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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Sicherheitssichtsystem
zur Erfassung von Personen oder Teilen von Personen, die in einen
zuvor festgelegten Bereich eindringen oder darin anwesend sind.
Insbesondere ist die Erfindung dazu bestimmt, das Eindringen von
Personen in einen verbotenen Bereich, beispielsweise in die Umgebung
einer in Betrieb befindlichen Industriemaschine, festzustellen,
um die Maschine stillzusetzen, bevor es zu einem Unfall kommt. Es
ist allerdings vorhersehbar, dass die Erfindung auch bei anderen
Arten von Kontrollen Verwendung finden kann, beispielsweise beim Schutz
der Unversehrtheit von Aufzugbenutzern, bei der Überwachung von diebstahlgefährdeten
Bereichen, insbesondere in Banken, o. ä.
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Zur
Versperrung des Zugangs zu gefährlichen
Maschinen, wie z. B. Pressen, werden seit vielen Jahren optoelektrische
Schranken verwendet, aber der Gebrauch dieser Schranken ist mit
hohen Kosten sowie verschiedenen praktischen Nachteilen verbunden,
da der betroffene Bereich bis auf eine oder mehrere, mittels entsprechender
Schranken überwachte Öffnungen
eingezäunt
werden muss, abgesehen davon, dass die Schranke selbst relativ viel Raum
einnimmt, was mit operativen Einschränkungen und Nachteilen verbunden
ist. Darüber
hinaus ist jede an den Anlagen vorgenommene Änderung, wie der Austausch
von Maschinen, Änderungen
in der Anordnung der Räume
usw., mit einer radikalen Erneuerung der Schranken und der Einzäunung verbunden.
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Zur Überwindung
der genannten Nachteile wurde vorgeschlagen, die optoelektrischen
Schranken durch dreidimensionale Sichtsysteme zu ersetzen, die die
Fähigkeit
haben, die Position von Gegenständen
festzustellen, die sich innerhalb ihres Sichtfeldes befinden und
folglich in der Lage sind, Personen oder Teile von Personen zu erfassen,
die in einen zuvor festgelegten, kritischen Bereich eindringen oder
darin anwesend sind. Diese Sichtsysteme erfordern im Grunde nur
eine oder mehrere Videokameras, die den gewünschten Bereich üblicherweise
von oben überwachen,
ohne dass Umzäunungen
oder andere sperrige Anlagen erforderlich sind, und darüber hinaus
sind im Falle einer Umwandlung der Räume nur minimale Veränderungen
notwendig.
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Von
den bekannten dreidimensionalen Sichttechniken gehört die auf
dem Prinzip der Flugzeit (TOF) basierende Technik zu den vielversprechendsten
für die
oben genann te Anwendung. Gemäß dieser
Technik projiziert ein Illuminator pulsierendes oder hochfrequenzmoduliertes
Licht in Richtung des zu überwachenden
Bereiches. Die Information über die
Entfernung zwischen dem Sensor und den Objekten, die sich in seinem
Aktionsfeld befinden, wird Pixel für Pixel abgeleitet, wobei die
Zeit gemessen wird, welche die vom Illuminator abgegebene Energiemenge
benötigt,
welche wieder in Richtung Sensor geleitet wird, um die Illuminator–Objekt–Sensor-Strecke
zurückzulegen,
da die Lichtgeschwindigkeit bekannt ist. Aufgrund ihres geringen
Preises und ihres einfachen Gebrauchs wird üblicherweise eine Vielzahl
von LEDs als Lichtquellen verwendet, welche Lichtenergie im nahen
Infrarotbereich aussenden und in Reihen montiert sind, um den Gesamtlichtfluss,
wie in dem in den 1 und 2 dargestellten
Beispiel gezeigt wird, bei denen herkömmliche Illuminatoren dargestellt
sind, welche aus Reihen von symmetrisch um einen Bildsensor oder
eine Fernsehkamera S angeordneten LEDs L bestehen.
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In
der
US 6,735,450 B2 ist
eine Kamera mit einer Beleuchtungseinrichtung gezeigt, wobei ein zeitlich
veränderlicher
Helligkeitsverlauf erzeugt wird, indem Leuchtringe unterschiedlicher
Leuchtkraft in geeigneten Kombinationen ein- bzw. ausgeschaltet werden.
Die Helligkeiten der Leuchtringe sind in Zweierpotenzen abgestuft
und ihre Ansteuerung folgt einem binären Schlüssel.
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In
der nachveröffentlichten
DE 103 60 761 A1 wird
eine Beleuchtungseinrichtung für
eine Überwachungskamera
vorgeschlagen, wobei die optischen Achsen von kranzförmig angeordneten Leuchtdioden
der Beleuchtungseinrichtung eine optische Achse eines Bildsensors
der Kamera schneiden.
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Die
DE 101 32 482 A1 offenbart
eine Beleuchtungsvorrichtung für
eine Bilderzeugungsvorrichtung mit symmetrisch zu einer optischen
Achse der Beleuchtungsvorrichtung angeordneten Leuchtdioden. Der
Winkel zwischen den Abstrahlrichtungen der Leuchtdioden mit maximaler
Helligkeit und der optischen Achse liegt im Bereich zwischen 15
und 45°,
insbesondere bei ungefähr
30°.
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Die
marktüblichen,
aus LED-Reihen bestehenden Illuminatoren, garantieren jedoch keine
für die
geschilderte Anwendung ausreichende Präzision bei der Entfernungsmessung.
Bei diesen werden im Allgemeinen billige Kunststoffbauteile eingesetzt,
deren Strahldivergenz (FOV) nicht mehr als 50° beträgt und deren Energieverteilungsverlauf
dem in 3 gezeigten Schema entspricht, in dem die relative
Intensität
der Lichtenergie einer LED, abhängig
vom Emissionswinkel bezogen auf die LED-Achse, sowohl als Polardiagramm
als auch in einem kartesischen Koordinatensystem dargestellt ist.
Die vom Illuminator ausgestrahlte Gesamtlichtenergie hat im Fernbereich
etwa denselben Verlauf, wie in 4 gezeigt
wird, wo die relative Intensität
auf der Ordinate auf den Ablenkwinkel von der Illuminatorachse auf der
Abszisse bezogen wird. In Sichtsystemen, bei denen die FOV größer als
50° ist,
so wie dies bei Überwachung
von Gefahrenbereichen erforderlich ist, sind die Außenränder der
Szene schlecht ausgeleuchtet oder, wenn versucht wird, die Außenränder besser auszuleuchten,
empfängt
das Zentrum der Szene eine solche Lichtenergiemenge, dass der auf die
entsprechenden Pixel reflektierte Teil um einige Größenordnungen
größer ist
als der, der auf jene Pixel reflektiert wird, die zu den Rändern der
Szene hin gerichtet sind. Dieser Defekt wird bei hoch reflektierenden
Flächen
wie Maschinenteilen, technischen Gegenständen, Fußböden in Industriehallen usw.
unüberwindbar.
Daraus ergibt sich, dass die Pixel, die zum Zentrum der Szene hin
gerichtet sind, leicht gesättigt
werden, was zu groben Fehlern bei der Entfernungsmessung führt.
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Wenn
man darüber
hinaus noch den tatsächlich
auftretenden Fall berücksichtigt,
dass die Flächen
teils lichtreflektierend und teils lichtstreuend sind, ergibt sich
dar aus, dass das Abklingen der in Einfallrichtung reflektierten
Energie im Wesentlichen proportional zu cosna
ist, wobei a der Winkel zwischen der Senkrechten bezogen auf die
Fläche
und der Einfallsstrahlrichtung ist, während der Exponent n ein empirischer
Parameter ist, welcher von den Merkmalen der beleuchteten Oberfläche abhängt.
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Neben
dem Illuminator umfasst das dreidimensionale Sichtsystem typischerweise
eine Bildfangvorrichtung, die in der Lage ist, ein Bild des Überwachungsbereiches
einzufangen, sowie eine Vorrichtung zur Digitalisierung und Bearbeitung
des eingefangenen Bildes, welche Pixel für Pixel eine Entfernungskarte
erstellt. Die dreidimensionale Karte kann anschließend unter
sicheren Bedingungen analysiert werden, um festzustellen, ob eine
Person in den Schutzbereich eingedrungen ist.
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Typischerweise
vergleichen die zur Erfassung von Eindringlingen verwendbaren Algorithmen die
Merkmale eines Bezugsbildes mit den Merkmalen des gerade eingefangenen
Bildes; dieser Prozess erfordert die Ausführung komplexer sequentieller
Algorithmen mit einer großen
Datenmenge pro Bild. Daher ist der Bildanalyseprozess, vor allem
die Feststellung, ob jemand in den zuvor festgelegten Bereich eingedrungen
ist, als solche sehr langwierig.
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Wie
einem Fachmann klar ersichtlich ist, können die oben genannten, beim
Problem der Zutrittkontrollsicherheit bekannten Sichtsysteme nicht unmittelbar
angewendet werden, da es einerseits notwendig ist, das System mittels
angemessener Redundanz der Verarbeitungsvorrichtungen und anderer
Kunstgriffe „fail-safe” auszustatten
und andererseits die Ansprechzeit des Systems verkürzt werden muss,
damit dieses einen eventuellen Zutritt binnen eines Zeitraumes melden
kann, welcher normalerweise unter 100 Millisekunden liegen muss.
Insbesondere wird im Zusammenhang mit der Umsetzung der Sicherheitsbedingungen
(fail-safe) durch die IEC-Norm 61496-1 bezüglich der Sicherheit von elektrosensiblen
Schutzvorrichtungen im Falle von ESPE (Electro-sensitive protective
equipment) des Typs 4 und des Typs 3 die Verwendung einer redundanten
Architektur vorgeschrieben, welche zu einer erheblichen Kostenerhöhung führt, während die Norm
IEC 61508 bezüglich
der Funktionssicherheit von programmierbaren elektronischen Systemen
die Sicherheitsniveaus SIL3 und SIL2 vorschreibt, für deren
Erreichen Methoden zur Diagnose und Kontrolle möglicher Hardware- und Softwarestörungen mit höchstem Erhebungsumfang
erforderlich sind. Diese Methoden wiederum sind mit sehr langen
Ausführungszeiten
verbunden, welche noch länger
werden, wenn berücksichtigt
wird, dass die Hardware, wie oben erläutert wurde, dupliziert werden
muss.
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Hauptzweck
der Erfindung ist es also, ein dreidimensionales Sichtsystem zur
Erfassung des Eindringens oder der Anwesenheit eines Objekts oder
einer Person in einem überwachten
Bereich vorzustellen, das eine kurze Ansprechzeit und eine hohe Betriebssicherheit
besitzt, wie dies bei Anwendungen des oben beschriebenen Typs gefordert
wird.
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Ein
weiterer Zweck ist die Realisierung eines solchen Sichtsystems unter
Vermeidung einer vollständigen
Duplizierung der Verarbeitungskanäle und folglich einer geringen
Kostenerhöhung
im Vergleich zu einer herkömmlichen
Anwendung.
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Ein
weiterer Zweck ist die Realisierung eines Illuminators, mit welchem
die geforderte Messgenauigkeit im gesamten überwachten Bereich erzielt
wird und welcher an die Reflexionseigenschaften der Materialien
angepasst werden kann, welche sich im Sichtfeld des Sensors befinden.
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Diese
und weitere Zwecke und Vorteile, welche aus der nachfolgenden Beschreibung
hervorgehen, werden von der Erfindung mit einem dreidimensionalen
Zutrittssperre-Sicherheitssichtsystem
erreicht, welches die in Anspruch 1 dargelegten Merkmale besitzt.
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Weitere
vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.
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Im
Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben,
welche nur zur Veranschaulichung dient und keine einschränkende Wirkung
besitzt, wobei auf die beilegenden Zeichnungen Bezug genommen wird.
Es zeigen:
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1 und 2 schematische
Frontansichten von Illuminatoren für Sichtsysteme gemäß der älteren Technik;
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3 ein
Schaubild zur Darstellung der Diffusionsverteilung der für eine einzelne
LED typischen relativen Lichtenergie;
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4 ein
Schaubild zur Darstellung der Diffusionsverteilung der relativen
Gesamtlichtenergie eines Illuminators gemäß den 1 oder 2;
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5 eine
Perspektivansicht einer Illuminator-Bildsensor-Gruppe gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung;
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6 eine
schematische Seitenansicht der Gruppe aus 5 bezogen
auf eine beleuchtete Oberfläche;
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7 ein
Schaubild zur Darstellung der Diffusionsverteilung der relativen
Gesamtlichtenergie für
einen erfindungsgemäßen Illuminator;
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8 ein
Prinzipschaubild zur Darstellung der Einstellung der LEDs des erfindungsgemäßen Illuminators
und
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9 ein
allgemeines Blockdiagramm eines Sichtsystems, in welchem die Lehren
der Erfindung enthalten sind.
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Zur Überwindung
der in der Einführung
dargelegten Nachteile wird bei der Erfindung vorgeschlagen, die
LEDs des Illuminators so anzubringen und auszurichten, dass die
von den Oberflächen
innerhalb der Szene reflektierte Energie, d. h. die auf dem Sensor
eintreffende Energie, so gleichmäßig wie
möglich
und unabhängig
vom Sichtwinkel ist. Um dies zu erreichen, wird bei der Erfindung
eine Kombination verschiedener Kniffe angewendet.
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In
erster Linie werden die Iluminator-LEDs der Reihe so angeordnet,
dass die optische Achse der LEDs von der Mitte zum Rand hin zunehmend nach
außen
geneigt ist, damit die optische Achse der äußeren LEDs parallel zur Oberfläche des
vom Sichtfeld des Sensorobjektivs gebildeten Kegels liegt, so dass
die Abnahme der von den LEDs im äußeren Bereich
ihres Emissionskegels abgegebenen Lichtenergie kompensiert wird.
Ein Beispiel für
eine auf die beschriebene Weise realisierte Illuminatorgruppe ist
in 5 dargestellt, wo eine rechtwinklige Reihe von LEDs 70, 71, 72, 74 konzentrisch
zu einem Bildsensor 76 angeordnet ist. Während die
LEDs 74 auf einer senkrecht zur Achse des Sensors 76 stehenden Fläche montiert
sind, so dass ihre optischen Achsen parallel zur Aufnahmerichtung
des Sensors liegen, sind die LEDs 70, 71, 72 auf
abfallenden Flächen montiert,
so dass ihre optischen Achsen wie oben erläutert geneigt sind, wodurch
die auf die Mitte der Szene gerichtete Energie zugunsten der Peripherie vermindert
wird.
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Darüber hinaus
besteht eine zweite von der Erfindung angewendete Maßnahme darin,
den Illuminator so zu realisieren, dass die LEDs mit abnehmenden
Divergenzwinkeln montiert werden, damit die Dichte der abgegebenen
Lichtenergie zur Peripherie der Szene hin zunimmt. So wird bei den
LEDs 72 im Illuminator aus 5 beispielsweise
der Divergenzwinkel f = 40° gewählt, während bei
den LEDs 71 die Divergenz f = 22° und bei den LEDs 70 f
= 16° gewählt wird,
wie in 6 schematisch gezeigt wird, in welcher die vom
Illuminator in 5 ausgehenden Lichtstrahlen
dargestellt sind.
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Schließlich sieht
die Erfindung vor, dass die Dichte pro Quadratmeter der LEDs von
der Mitte zur Peripherie des Illuminators hin proportional zur Divergenz
der LEDs zunimmt.
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Die
dargestellten Kniffe erzeugen eine Beleuchtung des in 7 dargestellten
Typs, welche dieselbe Bedeutung wie 4 hat, sich
aber auf den Illuminator der 5 bezieht.
Die abgegebene Lichtenergie nimmt hier mit zunehmendem Ablenkwinkel bezogen
auf die optische Achse des Sensors zu; demzufolge ist die von den
einzelnen Pixeln empfangene Lichtintensität (die von einer senkrecht
zur Achse des FOV des Bildssensors stehenden, ebenen Fläche mit
homogenem Reflexionskoeffizienten reflektiert wird) aus den dargelegten
Gründen
ausreichend gleichmäßig.
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Es
kann jedoch passieren, dass im Innern der Szene Flächen von
Maschinenteilen oder in Bearbeitung befindlichen Werkstücken mit
anderen Reflexionseigenschaften vorhanden sind, welche mit der optischen
Achse der Fernsehkamera andere als 90°-Winkel bilden und sich auf unterschiedlichen
Entfernungen befinden. In diesem Fall ist das zuvor beschriebene
Illuminator-Layout nicht ausreichend, um sicherzustellen, dass alle
Pixel gleichmäßig beleuchtet
sind.
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Zur
Berücksichtigung
der genannten Inhomogenitäten,
die auf die oben beschriebenen, unterschiedlichen Reflexionsmerkmale
der verschiedenen Flächen
innerhalb der Szene zurückzuführen sind, sieht
die Erfindung folglich außerdem
vor, die Treiberspannung der einzelnen LEDs oder LED-Gruppen so
einzustellen, dass diese Inhomogenität kompensiert wird.
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Zu
diesem Zweck werden die LEDs D1, ..., Dn – 1, Dn, aus denen der Illuminator
besteht, von ihren jeweiligen programmierbaren Stromquellen C1, ...,
Cn – 1,
Cn gespeist. Mit Hilfe einer Sammelschiene 54, welche die
genannten Stromquellen C1, ..., Cn – 1, Cn adressiert, steuert
der Vorprozessor 26 diese auf der Grundlage der Intensitätskartenwerte
des empfangenen Signals IM so, dass die Treiberspannung einer jeden
LED oder LED-Gruppe des Illuminators so geändert wird, dass das Niveau
des von jedem Pixel empfangenen Signals möglichst im Zentrum des Betriebsintervalls
liegt, wodurch die geforderte Messgenauigkeit gewährleistet
wird.
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Diese
Einstellung wird beim Einschalten, nach jeder Unterbrechung des
Schutzfeldes vor der normalen Wiederaufnahme des Betriebs sowie
während
des Betriebs in regelmäßigen Abständen vorgenommen.
Vorzugsweise werden diese Beleuchtungsverteilungen außerdem gespeichert
und zur passenden Zeit während
des Bearbeitungszyklus wieder aufgerufen, wenn sich die Reflexionsmerkmale
der Flächen
innerhalb der Szene, beispielsweise aufgrund spezieller Operationen,
auf bekannte Weise verändern.
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Nun
soll das Gesamtsystem im Allgemeinen beschrieben werden, welches
die Bilder analysiert und festlegt, ob ein Eindringen stattgefunden
hat oder nicht. Im Blockdiagramm aus 9 umfasst eine
Bildauffangeinheit 10 einen Bildsensor 12, der dazu
dient, Entfernungsmessungen vorzunehmen und zum Beispiel – ohne einschränkende Wirkung – als CCD
bezeichnet werden kann, und der außerdem dazu dient, Bilder von
einem Objektiv 13 zu empfangen, um welches ein Illuminator 14 montiert
ist, der eine Reihe von LEDs 15 trägt und wie oben unter Bezugnahme
auf die 5 und 6 erläutert realisiert ist.
Ein vom Signalerzeuger 19 erzeugtes pulsierendes oder hochfrequenzmoduliertes
Signal wird gleichzeitig auf alle LEDs des Illuminators 14 angewendet,
welche demzufolge pulsierendes oder moduliertes Licht auf die zu überwachende
Szene werten. Die Intensität
der von den einzelnen LEDs 15 abgegebenen Lichtenergie
wird dann mit Hilfe der programmierbaren Stromquellen C1, ..., Cn – 1, Cn
eingestellt.
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Der
Sensor 12 empfängt
die von den Objekten in seinem Sichtfeld reflektierte Rücklaufenergie und
gibt ein elektrisches Signal aus, welches – abgesehen von der Phase und
der Amplitude – das
Bild des vom Generator 19 erzeugten Signals ist. Ein Bild Digitalisiergerät 16 vergleicht
Pixel für
Pixel die Phase des vom Generator 19 erzeugten Signals
mit der Phase des von 12 empfangenen Signals, berechnet die
Entfernung und überträgt Bild
für Bild
auf einer Ausgangsleitung 18 einen Fluss von Daten, welche für jedes
Pixel die Entfernung zwischen dem Punkt der Szene und dem entsprechenden
Pixel sowie die Intensität
des empfangenen Signals darstellen.
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Die
Daten der Leitung 18 werden anschließend in einen Bild-Vorverarbeitungsbiock 20 aufgenommen,
welcher die Schnellspeicher M1 und M2, beispielsweise des Typs SRAM,
umfasst, welche beide zu einem Vorprozessor/Bildanalysator 26 gehören, in
dem für
jedes empfangene Bild die Pixel-Gegenstandsentfernungskarte (DM)
und die Intensitätskarte
(IM) für
alle Punkte der Szene gemäß entsprechender
Algorithmen analysiert werden. Die Entfernungskarte (DM) wird mit
einem Bezugsbild (RI) verglichen, welches in einem dritten Speicher
M3 gespeichert wird und eine Sicherheitsbe dingung für den Schutzbereich
darstellt. Natürlich
muss der Bildvorverarbeitungsblock 20 mittels einer angemessenen Auswahl
der Bestandteile und Algorithmen so ausgelegt werden, dass die Bildverarbeitungszeit
erheblich kürzer
als die Bilderfassungszeit ist.
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Das
Ergebnis der vorhergehenden Verarbeitung (DDM), welches folglich
nur die Unterschiede zwischen dem sicheren Bild und dem laufenden
Bild darstellt, wird auf der Ausgangsleitung 28 ausgegeben
und an die Speicher M4, M5 eines redundanten Beurteilungssystems
mit zwei Kanälen 30, 32 geschickt,
welche jeweils die Verarbeitungsblöcke CH1, CH2 umfassen. Jeder
Verarbeitungsblock CH1, CH2 ist mit einer Software konfiguriert
und programmiert, die in den jeweiligen Programmspeichern M6, M7 enthalten
ist, so dass das Bild DDM mittels entsprechender Algorithmen parallel
analysiert und festgelegt werden kann, ob eine Person eingedrungen
ist oder nicht. Nach der Initialisierung kann das Bezugsbild (RI),
bezogen auf die im Schutzbereich eingetretenen Events, aktualisiert
werden, wie dem Fachmann bekannt ist. Jeder Kanal CH1, CH2 gibt
bei Feststellung eines Eindringens einen Ausgangsbefehl auf einer
jeweiligen Leitung 42, 44 (OUTPUT1 und OUTPUT2)
aus.
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Die
beiden Kanäle
CH1, CH2 sind mit Sicherheitseinrichtungen wie herkömmlichen
(nicht dargestellten) Watchdogs, Selbstkontrollen und gegenseitigen
Kontrollen mittels dedizierter Sammelschienen wie 46 und 48,
RAM- und ROM-Speicher für
die Programmausführung
sowie mit selbstkontrollierten Sicherheitsausgängen ausgestattet, welche hier
nicht beschrieben werden und auch in 9 nicht
dargestellt sind, da sie dem Fachmann bekannt und in der zuvor zitierten
IEC-Norm 61496-1 vorgesehen sind.
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Erfindungemäß sehen
die Kanäle
CH1 und CH2 darüber
hinaus vor, dass die Effizienz sowohl des Sensors 10 als
auch des Bildvorverarbeitungsblockes 20 regelmäßig mit
Hilfe von Signalen getestet wird, die im Laufe des Arbeitszyklus
periodisch erzeugt werden.
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Zu
diesem Zweck besitzt der Kanal CH1 eine Ausgangsleitung 49, über die
entsprechende, vom Kanal CH1 erzeugte Signale periodisch in den
Sensor 12 oder in das Digitalisiergerät 16 eingegeben werden,
um ein Signal für
den Test der Schaltungen zu erzeugen, welche die Zeit-Entfernungsumrechnung
vornehmen. Darüber
hinaus wird ein optischer Test erzeugt, welcher durch Veränderung
der Merkmale des vom Generator 19 modulierten Signals (beispielsweise
durch Phasenumkehrung des hochfrequenzmodulierten Signals des Illuminators,
wenn es sich um ein Sinussignal han delt) mittels einer Kontrollleitung 58 vorgenommen
wird, damit die Systemantwort eindeutig und bekannt ist.
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In
beiden Fällen
ist der künstlich
eingeführte Test
dazu geeignet, eventuelle Störungen
in der Sensorgruppe 10 festzustellen.
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Darüber hinaus
muss zusätzlich
zum Sensortest das gesamte Verarbeitungssystem getestet werden.
In passenden Momenten des Verarbeitungszyklus erzeugt der Kanal
CH2 ein Testbild (TI) auf einer Sammelschiene 52, welche
periodisch bei den Speichern des Vor-Verarbeitungsblockes 20 angewendet
wird, welche die Bilder DM erhalten, während CH1 mittels Sammelschiene 50 an
den Vor-Verarbeitungsblock 20 ein Bezugstestbild (RTI)
sendet, welches in den Speicher geladen wird, welcher zuvor RI enthielt.
Das Ergebnis der Verarbeitung der Bilder RTI und TI, welche vom
Vor-Prozessor 26 unter
Verwendung derselben Algorithmen durchgeführt werden, die zur Analyse
der laufenden Bilder verwendet werden, wird den Speichern M4 und
M5 parallel zugeführt
und dort von der Doppelkanalstruktur analysiert, welche angesichts
der Tatsache, zugleich auch Erzeugerin der Bilder TI und RTI zu
sein, offensichtlich ein bekanntes Ergebnis erwartet. Die Bilder
TI müssen
schließlich
in wechselnden Zyklen Bedingungen simulieren, welche einer eindringungsfreien Situation
bzw. einer Eindringungssituation entsprechen, damit das Verarbeitungssystem
vom Eingang bis zu den Sicherheitsausgängen OUTPUT1 und OUTPUT2 dynamisch
getestet werden kann.
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Ein
weiterer Vorteil dieser Architektur liegt bei einigen Anwendungen
darin, dass die an die Speicher M4 und M5 gesendeten Informationen
bei entsprechender Wahl der Algorithmen des Bildvorverarbeitungsblockes 20 das
Format von 1 Bit pro Pixel aufweisen können, wodurch die Dimensionen
dieser Speicher und ihre Datenverarbeitungszeiten auf ein Minimum
reduziert werden können.
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Die
Kontrolle möglicher
Hardware- und Softwarestörungen
bezüglich
der Steuerung und der Regelung der Beleuchtungsintensität wird dadurch
vorgenommen, dass in angemessenen Zeiten über die Leitung 52 ein
Signal (TIS) gesendet wird, welches die Signalintensität innerhalb
der zulässigen
Grenzwerte und anschließend
eine diese Grenzwerte über- bzw.
unterschreitende Intensität
simuliert. Die Kanäle CH1
und CH2 prüfen
daraufhin, ob die Antwort von 26 auf den TIS-Test korrekt
ist.
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Aus
der obigen Beschreibung erkennt man, dass es mit der Erfindung möglich ist,
ein Sicherheitssichtsystem mit angemessener Ansprechgeschwindigkeit
unter Ver meidung einer Duplizierung der gesamten Bildverarbeitungskette
zu realisieren, welche normalerweise gemäß der älteren Technik vorgesehen ist.
Insbesondere beseitigt die Erfindung die Redundanz der Speicher
des Bildvorverarbeitungsblockes 20, welche einen erheblichen
Teil der Systemressourcen bilden. Neben der Verminderung der Herstellungskosten
trägt dies
auch zu einer schnelleren Ansprechgeschwindigkeit des Systems bei.
Ein weiterer Vorteil liegt außerdem
darin, dass die Funktionstüchtigkeit
des Systems in regelmäßigen Abständen kontrolliert
wird, deren Häufigkeit
nach Belieben eingestellt werden kann, indem ein Eindringen simuliert
wird und das Ansprechen ohne Betriebsunterbrechung kontrolliert
wird; da diese Kontrolle mit denselben Algorithmen vorgenommen wird,
die auch während
des normalen Betriebs verwendet werden, wird automatisch auch die
Ansprechzeit getestet.
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Auf
der Grundlage der oben dargelegten Lehren kann ein Fachmann sich
leicht die Änderungen
vorstellen, wobei – je
nach dem von der Anwendung geforderten Sicherheitsgrad – insbesondere
die eine oder andere Maßnahme
ausgelassen werden kann. Wenngleich der hier beschriebene Illuminator aus
einer Reihe von LEDs besteht, können
diese Lehren beispielsweise auch dort Anwendung finden, wo andere
Arten von Lichtquellen mit modellierbarer Divergenz, wie Laserdioden
o. ä. gebraucht
werden. Es ist auch möglich,
eine oder mehrere der beschriebenen strukturellen Merkmale des Illuminators
auszulassen oder zu verändern,
beispielsweise durch Anordnung der LEDs oder der anderen Lichtquellen auf
einer konvex gebogenen statt auf einer pyramidenförmigen Fläche oder
durch Anordnung der LEDs auf einer ebenen Fläche und Verwendung einer einzigen
Divergenzvariation oder Intensitätsvariation, um
die gewünschte
Beleuchtung zu erzielen.
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Obwohl
bei dem oben beschriebenen System eine ständige Funktionskontrolle aller
Teile der Bildfang- und -verarbeitungskette vorgesehen ist, könnte ein
Teil der angegebenen Maßnahmen
bei Anwendungen mit einem geringeren Sicherheitsniveau, bei denen
es beispielsweise nicht um die Unversehrtheit von Personen geht,
ausgelassen werden.
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Es
versteht sich folglich, dass der Schutzbereich der Erfindung, wie
in den beiliegenden Ansprüchen
definiert, sich auch auf alle Varianten erstreckt.