(例如，供应商工厂设置和模型特定工厂设置)自动填充传感器对象1002。
在传感器对象1002被添加至数字孪生702后，用户接口部件604允许用户响应于对对象1002的选择调用传感器对象的特性和属性的显示(例如，作为交叠在所选的传感器对象1002上或者邻近所选的传感器对象1002的数字孪生可视化上的弹出窗口)。用户然后可以经由与显示的特性列表的交互来修改与对象1002相关联的任何用户可调的传感器特性、属性或者配置参数。经由与传感器对象1002的交互可以被改变的示例传感器配置参数可以包括但不限于传感器的FOV(例如，如图5A中所示的FOV506)、在其内检测到人或对象将触发安全动作的传感器的安全距离(Dsafe)、传感器的公差区域、传感器帧速率、宏像素的布置或者布局、或者其他类似的参数。一些诸如安全距离Dsafe的传感器参数可以对于传感器的FOV的各个像素或者像素的选定组单独来配置，使得由传感器监视的检测区域的形状可以与定义的轮廓或者网格形状(例如，描述在图5A-图5C的不规则的检测区域形状)一致。
在一些实施方式中，用户接口部件604可以允许用户在数字孪生702内定义由安全传感器组监视的期望或目标检测区域。安全区域配置部件608然后可以基于定义的检测区域设置每个定义的传感器对象1002的一个或更多个配置参数。在这样的实施方式中，用户接口部件604可以允许用户将目标检测区域定义为自动化系统模型内的具有规则或者不规则的形状的三维体积。例如，用户接口部件604可以允许用户与三维检测区域形状的图形表示交互，以根据需要修改形状；例如，通过拉伸或者以其他方式重塑形状的选定边、通过给形状添加或者移除边、通过手动输入形状的选定边的尺寸，或者通过其他方法。在某些实施方式中用户还可以手动输入检测区域的尺寸。
作为在安全区域配置系统602内定义检测区域的形状的替代，检测区域的形状可以由不同的应用诸如CAD平台(例如，用于生成原始数字孪生702的相同的CAD平台)定义，并且被导入配置系统602。在这样的场景下，在将数字孪生702导入配置系统602之前，检测区域的形状和位置可以被预定义为数字孪生702的一部分。或者，检测区域的形状可以被定义为定义3D网格形状的不同的文件(例如，标准三角形语言文件或者其者他文件格式)，并且这个文件可以被导入系统602。在两种情况下，用户接口部件604可以允许用户与可视化的自动化系统模型内定义的检测区域形状交互，以将检测区域体放置在数字孪生702内的期望位置处。
在一些实施方式中，安全区域配置部件608可以基于被监视的定义的检测区域的形状和位置来自动地设置一个或更多个传感器对象1002的配置参数值。例如，回到图5C，用户可以使用上述技术在危险机器周围定义期望检测区域502，并且可以在自动化系统模型的指定位置处将表示安全传感器1121至1123的传感器对象集1002添加至数字孪生702，被取向使得每个传感器112的最大可用FOV504指向定义的检测区域502。随着这些设计参数就绪，安全区域配置部件608——与安全区域模拟部件610协同工作——可以确定三个安全传感器1121至1123的各自的配置，这些配置将产生对期望检测区域502的准确覆盖。这些配置可以基于被监视的检测区域502的形状和安全传感器112的位置和取向由系统602确定。安全区域模拟部件610然后可以根据所确定的传感器配置设置每个传感器对象1002的一个或更多个配置参数。可以以这种方式由系统602确定的示例传感器配置设置可以包括但不限于：由各个安全传感器112监视的FOV 506、各个相机的FOV 506的各个像素的安全距离Dsafe(可以基于检测区域502的定义的轮廓在给定安全传感器112的像素之间改变)、各个安全传感器的公差区域112(也可以在像素之间变化)、帧速率、宏像素布置或者其他类似的安全传感器参数。
为了确定能够准确地监视定义的检测区域502的大幅优化的传感器配置集，安全区域模拟部件610可以被配置成为传感器配置的一系列可能的组合模拟安全监视场景，并且收敛于在将最准确地覆盖检测区域的传感器配置设置集。图13是示出了示例迭代模拟过程的图，迭代模拟过程可以由安全区域模拟部件610和安全区域配置部件608执行，以确定传感器参数集1310，传感器参数集1310当其在具有预定位置的传感器集上实现时，将准确地覆盖定义的检测区域。在这个示出的的场景中，要在安全监视系统中使用的安全传感器的数量是固定的，如这些传感器的位置和取向。传感器位置和取向已经由设计者使用上述技术在数字孪生702中定义(例如，通过在将数字孪生702导入安全区域配置系统602之前在数字孪生702中预定义位置和取向，或者在数字孪生702已被导入后通过向自动化系统的数字化模型添加与每个传感器对应的传感器对象1002)。如上所述，要监视的期望检测区域也已经被定义在数字孪生702中。
随着这些固定参数就绪，安全区域配置系统602可以允许用户启动自动传感器配置序列，由此安全区域模拟部件610对由安全区域配置部件608生成的一系列测试传感器配置设置1302执行迭代模拟分析。对于分析的每次迭代，安全区域配置部件608提供安全传感器的测试配置设置集1302(例如，FOV、公差区域距离、检测区域距离等)，并且安全区域模拟部件610对于其中测试配置设置1302实现在具有指定位置和取向的虚拟安全传感器集上的场景来模拟自动化系统的安全监测。安全区域配置部件608可以部分地基于传感器的供应商和模型上来生成各个虚拟安全传感器的测试配置设置1302，测试配置设置1302可以指示传感器的可用配置参数和功能(如参考存储的传感器配置数据624来确定)。模拟估计如果传感器按照测试配置设置1302来配置将由安全传感器监视的检测区域的位置和形状。安全区域模拟部件610可以基于测试传感器配置设置1302、每个传感器的供应商和模型、传感器的位置和取向(如由传感器位置和取向数据1304定义)、以及如由数字孪生702建模的自动化系统环境的物理特性(例如，物理栅栏或者设备的位置)估计检测区域。
当已经基于当前的测试配置设置1302估计检测区域时，安全区域模拟部件610将估计检测区域与从数字孪生702获得的定义的检测区域(由检测区域定义数据1306表示)进行比较并且基于比较生成模拟结果1308，模拟结果1308包括检测区域相似度度量标准。相似度度量标准测量估计检测区域与定义的检测区域的匹配程度，并且可以包括总体相似比率、估计检测区域的偏离期望检测区域的片段标识或者其他这样的度量标准。
模拟结果1308被提供至安全区域配置部件608，所述安全区域配置部件608基于模拟结果1308中记录的相似度度量标准来修改一个或更多个测试传感器配置设置1302。通常，安全区域配置部件608将基于由模拟结果1308报告的偏差程度和性质以如下方式修改测试传感器配置设置1302，该方式使估计检测区域与定义的检测区域更密切对准。这可以包括例如，对一个或更多个安全传感器修改FOV、对安全传感器的一个或更多个像素改变定义的安全距离、或者其他这样的修改。然后这些修改后的测试传感器配置1302被提供至安全区域模拟部件610以便进行模拟的下一次迭代，并且基于新的的测试设置生成新的模拟结果1308。
该迭代模拟分析重复直到由模拟结果1308报告的相似度度量标准满足定义的标准。由安全区配置部件608将被确定满足定义的标准的测试配置设置集1302输出为最终的传感器参数集1310，最终的传感器参数集1310被用于配置实际的安全传感器。定义的标准可以是表示估计检测区域和定义的检测区域之间的足够程度的一致性或者相似度的标准(例如，当相似比率足够接近1时)。一般来说，迭代模拟分析试图找到优化或者大幅优化估计检测区域和定义的检测区域之间的相似度的传感器参数集1310。在一些实施方式中，模拟分析可以仿真曲线拟合方法，由此为一系列逐步修改的测试配置设置估计检测区域的相似度度量标准，在迭代之间修改测试配置设置使得相似度度量标准收敛于期望的度量标准(例如，当估计检测区域和定义的检测区域之间的比率相等或者几乎等于1时)。在迭代分析的任何阶段，为了比较的目的，用户接口部件604可以同时将估计检测区域和期望检测区域作为各自的半透明三维覆盖物呈现在图形化自动化系统模型上。
或者，如果安全区域模拟部件610确定安全传感器的定义的数量、位置和取向无法在期望的公差内覆盖定义的检测区域，迭代模拟可以识别实现在估计检测区域和期望检测区域之间最大程度的一致性的测试配置设置集1302，并且输出这些设置作为最终的传感器参数1310，连同传感器的定义的布置不能满足期望的监视要求的通知。在此场景中，用户接口部件604可以将估计检测区域和期望检测区域作为各自的半透明三维覆盖物呈现在上述图形自动化系统上，允许用户判断估计的最好可实现的检测区域对安全监视的目的来说是否足够。
在一些实施方式中，如果确定安全传感器的定义的布置不能产生满足相似度标准的估计检测区域，则安全区域模拟部件610也可以基于进一步的模拟来识别对安全传感器的位置或取向的可能的修改，该修改使估计检测区域与定义的检测区域更密切对准，并且用户接口部件604可以根据该识别的修改来呈现重新定位传感器或使传感器重新对准的建议。响应于接收到用户已经接受了建议的传感器重新取向的指示，安全区域配置部件608可以在数字孪生702中自动修改相应的传感器对象1002的取向属性。
该进一步的模拟还可以识别能够被添加以使估计检测区域与定义的检测区域更密切对准的另外的安全传感器的可能的位置和取向，并且该建议也可以经由用户接口部件604被呈现。可以部分地根据基于对数字孪生702的分析所识别的可用的安装位置来确定这样另外的安全传感器的推荐的位置。
尽管图13中示出的场景假定传感器的位置和取向是固定的(基于数字孪生702内的传感器对象1002的位置和取向)，设计者可以选择将传感器位置或者传感器取向中的一者或两者也设置为迭代模拟的变量，并且指示安全区域模拟部件610除了识别最佳配置设置之外还识别传感器的最佳位置和/或取向，确定最佳位置和/或取向以提供定义的检测区域的最佳覆盖。在这样的场景下，可以对于传感器的一系列位置和取向以及传感器的一系列配置设置执行由安全区域模拟部件610和安全区域配置部件608执行的迭代过程，以确定能够准确地覆盖定义的检测区域的传感器的布置和配置。在一些实施方式中，用户可以对迭代模拟定义一个或更多个约束以确保所得到的安全系统设计满足设计要求(例如，找到能够监视指定相似度内的定义的检测区域的最小数量的传感器的约束、传感器安装位置的约束等)。
在一些实施方式中，安全区域模拟部件610也可以被配置成：基于传感器对象1002在建模的工业区域内的位置和取向以及在数字孪生702中建模的工业区域的物理特性，估计多路径干扰对每个定义的安全传感器的影响。当由安全传感器发出的光经由多条路径被反射回至安全传感器的检测器的给定像素时(例如，由于光在到达传感器的检测器之前被多个对象反射)，可以发生多路径干扰，潜在地降低像素距离测量的准确度并且影响传感器的检测概率。基于多路径干扰分析的结果，安全区域配置系统602可以生成用于重新定位一个或更多个安全传感器以减少由传感器看到的多路径干扰水平的建议，或者实现对一个或更多个传感器的配置修改，该修改减轻估计的多路径干扰的影响。
例如，安全区域配置部件610可以被配置成对数字孪生702执行射线跟踪分析，以估计由每个传感器的每个像素处接收的光采取的路径。这种射线跟踪分析可以基于例如在考虑传感器的位置和取向的情况下每个传感器的预期的光发射方向，以及基于如数字孪生702中定义的光路径中的物理障碍。基于这种射线跟踪分析(或使用另一种分析技术)，安全区域模拟部件610可以估计由每个传感器的每个像素看到的多路径干扰水平，并且确定该估计的多路径干扰水平是否超过定义的公差水平。
对于具有超过定义的公差的估计的多路径干扰水平的像素，安全区域配置部件608和安全区域模拟部件610可以识别可以在可接受的公差内降低干扰水平的一个或更多个可能的对策。所识别的对策可以部分地基于经历过多干扰的传感器的配置能力，配置能力基于传感器的供应商和模型来确定。例如，如果经历过多干扰的传感器支持向选定像素应用多路径校正算法，则安全区域配置部件608可以更新与传感器的对应的传感器对象1002相关联的配置设置，以向像素应用这样的校正算法。这些配置设置修改可以包括水平(在某些情况下被定义为百分比)，在所述水平下向像素应用这样的校正算法，这基于由像素看到的所估计的多路径干扰的水平。
作为另一类型的多路径对策，安全区域模拟部件608可以基于对数字孪生702执行的模拟分析来识别被估计将多路径干扰水平降低至可接受的水平的传感器的可能的重新对准。在这种场景下，用户接口部件604可以呈现识别预期将经历过大多路径干扰的传感器并且建议对传感器进行重新对准的建议。响应于接收指示用户接受建议的重新对准的输入，安全区域配置部件608将相应地修改与传感器对应的传感器对象1002的取向和/或位置坐标。注意，如果基准对象1202包括在数字孪生702中，则修改传感器对象1002的取向也将更新传感器对象的基准对象1202的预期视域，其将会反映在最终被下载至传感器(或者其监督控制器)的配置数据中。
图14是示出了将数字孪生702和相关联的传感器对象1002转变成传感器配置数据1402的图，传感器配置数据1402可以用于配置实际的安全传感器112。一旦数字孪生702被更新以包括要在安全解决方案中使用的所有的安全传感器的传感器对象1002以及最后敲定使用上述技术的每个传感器对象1002的配置设置(例如，FOV、安全距离、公差区域等)，系统接口部件612可以将对于传感器对象1002定义的传感器配置设置转变成传感器配置数据1402，传感器配置数据1402可以被发送至安全传感器112(或者至监视和控制传感器112并且实现安全对策的监督控制器或者安全继电器)以便于根据配置设置来配置在工业安全应用中操作的传感器112。在一些实施方式中，系统接口部件612可以根据如通过参考传感器规格数据624确定的目标传感器112或者控制器的首选的供应商特定或者模型特定的格式对传感器配置数据1402进行格式化。如上所述，可以由传感器配置数据1402设置的传感器配置参数可以包括要由传感器112监视的FOV、与每个传感器112的相应的像素相关联的安全距离和公差区域距离、与传感器112相关联的安全区域或者安全停止距离、或者其他类似的参数。
在一些实施方式中，如果基准对象1202被添加至数字孪生702中，则传感器配置数据1402还可以利用在传感器的视场内被感知的基准标记的预期的位置或布置来配置每个传感器112，以协助传感器在场内的精确对准。为此，安全区域配置部件608可以基于相对于数字孪生702中的基准对象1202的位置的传感器对象1002的位置和取向来确定由每个传感器112看到的基准标记的期望布置。这些期望的基准标记位置可以被编码为传感器配置数据1402的部分并且由系统接口部件612发送至传感器112，其对传感器112进行编程以识别由安全区域配置部件608先前确定的基准标记的预期布置。在安全传感器112安装在场中期间或者之后，每个传感器112可以将其FOV内的基准标记的位置与由系统602编程的这些基准标记的期望位置进行比较，以确定传感器112是否正确地定位和对准以匹配数字孪生设计。根据传感器的能力，如果基准标记的传感器的视域与由配置系统602编程的期望的视域不匹配，则传感器112可以向用户提供反馈。
系统接口部件612可以被配置成通过任何合适的连接类型向相应的传感器112(或者监督控制器或者安全继电器)传送传感器配置数据1402，连接类型包括但不限于直接硬线连接(例如，通用串行总线链接、串行缆线连接等)或者有线或无线网络连接。
尽管上述示例假定固定的检测区域，但是一些安全应用可能需要基于其环境要被监视的危险的工业资产的行为来改变位置和/或形状的动态安全区域。例如，在工业机器人周围的危险区域可能取决于机器人当前的操作模式(可以指示机器人遵循的期望的运动路径)。因此，在一些实施方式中，安全区域配置系统602可以允许用户将检测区域定义为动态变化的检测区域，并且当确定传感器的合适的配置设置、位置和取向时，上述传感器配置特征可以考虑到定义的检测区域的动态特性。在示例配置场景中，动态检测区域可以被定义为具有跟随指定的危险工业资产的位置或者工业资产上的特定参考点的位置的固定的形状。在一些实施方式中，动态检测区域也可以由其他算法约束来定义，诸如围绕特定运动对象或者危险物定义的包络。在另一个示例中，用户可以定义多个不同的检测区域形状和/或位置，并且定义在其下每个检测区域将生效的相应的操作条件。
配置系统602的一些实施方式可以基于从物理工业资产或者上下文数据接收的表示监视区域内的环境变化的实时操作数据支持在传感器已投入运行后安全传感器配置设置的动态重新配置。鉴于变化的环境条件，安全传感器的这种动态重新配置可以维持期望的静态检测区域的准确性，或者根据监视的工业资产的当前状态，动态地改变(如上述所定义的)动态检测区域的位置和/或形状。
在静态检测区域的情况下，配置系统602的一些实施方式可以从与监视的工业区域相关联的工业资产中收集相关的操作和状态数据并且基于该数据更新数字孪生702，以准确地反映监视区域的当前状态。这确保数字孪生702与物理自动化系统基本上实时同步。在自动化系统的操作期间，安全区域模拟部件610和安全区域配置部件608可以对更新的数字孪生702执行模拟分析(基于当前的传感器配置设置)并且基于分析的结果确定估计检测区域是否仍然与期望检测区域基本上对准。如果确定估计的安全区域偏离期望检测区域超过定义的公差，则安全区域配置部件608可以更新一个或更多个传感器对象设置的值，以将估计检测区域返回至与预定的期望安全区域基本对准。然后系统接口部件702可以将这些更新后的设置转换为新的传感器配置数据1402，其被部署至传感器或者其相关联的监督控制器。
一些实施方式也可以使用该通用技术动态地更新传感器配置设置以减轻由于监视空间内大气或者环境条件的变化而导致的估计的多路径干扰意外增加。在这种实施方式中，对同步的数字孪生702的分析可以表明，由于由安全传感器监视的环境的变化，由一个或更多个传感器所见的多路径干扰的估计水平已超过可接受的阈值。为了响应于该确定，安全区域配置系统608可以更新应用于传感器的多路径校正算法以减轻这种升高水平的多路径干扰的影响。
在具有取决于监视区域或者其他标准的上下文的位置和/或形状的动态检测区域的情况下，配置系统602可以被配置成：在自动化系统的操作期间，监视对于每个预定标准指示检测区域的当前位置或者形状应该是什么的相关数据源。这个被监视的数据可以包括例如，工业资产的当前状态(例如，基于从机器人控制器、PLC、遥测装置、马达驱动器，或其他这样的来源读取的数据来确定)、系统主时钟(例如，对检测区域的形状或位置取决于正在运行进程的哪个阶段的场景，如由主时钟确定)，或者其他这样的信息。响应于基于被监视的信息确定检测区域应该被重新定位或者重新定形，安全区域配置部件608可以通过以下方式更新一个或更多个传感器对象参数，该方式被估计产生目标检测区域的形状或位置。系统接口部件612然后可以将这些更新后的参数值作为更新后的传感器配置数据1402发送至合适的设备(传感器112或者相关的监督控制器)。
在一些实施方式中，对于每个安全传感器，配置系统602可以生成与各自不同的检测区域对应的不同的配置文件集、与不同的上下文场景(例如，工业过程的不同阶段、工业机器人的不同操作模式等)对应的每个检测区域。然后配置系统602可以基于上述的监视状态或者上下文数据以与工厂底层操作同步定义的顺序向合适的传感器发送来自该集的配置文件。在一些这样的实施方式中，可以对这些配置文件进行参数化以减小配置文件的大小(例如，通过检测区域的动态变化的表面的参数化，其可以由数学等式描述)。
通过利用工业自动化系统的数字孪生的建模数据，本文描述的工业安全区域配置系统的实施方式可以向设计和配置符合自动化系统的设计特性的安全监视系统的过程引入更大程度的自动化。系统允许用户使用直观的图形接口在工业环境的数字化模型内添加、定位、取向和配置安全传感器对象，并且包括生成旨在使最终的安全系统与被保护的自动化系统的用户指定的检测区域需求紧密一致的配置建议的模拟工具。
在某些实现中，工业安全区域配置系统602可以是从分离的计算机辅助设计平台导入数字孪生并且向传感器，向相关联的工业控制器或者向另一编程平台输出所得到的传感器配置设置的独立平台。在其他实现中，工业安全区域配置系统602可以是另一设计和/或编程平台诸如CAD设计平台(例如，与最初开发数字孪生的平台相同的平台)或者工业控制器编程平台的集成子系统。在后一种场景中，针对工业控制器的由配置系统602生成的配置设置可以直接被导入在控制器编程平台中并行开发的工业控制程序。
图15A至图15B示出了根据本主题申请的一个或更多个实施方式的方法论。虽然出于简化说明而将本文中示出的方法论示出和描述为一系列动作，但是应当理解和认识到，本主题发明不受这些动作的顺序的限制，因为一些动作可以据此按照不同的顺序发生以及/或者以与本文中示出和描述的其他动作同时发生。例如，本领域技术人员将理解并认识到，可替代地，可以将方法论表示为如在状态图中的一系列相互关联的状态或事件。此外，并不需要示出的所有动作来实现根据本发明的方法论。此外，当不同实体实施方法论中的不同部分时，交互图可以表示根据本主题公开内容的方法论或方法。此外，所公开的示例方法中的两个或更多个方法可以彼此组合实施以实现本文中所描述的一个或更多个特征或优点。
图15A是示例方法论的用于生成在工业安全监视应用中使用的安全传感器的配置设置的第一部分1500A。首先，在1502处，将工业自动化系统的数字孪生导入安全区域配置系统。数字孪生可以是为其设计和配置安全系统的工业自动化系统或环境的数字化3D虚拟表示。在一些实施方式中，数字孪生可以是自动化系统的CAD模型，其对机器、控制和遥测装置、安全栅栏或者其他物理障碍物、传送器或者自动化系统的其他方面进行建模。在1504处，基于数字孪生中包含的信息来呈现自动化系统的3D表示。
在1506处，根据用户输入在自动化系统的三维表示内定义三维检测区域。检测区域可以被定义为虚拟自动化系统内的规则的或不规则的三维体积。在一些实施方式中，利用所呈现的自动化系统环境的3D表示根据用户的交互，可以在安全区域配置系统内定义检测区域。可替代地，检测区域的3D形状可以作为定义3D网格形状的文件被导入安全区域配置系统。定义的检测区域表示在由数字孪生表示的工业环境内要监视的期望检测区域或目标检测区域。
在1508中，根据用户输入，向3D表示添加一个或更多个传感器对象。在示例实现中，可以通过从可得到的供应商特定的各种模型的传感器的所呈现的列表中选择对象来添加传感器对象。每个传感器对象具有与可以对相应的物理安全传感器设置的传感器配置设置对应于的相关联的对象属性或特定集。给定的传感器对象的可用的对象属性集可以取决于所选传感器对象的供应商和模型，并且可以由安全区域配置系统通过参考存储的包含安全传感器的各个模型的规格信息的传感器规格数据来确定。
在1510中，根据用户输入在三维表示内对一个或更多个传感器对象进行定位和取向。在示例场景中，可以在虚拟的自动化系统环境内对每个传感器对象进行定位和取向以对应于相应的物理安全传感器的实际的或者预期的安装位置和取向。
在1512中，设置一个或更多个传感器对象的传感器配置设置。首先，给定的传感器对象的传感器配置可以是基于由传感器对象表示的安全传感器的供应商和模型确定的默认的传感器配置。然而，在步骤1512处，通过改变适当的传感器对象属性或特性，用户可以修改这些默认的传感器配置设置中的一个或更多个。传感器配置设置可以包括但不限于要监视的视场、检测区域距离和公差区域距离(可以对于给定的传感器对象基于单个像素来设置)、安全区域距离或者其他这样的设置。
方法论继续进行图15B所示的第二部分1500B。在1514处，对数字孪生和传感器对象执行模拟，该模拟鉴于在步骤1510处设置的位置和取向以及在步骤1512处设置的传感器配置设置来估计将由传感器对象监视的检测区域。在1516处，将在步骤1514处得到的估计检测区域与在步骤1506处得到的定义的检测区域进行比较。在1518处，确定在步骤1516处执行的比较是否满足表示估计检测区域和定义的检测区域之间的可接受的相似度的相似度标准。
如果比较不满足相似度标准(在步骤1518处为否)，则方法论继续至步骤1520，在步骤1520处基于估计的的检测区域和定义的检测区域之间的差异程度来修改(在步骤1512处初始设置的)传感器配置。在示例场景中，可以基于估计检测区域和定义的检测区域之间的差异的性质和程度来选择修改那些传感器对象、调整这些传感器对象的那些配置设置、以及这些配置设置的新值。在修改传感器配置之后，方法论返回至步骤1514，并且步骤1514至1518重复另一次迭代。步骤1514至1518重复直到在步骤1518处比较满足相似度标准。
当比较满足相似度标准时(在步骤1518处为是)，方法论继续至步骤1522，在步骤1522处将在步骤1514处用于最后一次模拟的传感器配置设置输出为能够根据传感器配置设置配置一个或更多个安全传感器的传感器配置数据。
本文中所描述的实施方式、系统和部件以及可以执行本主题说明书中阐述的各个方面的工业控制系统和工业自动化环境可以包括能够在网络上交互的计算机或网络部件例如服务器、客户端、可编程逻辑控制器(PLC)、自动化控制器、通信模块、移动计算机、无线部件、控制部件等。计算机和服务器包括一个或更多个处理器——利用电信号执行逻辑运算的电子集成电路——其被配置成执行存储在介质例如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、硬盘驱动器以及可以包括记忆棒、存储卡、闪存驱动器、外部硬盘驱动器等的可移除存储设备中的指令。
类似地，本文中所使用的术语PLC或自动化控制器可以包括能够在多个部件、系统和/或网络之间共享的功能。例如，一个或更多个PLC或自动化控制器可以在网络上与各种网络设备进行通信和协作。这可以包括基本上任何类型的控制模块、通信模块、计算机、输入/输出(I/O)设备、传感器、致动器、仪器以及经由包括控制网络、自动化网络和/或公共网络的网络进行通信的人机接口(HMI)。PLC或自动化控制器还可以与各种其他设备进行通信并控制各种其他设备例如标准或安全级I/O模块，包括模拟、数字、编程/智能I/O模块、其他可编程控制器、通信模块、传感器、致动器、输出设备等。
网络可以包括：公共网络，例如因特网、内联网；以及自动化网络，例如包括DeviceNet、ControlNet和Ethernet/IP的通用工业协议(CIP)网络。其他网络包括以太网、DH/DH+、远程I/O、现场总线、Modbus、过程现场总线(Profibus)、CAN、无线网、串行协议、近场通信(NFC)、蓝牙等。此外，网络设备可以包括各种可能性(硬件和/或软件部件)。这包括以下部件：例如，具有虚拟局域网(VLAN)能力的交换机、LAN、WAN、代理、网关、路由器、防火墙、虚拟专用网络(VPN)设备、服务器、客户端、计算机、配置工具、监视工具和/或其他设备。
为了提供所公开主题的各个方面的上下文，图16和图17以及以下讨论旨在提供对可以实现所公开主题的各个方面的合适环境的简要的总体描述。
参照图16，用于实现上述主题的各个方面的示例环境1610包括计算机1812。计算机1612包括处理单元1614、系统存储器1616和系统总线1618。系统总线1618将包括但不限于系统存储器1616的系统部件耦接至处理单元1614。处理单元1614可以是各种可用处理器中的任何一种。也可以使用多核微处理器和其他多处理器架构作为处理单元1614。
系统总线1618可以是若干类型的一个或多个总线结构中的任何一种，包括存储器总线或存储器控制器、外围总线或外部总线，和/或使用任何各种可用总线架构的局部总线，上述可用总线架构包括但不限于8位总线、工业标准架构(ISA)、微通道架构(MSA)、扩展ISA(EISA)、智能驱动电子(IDE)、VESA局部总线(VLB)、外围部件互连(PCI)、通用串行总线(USB)、高级图形端口(AGP)、个人计算机存储卡国际协会总线(PCMCIA)和小型计算机系统接口(SCSI)。
系统存储器1616包括易失性存储器1620和非易失性存储器1622。在非易失性存储器1622中存储有包含例如在启动期间在计算机1612内的元件之间传输信息的基本例程的基本输入/输出系统(BIOS)。作为说明而非限制，非易失性存储器1622可以包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除PROM(EEPROM)或闪速存储器。易失性存储器1620包括作为外部高速缓冲存储器的随机存取存储器(RAM)。作为说明而非限制，RAM可以具有多种形式，例如，同步RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双倍数据速率SDRAM(DDR SDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路DRAM(SLDRAM)和直接RambusRAM(DRRAM)。
计算机1612还包括可移除/不可移除、易失性/非易失性计算机存储介质。图16示出了例如磁盘存储装置1624。磁盘存储装置1624包括但不限于以下设备：例如，磁盘驱动器、软盘驱动器、磁带驱动器、Jaz驱动器、Zip驱动器、LS-100驱动器、闪存卡或记忆棒。此外，磁盘存储装置1624可以包括单独的或与其他存储介质相结合的存储介质，包括但不限于：光盘驱动器(例如，致密盘ROM设备(CD-ROM))、CD可记录驱动器(CD-R驱动器)、CD可重写驱动器(CD-RW驱动器)或数字通用盘ROM驱动器(DVD-ROM)。为了便于将磁盘存储装置1624连接至系统总线1618，通常使用诸如接口1626的可移除或不可移除接口。
应当理解，图16描述了作为在合适的操作环境1610中所描述的用户与基本计算机资源之间的媒介的软件。这样的软件包括操作系统1628。可以存储在磁盘存储装置1624上的操作系统1628用于控制和分配计算机1612的资源。系统应用1630通过存储在系统存储器1616中或存储在磁盘存储装置1624中的程序模块1632和程序数据1634借助于操作系统1628来利用资源管理。应当理解的是，本主题公开内容的一个或更多个实施方式可以用各种操作系统或操作系统的组合来实现。
用户通过输入设备1636将命令或信息输入计算机1612中。输入设备1636包括但不限于诸如鼠标、轨迹球、触控笔、触摸板、键盘、麦克风、操纵杆、游戏杆之类的指示设备、卫星天线、扫描仪、电视调谐卡、数字相机、数字视频摄像机、网路摄像机等。这些和其他输入设备经由接口端口1638通过系统总线1618连接至处理单元1614。接口端口1638包括，例如，串行端口、并行端口、游戏端口和通用串行总线(USB)。输出设备1640使用与输入设备1636相同类型的端口中的一些。因此，例如，可以使用USB端口来向计算机1612提供输入以及将信息从计算机1612输出至输出设备1640。提供输出适配器1642以说明，除了需要特定适配器的其他输出设备1640以外，还存在一些输出设备1640，如监视器、扬声器和打印机。作为说明而非限制，输出适配器1642包括提供输出设备1640与系统总线1618之间的连接设备的视频卡和声卡。应当注意，其他设备和/或设备的系统同时提供输入和输出功能，例如远程计算机1644。
计算机1612可以使用至一个或更多个远程计算机例如远程计算机1644的逻辑连接在网络环境中操作。远程计算机1644可以是个人计算机、服务器、路由器、网络PC、工作站、基于微处理器的设备、对等设备或其他公共网络节点等，并且通常包括相对于计算机1612描述的许多或全部元件。为了简明起见，仅存储器存储装置1646与远程计算机1644一起进行说明。远程计算机1644通过网络接口1648逻辑地连接至计算机1612，然后经由通信连接1650物理地连接。网络接口1648包含诸如局域网(LAN)和广域网(WAN)的通信网络。LAN技术包括光纤分布式数据接口(FDDI)、铜线分布式数据接口(CDDI)、以太网/IEEE 802.3、令牌环/IEEE 802.5等。WAN技术包括但不限于点对点链路、如综合业务数字网(ISDN)及其变型的电路交换网络、分组交换网络和数字用户线路(DSL)。网络接口1648还可以包含近场通信(NFC)或蓝牙通信。
通信连接1650涉及用于将网络接口1648连接至系统总线1618的硬件/软件。虽然为了清楚起见示出了通信连接1650在计算机1612内部，但是它也可以在计算机1612外部。仅出于示例性目的，连接至网络接口1648所需的硬件/软件包括内部和外部技术，例如，包括常规电话级调制解调器、电缆调制解调器和DSL调制解调器等调制解调器、ISDN适配器和以太网卡。
图17是可以与所公开的主题相互作用的样本计算环境1700的示意性框图。示例计算环境1700包括客户端1702。客户端1702可以是硬件和/或软件(例如，线程、过程、计算设备)。样本计算环境1700还包括服务器1704。服务器1704也可以是硬件和/或软件(例如，线程、过程、计算设备)。服务器1704可以容纳通过采用例如本文中所描述的一个或更多个实施方式来执行变换的线程。客户端1702与服务器1704之间的一种可能的通信可以以适于在两个或多个计算机进程之间传输的数据包形式。样本计算环境1700包括可以用于便于客户端1702与服务器1704之间的通信的通信框架1706。客户端1702可操作上连接至可以用于将信息本地存储至客户端1702的一个或更多个客户端数据存储装置1708。类似地，服务器1704可操作上连接至可以用于将信息本地存储至服务器1704的一个或更多个服务器数据存储装置1710。
上面已经描述的内容包括本发明的示例。出于描述所公开的主题的目的，当然不可能描述每种都能想到的部件或方法的组合，但本领域普通技术人员可以认识到，本发明的许多更多组合和排列也是可以的。因此，所公开的主题旨在包含落在所附权利要求的精神和范围内的所有这样的改变、修改和变型。
特别地以及关于由上述部件、设备、电路、系统等执行的各种功能，用于描述这样的部件的术语(包括对“设备”的引用)旨在：除非另有说明，否则即使在结构上不等同于所公开的在本文所示的所公开主题的示例方面中执行功能的结构，仍然对应于执行所描述的部件的特定功能的任何部件(例如，功能等同)。在这方面，还将认识到，所公开的主题包括系统以及具有用于执行所公开主题的各种方法的动作和/或事件的计算机可执行指令的计算机可读介质。
此外，虽然所公开的主题的特定特征可能仅针对若干实现方式中的一种来公开，但是这样的特征可以如可以期望的并且对于任何给定或特定应用有利的那样与其他实现方式的一个或更多个其他特征组合。此外，在说明书或权利要求书使用术语“包括(includes)”和“包含(including)”及其变型方面而言，这些术语旨在以与术语“包括(comprising)”类似的方式包含在内。
在本申请中，词语“示例性”用于表示用作示例、实例或说明。在本文中被描述为“示例性”的任何方面或设计未必被解释为比其他方面或设计优选或有利。相反地，使用词语“示例性”旨在以具体的方式来呈现概念。
本文中所描述的各个方面或特征可以使用标准编程和/或工程技术来实现为方法、设备或制品。本文中所使用的术语“制品”旨在包含能够从任何计算机可读设备、载体或介质访问的计算机程序。例如，计算机可读介质可以包括但不限于磁存储设备(例如，硬盘、软盘、磁条等)、光盘(例如，致密盘(CD)、数字通用盘(DVD)等)智能卡和闪速存储设备(例如，卡、棒、键驱动器等)。

Claims (19)

1.一种工业安全区域配置系统，包括：
存储可执行部件的存储器；
操作上耦接至所述存储器的处理器，所述处理器执行所述可执行部件，所述可执行部件包括：
用户接口部件，其被配置成：
基于表示工业自动化系统的数字孪生来呈现所述工业自动化系统的三维图形表示，
通过与所述图形表示的交互，接收定义所述图形表示内的三维检测区域的第一输入，以及
通过与所述图形表示的交互，接收在指定位置处且以指定取向向所述图形表示添加一个或更多个传感器对象以产生修改后的数字孪生的第二输入，其中，所述一个或更多个传感器对象表示相应的一个或更多个安全传感器，并且具有与之相关联的表示所述一个或更多个安全传感器的配置设置的相应的对象属性集；
安全区域模拟部件，其被配置成基于对所述修改后的数字孪生的分析来估计由所述一个或更多个传感器对象监视的估计检测区域；
安全区域配置部件，其被配置成：响应于确定所述估计检测区域与由所述第一输入定义的检测区域在公差内不匹配，基于所述估计检测区域和所述检测区域之间的比较来设置所述对象属性集中的至少一个对象属性的值；以及
系统接口部件，其被配置成：基于所述对象属性集的值生成传感器配置数据，并且使用所述传感器配置数据配置所述一个或更多个安全传感器，
其中，
所述安全区域模拟部件还被配置成：对于所述一个或更多个传感器对象中的传感器对象，基于对所述修改后的数字孪生的分析来估计由所述传感器对象经历的多路径干扰水平，以及
所述安全区域配置部件还被配置成：响应于确定所述多路径干扰水平超过定义的阈值，设置所述传感器对象的一个或更多个对象属性以应用降低所述多路径干扰水平的校正算法。
2.根据权利要求1所述的工业安全区域配置系统，其中，所述对象属性集中的与所述一个或更多个传感器对象中的传感器对象对应的对象属性包括由所述传感器对象监视的视场、由所述传感器对象监视的安全距离、与所述传感器对象相关联的公差区域距离、传感器对象帧速率或者宏像素布置中至少之一。
3.根据权利要求1所述的工业安全区域配置系统，还包括被配置成将所述数字孪生导入所述工业安全区域配置系统的数字孪生导入部件，其中，所述数字孪生作为计算机辅助设计平台的数字化模型或者基于所述自动化系统的数字扫描而生成的数字化模型中至少之一被导入。
4.根据权利要求1所述的工业安全区域配置系统，其中，所述安全区域模拟部件和所述安全区域配置部件被配置成：
对于与所述一个或更多个传感器对象对应的所述相应的对象属性集中的一系列不同的值集，迭代地执行对所述修改后的数字孪生的分析，以及
选择不同的值集中的产生与由所述第一输入定义的检测区域满足相似度标准的估计检测区域的一个值集，作为用于生成所述传感器配置数据的对象属性集的值。
5.根据权利要求1所述的工业安全区域配置系统，其中，
所述安全区域模拟部件还被配置成：基于对所述修改后的数字孪生的分析以及所述估计检测区域和由所述第一输入定义的检测区域之间的比较，确定对所述一个或更多个传感器对象中的传感器对象的取向的修改，所述修改被估计使所述估计检测区域与由所述第一输入定义的检测区域更密切对准，以及
所述用户接口部件还被配置成呈现根据对所述取向的修改使与所述传感器对象对应的安全传感器重新对准的建议。
6.根据权利要求1所述的工业安全区域配置系统，其中，
所述用户接口部件还被配置成：通过与所述图形表示的交互，接收在指定基准标记位置处向所述图形表示添加一个或更多个基准对象的第三输入，
所述安全区域模拟部件还被配置成：基于所述一个或更多个传感器对象的指定位置和指定取向以及所述一个或更多个基准对象的指定基准标记位置，确定所述一个或更多个基准对象在所述一个或更多个传感器对象中的传感器对象的视场内的布置，以及
所述系统接口部件被配置成：生成对与所述传感器对象对应的安全设备进行编程以识别所述一个或更多个基准对象的布置的配置数据，作为所述传感器配置数据的一部分。
7.根据权利要求1所述的工业安全区域配置系统，其中，所述安全区域模拟部件被配置成部分地基于对所述修改后的数字孪生执行的射线跟踪分析来估计所述多路径干扰水平。
8.根据权利要求1所述的工业安全区域配置系统，其中，所述用户接口部件还被配置成将所述估计检测区域和由所述第一输入定义的检测区域作为相应的三维半透明覆盖物呈现在所述图形表示上。
9.根据权利要求1所述的工业安全区域配置系统，其中，所述工业安全区域配置系统是工业控制器编程应用的子系统。
10.根据权利要求1所述的工业安全区域配置系统，其中，
所述检测区域是具有根据所述工业自动化系统的定义的状态而变化的形状或位置的动态检测区域，以及
所述系统接口部件被配置成：更新所述传感器配置数据，以基于从所述工业自动化系统读取的状态数据来改变所述动态检测区域的形状或位置。
11.一种配置安全传感器的方法，包括：
由包括处理器的系统基于表示工业自动化系统的数字孪生来呈现所述工业自动化系统的三维图形表示；
由所述系统根据通过与所述图形表示的交互而接收的第一输入来定义所述图形表示内的三维检测区域；
由所述系统根据通过与所述图形表示的交互而接收的第二输入在指定位置处且以指定取向向所述图形表示添加一个或更多个传感器对象，所述一个或更多个传感器对象表示相应的一个或更多个安全传感器，其中，所述一个或更多个传感器对象具有与之相关联的表示所述一个或更多个安全传感器的配置设置的相应的对象属性集，并且所述添加产生修改后的数字孪生；
由所述系统基于对所述修改后的数字孪生的分析来确定由所述一个或更多个传感器对象监视的估计检测区域；
响应于确定所述估计检测区域相对于由所述第一输入定义的检测区域不满足相似度标准，由所述系统基于所述估计检测区域和由所述第一输入定义的检测区域之间的比较来修改所述对象属性集中的至少一个对象属性的值；
由所述系统基于所述对象属性集的值生成传感器配置数据；以及
由所述系统使用所述传感器配置数据配置所述一个或更多个安全传感器，
其中，所述方法还包括：
由所述系统基于对所述修改后的数字孪生的分析来估计由所述一个或更多个传感器对象中的传感器对象经历的多路径干扰水平；以及
响应于确定所述多路径干扰水平超过定义的阈值，由所述系统设置所述传感器对象的一个或更多个对象属性以应用降低所述多路径干扰水平的校正算法。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述修改包括修改由所述一个或更多个传感器对象中的传感器对象监视的视场、与所述传感器对象相关联的公差区域距离、传感器帧速率或者宏像素布置中至少之一，作为至少一个对象属性的值。
13.根据权利要求11所述的方法，还包括由所述系统从计算机辅助设计平台导入所述数字孪生。
14.根据权利要求11所述的方法，还包括：
由所述系统对于所述相应的对象属性集的一系列不同的值集迭代地执行所述确定和所述修改；以及
选择不同的值集中的产生与由所述第一输入定义的检测区域满足相似度标准的估计检测区域的一个值集，作为用于执行所述生成的所述对象属性集的值。
15.根据权利要求11所述的方法，还包括：
由所述系统基于对所述修改后的数字孪生的分析以及所述估计检测区域和由所述第一输入定义的检测区域之间的比较，确定对所述一个或更多个传感器对象中的传感器对象的取向的修改，所述修改被估计使所述估计检测区域与由所述第一输入定义的检测区域基本上对准；以及
由所述系统根据对所述取向的修改呈现使与所述传感器对象对应的安全传感器重新对准的建议。
16.根据权利要求11所述的方法，还包括：
由所述系统根据通过与所述图形表示的交互而接收的第三输入在指定基准标记位置处向所述图形表示添加一个或更多个基准对象；
由所述系统基于所述一个或更多个传感器对象的指定位置和指定取向以及所述一个或更多个基准对象的指定基准标记来确定所述一个或更多个基准对象在所述一个或更多个传感器对象中的传感器对象的视场内的取向；以及
由所述系统生成对与所述传感器对象对应的安全传感器进行编程以识别所述一个或更多个基准对象的取向的配置数据，作为所述传感器配置数据的一部分。
17.根据权利要求11所述的方法，还包括：
从所述工业自动化系统的一个或更多个工业设备中获取上下文数据，其中，所述上下文数据表示所述工业自动化系统的状态；
基于根据所述对象属性集的值和所述上下文数据对所述数字孪生执行的模拟分析，估计由所述安全传感器监视的估计三维检测区域；
基于所述估计三维检测区域和定义的三维检测区域之间的比较，确定所述对象属性集中的至少一个对象属性的使所述估计三维检测区域和所述定义的三维检测区域之间的相似度优化的新值；
根据所述新值设置所述对象属性集中的至少一个对象属性，以生成修改后的对象属性集；
将所述修改后的对象属性集转换成根据所述修改后的对象属性集配置所述安全传感器的传感器配置数据；以及
根据所述传感器配置数据配置所述安全传感器。
18.一种其上存储有指令的非暂态计算机可读介质，所述指令响应于执行使包括处理器的系统执行以下操作，所述操作包括：
基于表示工业自动化系统的数字孪生来呈现所述工业自动化系统的三维图形表示；
基于通过与所述图形表示的交互而接收的第一输入定义所述图形表示内的三维检测区域；
基于通过与所述图形表示的交互而接收的第二输入，在指定位置处且以指定取向向所述图形表示添加一个或更多个传感器对象，所述一个或更多个传感器对象表示相应的一个或更多个安全传感器，其中，所述一个或更多个传感器对象具有与之相关联的表示所述一个或更多个安全传感器的配置设置的相应的对象属性集，并且所述添加产生修改后的数字孪生；
基于对所述修改后的数字孪生的分析，确定由所述一个或更多个传感器对象监视的估计检测区域；
响应于确定所述估计检测区域偏离由所述第一输入定义的检测区域超过了公差，基于所述估计检测区域和由所述第一输入定义的检测区域之间的所测量的相似度，修改所述对象属性集中的至少一个对象属性的值，以产生修改后的配置设置值；
基于所述对象属性集的值生成传感器配置数据；以及
使用所述传感器配置数据配置所述一个或更多个安全传感器，
其中，所述操作还包括：
基于对所述修改后的数字孪生的分析来估计由所述一个或更多个传感器对象中的传感器对象经历的多路径干扰水平；以及
响应于确定所述多路径干扰水平超过定义的阈值，设置所述传感器对象的一个或更多个对象属性以应用降低所述多路径干扰水平的校正算法。
19.根据权利要求18所述的非暂态计算机可读介质，其中，所述修改包括修改由所述一个或更多个传感器对象中的传感器对象的监视的视场、由所述传感器对象监视的安全距离、与所述传感器对象相关联的公差区域距离、帧速率或者宏像素布局中至少之一，作为至少一个对象属性的值。
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