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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung einer Fläche mittels einer Lichtbarriere, insbesondere einer Sicherheitslichtbarriere, wobei mehrere gegenüberliegende Balken vorgesehen sind, zwischen welchen die Fläche liegt, wobei zumindest auf einem ersten Balken Lichtquellen und auf einem zweiten Balken zumindest ein Empfänger angeordnet sind und vom zumindest einem Empfänger von den Lichtquellen abgestrahltes Licht unter Aufbau eines Lichtgitters empfangen wird.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Lichtbarriere, insbesondere eine Sicherheitslichtbarriere, umfassend mehrere gegenüberliegende Balken, wobei zumindest auf einem ersten Balken Lichtquellen und auf einem zweiten Balken zumindest ein Empfänger angeordnet sind und wobei der zumindest eine Empfänger von den Lichtquellen abgestrahltes Licht unter Aufbau eines Lichtgitters empfängt.
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Aus dem Stand der Technik sind Verfahren zur Überwachung eines Bereiches mittels Lichtbarrieren, insbesondere mittels Sicherheitslichtbarrieren bzw. Sicherheitslichtgitter, bekannt. Diese bekannten Verfahren arbeiten nach dem Prinzip, dass auf einer Seite einer Lichtschranke eine Vielzahl von Sendern angeordnet ist, die einen bestimmten Abstand voneinander aufweisen. Die Sender bzw. Lichtquellen strahlen parallele Lichtstrahlen ab, die auf einer Gegenseite von Empfängern aufgenommen werden, die ebenfalls an einem Balken angeordnet sind. Durch die Sender und Empfänger wird ein Lichtgitter aufgespannt, das ein unberechtigtes Durchdringen desselben detektieren kann. Empfängt ein Empfänger kein Licht von einer Lichtquelle, wird der Lichtfluss unterbrochen. Dies wird dann in der Regel als Aktion gewertet, z. B. als sogenannte „sicherheitsrelevante Aktion”. Vorgesehen sein kann auch, dass bestimmte Bereiche des Lichtgitters bewusst ausgenommen werden. Eine solche Aussparung wird als „Blanking” bezeichnet. Damit wird eine Aussparung geschaffen, die zu keiner sicherheitsrelevanten Aktion führt, um z. B. Verbauungen zu berücksichtigen oder eine Aussparung zum Durchreichen diverser Gegenstände zu schaffen. Meistens ist vor den ausgesparten Bereichen eine mechanische Verbauung vorgesehen, sodass nur Eingriffe in den Lichtvorhang außerhalb dieser zu z. B. sicherheitsrelevanten Aktionen führen.
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Verfahren dieser Art haben den Nachteil, dass die mechanischen Verbauungen meistens eine Aussparung zur Folge haben, welche immer von einem Balken zum anderen reicht. Auch können die Abmessungen der Aussparung nicht beliebig gewählt und geändert werden. Ein anderer Nachteil ist darin zu sehen, dass eine z. B. sicherheitsrelevante Aktion zwar erkannt werden kann, allerdings nur in vertikaler Richtung. Bei Unterbrechung des Lichtstrahls zwischen Sender und Empfänger lässt sich nicht feststellen, an welcher horizontalen Stelle der Eingriff erfolgt ist. Auch kann nicht bestimmt werden, welche zweidimensionalen Abmessungen ein Objekt hat, welches das Lichtgitter durchbricht.
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Aus dem Stand der Technik ist es auch bekannt, Verfahren zur Überwachung eines Bereiches mittels 2D-Lichtvorhängen einzusetzen, um sowohl einen horizontalen als auch vertikalen Eingriff in ein Lichtgitter, insbesondere in ein Sicherheitslichtgitter, nachzuweisen. Derartige Verfahren benötigen eine Vielzahl von Balken, die teilweise gegenüberliegen, wobei die Balken insgesamt einen Rahmen bilden. Dies hat jedoch den Nachteil, dass nicht nur seitlich vertikale Balken vorzusehen sind, sondern auch ein bodenseitiger Balken sowie ein kopfseitiger Balken. Die zusätzlichen horizontalen Balken bringen allerdings Probleme mit sich. Der bodenseitige Balken, der mit Sendern oder Empfängern ausgestattet ist, also optischen Komponenten, kann leicht verschmutzen, da sich Staub darauf ablegen kann. Der kopfseitige Balken wiederum limitiert eine Größe von Objekten, die durch den Lichtvorhang führbar sind. Selbstverständlich ist es möglich, die Größe des Rahmens zu erstrecken, um größere Objekte durchführen zu können. Dies ist jedoch entsprechend der vergrößerten Ausbildung mit zusätzlichen, erheblichen Kosten verbunden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, mit welchen relevante Flächen flexibel definiert werden können und mit denen bei einer relevanten Aktion ein Eingriff in vertikaler und horizontaler Richtung bestimmbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, wenn bei einem Verfahren der eingangs genannten Art zumindest ein Bereich, der innerhalb der Fläche und mit Abstand zu zumindest einem Balken angeordnet ist, von der Überwachung ausgespart wird und ein Objekt, das in die Fläche gebracht wird, vermessen und mit dem Bereich verglichen wird.
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Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist insbesondere darin zu sehen, dass Bereiche von einer Überwachung ausgespart werden, die beliebige geometrische Formen haben können. Die Aussparung eines Bereiches kann abgeändert und neu vorgegeben werden. Auch muss der ausgesparte Bereich nicht zwingend von einem Balken zum anderen gehen. Der Bereich kann sich von zumindest einem Balken abgrenzen. Somit können verschiedene zweidimensionale Bereiche innerhalb der überwachten Fläche ausgespart werden. Wird ein Objekt in die überwachte Fläche gebracht, so wird dieses vermessen und mit dem ausgesparten Bereich verglichen. Somit ist eine Positionsbestimmung eines eindringenden Objektes möglich. Die Position kann mit dem ausgesparten Bereich abgeglichen werden. Dieses neue Konzept kann als „Area Blanking” bezeichnet werden.
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Zweckmäßigerweise wird die Aussparung des Bereiches von einer Programmlogik vorgegeben und gesteuert. Damit können die Abmessungen der Aussparung immer wieder neu festgelegt und individuell anpasst werden.
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Es hat sich bewährt, dass das Objekt, welches sich innerhalb der Fläche zwischen den gegenüberliegenden Balken befindet, mit von zumindest zwei Lichtquellen abgestrahltem Licht beleuchtet wird und Schattenprojektionen von zumindest einem Empfänger erzeugt werden. Somit brauchen nicht alle Lichtquellen gleichzeitig und jederzeit in Betrieb zu sein und die Energiekosten werden gesenkt.
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Weiter ist es von Vorteil, dass Kanten bzw. Enden der durch das Objekt erzeugten Schattenprojektionen am zumindest einen Empfänger mit einem mathematischen Modell ausgewertet werden und dadurch die zweidimensionale Position des Objektes bestimmt wird. Dadurch kann die horizontale und vertikale Position eines beliebigen Objektes effektiv und schnell ermittelt werden.
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Das Konzept der Erfindung ermöglicht es auch, dass die zweidimensionale Position des Objektes mit der Position des ausgesparten Bereiches automatisiert verglichen wird und somit kein weiterer Arbeitsaufwand nötig ist. Weiter wird gegebenenfalls eine beispielsweise sicherheitsrelevante Aktion, z. B. ein Alarm, ausgelöst. Die Automatisierung dieser Prozesse wirkt sich zeitsparend aus.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt es, dass nur ein Objekt, welches sich vollständig im ausgesparten Bereich befindet, von einem Auslösen einer sicherheitsrelevanten Aktion ausgenommen wird. Es wird bereits bei einem kleinen Übertreten der sogenannten „Blanked Area” ein Alarm ausgelöst.
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Von Vorteil ist es auch, dass das von den Lichtquellen abgestrahlte Licht frequenzmoduliert ist, wobei die Lichtquellen entweder sequenziell mit der gleichen Modulationsfrequenz oder simultan mit unterschiedlicher Modulationsfrequenz betrieben werden. Damit kann das auf den Empfänger auftreffende Licht sehr einfach von Sonnenlicht oder künstlich erzeugtem Licht unterschieden werden.
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Die weitere Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, wenn bei einer Lichtbarriere, insbesondere bei einer Sicherheitslichtbarriere, der eingangs genannten Art die Lichtquellen divergente Lichtquellen sind und wenn zumindest eine Aussparung eines Bereiches, der innerhalb einer Fläche zwischen den gegenüberliegenden Balken und mit Abstand zu zumindest einem Balken angeordnet ist, sowie ein Vergleich zwischen dem ausgesparten Bereich und eines in die Fläche gebrachten Objektes von einem Algorithmus vorgegeben ist.
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Ein Vorteil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist insbesondere darin zu sehen, dass durch die divergenten Lichtquellen eine fächerförmige Abstrahlungscharakteristik der Lichtquellen erreicht wird, welche eine breite Abdeckung des geplanten Lichtvorhanges ermöglichen. Eine solche Lichtbarriere erlaubt es auch, bestimmte Bereiche von einer Überwachung auszunehmen, z. B. wenn die Lichtbarriere aus Platzgründen dauerhaft von einem Teil einer Vorrichtung durchdrungen wird. Es kann dann vorgesehen sein, dass zumindest ein lokaler Bereich von einer Überwachung ausgespart ist. Die Aussparung ist von einem Algorithmus vorgegeben und der Algorithmus vergleicht in Kombination mit den Messergebnissen auch die Abmessungen eines in die überwachte Fläche gebrachten Objektes.
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Die gegenüberliegenden Balken sind bevorzugt vertikal angeordnet, damit diese nicht leicht verschmutzen können.
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Es ist zwar nicht zwingend, aber von Vorteil kann vorgesehen sein, dass mehrere Empfänger und Sender abwechselnd auf einem Balken angebracht sind und der zweite Balken in derselben Bauweise wie der erste Balken ausgeführt ist. Eine abwechselnde Anordnung führt zu einer hohen Symmetrie und damit auch zu einer gleichmäßigen Ausleuchtung einer zur überwachenden Fläche.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus dem nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispiel. In den Zeichnungen, auf welche dabei Bezug genommen wird, zeigen:
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1 eine Lichtbarriere gemäß dem Stand der Technik;
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2 und 3 je eine erfindungsgemäße Lichtbarriere.
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In 1 ist eine Lichtbarriere 1, insbesondere eine Sicherheitslichtbarriere, gemäß dem Stand der Technik dargestellt, die eindimensional arbeitet. Die Lichtbarriere 1 weist einen ersten Balken 2 mit Lichtquellen 4 und einem zweiten Balken 3 mit Empfängern 5 auf. Durch das von den Lichtquellen 4 abgestrahlte Licht 6 wird eine Fläche 7 zwischen den gegenüberliegenden Balken 2, 3 überwacht. Weiter ist eine Aussparung 8 der Überwachungsfläche durch eine mechanische Blende 13 ersichtlich. Die Aussparung 8 erfolgt durch die mechanische Blende 13 gezwungenermaßen recht großflächig und ist nur vertikal variierbar und damit unflexibel.
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In 2 ist eine erfindungsgemäße Lichtbarriere 1, bevorzugt eine Sicherheitslichtbarriere, dargestellt, die wie die zuvor erläuterte Vorrichtung des Standes der Technik zwei gegenüberliegende Balken 2, 3 aufweist. Die Balken 2, 3 sind üblicherweise wie dargestellt vertikal mit einem Abstand 11 voneinander positioniert. Aufgrund dieser vertikalen Positionierung kann sich auf den Balken 2, 3, kaum Schmutz absetzen. An einem ersten Balken 2 befinden sich mehrere divergente Lichtquellen 4 und an einem zweiten Balken 3 sind mehrere Empfänger 5 angeordnet. Es ist jedoch möglich, mit nur einem Empfänger 5, der sich über die gesamte Länge des zweiten Balkens 3 erstreckt, zu arbeiten. Die divergenten Lichtquellen 4 ermöglichen eine großflächige Ausleuchtung der sicherheitsrelevanten Fläche 7 zwischen den zwei gegenüberliegenden Balken 2, 3. Wird, wie in 2 und 3 ersichtlich, ein Objekt 12 in die sicherheitsrelevante Fläche 7 gebracht, wird dieses sequenziell vom Licht 6 von zumindest zwei divergenten Lichtquellen 4, die einen Abstand 14 voneinander haben, angestrahlt.
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Wie aus Veröffentlichungen von Jan Fischer et al., z. B. Simple Methods of Edge Position Measurement Using Shadow Projected an CCD Sensor, Measurement Science Review, 2003, Volume 3, Section 3, bekannt, können die Dimensionen eines Objektes durch die vom Objekt erzeugten Schattenflächen auf einem Empfänger bestimmt werden. In 2 beleuchtet eine erste Lichtquelle 4 das Objekt 12 und in 3 wird das Objekt 12 vom Licht 6 einer zweiten Lichtquelle 4 angeleuchtet. Die Beleuchtung erfolgt sequenziell. Es ist auch möglich, dass die Lichtquellen 4 das Objekt 12 zeitgleich beleuchten, dann allerdings mit jeweils anderer Modulationsfrequenz. Das beleuchtete Objekt 12 erzeugt Schattenprojektionen 10 an der Empfängerleiste 3. Die Kanten bzw. Enden 9 der Schattenprojektionen 10 werden mit einem mathematischen Modell ausgewertet und somit wird die zweidimensionale Position und Größe des Objektes 12 bestimmt. Wird ein Objekt 12 im ausgesparten Bereich 8 lokalisiert, wird keine sicherheitsrelevante Aktion ausgelöst, falls dieses sich vollständig, wie in 2 und 3 dargestellt, in diesem ausgesparten Bereich 8 befindet. Objekte außerhalb dieses Bereiches 8 bzw. Objekte, die über den ausgesparten Bereich 8 hinausragen, führen standardmäßig zur Auslösung von sicherheitsrelevanten Aktionen. Damit kann die Genauigkeit der Erkennung und der Abmessung eines Objektes 8 in einer sicherheitsüberwachten Fläche 7 gegenüber dem Stand der Technik gesteigert werden.
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Auch wenn die Lichtbarriere 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel als Sicherheitslichtbarriere ausgeführt ist, können mit der Lichtbarriere 1 beliebige ebene Flächen überwacht werden. Das Prinzip einer Lichtbarriere 1 kann beispielsweise beim Kommissionieren von Waren zur Anwendung kommen. Dabei werden Waren an einer bestimmten Position aus einem Regal entnommen oder das Regal wird befüllt. Hierbei stellt das Überwachungsfenster den ausgesparten Bereich 8 dar. Bei einer nicht erlaubten Aktion (z. B. Entnahme einer Ware an einer falschen Stelle) kann eine Reaktion wie ein Alarm oder ein anderes Signal ausgelöst werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Jan Fischer et al., z. B. Simple Methods of Edge Position Measurement Using Shadow Projected an CCD Sensor, Measurement Science Review, 2003, Volume 3, Section 3 [0024]
