-
Stand der Technik
-
Für sicherheitsrelevante Anwendungen werden Signalgeber eingesetzt, die Geräte darauf überwachen, dass diese nicht durch Manipulation oder Demontage vom Einbauort entfernt oder auch nur zeitweise abgerückt werden. Hierzu können z. B. mechanische Schalterkonstruktionen eingesetzt werden, bei denen bei einer Demontage oder dessen Manipulation eine mechanische Schalterkonstruktion geöffnet wird, sodass dieser Öffnungsvorgang nachfolgend als Signal ausgewertet und zur Bildung eines Ausgabesignals verwertet werden kann. Derartige mechanische Konstruktionen sind jedoch in vibrationsbelasteten Bereichen, z. B. im Bereich eines Notstromdieselgenerators oder eines Stanzwerkes bzw. anderer mechanischer Bearbeitungsvorrichtungen z. T. nicht sinnvoll einsetzbar.
-
Weiterhin sind akustische und optische Systeme bekannt. Die
DE 196 32 287 64 beschreibt einen externen Signalgeber und ein Verfahren zur Auslösung eines Voralarms, wobei an einem Signalgebergehäuse eine akustische und/oder optische Warneinrichtung vorgesehen ist. Hierbei wird die Relativbewegung des Signalgebergehäuses gegenüber einer Wandhalterung detektiert, um in Anhängigkeit hiervon den Voralarm auszulösen. Die Messung der Relativbewegung erfolgt durch Reedkontakte, die an dem Gerät vorgesehen sind und im ungeöffneten Zustand des Gerätes von einem Permanentmagneten, der sich innerhalb der Wandhalterung befindet, geschlossen sind. Bei Entfernen des Gerätes werden die Reedkontakte geöffnet, wodurch der Voralarm ausgelöst wird.
-
Die
DE 101 04 408 A1 beschreibt eine Anordnung zur Sicherung von Gegenständen, bei der der zu überwachende Gegenstand durch ein lösbares Befestigungselement gesichert ist, wobei eine berührungslos arbeitende Sensoreinheit zur Überwachung dient. Diese kann aus einer Lichtschranke bestehen, die verdeckt hinter einer Montageöffnung vorgesehen ist, sodass zum Lösen eines Befestigungselementes des zu sichernden Gerätes ein Werkzeug durch eine Zugangsöffnung eingebracht werden muss und in den Strahlengang der Lichtschranke eintaucht. Somit kann in einer Empfangseinrichtung der Lichtschranke der verminderte Lichtfluss detektiert und zur Auslösung eines Signals ausgewertet werden. Eine derartige Sicherungseinrichtung detektiert somit nicht die Demontage selbst, sondern bereits im Vorfeld das Ansetzen eines Werkzeugs hierfür. Bei einigen Geräten ist die verdeckte Anbringung einer Lichtschranke in einer derartigen Montageöffnung jedoch nur schwer möglich. Weiterhin kann ggf. eine Demontage gewaltsam auch ohne Einführen eines Werkzeugs erfolgen, z. B. durch Zertrennen eines anderen Befestigungsteils, statt das Werkzeug ordnungsgemäß in die Zugangsöffnung einzuführen.
-
In Patent Abstract of Japan,
JP 08098751 A , ist ein Signalgeber gemäß dem einleitenden Teil von Anspruch 1 gezeigt, der zur Sicherung einer auf einen Stand aufgesetzten Ware dient. Unterhalb der Standposition der Ware ist ein Lichtdetektions-Fenster mit einem Fotodetektor vorgesehen, wobei das Lichtdetektions-Fenster durch die aufgesetzte Ware verdeckt wird. An den Fotodetektor sind eine Signalverstärkungseinrichtung und eine akustische Signalausgabe angeschlossen. Somit kann das Entfernen der Ware durch den Fotodetektor ermittelt werden, da das Lichtdetektions-Fenster freigegeben wird und somit ein höherer Lichteinfall auftreten kann, wobei das detektierte Signal verstärkt und zur direkten Ausgabe eines Schallsignals verwendet werden kann.
-
Eine derartige Sicherungsvorrichtung kann bereits berührungslos und mit relativ geringem Aufwand ein Entfernen des Gegenstandes detektieren. Allerdings sind grundsätzlich Manipulationen nicht ganz ausgeschlossen, bei denen bei Entfernen des Gegenstandes ein stärkerer Lichteinfall vermieden wird, z. B. durch Abdecken eines größeren Umgebungsbereiches und Unterschieben einer Abdeckscheibe unter den Gegenstand, bevor dieser entfernt wird, und ähnliche Maßnahmen. Die Detektion, ob ein aufgesetzter Gegenstand noch aufliegt ist, kann. bei einem derartigen System letztlich nur durch eine festgesetzte Helligkeitsschwelle des sensierenden Fotodetektors erfolgen, die zur Vermeidung von Fehlergebnissen aufgrund Rauschen und einer Langzeitdrift des Detektors gewisse Toleranzen zulassen wird.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Erfindungsgemäß wird ein optisches System aus einem Bildsensor zur winkelaufgelösten Bilderfassung und einer Abbildungsoptik eingesetzt, so dass eine Beobachtungsfläche scharf abgebildet werden kann. Der Bildsensor kann insbesondere ein Imager-Sensor sein, z. B. mit einer Matrix-Anordnung einzelner Bildpixel.
-
Die aus dem Bildsensor und der Abbildungsoptik gebildete Sensoreinheit, insbesondere einschließlich der Auswerte-Logikeinrichtung, kann somit an einem ersten der beiden Bauteile angebracht werden, um eine Beobachtungsfläche am anderen, d. h. zweiten Bauteil zu erfassen. Der erfindungsgemäß zu sichernde Gegenstand kann hierbei sowohl das erste als auch das zweite Bauteil sein, d. h., die erfindungsgemäße Vorrichtung kann sowohl an einem anderen als dem zu sichernden Gegenstand als auch in oder an dem zu sichernden Gegenstand selbst angebracht werden.
-
Hierbei kann eine Relativ-Veränderung zwischen den beiden Bauteilen detektiert werden. Diese Relativ-Veränderung kann translatorisch und/oder rotatorisch sein, sodass jedwede mechanischen Manipulationen erfasst werden können.
-
Der Bildsensor wird über die Abbildungsoptik auf den Beobachtungsbereich fokussiert, d. h. der Beobachtungsbereich ist in der Bildweite des aus dem Bildsensor der Abbildungsoptik gebildeten optischen Systems angeordnet, sodass der Bildsensor ein scharfes Bild liefern kann und seine Bildsignale eine Struktur auf dem Beobachtungsbereich wiedergeben können. Die vom Bildsensor ausgegebenen Bildsignale enthalten somit vorzugsweise Pixelwerte zu den mehreren Pixeln des Bildsignals, sodass die nachgeschaltete Auswerte-Logikeinrichtung einen Vergleich der Bildsignale aufgrund Unterschieden in den einzelnen Pixelwerten durchführen kann.
-
Somit können periodisch bzw. zyklisch entsprechend der Bildwiederholungsrate des Sensors, oder auch z. B. mit einer Untersetzung gegenüber dieser Bildwiederholungsrate, Vergleiche der aufgenommenen Bildsignale und deren einzelner Pixelwerte durchgeführt werden, um in Abhängigkeit dieser Auswertung ggf. ein Alarmsignal auszugeben, z. B. direkt an eine angeschlossene akustische und/oder optische Signalausgabeeinrichtung und/oder zu einer zentralen Erfassung und Weiterverarbeitung der Daten.
-
Die Erfindung ermöglicht einige Vorteile:
Die Manipulationssicherheit ist deutlich erhöht. Sowohl eine Relativ-Verschiebung bzw. ein Entfernen des zu sichernden Gegenstandes, als auch das Einbringen eines weiteren Gegenstandes zur Manipulation zwischen den Bildsensor und die Beobachtungsfläche können zuverlässig erkannt werden. Auch bietet das erfindungsgemäße System vorteilhafterweise keinen Angriffspunkt für Vereisen oder Verkleben, wie es bei mechanischen Systemen möglich ist. Da erfindungsgemäß nicht lediglich das Vorhandensein des Gegenstandes, sondern aufgrund der Bildgebung und Bildauswertung auch seine Position bzw. Stellung detektiert wird, können erfindungsgemäß zum einen translatorische Verschiebungen senkrecht zur optischen Achse und Rotationen erkannt werden, und zum anderen auch ein Entfernen des Gegenstandes, d. h. eine translatorische Verstellung entlang der optischen Achse, insbesondere sogar bereits ein leichtes Anheben des beobachteten Gegenstandes, da hierdurch das Bild unscharf wird. Auch z. B. das Einschieben einer Abdeckplatte zwischen den beobachteten Gegenstand und die Abbildungsoptik kann erkannt werden, da hierdurch das Bild verändert und im Allgemeinen auch unscharf wird.
-
In dieser Verbesserung liegt ein deutlicher Unterschied gegenüber einfachen Fotodetektor-Systemen, die das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Gegenstandes detektieren, jedoch nicht Manipulationen dieses Gegenstandes und z. B. ein Unterschieben einer Abdeckung detektieren können.
-
Einzig die Zerstörung oder komplette Trennung des Sensors vom Bewachungssystem kann die ordnungsgemäße Detektion der Veränderung verhindern; eine derartige Trennung oder Zerstörung kann jedoch wiederum durch ein Überwachen der Zuleitung zur Sensorik festgestellt und somit angezeigt werden, wobei derartige zusätzliche Sicherungsmaßnahmen als solche bekannt sind und weiterhin derartige gewaltsame Zerstörungen bei jeglichem Sensorsystem grundsätzlich möglich sind.
-
Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass gegenüber z. B. mechanischen Schaltersystemen keinerlei mechanischer Verschleiß auftritt, da eine berührungslose Erfassung erfolgt.
-
Weiterhin ist erfindungsgemäß ein verdeckter Einbau der Sensoreinheit möglich. Hierbei kann z. B. auch Licht bzw. Strahlung in einem Wellenlängenbereich außerhalb des sichtbaren Bereichs gewählt werden, z. B. Ultraviolett oder insbesondere Infrarot. Somit kann eine vor der Abbildungsoptik vorgesehene Durchtrittsöffnung der Sensoreinheit oder des die Sensoreinheit aufnehmenden Bauteils für den menschlichen Betrachter nicht erkennbar oder verborgen sein, sodass die Sicherungsmaßnahme gegebenenfalls gar nicht erkannt oder lokalisiert werden kann.
-
Ein weiterer Vorteil liegt in der freien Einbauposition, da die Sensoreinheit grundsätzlich lediglich die Beobachtungsfläche am anderen Gegenstand zu erfassen und scharf abzubilden hat. Es muss keine Rücksicht auf mechanische oder auch magnetische Beschränkungen vorgenommen werden. Es kann sogar ein größerer Abstand zwischen der Sensoreinheit und der Beobachtungsfläche ausgebildet werden, da die Beobachtungsfläche scharf abgebildet wird.
-
Ein weiterer Vorteil liegt in der Vielseitigkeit, da verschiedene Anwendungen möglich sind. So können Maschinen oder Geräte überwacht werden, z. B. auf unberechtigte Demontage, Manipulation und Benutzung hin. Weiterhin ist auch der Einsatz als Türsensor möglich, um die Betätigung einer Tür bzw. das Öffnen des Türblattes zu detektieren. Hierbei liegen grundsätzlich keine Beschränkungen in den Materialien der zu überwachenden Tür vor. Auch metallische Türen, die bei Verwendung magnetischer Sensoren problematisch sein können, können erfindungsgemäß mit einem einheitlichen Sensortyp überwacht werden.
-
Vorteilhaft ist weiterhin auch die Genauigkeit in der Auswertung, die bei Auswertung von Bildsignalen möglich ist. Es wird erfindungsgemäß somit eine hohe Empfindlichkeit der Sensorik ermöglicht, die die zusätzliche Erkennung von Ereignissen gestattet. So können auch Ereignisse wie eine Erschütterung durch Bohren und andere Einbruchsversuche registriert werden, die bei herkömmlichen Sensoren nicht ohne zusätzlichen Aufwand und zusätzliche Sensorik festgestellt werden können. Bei derartigen versuchten Manipulationen ändert sich ein aufgenommenes Bild gegebenenfalls durch Erschütterung oder Vibration nur wenig bzw. langsam, anders als bei einem direkten Entfernen bzw. einer Türöffnung. Erfindungsgemäß kann in der Auswertelogikeinrichtung z. B. vorgesehen sein, dass bei mehrfacher Feststellung einer derartigen kleinen Veränderung ein Sabotagealarm ausgelöst wird. Somit können erfindungsgemäß in dem Ausgabesignal statt lediglich Zustände, wie „Alarm” und „kein Alarm” auch differenziertere Bewertungen bzw. unterschiedliche Signalzustände ausgegeben werden.
-
Neben den Einsatz in Türen ist z. B. auch mit dem gleichen Sensor der Einsatz an Fenstern und anderen zu öffnenden Vorrichtungen möglich. So kann weiterhin auch ein zufälliges Feststellen einer Öffnung bei Sicherheits- und Schutzklappen an Werkzeugmaschinen durchgeführt werden, die auch große Vibration oder wechselnden Magnetfeldern ausgesetzt sein können, da diese Einflüsse das erfindungsgemäße System grundsätzlich nicht stören.
-
Je nach Einsatz an z. B. vibrationsbelasteten Bauteilen kann z. B. die Empfindlichkeit des Sensors unterschiedlich hoch eingestellt werden.
-
Die Auswertung ist umso besser, je signifikantere Strukturen in der Beobachtungsfläche erfasst werden können. Hierzu kann die Beobachtungsfläche gegebenenfalls durch einen Marker verbessert werden. Erfindungsgemäß reichen im Allgemeinen bereits Strukturen herkömmlicher Gegenstände wie einer Wand oder von Holzmaterialien, oder auch metallische Oberflächen. Falls jedoch die Struktur der Beobachtungsfläche nicht ausreichend ist, z. B. bei schlechten Beleuchtungsverhältnissen oder spiegelnden Flächen, kann ein Marker befestigt werden, der eine signifikante Struktur, z. B. ein Schwarz-Weiß-Punktmuster oder -Raster aufweist. Der Marker kann insbesondere ein Muster aufweisen, dass gegenüber Translationen und/oder Rotationen nicht symmetrisch ist, um jedwede derartige Manipulation direkt erkennen zu können. Beim Einsatz eines derartigen Markers ist insbesondere auch der Betrieb des Bildsensors in einem nicht-sichtbaren Wellenlängenbereich z. B. im Infrarotbereich, vorteilhaft. Somit kann ein Marker eingesetzt werden, der für das menschliche Auge bzw. im sichtbaren Bereich nicht direkt erkennbar ist, sodass ein verdeckter Einbau möglich ist.
-
Erfindungsgemäß ist insbesondere auch der Einsatz einer zusätzlichen Strahlungsquelle bzw. Lichtquelle möglich, die Licht bzw. Strahlung im relevanten Wellenlängenbereich ausgibt. Der Einsatz einer Lichtquelle kann insbesondere von den jeweiligen Beleuchtungsverhältnissen und der Erkennbarkeit der Struktur der Beobachtungsfläche abhängen. Die Lichtquelle kann somit bereits in der aus dem Bildsensor, der Abbildungsoptik, und vorzugsweise auch der Auswertelogikeinrichtung gebildeten Sensoreinheit aufgenommen und an eine gemeinsame Stromversorgung angeschlossen werden. Bei Einsatz einer LED oder auch einer OLED (organische LED) liegt ein relativ geringer Stromverbrauch vor. Weiterhin ermöglichen derartige Strahlungsquellen ein relativ konstantes Strahlungssignal über ihre Lebenszeit. Indem erfindungsgemäß in der Auswertelogikeinrichtung Abweichungen aufeinander folgender Bildsignale, d. h. relativer Abweichungen ermittelt werden, kann eine hinreichend langsame Veränderung der Lichtquelle über deren Lebenszeit hin toleriert werden. Auch das Rauschen des Bildsensors, oder durch weitere Umwelteinflüsse im optischen Strahlengang zwischen dem Bildsensor, der Abbildungsoptik und der Beobachtungsfläche, können somit grundsätzlich toleriert werden.
-
Hierbei zeigt sich erfindungsgemäß, dass durchaus kostengünstige Bildsensoren, z. B. Imager-Chips mit einer Auflösung von 32×32 Pixeln, vorzugsweise monochromatisch bei einer Wellenlänge, bereits hinreichend sind, um sehr gute Ergebnisse zu liefern. Derartige Bildsensoren sind hierbei nicht sehr kostspielig, sodass die Mehrkosten gegenüber z. B. reinen Fotodetektoren ohne Bildauflösung nicht sehr hoch sind. Gegenüber z. B. Kameraüberwachungen mit Bildwiedergabe kann erfindungsgemäß somit eine deutliche Vereinfachung und auch Stromersparnis erreicht werden, da deutlich weniger Bildpunkte erforderlich sind. So können erfindungsgemäß Bildsensoren eingesetzt werden, die auch in optischen Mäusen eingesetzt werden, wobei derartige Bildsensoren somit aufgrund hoher Stückzahlen kostengünstig zur Verfügung stehen. Ein derartiger Bildsensor ist gegebenenfalls lediglich auf die jeweilige Sichtdistanz, einzustellen, wozu die Abbildungsoptik angepasst werden kann.
-
Vorteilhaft ist auch die hohe Nachweisbarkeit. Der Einsatz der Bildsensoren ist somit in einer Dokumentation leicht zu erkennen. Durch Lichtaustritt bei entsprechend Spektrum lässt sich der Einbau auch im überachten Zustand noch feststellen.
-
Ein weiteres Einsatzgebiet ist im musealen Bereich sowie in Auslagen wie z. B. Verkaufsständen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in einem Podest oder einer anderen geeigneten Aufnahmefläche aufgenommen werden, so dass das zu überwachende Objekt auf eine Durchblicköffnung bzw. ein Fenster gestellt werden kann. Ein Marker ist dann im allgemeinen nicht erforderlich, so dass das Objekt nicht verändert werden braucht. Auch eine mechanische Sensorik ist nicht erforderlich; eine Manipulation ist somit praktisch ausgeschlossen.
-
Wird z. B. eine blaue LED als Beleuchtung verwendet, kann dies für einen potenziellen Einbrecher bzw. Nichtberechtigten ein Warnsignal sein, dass die bewachte Anlage oder der bewachte Gegenstand geschützt ist, so dass durch eine Abschreckung eine zusätzliche Sicherheit geschaffen wird.
-
Die Auswertung der Bildsignale kann z. B. durch ein von außen über eine Eingabeschnittstelle eingegebenes Startsignal oder durch einen internen Timer gestartet werden, so dass nachfolgend der Relativvergleich erfolgen kann.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1 zeigt eine Anordnung gemäß einer ersten Ausführungsform zur Sicherung gegen Demontage oder Manipulation im Schnitt;
-
2 den Marker aus 1 in Vorderansicht sowie eine Montageschablone zur Anbringung des Markers;
-
3 eine Anordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform als Türsensor zur Sicherung einer Tür gegen Bewegung bzw. Öffnung;
-
4 eine Vorderansicht der Tür mit Einbaupositionen des Türsensors.
-
Beschreibung der Ausführungsformen
-
Eine in 1 gezeigte Anordnung 1 weist ein zu überwachendes Gerät 2 und eine Montageeinrichtung 3 auf. Das Gerät 2 weist ein Gehäuse 4 auf, das z. B. auch mehrteilig sein kann, und in/oder an dem weitere, hier nicht gezeigte Elemente des Gerätes 2 aufgenommen bzw. angebracht sind. Das Gehäuse 4 ist mittels Befestigungsmitteln, z. B. Schrauben 5, an der Montageeinrichtung 3 befestigt. Die Montageeinrichtung 3 kann insbesondere eine ebene Montagefläche, insbesondere ein Boden oder eine Wand sein, z. B. mit Horizontalerstreckung oder Vertikalerstreckung, die das Gerät 2 mit seinem Gehäuse 4 trägt.
-
Erfindungsgemäß wird überwacht, dass das Gerät 2 bzw. sein Gehäuse 4 nicht gegenüber der Montageeinrichtung 3 verändert wird, d. h. demontiert durch Entfernen einer oder mehrerer Schrauben 5, oder auch nur manipuliert durch teilweises bzw. zeitweises Entfernen unter zumindest zeitweiser Veränderung der Position des Gehäuses gegenüber der Montageeinrichtung 3.
-
Das Gehäuse 4 weist einen Gehäuseinnenraum 6 und eine zu der Montageeinrichtung 3 hin weisende Durchblicköffnung 7 auf, die z. B. mit transparentem Material wie einem Fenster bzw. Glasscheibe verschlossen sein kann.
-
Zur Überwachung ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 vorgesehen, die hier als Sensoreinheit 10 ausgebildet und ganz oder teilweise im Gehäuseinnenraum 6 angeordnet ist. Bei der gezeigten Ausführungsform der 1 weist die Sensoreinheit 10 einen Bildsensor 12 und eine Abbildungsoptik 14, sowie weiterhin eine Auswertelogik-Einrichtung 15 und eine Signalisierungseinrichtung 16 auf. Weiterhin ist ein Marker 18 mit einer Markerfläche 18a an der Montageeinrichtung 3 angebracht, z. B. angeklebt und in einem Erfassungsbereich 19 des aus der Abbildungsoptik 14 und dem Bildsensor 12 gebildeten optischen Systems angeordnet. Der Erfassungsbereich 19 erstreckt sich hierbei durch die Durchblicköffnung 7, d. h. aus dem Gehäuseinnenraum 6 heraus auf den Marker 18.
-
Das optische System aus dem Bildsensor 12 und der Abbildungsoptik 14 ist auf die Markerfläche 18a fokussiert, d. h. die Markerfläche 18a liegt in der Gegenstandsweite bzw. Objektweite dieses optischen Systems, sodass der Bildsensor 12 eine scharte Abbildung der in 2a in Vorderansicht gezeigten Markerfläche 18a aufnehmen kann. Als Abbildungsoptik 14 kann bereits eine einfache Bikonvexlinse dienen. Der Bildsensor 12 gibt mit seiner Bildwiederholungsrate ein zweidimensional aufgelöstes Bildsignal S1, das somit die in 2 gezeigte Markerfläche 18a wiedergibt, an die Auswerte-Logikeinrichtung 15. Eine auch nur zeitweise Demontage bzw. Veränderung der Position des Gerätes 2 mitsamt seinem Gehäuse 4 gegenüber der Montageeinrichtung 3, oder das Zwischenschieben eines Gegenstandes führen somit dazu, dass in diesem Zeitraum das vom Bildsensor 12 erfasste Bild der Markerfläche 18a verändert ist, und sich somit die zyklisch ausgegebenen Bildsignale S1 unterscheiden.
-
Die Auswertelogikeinrichtung 15 führt eine Auswertung dahingehend durch, das aufgenommene Bildsignal S1 auf Änderungen hin zu überprüfen. Hierbei können relative Änderungen ermittelt werden, d. h. gegenüber dem letzen Bild oder einigen vorherigen Bildern bzw. innerhalb eines vorgegebenen zurückliegenden Zeitraums.
-
Die Auswertelogikeinrichtung 15 kann die Bildsignale S1 z. B. pixelweise vergleichen, d. h. eine Differenz der Pixelwerte jedes der Bilder bzw. Frames erstellen. Wird der in 2 gezeigte Marker 18 z. B. geringfügig translatorisch nach links, rechts, oben oder unten verschoben oder verdreht, ändert sich die Position der Strukturen 20 im Bild bzw. im Bildsignal S1. Indem das Muster 21 mit den Strukturen 20 unsymmetrisch ist sowohl gegen translatorische als auch rotatorischen Verstellungen, kann somit bei jedweder Verschiebung oder Drehung in der Ebene bereits ein Unterschied erkannt werden, da dann schwarze Bereiche zum Teil auf vorher weißen Bereichen liegen und umgekehrt. Je feiner die Strukturen 20 sind, desto größer ist der Unterschied in aufeinander folgenden Bildern.
-
Erfindungsgemäß kann weiterhin auch erkannt werden, wenn die Montageeinrichtung 3 mitsamt dem Marker 18 translatorisch entlang der optischen Achse des optischen Systems aus Bildsensor 12 und Abbildungsoptik weg verschoben wird, d. h. in 1 als Parallelverschiebung nach oben. Durch eine derartige translatorische Verschiebung ändert sich zwar die Lage der Strukturen 20 des Markers 18 gegenüber der optischen Achse nicht; das Bild wird jedoch unscharf, weiterhin wird die Abbildung der Markerfläche 18a mit ihrem Muster 21 in dem Bildsignal S1 kleiner, sodass auch eine derartige translatorische Verstellung entlang der optischen Achse sicher erkannt werden kann.
-
Weiterhin wird somit nicht nur eine Verstellung des Gerätes 2 relativ zur Montageeinrichtung 3, sondern auch das Einführen eines Fremdkörpers erkannt, wie er zum Blockieren mechanischer Sensoren verwendet werden kann.
-
Die Bildwiederholungsrate der Bildsignale S1 kann erfindungsgemäß grundsätzlich frei eingestellt werden, je nach Geschwindigkeit der zu erwartenden Änderungen.
-
Die Auswerte-Logikeinrichtung 15 gibt in Abhängigkeit ihrer Auswertung ein Alarmsignal S2 an einen Signalausgang 22 aus. Hierbei kann vorgesehen sein, dass nur bei Erkennen einer hinreichend signifikanten Veränderung ein Alarmsignal S2 ausgegeben wird. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Auswertelogikeinrichtung 15 fortwährend ein Ausgabesignal S2 ausgibt, dass im Falle des Erkennens eines hinreichenden Unterschieds den Wert „Alarm” annimmt bzw. die Detektion eines Alramzustandes bzw. unzulässigen Eingriffs anzeigt. Wie in 1 gezeigt ist an dem Signalausgang 22 vorteilhafterweise bereits im Gehäuseinnenraum 6 eine Signalisierungseinrichtung 16 zur Ausgabe eines akustischen und/oder optischen Alarms vorgesehen. Weiterhin kann das Ausgabesignal S2 auch grundsätzlich weitergeleitet werden, z. B. an eine zentrale Empfangseinrichtung, die mehrere derartige Signaleingänge bündelt.
-
Die Position des Markers 18 kann gegenüber der Durchblicköffnung 7 vorteilhafterweise mittels einer in 2 gezeigten Montageschablone 24 festgelegt werden, die Löcher 24a für die beiden Schrauben 5 sowie die ein Loch 24b für die Position des Markers 18 aufweist. Somit können an der Montageeinrichtung 3 zunächst die Ausbildungsbereiche für die Schrauben 5 und den Marker 18 vermerkt werden, nachfolgend der Marker 18 angebracht werden und dann das Gehäuse 4 mittels der Schrauben 5 befestigt werden. Eine Vorbereitung der Montageeinrichtung 3 bzw. Montagefläche ist grundsätzliche nicht erforderlich; es ist lediglich der Marker 18 anzubringen. Der Einsatz ist auch bei schrägen, rauen oder sogar klebrigen Montageflächen bzw. Montageeinrichtungen 3 möglich.
-
Der Bildsensor 12 kann im sichtbaren Bereich des Spektrums, weiterhin auch im Infrarot-Bereich oder ggf. im UV-Bereich detektieren. Neben der Verwendung im sichtbaren Lichtbereich kann insbesondere der Infrarot-Bereich sinnvoll sein, da hier eine hohe Strahlungsintensität auch ohne zusätzliche Lichtquellen vorliegt, und insbesondere die Durchblicköffnung 7 bzw. optische Öffnung des Gehäuses 4 getarnt werden kann, sodass sie von außen nicht sichtbar ist. Auch der Marker 18 kann für den Betrachter im sichtbaren Bereich nicht erkennbar bzw. nicht in Strukturen 20 auflösbar sein, wenn diese nur im Infrarot-Bereich erkennbar sind.
-
Die Auswertelogikeinrichtung 15 kann bereits im Bildsensor 12 selbst angeordnet bzw. integriert sein, d. h. z. B. auf einem Schaltungsträger (Leiterplatte) oder auch monolithisch integriert.
-
Da die Anordnung 1 grundsätzlich unempfindlich gegen Vibration oder Beschleunigung ist, kann sie auch mobil bzw. Teil einer mobilen Einrichtung sein. So ist der Einsatz in Automobilen, Nutzfahrzeugen, Schiffen, Unterseebooten, Flugzeugen, Raketen und Satelliten möglich. Da der Gehäuseinnenraum 6 über die Durchblicköffnung 7 auch abgedichtet sein kann, ist bei geeigneter Abdichtung aufgrund der Unabhängigkeit von mechanischen Signalen auch der Einsatz unter Wasser oder in begasten Umgebungen, weiterhin auch im Vakuum und in anderen Medien wie z. B. ölgefluteten Hydraulikzylindern möglich.
-
Vorteilhafterweise wird die erfindungsgemäße Vorrichtung erst durch ein von extern eingegebenes Startsignal S3 gestartet, das z. B. direkt in eine Eingabeschnittstelle 60 der Auswertelogikeinrichtung 15 eingegeben werden kann, so dass diese daraufhin mit dem Relativvergleich der Bildsignale 51 beginnt. Alternativ zu diesem externen Startsignal S3 kann auch der hier gestrichelt eingezeichnete Timer 62 eingesetzt werden, der nach Start der Vorrichtung 10 selbsttätig nach einem vorgegebenen Zeitintervall ein Startsignal S4 ausgibt.
-
Eine weitere Ausführungsform beschreibt mit Bezug zu 3 und 4 den Einsatz als Türsensor. 3 zeigt eine Anordnung 30, die durch eine im Türrahmen 31 aufgenommene Sensoreinheit 32 und eine Beobachtungsfläche 38 gebildet ist. Die Beobachtungsfläche 38 kann wiederum ein Marker entsprechend dem Marker 18 aus 1 sein und ist an einem Türblatt 45 befestigt. Die Sensoreinheit 32 weist ein Gehäuse 34, und im Gehäuseinnenraum 36 einen Bildsensor 12 sowie eine Auswerte-Logikeinrichtung 15 entsprechend 1 auf. Weiterhin weist das Gehäuse 34 eine Durchblicköffnung 7 auf, die wiederum z. B. durch ein transparentes Fenster verschlossen ist, oder in der, wie gezeigt, direkt die Abbildungsoptik 14 angeordnet ist. Weiterhin ist gemäß dieser Ausführungsform eine Beleuchtungseinrichtung 40 vorgesehen, z. B. eine LED oder eine Glühbirne im Niederstrombetrieb, die Strahlung 41 im relevanten Wellenlängenbereich, z. B. im Infraroten Bereich oder im optischen Bereich, ausgibt, die über die Abbildungsoptik 14 auf die Beobachtungsfläche 38 ausgegeben wird.
-
Somit nimmt der Bildsensor die beleuchtete Oberfläche 38 über die Abbildungsoptik 14 auf und gibt wiederum ein Bildsignal S1 an die Auswerte-Logikeinrichtung 15. Zwischen der Beleuchtungseinrichtung 44 und dem Bildsensor 12 kann eine Blende 43 bzw. Abschirmeinrichtung vorgesehen sein, um Streustrahlung zu verhindern. Auch in 3 kann das Ausgabesignal 2 direkt von einer hier nicht gezeigten Signalisierungseinrichtung zur Signalausgabe aufgenommen und/oder weitergeleitet werden an eine zentrale Datenerfassung oder eine Sammeleinrichtung.
-
Somit kann erfindungsgemäß wiederum ein Entfernen des Türblatts 45 vom Türrahmen 31, d. h. ein Öffnen des Türblatts 45 sicher detektiert werden, da sich die Bildsignale S1 entsprechend ändern. Auch bei dieser Ausführungsform führt ein Verstellen des Türblatts 45 zu einem translatorischen und/oder rotatorischen Verändern der Beobachtungsfläche 38, das direkt als Änderung, insbesondere auch als unscharfe Abbildung und somit Änderung der Pixel der Bildsignale S1 in der Auswerte-Logikeinrichtung 15 detektiert werden kann.
-
Auch in 3 kann anstelle des externen Startsignals S3 ein Timer 62 vorgesehen sein.
-
Die Sensoreinheit 32 kann gemäß 4 an verschiedenen Positionen im Türrahmen 31 oder auch im Türblatt 45 angebracht werden. Die Beobachtungsfläche 38 ist dann jeweils an dem anderen Bauteil ausgebildet, entweder durch deren unveränderte Struktur oder durch Anbringung eines Markers, wie z. B. den Marker 18 aus 2. Somit sind Anbringung der Sensoreinheit 32 an der Oberseite des Türrahmens 31, im seitlichen Bereich des Türrahmens 31, im Boden, bzw. der Schwelle der Türrahmens 31, und entsprechend in seitlichen, oberen oder unteren Bereichen des Türblatts 45 möglich. Der Türrahmen 31 ist in einer Wand 46 montiert, wobei das Türblatt 45 mittels Scharnieren 48, die vorteilhafterweise auf der Rückseite der Tür montiert sind, in dem Türrahmen 31 angebracht ist. In diesem Türsystem kann z. B. gemäß 4 ein Türleser 50 als Zutrittskontrollsystem integriert sein, sodass das Alarmsignal S2 auch diesem Türleser 50 zugeführt werden kann, z. B. drahtlos oder über eine drahtgebundene Leitung.
-
Eine zusätzliche Beleuchtungseinrichtung 40 kann z. B. auch in der Ausführungsform in 1 vorgesehen sein, falls die Beleuchtungsverhältnisse diesen Einsatz erfordern oder vorteilhaft machen. In 1 und 3 sind weitere Funktionselemente wie Stromversorgung, Leitungsüberwachung und Montagedetails nicht gezeigt. Insbesondere können Leitungen für die Übertragung der Signale S1 und S2 wiederum überwacht werden, sodass die Auswerte-Logikeinrichtung 15 detektiert, wenn diese Leitungen zerstört werden.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 1963228764 [0002]
- DE 10104408 A1 [0003]
- JP 08098751 A [0004]
