DE10000287A1

DE10000287A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Überwachung eines Erfassungsbereichs an einem Arbeitsmittel

Info

Publication number: DE10000287A1
Application number: DE10000287A
Authority: DE
Inventors: Werner Lehner; Anton Kummert; Joerg Velten
Original assignee: Leuze Lumiflex GmbH and Co KG
Current assignee: LEUZE LUMIFLEX GMBH + CO. KG, 82256 FUERSTENFELDBRUCK
Priority date: 2000-01-07
Filing date: 2000-01-07
Publication date: 2001-07-19
Anticipated expiration: 2020-01-08
Also published as: US7065241B2; DE10000287B4; US20010041077A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Überwachung eines Erfassungsbereichs (6) an einem Arbeitsmittel. Die Vorrichtung weist wenigstens eine Kamera (5) zur fortlaufenden Erfassung des Erfassungsbereichs (6) sowie eine Auswerteeinheit, in welche von der Kamera (5) erzeugte Bildinformationen eingelesen werden, auf. In der Auswerteeinheit werden durch Vergleich der Bildinformationen mit Referenzbildern und/oder durch eine Farbmerkmalsanalyse sicherheitskritische Objekte innerhalb wenigstens einer Schutzzone (7) innerhalb des Erfassungsbereichs (6) erfasst. Bei Detektion wenigstens eines sicherheitskritischen Objekts innerhalb der Schutzzone (7) wird das Arbeitsmittel über die Auswerteeinheit außer Betrieb gesetzt. Dagegen wird das Arbeitsmittel über die Auswerteeinheit in Betrieb gesetzt, falls sich kein sicherheitskritisches Objekt innerhalb der Schutzzone (7) befindet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Überwachung eines Erfassungsbereichs an einem Arbeitsmittel.

Das Arbeitsmittel kann beispielsweise von einer Abkantpresse gebildet sein, die wenigstens ein Ober- und Unterwerkzeug aufweist, welche zum Biegen und Abkanten von insbesondere als Blechteile ausgebildeten Werkstücken zusam menwirken. Hierzu wird bei einer Pressbewegung das Oberwerkzeug gegen das Unterwerkzeug geführt, wodurch ein dazwischen liegendes Blechteil entlang einer Biegelinie verformt wird. Derartige Abkantpressen stellen ein hohes Ge fahrenpotential für die jeweilige Bedienperson dar, da diese das Werkstück üblicherweise während der Pressbewegung manuell führen muss. Dadurch be finden sich insbesondere die Hände und Finger der Bedienperson im Bereich des Ober- und Unterwerkzeugs oder im Bereich von Quetsch- und Scherstellen der Abkantpresse oder des Werkstücks, wodurch die Gefahr erheblicher Ver letzungen der Bedienperson besteht.

Zur Absicherung derartiger Erfassungsbereiche werden üblicherweise Schutz einrichtungen eingesetzt, die bei einem unkontrollierten Eingriff der Bedien person in einen derartigen Erfassungsbereich das Arbeitsmittel außer Betrieb setzen.

Derartige Schutzeinrichtungen können insbesondere als Zweihandschaltungen ausgebildet sein. Diese Zweihandschaltungen schützen die Hände der Bedien person dadurch, dass zum Auslösen und Aufrechterhalten einer gefahrbringen den Bewegung an einer Abkantpresse zwei Hebel betätigt werden müssen. Dadurch muss die Bedienperson beide Hände an den Hebeln halten und ist so bei der Bedienung der Abkantpresse vor Verletzungen geschützt.

Nachteilig hierbei ist jedoch, dass weitere Personen im Erfassungsbereich un geschützt sind. Zudem ist nachteilig, dass die Bedienperson das Werkstück während der Bearbeitung nicht mehr manuell führen kann, was als umständlich empfunden wird. Daher wird die Schutzeinrichtung oftmals von der Bedienper son außer Kraft gesetzt, um dann ungeschützt das Werkstück im Erfassungsbe reich führen zu können.

Weiterhin werden als Schutzeinrichtungen Sicherheits-Lichtvorhänge einge setzt. Ein derartiger Sicherheits-Lichtvorhang ist beispielsweise aus der DE 39 39 191 C3 bekannt. Diese Sicherheits-Lichtvorhänge bestehen aus mehreren Paaren von Sendern und Empfängern, welche jeweils eine Lichtschranke bil den.

Mit den von den Sendern emittierten und auf die jeweils zugeordneten Emp fänger gerichteten Sendelichtstrahlen wird ein ebener, zweidimensionaler Überwachungsbereich abgedeckt. Damit kann erfasst werden, wenn eine Hand sich einem Erfassungsbereich nähert, wobei dann das Arbeitsmittel außer Be trieb gesetzt wird.

Üblicherweise ist ein derartiger Sicherheits-Lichtvorhang vertikal angeordnet und wirkt so als Zugriffsschutz an einer Abkantpresse. Bei der Bearbeitung von größeren Teilen ist es vorteilhaft, den Sicherheits-Lichtvorhang horizontal als Bereichssicherung anzuordnen. Nachteilig ist, dass zu einer kompletten Absi cherung des Erfassungsbereichs an dieser Abkantpresse, insbesondere hin sichtlich des Zugriffsschutzes und der Bereichssicherung eine Vielzahl von Sicherheits-Lichtvorhängen benötigt wird. Dies stellt nicht nur einen uner wünscht hohen Kostenaufwand dar, sondern erfordert auch eine aufwendige Montage, wobei oftmals nur unzureichend Platz für deren Anbringung zur Ver fügung steht.

Die DE 196 19 688 A1 betrifft ein Verfahren zur Videoüberwachung von Be dienungsräumen, z. B. einer Presse, wobei mittels einer Videokamera der zu überwachende Bedienungsraum optisch erfasst und ein elektronisch verarbeit bares Bild des freien Bedienungsraumes erzeugt wird, das von der Kamera ei nem Bildprozessor zugeführt und in diesem abgespeichert wird.

Vor jeder Inbetriebnahme der Presse wird erneut von der Videokamera ein Bild des Bedienungsraumes aufgenommen und das erzeugte Bild im Bildprozessor mit dem abgespeicherten Bild verglichen. Die Presse kann nur dann in Betrieb genommen werden, wenn das neue Bild mit dem abgespeicherten Bild iden tisch ist.

Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass bei jeder Abweichung eines aktuellen Bildes vom Referenzbild die Presse stillsteht, selbst wenn die Abweichung keinerlei Gefahr für die jeweilige Bedienperson bedeuten würde. Ein derartiges System weist eine sehr geringe Verfügbarkeit auf, so dass die Betriebszeiten der Presse unnötig eingeschränkt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System zu schaffen, welches eine sichere Überwachung eines Erfassungsbereiches an einem Arbeitsmittel gewährleistet ohne dessen Verfügbarkeit unnötig einzuschränken.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale der Ansprüche 1 und 26 vorge sehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Erfindungsgemäß wird zur Überwachung eines Erfassungsbereichs an einem Arbeitsmittel wenigstens eine Kamera eingesetzt, mittels derer fortlaufend der Erfassungsbereich erfasst wird.

Die bei der Erfassung in der Kamera erzeugte Bildinformation wird in eine Auswerteeinheit eingelesen.

Anhand dieser Bildinformation werden durch Vergleich mit in der Auswerte einheit abgespeicherten Referenzbildern und/oder durch eine Farbmerkmals analyse sicherheitskritische Objekte innerhalb wenigstens einer Schutzzone innerhalb des Erfassungsbereichs erfasst.

Bei Detektion wenigstens eines sicherheitskritischen Objekts innerhalb der Schutzzone wird das Arbeitsmittel über die Auswerteeinheit außer Betrieb ge setzt, wogegen das Arbeitsmittel über die Auswerteeinheit in Betrieb gesetzt wird, falls sich kein sicherheitskritisches Objekt in der Schutzzone befindet.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Schutzeinrichtung besteht darin, dass an dem Arbeitsmittel ein dreidimensionaler Erfassungsbereich er fassbar ist. Dabei können mehrere Überwachungsfunktionen von einer Kamera übernommen werden. Insbesondere lässt sich durch eine geeignete Wahl des von einer Kamera erfassten Überwachungsbereichs sowohl ein Zugriffsschutz als auch eine Bereichssicherung im Bereich des Arbeitsmittels realisieren.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass innerhalb des von einer Kamera erfass ten Erfassungsbereichs sicherheitskritische Objekte, wie zum Beispiel Hände oder Finger einer Person, von nicht sicherheitskritischen Objekten unterschie den werden können. Diese Unterscheidung erfolgt zum einen durch die erfin dungsgemäße Farbmerkmalsanalyse. Zum anderen können die Referenzbilder derart gewählt werden, dass diese die in einer Schutzzone befindlichen nicht sicherheitskritischen Objekte erfassen. Dann können durch Vergleich der aktuellen Bildinformationen mit den Referenzbildern die sicherheitskritischen Ob jekte separiert und erfasst werden.

Prinzipiell kann zur Beurteilung, ob sich ein sicherheitskritisches Objekt in der Schutzzone befindet, die Bildinformation entweder durch einen Vergleich mit Referenzbildern oder mittels einer Farbmerkmalsanalyse ausgewertet werden.

Besonders vorteilhaft werden die beiden Verfahren in Kombination ausgewer tet. Dadurch kann die Nachweisempfindlichkeit der erfindungsgemäßen Vor richtung erheblich gesteigert werden.

Beispielsweise kann die Freigabe des Arbeitsmittels nur dann erfolgen, wenn bei beiden Verfahren kein sicherheitskritisches Objekt in der Schutzzone de tektiert wird. Die Gefahr einer Nichtdetektion eines sicherheitskritischen Ob jektes kann dadurch erheblich reduziert werden.

Eine Außerbetriebsetzung des Arbeitsmittels über die erfindungsgemäße Schutzeinrichtung erfolgt nur dann, wenn ein sicherheitskritisches Objekt in eine Schutzzone innerhalb des Erfassungsbereichs eindringt.

Im einfachsten Fall erstreckt sich die Schutzzone über den gesamten von der Kamera erfassten Erfassungsbereich. Besonders vorteilhaft wird durch Eingabe von Parametern in die Auswerteeinheit oder durch einen Einlernvorgang die Schutzzone als definierter Teilausschnitt des Erfassungsbereichs dimensioniert. Die Schutzzone kann so auf die jeweils zu erfassenden Gefahrenstellen genau zugeschnitten werden. Dadurch wird eine Überwachung in nicht sicherheitskri tischen Raumbereichen vermieden, wodurch die Verfügbarkeit der erfindungs gemäßen Schutzeinrichtung beträchtlich erhöht wird ohne dass das Sicherheits niveau bei der Überwachung verringert wird.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann der Schutzzone wenigstens eine Warnzone zugeordnet sein, wobei die Warnzone vorzugsweise unmittelbar an die Schutzzone anschließt. Bei Eindringen eines sicherheitskriti schen Objekts in die Warnzone erfolgt die Abgabe eines Warnsignals, welches eine Vorwarnmeldung bildet, die die Bedienperson oder Dritte vor Eindringen eines sicherheitskritischen Objekts in die Schutzzone warnt. Dadurch kann die Bedienperson geeignete Maßnahmen ergreifen, um ein Eindringen des sicher heitskritischen Objekts in die Schutzzone und damit ein Außerbetriebsetzen des Arbeitsmittels zu verhindern. Dadurch lassen sich unnötige Standzeiten des Arbeitsmittels verhindern.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung können entsprechend den Anforderungen der jeweiligen Applikation innerhalb eines Erfassungsbereichs auch mehrere Schutzzonen und Warnzonen vorgesehen sein, wobei eine Au ßerbetriebsetzung des Arbeitsmittels dann erfolgt, wenn in wenigstens einer Schutzzone ein sicherheitskritisches Objekt erfasst wird. Entsprechend erfolgt eine Warnsignalabgabe, wenn in wenigstens einer Warnzone ein sicherheits kritisches Objekt erfasst wird.

Die Erfindung wird im nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Frontansicht eines von einer Abkantpresse gebildeten Arbeitsmit tels mit zwei vor diesem angeordneten Kameras zur Überwachung von Erfassungsbereichen.

Fig. 2 Seitenansicht der Anordnung gemäß Fig. 1.

Fig. 3 Querschnitt durch einen Ausschnitt der Anordnung gemäß Fig. 1 mit jeweils einer innerhalb eines Erfassungsbereichs liegenden Schutzzone und Warnzone.

Fig. 4 Ein als Druckmaschine ausgebildetes Arbeitsmittel mit einer Ka mera zur Überwachung eines sich über den Bereich des Anlegers und Auslegers der Druckmaschine erstreckenden Überwachungsbe reiches.

Fig. 5 Druckmaschine gemäß Fig. 4 mit zwei Kameras zur Überwa chung des Bereichs des Auslegers und des Anlegers.

Fig. 6 Von einer Kamera überwachter Bereich des Papiereinzugs am An leger der Druckmaschine gemäß Fig. 4 oder 5.

Fig. 7 Ein als Schweißroboter ausgebildetes Arbeitsmittel mit einer Ka mera zur Überwachung eines Erfassungsbereichs im Zugangsbe reich zum Schweißroboter.

In den Fig. 1-3 ist ein Ausführungsbeispiel eines als Abkantpresse 1 aus gebildeten Arbeitsmittels dargestellt, welches mit der erfindungsgemäßen Vor richtung zur Vermeidung von Gefährdungen einer Bedienperson überwacht wird.

Die Abkantpresse 1 dient zum Biegen und Formen von Werkstücken 2, insbe sondere von Blechteilen. Die Formung eines Werkstücks 2 erfolgt jeweils mit tels eines Oberwerkzeugs 3 und eines mit diesem zusammenwirkenden Unter werkzeugs 4. Bei einer Pressbewegung werden das Ober- 3 und Unterwerkzeug 4 gegeneinander geführt, so dass ein dazwischenliegendes Werkstück 2 entlang einer Biegelinie abgekantet oder gebogen wird.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Abkantpresse 1 vier nebenein ander liegende Paare von Ober- 3 und Unterwerkzeugen 4 auf. Zur Bearbeitung der Werkstücke 2 werden diese üblicherweise von Bedienpersonen in vorgegebenen Positionen zwischen Ober- 3 und Unterwerkzeug 4 eingebracht. Dadurch besteht für die jeweilige Bedienperson insbesondere die Gefahr von schwer wiegenden Verletzungen durch Einbringen der Hände oder Finger in den Be reich zwischen Ober- 3 und Unterwerkzeug 4. Desweiteren birgt die Bewegung des Werkstücks 2 während des Pressvorgangs ein erhebliches Verletzungsrisi ko der Bedienperson.

Zur Sicherung der Bedienperson ist die erfindungsgemäße Vorrichtung vorge sehen, welche eine berührungslose Schutzeinrichtung bildet.

Die Vorrichtung umfasst wenigstens eine Kamera 5, welche vorzugsweise von einer Videokamera gebildet ist. Mit dieser Kamera 5 wird entsprechend dem Öffnungswinkel der nicht dargestellten Optik der Kamera 5 ein Erfassungsbe reich 6 am Arbeitsmittel erfasst. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind vor der Abkantpresse 1 zwei Kameras 5 vorgesehen, wobei von jeder Kamera 5 ein Erfassungsbereich 6 erfasst wird, in welchem jeweils zwei Paare von Ober- 3 und Unterwerkzeugen 4 liegen.

Wie aus den Fig. 1-3 ersichtlich ist, bildet der von einer Kamera 5 über wachte Erfassungsbereich 6 einen dreidimensionalen Raumbereich, dessen Grundfläche einen rechteckigen Querschnitt aufweist. Die Längsseite des Er fassungsbereichs 6 verläuft dabei entlang der Biegelinien der im Erfassungsbe reich 6 liegenden Ober- 3 und Unterwerkzeuge 4. Die Querschnittsfläche des Erfassungsbereichs 6 verjüngt sich nach oben zur Kamera 5 hin entsprechend dem Öffnungswinkel der Optik der Kamera 5.

Die Kamera 5 ist in einem Gehäuse integriert, welches formschlüssig auf einer nicht dargestellten mechanischen Halterung so aufsitzt, dass diese schräg ober halb der Ober- 3 und Unterwerkzeuge 4 angeordnet ist. Zur Ausrichtung der Kamera 5 auf die Ober- 3 und Unterwerkzeuge 4 ist die mechanische Halterung in allen drei Raumrichtungen justierbar. Die Justierung erfolgt dabei unabhängig von der Kamera 5, so dass auch bei einem Auswechseln der Kameras 5 an der Halterung die Justierung erhalten bleibt.

Jeder Kamera 5 kann ein nicht dargestelltes Eigenbeleuchtungssystem zuge ordnet sein, um eine gleichmäßige Ausleuchtung des jeweiligen Erfassungsbe reichs 6 zu erhalten.

In dem Gehäuse der Kamera 5 ist eine ebenfalls nicht dargestellte Auswerte einheit zur Auswertung der von der Kamera 5 genannten Bildinformationen vorgesehen. Die Auswerteeinheit ist von einem Mikroprozessor oder derglei chen gebildet.

In der Auswerteeinheit werden die Bildinformationen derart ausgewertet, dass sicherheitskritische Objekte erfasst werden können. Insbesondere erfolgt dabei eine Unterscheidung von sicherheitskritischen und nicht sicherheitskritischen Objekten. Zu den sicherheitskritischen Objekten zählen die Bedienpersonen, vorzugsweise die Hände oder Finger einer Bedienperson. Nicht sicherheitskriti sche Objekte bilden beispielsweise die Frontwände der Abkantpresse 1 oder sonstige statische Objekte im Umfeld der Abkantpresse 1, insbesondere auch die zu bearbeitenden Werkstücke 2.

Erfindungsgemäß wird in der Auswerteeinheit abgeprüft, ob sich ein sicher heitskritisches Objekt in einer Schutzzone 7 innerhalb des Erfassungsbereichs 6 befindet. Ist dies der Fall, so wird über die Auswerteinheit zum Schutz der Be dienperson das Arbeitsmittel außer Betrieb gesetzt. Befindet sich dagegen kein sicherheitskritisches Objekt in der Schutzzone 7, so wird der Betrieb des Ar beitsmittels über die Auswerteeinheit freigegeben.

Hierzu wird über einen an die Auswerteeinheit angeschlossenen Schaltausgang ein binäres Schaltsignal an die Steuerung des Arbeitsmittels ausgegeben.

Die Auswertung in der Auswerteeinheit erfolgt dabei derart, dass in Abhängig keit davon, ob sich ein sicherheitskritisches Objekt in der Schutzzone 7 befin det oder nicht, das binäre Schaltsignal einen bestimmten Schaltzustand auf weist. Der jeweilige Schaltzustand wird an die Steuerung des Arbeitsmittels ausgegeben, worauf dieses in Betrieb oder außer Betrieb gesetzt wird. Zweck mäßigerweise ist der Schaltausgang über ein Bussystem an die Steuerung des Arbeitsmittels angeschlossen.

Um das jeweils notwendige Sicherheitsniveau bei der Überwachung zu ge währleisten, ist die Auswerteeinheit mit der zugeordneten Hardware teilweise redundant aufgebaut. Auch die Software für die Auswerteeinheit weist einen dem Sicherheitsniveau entsprechenden Sicherheitsstandard auf. Schließlich ist zweckmäßigerweise auch das Bussystem als Sicherheitsbussystem ausgebildet.

Im einfachsten Fall kann die Schutzzone 7 deckungsgleich mit dem von der Kamera 5 erfassten Überwachungsbereich sein.

Zweckmäßigerweise ist die Schutzzone 7 auf die Bereiche innerhalb des Erfas sungsbereichs 6 begrenzt, innerhalb derer eine Gefährdung für die Bedienper sonen zu befürchten ist. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Fall stellt die Schutz zone 7 einen dreidimensionalen Teilbereich des Erfassungsbereichs 6 dar, des sen längsseitige Grenze parallel zu den Biegelinien der Ober- 3 und Unter werkzeuge 4 im Erfassungsbereich 6 verläuft, welche innerhalb der Schutzzone 7 liegen. Somit wird mit der Schutzzone 7 unmittelbar der gefahrbringende Bereich an den Ober- 3 und Unterwerkzeugen 4 erfasst.

Zusätzlich zur Schutzzone 7 ist bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungs beispiel eine Warnzone 8 vorgesehen. Die Warnzone 8 liegt im Vorfeld der Ober- 3 und Unterwerkzeuge 4 und schließt unmittelbar an die Schutzzone 7 an. Dabei weisen die Schutzzone 7 und die Warnzone 8 etwa dieselben Abmes sungen und insbesondere etwa dieselben Querschnittsflächen auf.

Der Warnzone 8 ist über die Auswerteeinheit ein Warnausgang zugeordnet, welcher einen nicht dargestellten Warnmelder steuert. In der Auswerteeinheit wird erfasst, ob sich ein sicherheitskritisches Objekt in der Warnzone 8 befin det oder nicht. In Abhängigkeit davon wird ein binäres Signal generiert, wobei der jeweilige Schaltzustand des Signals über den Warnausgang ausgegeben wird. Wird ein sicherheitskritisches Objekt in der Warnzone 8 registriert, so wird über den dadurch generierten Schaltzustand der Warnmelder aktiviert, so dass dieser ein akustisches und/oder optisches Warnsignal abgibt.

Dadurch wird der Bedienperson signalisiert, dass sich ein sicherheitskritisches Objekt in der Warnzone 8 und damit in unmittelbarer Nähe zur Schutzzone 7 befindet. Insbesondere wird der Bedienperson signalisiert, dass deren Finger oder Hände in der Nähe der Schutzzone 7 sind, so dass die Bedienperson die drohende Gefahr einer Verletzung durch Entfernen ihrer Hände aus der Warn zone 8 beseitigen kann, ohne dass ein Eingriff in die Schutzzone 7 erfolgt, der zu einem unerwünschten Abschalten der Abkantpresse 1 führen würde.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Bewegungsrich tung eines sicherheitskritischen Objekts innerhalb der Warnzone 8 erfasst. Eine Aktivierung des Warnmelders erfolgt in diesem Fall zweckmäßigerweise nur dann, wenn sich ein sicherheitskritisches Objekt innerhalb der Warnzone 8 auf die Schutzzone 7 zu bewegt.

Prinzipiell kann ein von einer Kamera 5 erfasster Erfassungsbereich 6 jeweils in mehrere Schutzzonen 7 und Warnzonen 8 unterteilt sein. Dann ist jeweils einer Schutzzone 7 ein separater Schaltausgang und jeder Warnzone 8 ein sepa rater Warnausgang zugeordnet.

Eine Außerbetriebsetzung des Arbeitsmittels über die Auswerteeinheit erfolgt dann, wenn in wenigstens einer Schutzzone 7 wenigstens ein sicherheitskriti sches Objekt registriert wird.

Je nach Anwendungsfall kann für jede Warnzone 8 ein separater Warnmelder vorgesehen sein. Alternativ kann ein Warnmelder mehreren Warnausgängen zugeordnet sein.

Die Schaltzustände der Schaltausgänge und der Warnausgänge können dabei in geeigneter Weise visualisiert sein, wobei hierfür geeignete Anzeigemittel vor gesehen sind.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 kann beispielsweise die Visuali sierung nach Art einer Verkehrsampel erfolgen. Zeigt eine derartige Ampel rotes Licht an, so befindet sich ein sicherheitskritisches Objekt in der Schutz zone 7. Eine gelbe Signalanzeige entspricht einem sicherheitskritischen Objekt in der Warnzone 8 bei freier Schutzzone 7. Eine grüne Signalanzeige zeigt an, dass sich weder in der Schutzzone 7 noch in der Warnzone 8 ein sicherheits kritisches Objekt befindet.

Die Dimensionierung der Schutzzone 7 und/oder Warnzone 8 kann beispiels weise durch eine Eingabe von Parametern in die Auswerteeinheit erfolgen.

Beispielsweise kann die Auswerteeinheit zur Inbetriebnahme und Konfigurie rung der Schutzeinrichtung an einen Rechner, beispielsweise einen PC, ange schlossen werden. Die Eingabe der Parameter der Schutzzonen 7 und/oder Warnzonen 8 kann dann graphisch mit der Maus des PCs erfolgen.

Alternativ können die Schutzzonen 7 und/oder Warnzonen 8 durch einen Ein lernvorgang vor der Inbetriebnahme der Schutzeinrichtung dimensioniert wer den.

Desweiteren können bei den genannten Konfigurierungsmöglichkeiten auch Bereiche innerhalb des Erfassungsbereichs 6 definiert werden, die bei der Ü berwachung durch Ausblendung ausgenommen sind. Dabei können diese Be reiche insbesondere mit den Schutzzonen 7 überlappen. In der nachfolgenden Betriebsphase der Schutzeinrichtung werden diese Bereiche vorzugsweise zu vorgegebenen Zeiten aktiviert. Während dieser Zeiten erfolgt dann bei Eindrin gen eines sicherheitskritischen Objekts in einen derartigen Bereich weder ein Außerbetriebsetzen des Arbeitsmittels noch die Abgabe eines Warnsignals.

Die Definition derartiger Bereiche ist insbesondere dann sinnvoll, wenn bei spielsweise bei einem Arbeitsmittel in vorgegebenen Zeitintervallen gefahr bringende Werkzeuge außer Betrieb gesetzt werden, so dass in deren Umge bung für diese Zeitintervalle keine Gefährdung des Bedienpersonals zu be fürchten ist.

Die Definition der Schutzzonen 7 und Warnzonen 8 während der Konfigurie rung erfolgt zweckmäßigerweise applikationsspezifisch und insbesondere an gepasst an die jeweilige Form der mit dem Arbeitsmittel zu bearbeitenden Werkstücke 2.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1-3 werden insbesondere Blechteile gebogen. Deren Geometrien können als CAD-Datenfiles in die Auswerteeinheit eingelesen werden, so dass in Abhängigkeit hiervon geeignete Schutzzonen 7 und/oder Warnzonen 8 definierbar sind.

Besonders vorteilhaft werden mit derartigen CAD-Datenfiles auch die Bereiche eingelesen, in welchen die Bedienperson das Biegeteil zur Bearbeitung halten darf. Die Schutzzonen 7 und Warnzonen 8 können dann davon angepasst aus gebildet sein.

Besonders vorteilhaft werden dann mittels optischer Lichtstrahlen der Bedien person die Grenzen der jeweiligen Schutzzonen 7 angezeigt. Hiervon ist in der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Sender vorgesehen, der von der Auswerte einheit angesteuert wird und der Lichtstrahlen im sichtbaren Bereich emittiert. Mit den optischen Lichtstrahlen werden insbesondere geradlinig verlaufende Grenzen der Schutzzonen 7 visualisiert.

Schließlich können bei der Konfigurierung der erfindungsgemäßen Schutzein richtung während eines Einlernvorgangs sicherheitskritische und/oder nicht sicherheitskritische Objekte eingelernt werden.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird mit einer Kamera 5 fortlaufend ein Erfassungsbereich 6 erfasst, wobei die in der Kamera 5 erzeugte Bildinfor mation in die Auswerteeinheit eingelesen wird.

Gemäß einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Auswertung der Bildinformationen mittels einer Farbmerkmalsanalyse.

Die Bildinformationen der Kamera 5 werden dann als Farbwerte in die Aus werteeinheit eingelesen. Anhand der Farbmerkmalsanalyse erfolgt eine Unter scheidung von sicherheitskritischen und nicht sicherheitskritischen Objekten.

Jedes Bild der Kamera 5 ist von einer Matrix von Pixeln gebildet, wobei jedem Pixel bestimmte Farbwerte der Grundfarben Rot, Grün und Blau zugeordnet sind.

Die Bewertung dieser Bilder erfolgt mittels einer Schwellwerteinheit, die Be standteil eines neuronalen Netzwerks ist. Prinzipiell können die Farbwerte der verschiedenen Grundfarben jeweils mit separaten in der Schwellwerteinheit generierten Schwellwerten bewertet werden.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird für jedes Pixel eines Bildes in der Auswerteeinheit eine Linearkombination der einzelnen Farbwerte der Grund farben gebildet, wobei die einzelnen Farbwerte mit in der Auswerteeinheit ab gespeicherten oder über diese vorgebbaren Gewichtungsfaktoren gewichtet werden. Diese Linearkombination wird mit einem in der Schwellwerteinheit generierten Schwellwert bewertet. Dadurch wird aus dem in der Kamera 5 ge nerierten farbigen Bild ein Binärbild erzeugt. Der Schwellwert und die Ge wichtungsfaktoren sind so angepasst, dass die sicherheitskritischen Objekte beispielsweise helle Bereiche von Vordergrundpixeln bilden, die sich von ei nem dunklen Hintergrund von Hintergrundpixeln abheben.

Die Bestimmung des Schwellwerts und der Gewichtungsfaktoren erfolgt zweckmäßigerweise während des Einlernvorgangs. Während dieses Einlern vorgangs werden die Farben der sicherheitskritischen Objekte eingelernt. Vor zugsweise sind die dabei sicherheitskritischen Objekte von den Händen und/oder Fingern der Bedienperson, die das Arbeitsmittel bedient, gebildet.

Prinzipiell können auch die Hände und/oder Finger mehrerer Personen einge lernt werden.

Alternativ wird für den Fall, dass die sicherheitskritischen Objekte von Perso nen gebildet sind, gefordert, dass diese Schutzkleidung mit einer vorgegebenen Farbe tragen. Dann werden die Parameter für die Bildauswertung an die Farbe dieser Schutzkleidung angepasst.

In den mittels der Schwellwerteinheit generierten Binarbildern bilden die si cherheitskritischen Objekte zusammenhängende Bereiche von Vordergrundpi xeln, die sich von einem Untergrund von Hintergrundpixeln abheben. Die Hintergrundpixel sind von nicht sicherheitskritischen Objekten wie den Werkstücken 2 und dem Arbeitsmittel gebildet.

An isolierten Punkten kann das Binärbild durch Pixelfehler verrauscht sein, so dass vereinzelt Vorderpixel im Bereich des Untergrundes entstehen. Diese Pi xelfehler können durch Anwendung morphologischer Operatoren eliminiert werden. Dabei werden isolierte Bereiche von Vordergrundpixeln, deren Flä chen unterhalb einer vorgegebenen Mindestfläche liegen, eliminiert. Diese Mindestflächen sind so gewählt, dass diese signifikant kleiner als die Fläche des kleinsten zu detektierenden sicherheitskritischen Objektes sind.

Gemäß einer zweiten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Erkennung von sicherheitskritischen Objekten innerhalb der Schutzzonen 7 und/oder Warnzonen 8 durch einen Vergleich der von der Kamera 5 erzeugten und in die Auswerteeinheit eingelesenen Bilder mit Referenzbildern, die in der Auswerteeinheit abgespeichert sind.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden vor diesem Ver gleich die Bilder und Referenzbilder in binäre Kantenbilder gewandelt. Hierzu werden die Beträge der Gradienten der Helligkeitsverteilungen eines Bildes oder Referenzbildes ausgewertet, wobei die Auswertung vorzugsweise mit ge eigneten Schwellwerten erfolgt. Die so erzeugten binären Kantenbilder enthal ten Strukturen von Linien auf einem homogenen Hintergrund, wobei die Linien den Kanten der im Erfassungsbereich 6 befindlichen Objekte entsprechen.

Durch diese Auswertung wird die Detektion der Objekte weitgehend unabhän gig von den jeweiligen Beleuchtungsverhältnissen, so dass Helligkeitsschwan kungen wie zum Beispiel wechselnde Sonneneinstrahlungen nicht zu Fehlde tektionen führen.

Zur weiteren Erhöhung der Nachweisempfindlichkeit wird vorteilhafterweise die Schutzzone 7 wenigstens teilweise durch ein Referenzobjekt mit einem definierten Kontrastmuster begrenzt. Beispielsweise kann das Referenzobjekt von einer Platte mit einem charakteristischen Oberflächenmuster gebildet sein, die an der Abkantpresse 1 unterhalb eines Unterwerkzeuges 4 so angebracht ist, dass sie im Blickfeld der Kamera 5 liegt. Das Oberflächenmuster der Platte kann beispielsweise als farbiges Streifenmuster ausgebildet sein, so dass es sich deutlich von den Farbmustern der sicherheitskritischen Objekte abhebt.

Durch den Vergleich der aktuellen Bilder mit dem Referenzbild, welches das Referenzobjekt enthält, können dann die sicherheitskritischen Objekte in der Schutzzone 7 mit einer hohen Detektionssicherheit erfasst werden.

Bei diesem Verfahren erfolgt keine Merkmalsanalyse der in die Schutzzone 7 eindringenden Objekte, so dass jedes in die Schutzzone 7 eindringendes Objekt als sicherheitskritisches Objekt erkannt wird.

Bei der Bearbeitung von Werkstücken 2 mittels des Arbeitsmittels können ins besondere diese Werkstücke 2 zu vorgegebenen Zeiten in die Schutzzone 7 eindringen, wobei dabei eine Außerbetriebsetzung des Arbeitsmittels uner wünscht ist.

Beispielsweise muss die Bedienperson an einer Abkantpresse 1 ein als Biege teil ausgebildetes Werkstück 2 zwischen Ober- 3 und Unterwerkzeug 4 einfüh ren und bearbeiten können, ohne dass die Abkantpresse 1 unnötig über die Schutzeinrichtung abgeschaltet wird.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden daher in einem Einlernvorgang vor Inbetriebnahme der Abkantpresse 1 die einzelnen Bearbei tungsschritte der Bearbeitung eines Werkstückes 2 mit der Kamera 5 erfasst, wobei für einzelne Phasen der Bearbeitung Referenzbilder aufgenommen und abgespeichert werden. Die Referenzbilder enthalten dabei insbesondere das Werkstück 2 in unterschiedlichen Bearbeitungspositionen.

In der auf die Einlernphase folgenden Betriebsphase des Arbeitsmittels werden dann dieselben Bearbeitungsschritte wieder von der Kamera 5 erfasst. Durch Vergleich der dabei erfassten Bilder mit den jeweiligen Referenzbildern kann das Eindringen von sicherheitskritischen Objekten, wie zum Beispiel den Hän den oder Fingern einer Person sicher erfasst werden. Dabei können für die ein zelnen Bearbeitungsschritte die jeweiligen Schutzzonen 7 und/oder Warnzonen 8 zeitlich veränderbar gewählt werden.

Besonders vorteilhaft hierbei ist, dass durch den Vergleich mit den jeweiligen Referenzbildern sicherheitskritische Objekte von dem ein nicht sicherheitskriti sches Objekt bildenden Werkstück 2 unterschieden werden können. Demzufol ge führt das innerhalb der Schutzzone 7 liegende Werkstück 2 nicht zu einem unnötigen Abschalten der Abkantpresse 1 durch die Schutzeinrichtung. Durch eine geeignete zeitabhängige Dimensionierung der Schutzzonen 7 und/oder Warnzonen 8 kann der Detektionsbereich an die sich verändernden Randbedin gungen flexibel angepasst werden.

Ein derartiger Verfahrensablauf kann beispielsweise folgende Verfahrens schritte umfassen:

Vor Inbetriebnahme wird während der Einlernphase ein kompletter Bearbei tungsprozess mit einem Werkstück 2 in der Abkantpresse 1 durchgeführt.

Zuerst legt die Bedienperson das Werkstück 2 in die Abkantpresse 1 ein, so dass dieses innerhalb der Abkantpresse 1 liegen bleibt. Hierzu kann gegebenen falls eine Haltevorrichtung verwendet werden. Da in dieser Phase das Ober- 3 und Unterwerkzeug 4 deaktiviert sind, wird die Schutzzone 7 so dimensioniert, dass das Bedienpersonal in den Bereich zwischen Ober- 3 und Unterwerkzeug 4 greifen darf. Insbesondere kann in diesem Fall die Schutzzone 7 auch über brückt und komplett deaktiviert werden.

Danach entfernt die Bedienperson ihre Hände vom Werkstück 2 und der Bie gelinie zwischen Ober- 3 und Unterwerkzeug 4, so dass ein vorgegebener Si cherheitsabstand überschritten wird. Während dieses Bearbeitungsschrittes wird die Schutzzone 7 in der Auswerteeinheit so dimensioniert, dass diese den Bereich des Ober- 3 und Unterwerkzeugs 4 bis zu diesem Sicherheitsabstand umfasst.

Mittels eines Fußschalters wird dann das Oberwerkzeug 3 gegen das Unter werkzeug 4 gesenkt, bis das Werkstück 2 ohne Spiel zwischen Unter- und Oberwerkzeug 3 liegt. Somit kann die Bedienperson ihre Hände oder Finger nicht mehr zwischen das Ober- 3 und Unterwerkzeug 4 einführen, so dass dann von der Abkantpresse 1 keine Gefahr mehr für die Bedienperson ausgeht.

Die Bedienperson kann somit gefahrlos das Werkstück 2 manuell an der Ab kantpresse 1 ausrichten. Sobald die Ausrichtung erfolgt ist wird als erstes Refe renzbild das in der Abkantpresse 1 ausgerichtete Werkstück 2 mit dem Ober- 3 und Unterwerkzeug 4 aufgenommen und in der Auswerteeinheit abgespeichert.

Anschließend wird der Biegevorgang ausgelöst, wodurch das Werkstück 2 auf gebogen wird. Das freie Ende des Werkstücks 2 wird dabei bis zu einer Zwi schenposition nach oben aufgebogen. Der Biegevorgang wird nur so weit durchgeführt, dass zwischen dem freien Ende des Werkstückes 2 und dem Oberwerkzeug 3 ein hinreichend großer Abstand verbleibt, so dass dort keine Gefahr von Verletzungen der Bedienperson durch einen sogenannten Ober wangenklemmer besteht.

In dieser Position wird ein zweites Referenzbild aufgenommen und abgespei chert, wobei das Referenzbild die Positionen des Oberwerkzeugs 3 und des Werkstückes 2 enthält.

Während dieser Vorgänge besteht keine Gefahr von Verletzungen der Bedien person, so dass die Schutzzone 7 entsprechend klein gewählt werden kann.

Schließlich wird der Biegevorgang des Werkstückes 2 vollendet, wobei dabei die Bedienperson ihre Hände aus dem Bereich des Werkstückes 2 entfernen muss, da nun wieder die Gefahr von Verletzungen besteht. Vorteilhafterweise wird in dieser Phase wieder eine größere Schutzzone 7 vorgegeben, welche an den einzuhaltenden Sicherheitsabstand angepasst ist.

Nach Abschluss dieses Einlernvorgangs wird die Abkantpresse 1 in Betrieb genommen, wobei die Bearbeitung des Werkstücks 2 in derselben Bearbei tungsabfolge durchgeführt wird, die während des Einlernvorgangs eingelernt wurde.

Somit legt die Bedienperson zuerst das Werkstück 2 zwischen das Ober- 3 und Unterwerkzeug 4 ein, die zu diesem Zeitpunkt deaktiviert sind. Die Schutzzone 7 ist dabei so dimensioniert, dass dieser Eingriff nicht zu einem Abschalten der Abkantpresse 1 führt.

Im nächsten Bearbeitungsschritt wird mittels des Fußschalters das Oberwerk zeug 3 abgesenkt, bis das Werkstück 2 ohne Spiel zwischen Ober- 3 und Un terwerkzeug 4 liegt. In dieser Phase ist die Schutzzone 7 so dimensioniert, dass der Eingriff in den Bereich der Biegelinie zu einem Abschalten der Abkant presse 1 führt.

Anschließend kann das Bedienpersonal ohne Verletzungsgefahr das zwischen Ober- 3 und Unterwerkzeug 4 liegende Werkstück 2 ausrichten, wobei durch die aktuelle Ausbildung der Schutzzone 7 ein manueller Zugriff auf das Werk stück 2 nicht zum Abschalten der Abkantpresse 1 führt.

Sobald das Werkstück 2 ausgerichtet ist wird der Biegevorgang ausgelöst. Die Freigabe des Biegevorgangs erfolgt dabei nur dann, wenn die aktuellen in der Kamera 5 aufgenommenen Bilder mit dem Referenzbild, welches das ausge richtete Werkstück 2 enthält, übereinstimmen.

Während des anschließenden Aufbiegens des Werkstückes 2 bis zur Zwischen position kann die Bedienperson das Werkstück 2 wieder manuell führen.

Das Erreichen der Zwischenposition wird durch Vergleich der aktuellen Bilder der Kamera 5 mit dem zweiten Referenzbild überprüft.

Während des Vollendens des Biegevorgangs aus der Zwischenposition heraus führt ein Eingriff der Bedienperson in den Bereich des Werkstückes 2 wieder zu einem Abschalten der Abkantpresse 1.

Zur Funktionsüberprüfung der erfindungsgemäßen Schutzeinrichtung wird in vorgegebenen Zeitabständen ein Selbsttest durchgeführt. Vorteilhafterweise wird der Selbsttest periodisch und automatisch, dass heißt ohne externe Akti vierung, durchgeführt.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird sowohl ein statischer als auch ein dynamischer Selbsttest durchgeführt.

Bei dem statischen Selbsttest wird im wesentlichen abgeprüft, ob bei den von der Kamera 5 generierten Bildern vorgegebene Fixpunkte vorhanden sind. Bei einem Fehlen oder einer Veränderung derartiger Fixpunkte wird eine Fehler meldung generiert und das Arbeitsmittel außer Betrieb gesetzt.

Bei diesem statischen Selbsttest wird ausgenutzt, dass die Kamera 5 an der Halterung positionsgenau bleibend ausgerichtet ist, so dass bestimmte Objekte, wie zum Beispiel Teile des Arbeitsmittels oder andere Maschinen, Gebäudewände oder dergleichen unverändert innerhalb des von der Kamera 5 erfassten Erfassungsbereichs 6 angeordnet sind. Während eines Einlernvorgangs vor der Inbetriebnahme der Schutzeinrichtung werden derartige Objekte als Fixpunkte eingelernt und in der Auswerteeinheit abgespeichert.

Mit diesem statischen Selbsttest ist insbesondere die Funktionsfähigkeit der optischen Komponenten einer Kamera 5 überprüfbar.

Bei dem dynamischen Selbsttest wird zu vorgegebenen Zeiten ein definiertes, vorzugsweise sicherheitskritisches Testobjekt in den Bereich einer Schutzzone 7 eingebracht. Wird dieses Testobjekt zu den vorgegebenen Zeiten nicht er kannt, so wird das Arbeitsmittel nicht in Betrieb genommen oder, falls es in Betrieb ist, außer Betrieb gesetzt.

Dieser dynamische Selbsttest wird zweckmäßigerweise jeweils vor der Inbe triebnahme der Schutzeinrichtung durchgeführt. Prinzipiell ist der dynamische Selbsttest auch während des Betriebs der Schutzeinrichtung durchführbar. Je doch muss dann gewährleistet sein, dass anhand des Eingrifforts des Testob jekts oder dessen Ausbildung dieses von den sicherheitskritischen Objekten, die während des Betriebs der Schutzeinrichtung zu erfassen sind, unterscheid bar ist. Dann erfolgt der Nachweis des Testobjekts unabhängig von der Detek tion der sicherheitskritischen Objekte und führt somit zu keiner Beeinträchti gung der Nachweissicherheit der Schutzeinrichtung.

Die Fig. 4 und 5 zeigen Ausführungsbeispiele, bei welchen das von der erfindungsgemäßen Schutzeinrichtung überwachte Arbeitsmittel von einer Druckmaschine 9 gebildet ist.

Fig. 4 zeigt eine Druckmaschine 9 mit einem Anleger 10 und einem Ausleger. Der Anleger 10 bildet den Einzugsbereich, in dem Papierbögen von Papiersta peln 11 abgezogen werden und in die Druckvorrichtung der Druckmaschine 9 eingezogen werden. Die einzelnen Papierstapel 11 werden dabei auf Paletten über einen ersten Kettenförderer 12 dem Anleger 10 zugeführt. Im Bereich des Anlegers 10 werden die Papierstapel 11 auf einer Rollenbahn 13 transportiert. Nach der Bedruckung der Papierbögen werden diese in Papierstapeln 11, die auf Paletten gestapelt sind, im Auslegerbereich über einen zweiten Kettenför derer 14 von der Druckmaschine 9 abtransportiert. In den Bereichen der Ket tenförderer 12, 14 und des Anlegers 10 besteht durch die Fahrbewegungen der Paletten mit den Papierstapeln 11 eine Gefahr von Verletzungen für das Be dienpersonal.

Bei bekannten Druckmaschinen 9 erfolgt die Absicherung dieser Erfassungsbe reiche 6 durch eine Umzäunung, die den Zugriff des Bedienpersonals komplett verhindert. Dadurch wird jedoch die Übersichtlichkeit und Zugänglichkeit der Druckmaschine 9 unnötig stark eingeschränkt. Insbesondere ist es nicht oder nur erschwert möglich, nicht sicherheitskritische Objekte im Erfassungsbereich 6 zu positionieren.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Kamera 5 ober halb der Druckmaschine 9 so montiert, dass der von dieser erfasste Erfassungs bereich 6 die Bereiche des Anlegers 10 und der Kettenförderer 12, 14 umfasst.

Die Funktionsweise der Überwachung mittels der Kamera 5 erfolgt analog zu den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 1-3. Insbesondere wird der Erfassungsbereich 6 wieder in geeigneter Weise in Schutzzonen 7 und gegebe nenfalls in Warnzonen 8 unterteilt, innerhalb derer sicherheitskritische Objekte erfassbar sind.

Fig. 5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Schutzeinrichtung an einer Druckmaschine 9. Die Druckmaschine 9 entspricht dabei der Druckmaschine 9 gemäß Fig. 4. Im Unterschied zur Schutzeinrichtung gemäß Fig. 4 weist die Schutzeinrichtung gemäß Fig. 5 zwei Kameras 5 auf. Der von der ersten Kamera 5 erfasste Erfassungsbereich 6 umfasst den ersten Kettenförderer 12 für die Zufuhr von Papierstapeln 11 zur Druckmaschine 9.

Der von der zweiten Kamera 5 erfasste Erfassungsbereich 6 umfasst den zwei ten Kettenförderer 14 für den Abtransport von Papierstapeln 11 von der Druckmaschine 9.

Die von den Kameras 5 erfassten Erfassungsbereiche 6 sind dabei so dimensio niert, dass deren Breiten größer als die Breiten der Kettenförderer 12, 14 sind. Auf diese Weise können sicherheitskritische Objekte bereits erfasst werden, bevor diese in den Bereich der Kettenförderer 12, 14 eingedrungen sind. Zur Orientierung des Bedienpersonals können die Grenzen der Schutzzonen 7 in nerhalb der Erfassungsbereiche 6 durch Linien auf dem Boden der Halle, in der die Druckmaschine 9 angeordnet ist, markiert sein.

Zweckmäßigerweise werden bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 4 und 5 vor Inbetriebnahme der Schutzeinrichtung die auf den Paletten zu transportierenden Papierstapel 11 als nicht sicherheitskritische Objekte in der Auswerteeinheit eingelernt und abgespeichert.

Fig. 6 zeigt einen Anleger 10 einer Druckmaschine 9, welcher von einer Schutzeinrichtung mit einer Kamera 5 überwacht wird. Die Ausbildung der Druckmaschine 9 entspricht der Druckmaschine 9 gemäß den Fig. 4 und 5.

Der Anleger 10 besteht im wesentlichen aus einem Rahmen 15, innerhalb des sen ein Papierstapel 11 angeordnet ist. Von der Oberseite des Papierstapels 11 wird mittels eines Greifers 16 der Papiereinzug von Papierbögen in die nicht dargestellte Druckvorrichtung der Druckmaschine 9 bewerkstelligt.

Die Kamera 5 ist oberhalb des Anlegers 10 angebracht, so dass der von der Kamera 5 erfasste Erfassungsbereich 6 die Oberseite des Papierstapels 11 und den Greifer 16 umfasst. Die Schutzzone 7 innerhalb des Erfassungsbereichs 6 wird so dimensioniert, dass der Arbeitsbereich des Greifers 16, der für das Be dienpersonal gefahrbringende Bewegungen ausführt, vollständig erfasst wird.

Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Schutzeinrichtung, die zur Über wachung des Vorfelds eines als Arbeitsroboters ausgebildeten Arbeitsmittels dient. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Arbeitsroboter von einem Schweißroboter 17 gebildet.

Der Schweißroboter 17 befindet sich in einer eingezäunten Fertigungszelle 18 mit einer Einzäunung 19, die eine Zugangsöffnung 20 aufweist. Über die Zu gangsöffnung 20 werden Gegenstände in die Fertigungszelle 18 eingebracht und aus dieser abtransportiert. Zudem hat das Bedienpersonal über diese Zu gangsöffnung 20 Zugang zu der Fertigungszelle 18. Der Bereich der Zugangs öffnung 20 bildet den Erfassungsbereich 6, der mit der Kamera 5 der Schutz einrichtung erfasst wird.

Der Erfassungsbereich 6, der wiederum in geeigneter Weise in eine oder meh rere Schutzzonen 7 sowie gegebenenfalls Warnzonen 8 unterteilt ist, befindet sich in Abstand zum Arbeitsbereich des Schweißroboters 17. Dadurch kann bei Eingriff eines sicherheitskritischen Objekts in eine Schutzzone 7 der Schweiß roboter 17 rechtzeitig außer Betrieb gesetzt werden, bevor das sicherheitskriti sche Objekt durch die Schutzzone 7 zum Schweißroboter 17 gelangen kann. Die sicherheitskritischen Objekte sind in diesem Fall von Personen gebildet. Nicht sicherheitskritische Objekte, wie zum Beispiel Werkstücke 2, die in eine Schutzzone 7 eindringen können werden vorzugsweise vor der Inbetriebnahme der Schutzeinrichtung eingelernt und in der Auswerteeinheit abgespeichert.

Bezugszeichenliste

1

Abkantpresse

2

Werkstück

3

Oberwerkzeug

4

Unterwerkzeug

5

Kamera

6

Erfassungsbereich

7

Schutzzone

8

Warnzone

9

Druckmaschine

10

Anleger

11

Papierstapel

12

Kettenförderer

13

Rollenbahn

14

Kettenförderer

15

Rahmen

16

Greifer

17

Schweißroboter

18

Fertigungszelle

19

Einzäunung

20

Zugangsöffnung

Claims

1. Vorrichtung zur Überwachung eines Erfassungsbereichs (6) an einem Arbeitsmittel mit wenigstens einer Kamera (5) zur fortlaufenden Erfas sung des Erfassungsbereichs (6), mit einer Auswerteeinheit, in welche von der Kamera (5) erzeugte Bildinformationen eingelesen werden, an hand derer durch Vergleich mit in der Auswerteeinheit abgespeicherten Referenzbildern und/oder durch eine Farbmerkmalsanalyse sicherheits kritische Objekte innerhalb wenigstens einer Schutzzone (7) innerhalb des Erfassungsbereichs (6) erfassbar sind, wobei bei Detektion wenigs tens eines sicherheitskritischen Objekts innerhalb der Schutzzone (7) das Arbeitsmittel über die Auswerteeinheit außer Betrieb gesetzt ist, und wobei das Ar beitsmittel über die Auswerteeinheit in Betrieb gesetzt ist, falls sich kein sicherheitskritisches Objekt innerhalb der Schutzzone (7) befindet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass von der Auswerteeinheit ein Schaltausgang zum Arbeitsmittel geführt ist, welcher in Abhängigkeit davon, ob sich ein sicherheitskritisches Objekt in der Schutzzone (7) befindet oder nicht, einen definierten Schaltzustand ein nimmt, wobei in Abhängigkeit dieses Schaltzustands das Arbeitsmittel in Betrieb oder außer Betrieb gesetzt ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, dass innerhalb des von der Kamera (5) erfassten Überwachungsbe reichs neben der Schutzzone (7) wenigstens eine Warnzone (8) definiert ist, wobei bei einem in der Warnzone (8) befindlichen sicherheitskriti schen Objekt über die Auswerteeinheit ein Warnmelder aktiviert wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Warn melder über einen Warnausgang an die Auswerteeinheit angeschlossen ist, wobei der Warnmelder in Abhängigkeit des Schaltzustands des Warnausgangs aktiviert oder deaktiviert ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeich net, dass der Warnmelder ein optisches und/oder akustisches Warnsignal abgibt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Warnzone (8) an die Schutzzone (7) angrenzt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass für ein si cherheitskritisches Objekt innerhalb der Warnzone (8) dessen Bewe gungsrichtung erfassbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Akti vierung des Warnmelders nur dann erfolgt, wenn sich ein sicherheitskriti sches Objekt innerhalb der Warnzone (8) auf die Schutzzone (7) zu be wegt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3-8, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils mehrere Schutzzonen (7) und Warnzonen (8) vorgesehen sind, wobei jeweils einer Schutzzone (7) ein Schaltausgang und jeder Warnzone (8) ein Warnausgang zugeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Ar beitsmittel über die Auswerteeinheit außer Betrieb gesetzt ist, falls sich in wenigstens einer Schutzzone (7) ein sicherheitskritisches Objekt befindet.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3-10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessungen der Schutzzonen (7) und Warnzonen (8) jeweils durch Eingabe von Parameterwerten in die Auswerteeinheit dimensio nierbar sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3-11, dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessungen der Schutzzonen (7) und Warnzonen (8) jeweils durch einen Einlernvorgang vorgebbar sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3-12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltzustände der Schaltausgänge und Warnausgänge durch Anzeigemittel visualisiert sind.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Erfassungsbereichs (6) für vorgegebene Zeitintervalle Bereiche ausblendbar sind, so dass bei Eindringen sicherheitskritischer Objekte in diese Bereiche keine Außerbetriebsetzung des Arbeitsmittels über einen Schaltausgang und keine Aktivierung eines Warnmelders über einen Warnausgang erfolgt.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens abschnittsweise geradlinig verlaufende Grenze einer Schutzzone (7) mittels eines sichtbaren Lichtstrahls visualisierbar ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-15, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit mit der Kamera (5) oder den Kameras (5) über ein Sicherheitsbussystem mit der Steuerung des Arbeitsmittels verbunden ist bzw. sind.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-16, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (5) auf einer mechanischen Halterung formschlüssig aufsitzt, welche unabhängig von der Kamera (5) in den drei Raumrich tungen justierbar ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-17, dadurch gekennzeichnet, dass der Kamera (5) oder jeder Kamera (5) ein aktives Eigenbeleuch tungssystem zugeordnet ist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-18, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsmittel von einer Abkantpresse (1) gebildet ist, welche wenigstens ein Oberwerkzeug (3) aufweist, welches mit wenigstens ei nem Unterwerkzeug (4) zusammenwirkt.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzzone (7) die Biegelinie zwischen Ober- (3) und Unterwerkzeug (4) erfasst.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 oder 21, dadurch gekenn zeichnet, dass die Abkantpresse (1) mehrere Paare von zusammenwir kenden Ober- (3) und Unterwerkzeugen (4) aufweist, wobei jeweils eine vorgegebene Anzahl derartiger Paare von Ober- (3) und Unterwerkzeu gen (4) von einer Kamera (5) überwacht wird.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-18, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsmittel von einer Druckmaschine (9) mit einem An- und Ausleger gebildet ist.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass mittels wenigstens einer Kamera (5) als Erfassungsbereich (6) des An- (10) und/oder Auslegers der Druckmaschine (9) erfassbar ist.

24. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Kamera (5) als Erfassungsbereich (6) der Papiereinzugsbereich am Anleger (10) der Druckmaschine (9) erfassbar ist.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-24, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsmittel von einem Arbeitsroboter gebildet ist.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-25, dadurch gekennzeichnet, dass die sicherheitskritischen Objekte von Personen gebildet sind.

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-26, dadurch gekennzeichnet, dass die sicherheitskritischen Objekte von Händen und/oder Fingern von Personen gebildet sind.

28. Verfahren zur Überwachung eines Erfassungsbereichs (6) an einem Ar beitsmittel mittels einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-27 umfassend folgende Verfahrensschritte:
Mit wenigstens einer Kamera (5) wird fortlaufend ein Erfassungsbereich (6) erfasst,
die bei der Erfassung in der Kamera (5) erzeugte Bildinformation in Form von Farbwerten wird in eine Auswerteeinheit eingelesen,
anhand der eingelesenen Farbwerte werden sicherheitskritische Objekte von nicht sicherheitskritischen Objekten unterschieden,
bei Detektion wenigstens eines sicherheitskritischen Objekts innerhalb wenigstens einer Schutzzone (7) innerhalb des Erfassungsbereichs (6) wird das Arbeitsmittel über die Auswerteeinheit außer Betrieb gesetzt, wogegen das Arbeitsmittel über die Auswerteeinheit in Betrieb gesetzt wird, falls sich kein sicherheitskritisches Objekt in der Schutzzone (7) befindet.

29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass ein von der Kamera (5) erzeugtes Bild in Form einer Matrix von Pixeln mit unterschiedlichen Farbwerten in die Auswerteeinheit eingelesen wird, dass in der Auswerteeinheit zur Unterscheidung der sicherheitskritischen Ob jekte von nicht sicherheitskritischen Objekten die Farbwerte mit einer Schwellwerteinheit bewertet werden, wodurch aus den eingelesenen Bil dern Binärbilder erzeugt werden.

30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwellwerteinheit Bestandteil eines neuronalen Netzwerks ist.

31. Verfahren nach einem der Ansprüche 29 oder 30, dadurch gekennzeich net, dass jedem Pixel eines in die Auswerteeinheit eingelesenen Bildes drei Farbwerte der Grundfarben Rot, Grün und Blau zugeordnet sind, wobei in der Auswerteeinheit eine Linearkombination der einzelnen, mit vorgebbaren Gewichtungsfaktoren gewichteten Farbwerte gebildet wird, und dass die Linearkombination der Farbwerte mit der Schwellwertein heit bewertet wird.

32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestim mung des Schwellwerts oder der Schwellwerte der Schwellwerteinheit und/oder der Gewichtungsfaktoren die Farben der sicherheitskritischen Objekte in einem Einlernvorgang eingelernt werden.

33. Verfahren nach einem der Ansprüche 29-31, dadurch gekennzeichnet, dass bei von Personen oder Händen und/oder Fingern von Personen ge bildeten sicherheitskritischen Objekten diese mit Schutzkleidung mit ei ner vorgegebenen Farbe bekleidet sind, wobei der Schwellwert oder die Schwellwerte der Schwellwerteinheit an die Farbe der Schutzkleidung angepasst wird bzw. werden.

34. Verfahren nach einem der Ansprüche 29-33, dadurch gekennzeichnet, dass in einem mittels der Schwellwerteinheit generierten Binärbild die si cherheitskritischen Objekte ein zusammenhängendes Gebiet von Vor dergrundpixeln bilden, und dass in dem dieses Gebiet umgebenden Hintergrund vereinzelte Vordergrundpixel innerhalb von Gebieten mit Hin tergrundpixeln mittels morphologischer Operatoren eliminiert werden.

35. Verfahren zur Überwachung eines Erfassungsbereichs (6) an einem Ar beitsmittel mittels einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-27 umfassend folgende Verfahrensschritte:
Mit wenigstens einer Kamera (5) wird fortlaufend ein Erfassungsbereich (6) erfasst,
die bei der Erfassung in der Kamera (5) erzeugte Bildinformation wird in eine Auswerteeinheit eingelesen,
durch Vergleich der Bildinformation mit in der Auswerteeinheit abge speicherten Referenzbildern werden innerhalb wenigstens einer Schutz zone (7) innerhalb des Erfassungsbereichs (6) sicherheitskritische Ob jekte erfasst,
bei Detektion wenigstens eines sicherheitskritischen Objekts innerhalb der Schutzzone (7) wird das Arbeitsmittel über die Auswerteeinheit außer Betrieb gesetzt, wogegen das Arbeitsmittel über die Auswerteeinheit in Betrieb gesetzt wird, falls sich kein sicherheitskritisches Objekt in der Schutzzone (7) befindet.

36. Verfahren nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bewer tung der Bilder und Referenzbilder diese durch Bewertung der Beträge der Gradienten deren Helligkeitsverteilungen in binäre Kantenbilder ge wandelt werden.

37. Verfahren nach einem der Ansprüche 35 oder 36, dadurch gekennzeich net, dass die Schutzzone (7) von einem Referenzobjekt mit definiertem Kontrastmuster begrenzt ist, welches zumindest einen Teil des oder eines Referenzbildes bildet.

38. Verfahren nach einem der Ansprüche 35-37, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Einlernvorgangs die Bearbeitungsschritte bei der Bearbeitung eines ein nicht sicherheitskritisches Objekt bildenden Werkstü ckes (2) mit dem Arbeitsmittel mittels der Kamera (5) erfasst werden und dass zur Unterscheidung der sicherheitskritischen Objekte von nicht si cherheitskritischen Objekten die dabei erfassten Bilder mit den jeweili gen während des Einlernvorgangs aufgenommenen Referenzbildern ver gleichen werden.

39. Verfahren nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutz zonen (7) und/oder die Warnzonen (8) während der Abfolge der Bear beitungsschritte zeitlich veränderlich sind.

40. Verfahren nach einem der Ansprüche 28-39, dadurch gekennzeichnet, dass zur Funktionsüberprüfung in vorgegebenen Zeitabständen ein Selbsttest durchgeführt wird.

41. Verfahren nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass ein statischer Selbsttest durchgeführt wird, bei welchem das Vorhandensein vorgege bener Fixpunkte in den von der oder einer Kamera (5) generierten Bil dern abgeprüft wird.

42. Verfahren nach einem der Ansprüche 40 oder 41, dadurch gekennzeich net, dass ein dynamischer Selbsttest durchgeführt wird, bei welchem zu vorgegebenen Zeiten abgeprüft wird, ob ein in die Schutzzone (7) einge brachtes Testobjekt erkannt wird.