DE102005011116B4

DE102005011116B4 - Vorrichtung zur Ansteuerung und/oder Überwachung eines Flügels

Info

Publication number: DE102005011116B4
Application number: DE200510011116
Authority: DE
Inventors: Hans Minder; Thomas Eichmann
Original assignee: Agtatec AG
Current assignee: Cedes AG; Agtatec AG
Priority date: 2005-03-10
Filing date: 2005-03-10
Publication date: 2012-03-15
Anticipated expiration: 2025-03-11
Also published as: DE102005011116A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ansteuerung und/oder Überwachung wenigstens eines automatisch angetriebenen Flügels (1, 2), insbesondere eines Türflügels, mit einer Sensoreinrichtung (5), welche wenigstens einen Distanzsensor umfasst, der durch Abstandsmessung Objekte in einem dem Distanzsensor zugeordneten Überwachungsbereich (U1) detektiert, wobei in Abhängigkeit vor der Detektion degen des Flügels (1, 2) gesteuert werden. Die Vorrichtung ist durch folgende Merkmale gekennzeichnet: – der wenigstens eine Distanzsensor umfasst eine 3D-Kamera (5b) zur Erfassung von dreidimensionalen Objekten, wobei der 3D-Kamera (5b) eine Lichtquellenanordnung (5d) zum Aussenden von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere von Strahlungsimpulsen, zugeordnet ist; – die Lichtquellenanordnung (5d) ist derart ausgestaltet, dass sie wenigstens den Überwachungsbereich (U1) des Distanzsensors ausleuchtet; – die 3D-Kamera (5b) ist derart ausgestaltet, dass sie durch Detektion und Auswertung von Strahlung der Lichtquellenanordnung (5d), welche an einem Objekt im Überwachungsbereich (U1) des Distanzsensors reflektiert und/oder gestreut wurde, die dreidimensionale Struktur des Objekts erfasst und hierdurch das Objekt detektiert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ansteuerung und/oder Überwachung wenigstens eines automatisch angetriebenen Flügels, insbesondere eines Türflügels, sowie eine Türanlage, welche eine solche Vorrichtung umfasst.
Automatische Schiebetüranlagen sind üblicherweise mit Sensoreinrichtungen ausgestattet, um das automatische Öffnen der Schiebetüren der Anlage zu gewährleisten, wenn sich eine Person den Schiebetüren nähert. Aus dem Stand der Technik sind unter anderem Bewegungssensoren in der Form von Radarsensoren bekannt, welche Bewegungen in einem vorgegebenen Umkreis um die Durchgangsöffnung der Schiebetüranlage erfassen. Um darüber hinaus Personen im Nahbereich der Schiebetüren vor den gefährlichen Öffnungs- bzw. Schließbewegungen der Türen zu schützen, ist es ferner bekannt, sogenannte Präsenz-Sensoren zu verwenden, die häufig auf der Aktiv-Infrarot-Technik basieren. Gemäß dieser Technik wird von dem Sensor Infrarotstrahlung in den zu überwachenden Bereich ausgesendet und der Sensor erfasst Intensitätsveränderungen der reflektierten Strahlung, wodurch Objekte im Überwachungsbereich detektiert werden.
Aus der DE 198 04 632 C2 ist ferner die Verwendung von kamerafreien Distanzsensoren zur Überwachung einer Schiebetüranlage bekannt.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Sensoreinrichtungen zur Detektion von Objekten im Bereich einer Schiebetüranlage weisen den Nachteil auf, dass sie nicht die räumliche Ausdehnung der Objekte erfassen. Insbesondere bei der Verwendung von Aktiv-Infrarot-Sensoren kann es zu Fehlfunktionen kommen, wenn die Veränderung der Intensität der Infrarotstrahlen nicht auf einem dreidimensionalen Objekt im Überwachungsbereich beruhen, sondern auf Verunreinigungen bzw. nasse Stellen am Boden zurückzuführen sind.
Neben den oben genannten Distanzsensoren zur Überwachung einer Schiebetüranlage sind allerdings grundsätzlich auch Überwachungseinrichtungen unter Verwendung von zumindest einer oder gegebenenfalls auch mehreren Kameras bekannt.
So beschreibt beispielsweise die DE 102 05 281 A1 ein System zur Türraumüberwachung eines Fahrzeuges, welches mit einem und vorzugsweise mit zwei Abstandssensoren arbeitet. In einer bevorzugten Ausführungsvariante kann eine 3D-Kamera verwendet werden, also eine sogenannte ”Stereo-Kamera”, wodurch ein räumliches Abbild erfasst werden kann. Die beiden eine Stereo-Kamera bildenden Einzelkameras dienen dabei als erster und zweiter Abstandssensor.
Aus der DE 197 00 811 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ansteuerung von Türanlagen in Abhängigkeit von der Anwesenheit von Personen bekannt, wobei gemäß dieser Vorveröffentlichung der Bereich der Türanlage von wenigstens einer Videokamera fortlaufend beobachtet wird. Dabei soll durch die Videokamera und/oder geeignete Sensoren Objektbewegungen innerhalb des zu überwachenden Raumes erfasst werden. Das Videobild kann dann einer Analyse unterzogen werden, um anhand der Analyse festzustellen, ob es sich bei dem bewegten Objekt um eine Person handelt oder nicht.
Schließlich ist aus der DE 195 22 760 C2 eine automatische Tür und ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen automatischen Tür als bekannt zu entnehmen, wobei als sensorisches Mittel zur Steuerung und Überwachung der sicherheitsrelevanten Funktionen der Tür mindestens eine Videokamera verwendet wird, die als CCD-Videokamera (Charge Coupled Device) ausgeführt ist. Mit Hilfe eines Konturgebers sollen die Abweichungen einzelner Pixel vom erfassten Referenzbild festgestellt und in Abhängigkeit davon eine Folgesteuerung ausgelöst werden.
Mit anderen Worten handelt es sich bei den vorstehend verwendeten Videokameras grundsätzlich nur um Kamerasysteme, die einen Überwachungsbereich flächig abbilden. Dies gilt letztlich auch für die erwähnte 3D- oder Stereokamera, in der nur aus unterschiedlichen ”Blickwinkeln” zweiflächige Abbildfunktionen einer 3D-Struktur erzielt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Vorrichtung bzw. Türanlage zur Ansteuerung und Überwachung eines automatisch angetriebenen Flügels zu schaffen, welche zuverlässiger als die aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen funktioniert.
Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Analog zum Stand der Technik umfasst die Sensoreinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wenigstens einen Distanzsensor, der durch Abstandsmessung Objekte in einem dem Distanzsensor zugeordneten Überwachungsbereich detektiert, wobei in Abhängigkeit von der Detektion des Distanzsensors Öffnungs- und/oder Schließbewegungen des Flügels gesteuert werden. Im Unterschied zum Stand der Technik umfasst dieser Distanzsensor jedoch eine 3D-Kamera zur Erfassung der dreidimensionalen Struktur von Objekten, wobei der 3D-Kamera eine Lichtquellenanordnung zum Aussenden von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere von Strahlungsimpulsen, zugeordnet ist. Die elektromagnetische Strahlung kann hierbei in einem beliebigen Frequenzbereich liegen, insbesondere muss die Strahlung nicht im sichtbaren Lichtspektrum liegen. Erfindungsgemäß wird deshalb eine elektromagnetische Strahlung verwendet, die im nicht sichtbaren Spektrum liegt. Mit anderen Worten wird also eine Strahlungsquelle verwendet, welche eine für das menschliche Auge nicht-sichtbare Strahlung aussendet. Die Lichtquellenanordnung ist ferner derart ausgestaltet, dass sie wenigstens den Überwachungsbereich des Distanzsensors ausleuchtet. Die 3D-Kamera kann durch Detektion und Auswertung von Strahlung der Lichtquellenanordnung, welche an einem Objekt im Überwachungsbereich des Distanzsensors reflektiert und/oder gestreut wurde, die dreidimensionale Struktur des Objekts durch Laufzeitmessung der Strahler vom Objekt bis zur 3D-Kamera erfassen und hierdurch das Objekt detektieren. Durch die Verwendung einer 3D-Kamera wird die Distanz eines Objekts wesentlich genauer und zuverlässiger erfasst, so dass die eingangs beschriebenen Fehlfunktionen bekannter Sensoren vermieden werden.
Die Verwendung von 3D-Kameras, die nach dem Laufzeitverfahren arbeiten, ist grundsätzlich beispielsweise aus der DE 44 39 298 A1 bekannt. Dabei wird in dieser Vorveröffentlichung als wesentlich herausgestellt, dass der Sender intensitätsmodulierte Lichtwellen mindestens eines Spektralbereichs aussendet und die von der 3D-Szene in den Empfänger reflektierten Lichtwellen (vorzugsweise durch vorgeschaltete Bandfilter spektral getrennt über mindestens einen Intensitätsmodulator wahlweise von mindestens einem spektral zugehörigen 2D-Empfangselement) pixelweise in elektrische Signale umgewandelt werden. Wichtig ist dabei auch, dass die Aussendung in dem sichtbaren Spektralbereichen erfolgt, vorzugsweise in den drei Farben Rot, Grün und Blau. Aus den so pixelweise in elektrische Signale umgewandelten Empfangsdaten lassen sich zumindest dreidimensionale Grauwertbilder und vorzugsweise dreidimensionale Farbbilder rekonstruieren. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Lichtquelle des Senders zumindest zeitweilig Licht konstanter Intensität aussendet, das durch einen nachgeschalteten optischen Intensitätsmodulator moduliert wird.
Unabhängig davon sind jedenfalls derartige Entfernungsmesseinrichtungen zur Steuerung eines automatischen Türantriebes bisher nicht verwendet worden. Zudem schlägt die Erfindung auch einen anderen Lösungsweg insoweit ein, als im Gegensatz zur DE 44 39 298 die Sensoreinrichtung nicht im sichtbaren Lichtbereich, beispielsweise unter Verwendung von Lichtwellen in den Farben Rot, Grün und Blau, arbeiten soll, sondern im Gegensatz dazu in dem nicht-sichtbaren Lichtbereich.
Die Erfindung beruht dabei ferner auf der Verwendung der Technologie einer 3D-Erfassung von Objekten mittels einer Kamera, wobei diese Technologie erstmals zur Überwachung von automatisch angetriebenen Flügeln eingesetzt wird und hierfür entsprechend angepasst ist. Mittels der 3D-Kamera wird dabei vorzugsweise die Flugzeit von Strahlungsimpulsen der Lichtquellenanordnung gemessen, wobei die Messung insbesondere auf der Bestimmung der Phase der auf die Kamera auftreffenden Strahlungsimpulse beruht. Vorzugsweise verwendet die Erfindung eine Technologie, die von der CEDES AG und dem CSEM (CSEM = Centre Suisse d'Électronique et de Microtechnique) entwickelt wurde. Die gemäß dieser Technologie geschaffene 3D-Kamera mit der Bezeichnung ESPROS/TOF ist als Halbleiterchip aufgebaut und besitzt Zehntausende von sogenannten ”Lock-in-Pixeln”, mit denen die Flugzeit von ausgesendeten Strahlungsimpulsen gemessen wird. Diese Technologie ist insbesondere in den Patentanmeldungen EP 1 152 26 A1 und WO2004/001354 A1 sowie in der Veröffentlichung von R. Lange und P. Seitz, ”Solid State Time-of-Flight Range Camera”, IEEE Journal of Quantum Electronics, Band 37 (3), Seiten 390 bis 397, März 2001, beschrieben, wobei der Offenbarungsgehalt dieser Druckschriften Bestandteil der vorliegenden Patentanmeldung ist.
Sofern in der 3D-Kamera eine Pixelanordnung zur Strahlungsdetektion vorgesehen ist, wurde diese Pixelanordnung vorzugsweise mit CCD-Technologie oder CMOS-APS/CCD-Technologie hergestellt.
Um die Pixelanordnung der Kamera dem erwünschten Überwachungsbereich des Distanzsensors anzupassen, werden vorzugsweise nur diejenigen Pixel zur Detektion von Strahlung aktiviert, die einen Bildausschnitt der Kamera erfassen, der im Überwachungsbereich des Distanzsensors liegt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird durch den Distanzsensor ein Nahbereich des wenigstens einen Flügels überwacht, insbesondere ein Bereich bis zu einem Abstand von mindestens 20 cm von der Vorder- und/oder Rückseite des Flügels. Der Distanzsensor dient somit zur Überwachung von gefährlichen Türbewegungen im Nahbereich des Flügels, wobei der Abstand von mindestens 20 cm durch entsprechende Normen bei Türanlagen gefordert wird.
Um gefährliche Türbewegungen bei der Detektion eines Objekts zu verhindern, wird in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine Bewegung des Flügels abgebrochen und/oder umgekehrt, wenn der Distanzsensor ein Objekt in seinem Überwachungsbereich detektiert.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Sensoreinrichtung ein sogenannter Kombisensor, der neben dem Distanzsensor ferner wenigstens einen Bewegungssensor, insbesondere einen Radarsensor, umfasst, um bewegte Objekte in einem dem Bewegungssensor zugeordneten Überwachungsbereich zu erfassen. Der Bewegungssensor überwacht hierbei vorzugsweise den Fernbereich des Türflügels, der sich wenigstens in einem Teilabschnitt insbesondere bis zu einem Abstand von wenigstens einem Meter von der Vorder- und/oder Rückseite des Flügels erstreckt. Falls der Fernbereich für die Türöffnung nicht sehr groß sein muss, kann dieser Bereich mit einer Erweiterung der 3D Kamera überwacht werden. Dazu werden zusätzlich Lichtquellen und eine angepasste Software (Programm für die Türsteuerung) benötigt. In diesem Fall braucht es den Radarteil nicht.
Die in dem erfindungsgemäßen Distanzsensor verwendete Lichtquellenanordnung umfasst vorzugsweise eine Infrarotlichtquelle, welche für das menschliche Auge nicht sichtbar ist. Im Unterschied zu sichtbaren Licht werden störende, durch den Distanzsensor verursachte Lichteffekte am Türflügel vermieden. Vorzugsweise umfasst die Lichtquellenanordnung eine LED-Anordnung. Ferner kann in der Lichtquellenanordnung eine Linsenanordnung vorgesehen sein, mit der aus den von der Lichtquellenanordnung ausgesendeten Lichtstrahlen einzelne Lichtfelder erzeugt werden, wobei die Gesamtheit aller Lichtfelder den Überwachungsbereich des wenigstens einen Distanzsensors ausleuchtet.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Ansteuern und/oder Überwachen eines Flügels wird vorzugsweise in einer Türanlage mit wenigstens einem Türflügel, insbesondere einem Faltflügel und/oder Drehflügel und/oder Schiebeflügel und dergleichen, verwendet, wobei der Türflügel durch Falt- und/oder Dreh- und/oder Schiebebewegungen eine Durchgangsöffnung in der Schiebetüranlage öffnet und/oder schließt. Dabei ist die 3D-Kamera vorzugsweise derart angeordnet, dass sie Objekte in einem Überwachungsbereich erfasst, der auf beiden Seiten der Durchgangsöffnung liegt, wobei die Lichtquellenanordnung zur Durchgangsöffnung derart gerichtet ist, dass sie den Überwachungsbereich auf beiden Seiten der Durchgangsöffnung ausleuchtet. Die 3D-Kamera und die Lichtquellenanordnung sind hierbei insbesondere auf einer Seite der Durchgangsöffnung, vorzugsweise oberhalb der Durchgangsöffnung, angeordnet. Auf diese Weise wird es durch lediglich einen Distanzsensor ermöglicht, beide Seiten einer Türanlage zu überwachen.
Sofern die erfindungsgemäße Türanlage Schiebeflügel umfasst und eine 3D-Kamera mit einer Pixelanordnung verwendet, werden insbesondere diejenigen Pixel der Pixelanordnung deaktiviert, welche Objekte in dem Bereich der Durchgangsöffnung erfassen, in dem der wenigstens eine Schiebeflügel zum Öffnen bzw. zum Schließen der Durchgangsöffnung verfährt. Hierdurch wird eine Selbstdetektion der Anlage durch die Schiebeflügel vermieden.
Um effektiv die gesamte Durchgangsöffnung zu überwachen, ist der Überwachungsbereich des Distanzsensors in der erfindungsgemäßen Türanlage derart gewählt, dass er sich über die gesamte Breite der Durchgangsöffnung erstreckt. Insbesondere umfasst der Überwachungsbereich des Distanzsensors einen Streifen von wenigstens 20 cm auf jeder Seite der Durchgangsöffnung, was durch entsprechende Normen gefordert ist.
Die in der erfindungsgemäßen Türanlage verwendete Sensoreinrichtung ist vorzugsweise ein Kombisensor mit wenigstens einem Bewegungssensor zur Detektion von bewegten Objekten in einem dem Bewegungssensor zugeordneten Überwachungsbereich, wobei der Bewegungssensor einen Fernbereich der Türanlage überwacht, der sich wenigstens in einem Teilabschnitt vorzugsweise bis zu einem Abstand von wenigstens einem Meter von der Durchgangsöffnung erstreckt. Durch die Verwendung eines Kombisensors kann effektiv das Öffnen und Schließen der Türflügel beim Durchgehen von Personen gesteuert werden, und es kann ferner sichergestellt werden, dass Personen durch die Bewegung des Türflügel im Nahbereich der Türanlage nicht verletzt werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend detailliert anhand der beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen:
1: eine dreidimensionale, schematisierte Ansicht einer Schiebetüranlage, welche die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung umfasst;
1a: eine schematisierte Darstellung der Sensoreinrichtung 5 aus 1;
2 und 3: schematisierte Draufsichten auf eine Schiebetüranlage, welche eine erste Ausführungsform der Überwachungsvorrichtung umfasst, wobei anhand dieser Figuren die Funktionsweise der Überwachungsvorrichtung erläutert wird;
4 und 5: schematisierte Draufsichten auf eine Schiebetüranlage, welche eine zweite Ausführungsform der Überwachungsvorrichtung umfasst, wobei anhand dieser Figuren die Funktionsweise der Überwachungsvorrichtung erläutert wird.
In 1 ist in perspektivischer Ansicht eine schematisiert dargestellte Schiebetüranlage gezeigt, welche zwei automatisch angetriebene Schiebetürflügel 1 und 2 aufweist, die über eine (nicht gezeigte) Antriebsvorrichtung angetrieben werden. Die Antriebsvorrichtung befindet sich in einem Antriebskasten 3 über den Schiebetüren und bewirkt ein synchronisiertes Öffnen und Schließen der Schiebetürflügel. Solche Schiebetüranlagen sind hinlänglich aus dem Stand der Technik bekannt, so dass auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet wird.
Die Schiebetürflügel 1 und 2 sind in 1 in halb geöffneter Stellung gezeigt und sie dienen dazu, eine Durchgangsöffnung 4 für eine sich nähernde Person automatisch zu öffnen und anschließend wieder zu schließen. Hierzu ist oberhalb der Schiebetüranlage mittig zwischen den seitlichen Begrenzungen der Durchgangsöffnung ein sogenannter Kombisensor 5 vorgesehen. Der Kombisensor umfasst einersets einen Distanzsensor in der Form einer 3D-Kamera und andererseits einen Bewegungssensor. Der Distanzsensor überwacht einen Nahbereich U1 der Durchgangsöffnung 4. Dieser Nahbereich ist ein rechteckförmiger Streifen, der sich über die gesamte Breite der Durchgangsöffnung 4 erstreckt, wobei die parallel zur Bewegungsrichtung der Schiebetüren verlaufenden Streifenränder einen Abstand von in etwa 20 cm von der Durchgangsöffnung 4 aufweisen. Demgegenüber überwacht der Bewegungssensor des Kombisensors 5 einen Fernbereich U2 der Schiebetüranlage, der sich von der Seite der Schiebetüranlage, auf der sich die Kombisensor 5 befindet, bogenförmig nach außen erstreckt, wobei der am weitesten von der Durchgangsöffnung 4 entfernte Punkt B des Bogens einen Abstand von einigen Metern zur Durchgangsöffnung 4 aufweist.
Der Bewegungssensor ist vorzugsweise ein Radarsensor, der nur auf bewegte Objekte im Überwachungsbereich U2 reagiert. Wird eine Bewegung eines Objekts, insbesondere einer sich der Durchgangsöffnung nähernden Person, durch den Radarsensor detektiert, erfolgt durch eine entsprechende Ansteuerung automatisiert das Öffnen der Schiebetürflügel 1 und 2. Nachdem die Person den Überwachungsbereich U2 verlassen hat, insbesondere nachdem die Person durch die Durchgangsöffnung 4 hindurchgegangen ist, meldet der Radarsensor kein Detektionssignal mehr, woraufhin sich durch eine entsprechende Ansteuerung die Schiebetürflügel 1 und 2 wieder schließen.
Um vorgegebene Sicherheitsnormen für Schiebetüranlagen zu erfüllen, ist es notwendig, dass Personen vor den gefährlichen Türbewegungen der Schiebetürflügel 1 und 2 geschützt werden. Hierzu dient der Distanzsensor, der den Überwachungsbereich U1 überwacht. Dieser Distanzsensor dient dazu, Objekte zu detektieren, die sich im Nahbereich der Tür befinden und welche sich nicht bewegen. Hierdurch wird beispielsweise eine Person geschützt, die zunächst den Überwachungsbereich U2 betritt und dann in der Durchgangsöffnung 4 stehen bleibt. Bei alleiniger Verwendung eines Bewegungssensors würde die Schiebetüranlage sich wieder schließen, obwohl sich eine Person in der Durchgangsöffnung befindet, da der Bewegungssensor nur auf Bewegungen und nicht auf statische Objekte reagiert. Durch den Distanzsensor, der über eine 3D-Kamera mittels Abstandsmessung Objekte in dem Überwachungsbereich U1 erfasst, wird jedoch festgestellt, dass sich ein Objekt im Nahbereich der Schiebetüranlage befindet, so dass keine Schließbewegung ausgeführt wird bzw. eine bereits begonnene Schließbewegung unterbrochen und/oder umgekehrt wird.
Aus dem Stand der Technik sind bereits Distanzsensoren zur Überwachung einer Schiebetüranlage bekannt. Diese Sensoren umfassen z. B. eine Infrarotlichtquelle, welche den Überwachungsbereich U1 ausleuchtet, wobei über Veränderungen in der Intensität des im Überwachungsbereich reflektierten Lichts statische Objekte detektiert werden. Solche Distanzsensoren weisen jedoch insbesondere den Nachteil auf, dass sie auch auf Intensitätsveränderungen reagieren können, welche nicht durch dreidimensionale Objekte ausgelöst werden, wie z. B. Verunreinigungen und Wasserlachen am Boden. Wird beispielsweise Flüssigkeit im Überwachungsbereich U1 verschüttet, führt dies dazu, dass von dem Distanzsensor fälschlicherweise ein Objekt detektiert wird, so dass kein Schließen der Türflügel 1 und 2 bewirkt wird.
Um die soeben geschilderte Fehlfunktion zu vermeiden, wird ein neuartiger Distanzsensor eingesetzt, der auf einer von der Cedes AG und dem CSEM (CSEM = Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique) entwickelten Technologie beruht. Diese Technologie verwendet eine 3D-Kamera, die unter dem Namen ESPROS/TOF vertrieben wird und zur Erfassung von dreidimensionalen Objekten dient. Die Kamera umfasst eine Pixelanordnung sowie eine Lichtquelle, welche den von der Pixelanordnung erfassten Aufnahmebereich der Kamera mit Strahlungsimpulsen ausleuchtet. Bei den einzelnen Pixel der Pixelanordnung handelt es sich um sogenannte ”Lock-in-Pixel” in Halbleitertechnologie, welche derart angesteuert sind, dass sie über die Messung der Phasenverschiebung von auf das Pixel einfallender Strahlungsimpulse eine Laufzeitmessung der von der Lichtquelle ausgesendeten Strahlungsimpulse durchführen können, und zwar derart, dass mittels der 3D-Kamera durch Detektion und Auswertung der von der Lichtquellenanordnung kommenden und von einem im Überwachungsbereich des Distanzsensors reflektierten und/oder gestreuten Strahlung die dreidimensionelle Struktur des Objektes durch die Laufzeitmessung der Strahlung von der Lichtquelle zum Objekt und vom Objekt bis zur 3D-Kamera erfasst und hierdurch das Objekt detektiert wird. Zwecks näherer Beschreibung der in der Kamera verwendeten Technologie wird auf die bereits im Vorangegangenen genannten Druckschriften EP 1 152 261 A1 , WO2004/001354 A1 sowie die Veröffentlichung von R. Lange und P. Seitz, ”Solid State Time-of-Flight Range Camera”, IEEE Journal of Quantum Electronics, Band 37 (3), Seiten 390 bis 397, März 2001, verwiesen.
Ein auf der soeben beschriebenen Technologie basierender Distanzsensor wird in den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen zur Detektion von Objekten im Nahbereich U1 der Schiebetüranlage verwendet. Als Lichtquelle des Distanzsensors wird hierbei eine LED-Anordnung mit im Infrarotbereich strahlenden LEDs verwendet. An der LED-Anordnung ist eine Linsenanordnung vorgesehen, welche eine Vielzahl von Lichtfeldern erzeugt, die den Überwachungsbereich U1 komplett ausleuchten. Ferner werden in der Pixelanordnung der 3D-Kamera nur diejenigen Pixel aktiviert, welche ausschließlich Objekte im Überwachungsbereich U1 erfassen.
Der Aufbau des in 1 gezeigten Kombisensors 5 ist nochmals schematisiert in 1a gezeigt. Der Kombisensor umfasst zum einen einen Bewegungssensor in der Form eines Radarsensors 5a und zum anderen einen Distanzsensor in der Form der zuvor beschriebenen 3D-Kamera 5b. Die 3D-Kamera umfasst eine hinter einem Objektiv angeordnete Pixelanordnung 5c zur Detektion von elektromagnetischer Strahlung sowie eine LED-Anordnung 5d, welche aus links und rechts neben der Pixelanordnung positionierten LEDs besteht. Durch Laufzeitmessung der von den LEDs ausgesendeten Strahlungsimpulse kann in der Pixelanordnung 5c der Abstand eines Objekts von der Kamera und somit die dreidimensionale Struktur des Objekts erfasst werden.
Durch die Verwendung der neuartigen Technologie zur Erfassung der dreidimensionalen Struktur eines Objektes mittels einer Kamera werden Fehlfunktionen, wie sie bei Sensoreinrichtungen nach dem Stand der Technik auftreten, verhindert. Insbesondere reagiert die Kamera nicht mehr auf Lichtintensitätsveränderungen, welche auf zweidimensionalen Effekten beruhen, wie z. B. Verunreinigungen oder Wasserlachen am Boden, oder durch Instabilitäten am Kämpfer verursachte Vibrationen des Sensors. Hierdurch wird ein störungsfreier automatisierter Betrieb der Schiebetüranlage gewährleistet.
2 zeigt eine schematische Draufsicht von oben auf eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schiebetüranlage. Die beiden Schiebetürflügel 1 und 2 öffnen und schließen hierbei eine Durchgangsöffnung, welche durch zwei Seitenwände 6 seitlich begrenzt ist. Die Seitenwände können beispielsweise auch Festfeldflügel der Schiebetüranlage sein. In 2 ist schematisiert der Erfassungsbereich P des Pixelfeldes der im Sensor 5 integrierten 3D-Kamera wiedergegeben, wobei jedes einzelne Rechteck, Quadrat oder jeder einzelne Bereich bzw. jedes Feld p_xy den Erfassungsbereich eines einzelnen Pixels in Richtung auf den Fußboden wiedergibt. Die Kamera ist in der Ausführungsform gemäß 2 auf der Seite der Schiebetürflügel angeordnet, welche überwacht werden soll, d. h., die Position der Kamera liegt in 2 auf der Seite, auf der sich der Erfassungsbereich P befindet. Der Erfassungsbereich P besteht in der gezeigten Ausführungsform aus sechs Zeilen P₁ bis P₆, wobei die Länge der Zeilen etwas größer als die Breite der Durchgangsöffnung ist. Die drei vorderen Pixelreihen P₁ bis P₃ sind hierbei weiß gefärbt, was bedeutet, dass diese Pixelreihen in der Kamera deaktiviert sind. Demgegenüber sind die Pixelreihen P₄, P₅ und P₆ dunkel gefärbt, was bedeutet, dass diese Pixelreihen in der Kamera aktiviert sind. Da die 3D-Kamera in der erfindungsgemäßen Vorrichtung nur den Nahbereich der Durchgangsöffnung erfassen soll, ist es ausreichend, dass lediglich die Pixelreihen P₄ bis P₆ aktiviert sind, um Objekte in diesem Bereich zu erfassen. Falls die Pixel außerhalb des Nahbereiches ebenfalls beleuchtet werden, kann der Öffnungsimpuls erzeugt werden. In diesem Fall kann der Radarteil weggelassen werden, auch dann, wenn der Fernbereich für die Türöffnung nicht sehr groß sein muss. Dieser Bereich kann mit einer Erweiterung der 3D Kamera überwacht werden. Dazu gehören zusätzliche Lichtquellen und eine angepasste Software.
3 zeigt eine Ansicht entsprechend 2, wobei zusätzlich noch die einzelnen, durch die LED-Anordnung der 3D-Kamera erzeugten ovalen Lichtfelder L₁ bis L₈ dargestellt sind. Aus 3 ist ersichtlich, dass die einzelnen Lichtfelder L₁ bis L₈ derart angeordnet sind, dass genau die Pixelreihen P₄, P₅ und P₆ des Erfassungsbereiches P abgedeckt werden. Auf diese Weise wird die Erfassung von Objekten im Nahbereich auf einer Seite der Schiebetüranlage gewährleistet.
4 zeigt in Draufsicht von oben auf eine Schiebetüranlage gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, wobei die Anordnung der Schiebetürflügel identisch zu der in 2 und 3 gezeigten Schiebetüranlage ist. Auch die Kamera befindet sich an der gleichen Position wie in Bezug auf 2 beschrieben. Im Unterschied zu 2 weist der Erfassungsbereich P des Pixelfeldes der Kamera jedoch eine Pixelzeile weniger auf und ist nach innen zu den Schiebetürflügeln 1 und 2 hin gerichtet, so dass die Pixelreihen P₁ bis P₃ sowie P₄ bis P₆ jeweils auf unterschiedlichen Seiten der Türflügel 1 und 2 liegen. Deshalb werden in 4 beide Seiten der Schiebetüranlage im Nahbereich überwacht, so dass Personen auf beiden Seiten gegenüber gefährlichen Türbewegungen geschützt werden.
In 4 deckt sich die Pixelreihe P₄ mit dem Bereich der Durchgangsöffnung, in dem die Schiebetürflügel 1 und 2 verfahren. Dies würde dazu führen, dass beim Öffnen und Schließen der Flügel 1 und 2 eine Selbstdetektion des Systems stattfinden würde, da die Flügel als Objekte im Nahbereich erfasst werden würden. Um dies zu vermeiden, wird die Pixelreihe P₄ in Kombination mit der Türsteuerung kontinuierlich deaktiviert.
5 zeigt eine Ansicht der Schiebetüranlage analog zu 4, wobei zusätzlich zu dem Erfassungsbereich P auch noch die durch die Lichtquelle der 3D-Kamera erzeugten ovalen Lichtfelder L₁ bis L₁₆ dargestellt sind. Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß 2 und 3 existieren zwei parallele Reihen von Lichtfeldern, wodurch der gesamte Erfassungsbereich P des Pixelfeldes abgedeckt wird.
Alle die in 2 bis 5 gezeigten Schiebetüranlagen umfassen vorzugsweise auch einen Bewegungssensor, welcher einen Fernbereich der Schiebetüranlage erfasst. Der Radarbewegungsmelder kann durch eine Erweiterung der 3D Kamera ersetzt werden.

Claims

Vorrichtung zur Ansteuerung und/oder Überwachung wenigstens eines automatisch angetriebenen Flügels (1, 2), insbesondere eines Türflügels, mit einer Sensoreinrichtung (5), welche wenigstens einen Distanzsensor umfasst, der durch Abstandsmessung Objekte in einem dem Distanzsensor zugeordneten Überwachungsbereich (U1) detektiert, wobei in Abhängigkeit vor der Detektion des Distanzsensors Öffnungs- und/oder Schließbewegungen des Flügels (1, 2) gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung folgende weitere Merkmale umfasst: – der wenigstens eine Distanzsensor umfasst eine 3D-Kamera (5b) zur Erfassung von dreidimensionalen Objekten, wobei der 3D-Kamera (5b) eine Lichtquellenanordnung (5d) zum Aussenden von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere von Strahlungsimpulsen, zugeordnet ist; – die Lichtquellenanordnung (5d) ist derart ausgestaltet, dass sie wenigstens den Überwachungsbereich (U1) ausleuchtet; – die 3D-Kamera (5b) ist derart ausgestaltet, dass sie durch Detektion und Auswertung von Strahlung der Lichtquellenanordnung (5d), welche an einem Objekt im Überwachungsbereich (U1) des Distanzsensors reflektiert und/oder gestreut wurde, die dreidimensionale Struktur des Objekts erfasst und hierdurch das Objekt detektiert, und zwar durch eine Lichtlauf-Zeitmessung; und – die Lichtquellenanordnung (5d) strahlt im nicht-sichtbaren Bereich.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellenanordnung (5d) eine Infrarotlichtquelle umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die 3D-Kamera (5b) derart ausgestaltet ist, dass sie die Laufzeit der unter Lichtquellenanordnung (5d) ausgesendeten und an einem Objekt im Überwachungsbereich (U1) reflektierten und/oder gestreuten und in die 3D-Kamera (5) fallenden Strahlung erfasst und daraus den Abstand des Objekts ermittelt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die 3D-Kamera (5b) derart ausgestaltet ist, dass sie die Laufzeit der Strahlung der Lichtquellenanordnung (5d) durch Bestimmung der Phase der auf die 3D-Kamera (5b) auftreffenden Strahlung erfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die 3D-Kamera (5b) eine Pixelanordnung (5c) zur Detektion von einfallender Strahlung der Lichtquellenanordnung (5d) umfasst, insbesondere eine Lock-in-Pixelanordnung.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Pixelanordnung (5c) mit CCD-Technologie oder CMOS-APS/CCD-Technologie hergestellt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass nur diejenigen Pixel der Pixelanordnung (5c) zur Detektion von Strahlung aktiviert sind, welche einen Bildausschnitt der 3D-Kamera (5b) erfassen, der im Überwachungsbereich (U1) des wenigstens einen Distanzsensors liegt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Überwachungsbereich (U1) des Distanzsensors einen Nahbereich des wenigstens einen Flügels (1, 2) erfasst, insbesondere einen Bereich bis zu einem Abstand von mindestens 20 cm von der Vorder- und/oder Rückseite des Flügels (1, 2).
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Vorrichtung eine Bewegung des Flügels (1, 2), insbesondere eine Schließbewegung des Flügels (1, 2), abgebrochen und/oder umgekehrt wird, wenn der Distanzsensor ein Objekt in seinem Überwachungsbereich (U1) detektiert.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (5) ferner wenigstens einen Bewegungssensor (5a), insbesondere einen Radarsensor, zur Detektion von bewegten Objekten in einem dem Bewegungssensor (5a) zugeordneten Überwachungsbereich (U2) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungssensor (5a) einen Fernbereich des wenigstens einen Flügels (1, 2) überwacht, wobei sich der Fernbereich wenigstens in einem Teilabschnitt vorzugsweise bis zu einem Abstand von wenigstens einem Meter von der Vorder- und/oder Rückseite des Flügels erstreckt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellenanordnung (5d) eine Linsenanordnung umfasst, mit der aus den von der Lichtquellenanordnung (5d) ausgesendeten Lichtstrahlen Lichtfelder (L1, ..., L16) erzeugt werden, wobei die Gesamtheit der Lichtfelder (L1, ..., L16) den Überwachungsbereich (U1) des wenigstens einen Distanzsensors ausleuchtet.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellenanordnung (5d) eine LED-Anordnung umfasst.
Türanlage mit wenigstens einem Türflügel (1, 2), insbesondere einem Faltflügel und/oder Drehflügel und/oder Schiebeflügel und dergleichen, der durch Falt- und/oder Dreh- und/oder Schiebebewegungen eine Durchgangsöffnung (4) in der Türanlage öffnet und/oder schließt, dadurch gekennzeichnet, dass die Türanlage eine Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst, wobei die Vorrichtung den wenigstens einen Türflügel (1, 2) überwacht und/oder ansteuert.
Türanlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die 3D-Kamera (5b) derart angeordnet ist, dass sie Objekte in einem Überwachungsbereich (U1) erfasst, der auf beiden Seiten der Durchgangsöffnung (4) liegt, wobei die Lichtquellenanordnung (5d) zur Durchgangsöffnung derart gerichtet ist, dass sie den Überwachungsbereich (U1) auf beiden Seiten der Durchgangsöffnung (4) ausleuchtet.
Türanlage nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die 3D-Kamera (5b) und die Lichtquellenanordnung (5d) auf einer Seite der Durchgangsöffnung (4), vorzugsweise oberhalb der Durchgangsöffnung, angeordnet sind.
Türanlage nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei die Türanlage mindestens einen Schiebeflügel (1, 2) und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 4 umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Pixel der Pixelanordnung (5c) deaktiviert sind, welche Objekte in dem Bereich der Durchgangsöffnung (4) erfassen, in dem der wenigstens eine Schiebeflügel (1, 2) zum Öffnen bzw. zum Schließen der Durchgangsöffnung (4) verfährt.
Türanlage nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Überwachungsbereich (U1) des Distanzsensors über die gesamte Breite der Durchgangsöffnung (4) erstreckt.
Türanlage nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Überwachungsbereich (U1) des Distanzsensors einen Streifen von wenigstens 20 cm auf jeder Seite der Durchgangsöffnung (4) umfasst.
Türanlage nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungssensor (5a) einen Fernbereich der Türanlage überwacht, wobei sich der Fernbereich wenigstens in einem Teilabschnitt vorzugsweise bis zu einem Abstand von wenigstens einem Meter von der Durchgangsöffnung (4) erstreckt.
Türanlage nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (5) mit einer Steuerung in Verbindung steht und/oder kommuniziert, und zwar zur dynamischen Ausblendung der vom Flügel überfahrenen Pixel und/oder zur Triggerung von Folgebewegungen und/oder Folgeschaltungen.