DE102016110514A1 - Device and method for monitoring a room area, in particular for securing a danger zone of an automated system - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung (10) zum Überwachen eines Raumbereichs (40), insbesondere zum Absichern eines Gefahrenbereichs einer automatisiert arbeitenden Anlage (14). Die Vorrichtung umfasst eine erste Beleuchtungseinrichtung (34), die dazu ausgebildet ist, zumindest temporär Lichtsignale in den Raumbereich (40) zu senden und eine Bildaufnahmeeinheit (32), die dazu ausgebildet ist, ein Abbild des Raumbereichs (40) zu erstellen, wobei die Bildaufnahmeeinheit (32) einen Bildsensor (38) mit einer Vielzahl von Bildpunkten aufweist, die eine Vielzahl von Raumbereichspunkten (44) abbilden. Ferner weist die Vorrichtung eine Auswerteeinheit (24) auf, die dazu ausgebildet ist, mittels Laufzeitmessung der Lichtsignale einen ersten Abstandswert (52) für zumindest einen Raumbereichspunkt (44) zu bestimmen, sowie eine Steuereinheit (28), die dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit des ersten Abstandswerts (52) eine Sicherheitsfunktion auszulösen. Die erste Beleuchtungseinrichtung (34) und die Bildaufnahmeeinheit (32) sind in einer definierten Aufnahmegeometrie (58, 60, B) angeordnet und die erste Beleuchtungseinrichtung (34) ist ferner dazu ausgebildet, ein optisches Muster (54) in den Raumbereich (40) zu projizieren, wobei die Auswerteeinheit (24) dazu ausgebildet ist, anhand des optischen Musters (54) und der definierten Aufnahmegeometrie (58, 60, B) einen zweiten Abstandswert (74) für den zumindest einen Raumbereichspunkt (44) zu bestimmen und mit dem ersten Abstandswert (52) zu korrelieren, um in Abhängigkeit der Korrelation ein Fehlersignal zu erzeugen.Device (10) for monitoring a spatial area (40), in particular for securing a danger zone of an automated system (14). The device comprises a first illumination device (34) which is designed to at least temporarily transmit light signals into the spatial region (40) and an image acquisition unit (32) which is designed to produce an image of the spatial region (40), wherein the An image pickup unit (32) has an image sensor (38) having a plurality of pixels that image a plurality of space area points (44). Furthermore, the device has an evaluation unit (24), which is designed to determine a first distance value (52) for at least one spatial area point (44) by transit time measurement of the light signals, and a control unit (28), which is designed as a function the first distance value (52) to trigger a safety function. The first illumination device (34) and the image acquisition unit (32) are arranged in a defined acquisition geometry (58, 60, B) and the first illumination device (34) is further adapted to convey an optical pattern (54) into the spatial region (40) projecting, wherein the evaluation unit (24) is adapted to determine from the optical pattern (54) and the defined receiving geometry (58, 60, B) a second distance value (74) for the at least one spatial area point (44) and with the first Distance value (52) to correlate, depending on the correlation to generate an error signal.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Überwachen eines Raumbereichs, insbesondere zum Absichern eines Gefahrenbereichs einer automatisiert arbeitenden Anlage, umfassend eine erste Beleuchtungseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, zumindest temporär Lichtsignale in den Raumbereich zu senden, eine Bildaufnahmeeinheit, die dazu ausgebildet ist, ein Abbild des Raumbereichs zu erstellen, wobei die Bildaufnahmeeinheit einen Bildsensor mit einer Vielzahl von Bildpunkten aufweist, die eine Vielzahl von Raumbereichspunkten abbilden, eine Auswerteeinheit, die dazu ausgebildet ist, mittels Laufzeitmessung der Lichtsignale einen ersten Abstandswert für zumindest einen Raumbereichspunkt zu bestimmen, und eine Steuereinheit, die dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit des ersten Abstandswertes eine Sicherheitsfunktion auszulösen.The present invention relates to a device for monitoring a spatial area, in particular for securing a danger zone of an automated system, comprising a first illumination device, which is designed to at least temporarily transmit light signals into the spatial area, an image acquisition unit, which is adapted to an image of the spatial region, the image acquisition unit having an image sensor with a plurality of image points which image a plurality of spatial area points, an evaluation unit which is designed to determine a first distance value for at least one spatial area point by means of transit time measurement of the light signals, and a control unit, which is designed to trigger a safety function as a function of the first distance value.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Überwachen eines Raumbereichs, insbesondere zum Absichern eines Gefahrenbereichs einer automatisiert arbeitenden Anlage, wobei eine erste Beleuchtungseinrichtung zumindest temporär Lichtsignale in den Raumbereich sendet, eine Bildaufnahmeeinheit mit einem Bildsensor mit einer Vielzahl von Bildpunkten ein Abbild des Raumbereichs aufnimmt, wobei mittels Laufzeitmessung ein erster Abstandswert für einen im Raumbereich befindlichen Raumbereichspunkt bestimmt wird und in Abhängigkeit von dem ersten Abstandswert eine Sicherheitsfunktion ausgelöst wird.Furthermore, the present invention relates to a method for monitoring a spatial area, in particular for securing a danger zone of an automated system, wherein a first illumination device at least temporarily transmits light signals into the spatial area, an image acquisition unit with an image sensor with a plurality of pixels takes an image of the spatial area, wherein by means of travel time measurement a first distance value is determined for a room area point located in the spatial area and a safety function is triggered as a function of the first distance value.

Eine solche Vorrichtung und ein solches Verfahren sind aus der DE 10 2005 056 265 A1 bekannt.Such a device and such a method are known from DE 10 2005 056 265 A1 known.

Die Vorrichtung und das Verfahren gemäß der DE 10 2005 056 265 A1 verwenden zur Überwachung des Raumbereichs Kamerasysteme mit Time-of-Flight-(TOF)-Messeinrichtungen. Diese sind dazu ausgebildet, neben einer zweidimensionalen Abbildung einer aufgenommenen Szene zusätzlich Tiefeninformation dieser Szene bereitzustellen. Time-of-Flight-(TOF)-Kameras erfassen somit eine Szene nicht nur zweidimensional, sondern dreidimensional.The device and the method according to the DE 10 2005 056 265 A1 use camera systems with time-of-flight (TOF) meters to monitor the room area. These are designed to additionally provide depth information of this scene in addition to a two-dimensional image of a recorded scene. Time-of-flight (TOF) cameras capture a scene not just two-dimensionally, but three-dimensionally.

Das Prinzip einer Time-of-Flight-Messeinrichtung ähnelt dem eines Laser-Radars. Ein Lichtimpuls bzw. eine periodische Folge von Lichtimpulsen wird von einem Sender in den Raumbereich gesendet und dort reflektiert. Eine Empfangsvorrichtung empfängt die Lichtimpulse und bestimmt anhand der Laufzeit die Entfernung zum Punkt der Reflektion. Gegenüber einem Laser-Radar weist eine Time-of-Flight-Kamera jedoch einen Bildsensor mit einer Vielzahl von Bildpunkten (auch Pixel genannt) auf und bestimmt für jeden dieser Bildpunkte die Laufzeit, so dass pro Zeiteinheit eine Vielzahl von Messungen durchgeführt wird. Pro Zeiteinheit wird somit ein dreidimensionales Abbild erzeugt, das zusätzlich zu oder statt der Erfassung von Intensitäten (Helligkeiten) und der Ausgabe von Grauwerten, Abstandsinformation oder Laufzeitinformation erfasst.The principle of a time-of-flight measuring device is similar to that of a laser radar. A light pulse or a periodic sequence of light pulses is transmitted by a transmitter into the spatial area and reflected there. A receiving device receives the light pulses and, based on the transit time, determines the distance to the point of reflection. However, compared to a laser radar, a time-of-flight camera has an image sensor with a multiplicity of pixels (also called pixels) and determines the transit time for each of these pixels so that a large number of measurements are performed per unit of time. Thus, a three-dimensional image is generated per time unit, which in addition to or instead of the detection of intensities (brightnesses) and the output of gray values, distance information or transit time information.

Der Begriff Abbildung im Sinne dieser Offenbarung ist somit nicht als eine Wahrnehmung durch das menschliche Auge zu verstehen, sondern eine technische Beschreibung einer Szene mit Daten, die neben den gewöhnlichen zweidimensionalen Bildwerten zusätzlich auch die Lage einer Oberfläche eines Objekts in einem Raumbereich beinhalten. Dreidimensionale Abbildung bzw. eine zeitliche Abfolge von dreidimensionalen Abbildungen können folglich durch geeignete Datenverarbeitungsverfahren, insbesondere Bildanalysealgorithmen segmentiert, kategorisiert und klassifiziert werden, wodurch einzelne Objekte wie Personen und Gegenstände freigestellt, identifiziert und unterschieden werden können.The term "mapping" in the sense of this disclosure is thus not to be understood as a perception by the human eye, but a technical description of a scene with data which, in addition to the usual two-dimensional image values, additionally includes the position of a surface of an object in a spatial area. Three-dimensional mapping or a temporal sequence of three-dimensional images can consequently be segmented, categorized and classified by suitable data processing methods, in particular image analysis algorithms, whereby individual objects such as persons and objects can be released, identified and distinguished.

Wie in der DE 10 2005 056 265 A1 beschrieben, ermöglicht eine dreidimensionale Erfassung eines Raumbereichs bessere Möglichkeiten, eine Gefahrensituation, beispielsweise das Eindringen einer Person in einen Gefahrenbereich, zu erkennen und zu beurteilen. Eine Überwachung mit Bildaufnahme- und Bildauswerteeinheiten ist darüber hinaus flexibler und einfacher an neue Umgebungsbedingungen anpassbar als starre, fest an einer Anlage montiere Sicherheitssysteme, wie beispielsweise Lichtschranken oder Lichtgitter. Es ist somit wünschenswert, Systeme, die dreidimensionale Abbildungen erzeugen können, für die Überwachung von technischen Anlagen und Maschinen einzusetzen.Like in the DE 10 2005 056 265 A1 described, allows a three-dimensional detection of a space area better ways to detect and assess a dangerous situation, such as the intrusion of a person in a danger zone. In addition, monitoring with image acquisition and image evaluation units is more flexible and easier to adapt to new environmental conditions than rigid safety systems permanently mounted on a system, such as light barriers or light grids. It is thus desirable to use systems capable of producing three-dimensional images for monitoring technical equipment and machines.

Aus der DE 10 2005 056 265 A1 ist ebenfalls bekannt, dass bei sicherheitskritischen Anwendungen hohe Anforderung an den überwachenden Sensor und die Zuverlässigkeit der vom Sensor erfassten Daten gestellt werden, so dass gewöhnliche Sensoren ohne zusätzliche Einrichtungen regelmäßig nicht für sicherheitskritische Anwendung verwendet werden können. Dies gilt auch für Time-of-Flight-Messeinrichtungen und von diesen erfasste Abstandswerte. Insbesondere können Objekte durch Mehrdeutigkeit aufgrund periodischer Modulation der Lichtsignale oder aufgrund von Umwegreflektionen an anderer Stelle erkannt werden als sie sich in Wirklichkeit befinden. Eine fehlerhafte Abstandsmessung hat jedoch zur Folge, dass gefährliche Situationen entstehen können, wenn beispielsweise ein Objekt, das sich im Gefahrenbereich befindet, von den Time-of-Flight-Kameras als außerhalb des Gefahrenbereichs befindlich beurteilt wird, oder zu einer unzureichenden Verfügbarkeit, beispielsweise einer Maschine im Gefahrenbereich, wenn sich ein Objekt außerhalb des Gefahrenbereichs befindet, dieses von den Time-of-Flight-Kameras jedoch aufgrund fehlerhafter Abstandsmessung als im Gefahrenbereich befindlich beurteilt wird, und die Maschine deshalb abgeschaltet wird.From the DE 10 2005 056 265 A1 It is also known that in safety-critical applications, high demands are placed on the monitoring sensor and the reliability of the data acquired by the sensor, so that ordinary sensors without additional equipment can not regularly be used for safety-critical applications. This also applies to time-of-flight measuring equipment and distance values recorded by it. In particular, objects may be recognized by ambiguity due to periodic modulation of the light signals or due to detour reflections elsewhere than they are in reality. A faulty distance measurement, however, has the consequence that dangerous situations may arise when, for example, an object located in the danger area is judged by the time-of-flight cameras to be outside the danger zone or to insufficient availability, for example one Machine in the danger area when an object is outside the danger area, but this is from the time-of-flight cameras due to erroneous distance measurement located in the danger area is judged, and the machine is therefore turned off.

Um diesem Problem zu begegnen, verfügen Sensoren im sicherheitskritischen Umfeld regelmäßig über Einrichtungen, mit denen sie die eigene Funktionsfähigkeit überprüfen und die erfassten Daten verifizieren können. Ein bekanntes Mittel ist eine redundante Auslegung der wesentlichen Elemente eines Sensors in Kombination mit einer Prüfeinrichtung, welche die vom Sensor erfassten Daten mit denen der redundanten Komponenten vergleicht und bei Abweichungen die Sicherheitsfunktion auslöst. Dieses Prinzip findet auch in der DE 10 2005 056 265 A1 Anwendung, indem zwei Abbildungen des Raumbereichs, vorzugsweise von zwei getrennten Time-of-Flight-Kameras, aufgenommen und bewertet werden, um so die oben genannten Fehler ausschließen oder zumindest beherrschen zu können.In order to address this problem, sensors in the safety-critical environment regularly have facilities with which they can check their own functionality and verify the recorded data. A known means is a redundant design of the essential elements of a sensor in combination with a test device, which compares the data collected by the sensor with those of the redundant components and triggers the safety function in case of deviations. This principle also finds in the DE 10 2005 056 265 A1 Application by recording and evaluating two images of the spatial area, preferably of two separate time-of-flight cameras, in order to exclude or at least master the above-mentioned errors.

Eine redundante Auslegung ist jedoch häufig teuer, insbesondere wenn, wie in der DE 10 2005 056 265 A1 vorgeschlagen, die Kameraeinheit des Sensors zweifach ausgelegt sein muss. Zudem lassen sich durch eine einfache Redundanz nicht alle Fehler erkennen. Insbesondere können Fehler mit gemeinsamer Ursache, auch ”common course failures” genannt, bei der Verwendung von baugleichen Komponenten nicht ausgeschlossen werden. So können beispielsweise verdeckte Konstruktions- oder Herstellungsfehler der redundanten Komponenten nicht erkannt werden.However, a redundant design is often expensive, especially if, as in the DE 10 2005 056 265 A1 suggested that the camera unit of the sensor must be designed twice. In addition, not all errors can be detected by a simple redundancy. In particular, common cause failures, called common course failures, can not be ruled out when using identical components. For example, hidden design or manufacturing defects of the redundant components can not be detected.

Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kostengünstige Vorrichtung und ein Verfahren zum Absichern eines Gefahrenbereichs einer automatisiert arbeitenden Anlage anzugeben, die bei geringem Aufwand insbesondere auch Fehler gemeinsamer Ursache aufdecken kann.Against this background, it is an object of the present invention to provide a cost-effective device and a method for securing a danger zone of an automated system, which can also detect common cause errors with little effort.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung eingangs genannter Art gelöst, wobei die erste Beleuchtungseinrichtung und die Bildaufnahmeeinheit in einer definierten Aufnahmegeometrie angeordnet sind, die erste Beleuchtungseinrichtung ferner dazu ausgebildet ist, ein optisches Muster in den Raumbereich zu projizieren, und die Auswerteeinheit dazu ausgebildet ist, anhand des optischen Musters und der definierten Aufnahmegeometrie einen zweiten Abstandswert für den zumindest einen Raumbereichspunkt zu bestimmen und mit dem ersten Abstandswert zu korrelieren, um in Abhängigkeit der Korrelation ein Fehlersignal zu erzeugen.According to one aspect of the present invention, this object is achieved by a device of the type mentioned above, wherein the first illumination device and the image acquisition unit are arranged in a defined acquisition geometry, the first illumination device is further configured to project an optical pattern into the spatial region, and the Evaluation unit is designed to determine based on the optical pattern and the defined recording geometry, a second distance value for the at least one spatial area point and to correlate with the first distance value to generate an error signal as a function of the correlation.

Die Aufgabe der Erfindung wird außerdem mit einem Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem die erste Beleuchtungseinrichtung und die Bildaufnahmeeinheit in einer definierten Aufnahmegeometrie angeordnet sind, die erste Beleuchtungseinrichtung ein optisches Muster in den Raumbereich projiziert, und die Auswerteeinheit anhand des optischen Musters und der definierten Aufnahmegeometrie einen zweiten Abstandswert für den zumindest einen Raumbereichspunkt bestimmt und mit dem ersten Abstandswert korreliert und in Abhängigkeit der Korrelation ein Fehlersignal erzeugt.The object of the invention is also achieved by a method of the type mentioned, in which the first illumination device and the image pickup unit are arranged in a defined recording geometry, the first illumination device projects an optical pattern in the spatial area, and the evaluation unit based on the optical pattern and the defined recording geometry determines a second distance value for the at least one spatial area point and correlated with the first distance value and generates an error signal as a function of the correlation.

Die oben genannte Aufgabe ist damit vollständig gelöst.The above task is thus completely solved.

Es sei darauf hingewiesen, dass im Sinne der vorliegenden Offenbarung der Gefahrenbereich einer automatisiert arbeitenden Anlage als der Bereich an oder vor einer technischen Anlage zu verstehen ist, in dem für eine Person oder ein Gegenstand eine Gefahr von der Anlage im Betrieb ausgeht. Bei einer automatisiert arbeitenden Anlage kann es sich beispielsweise um eine Presse oder einen Industrieroboter handeln. Unter einer Sicherheitsfunktion ist dementsprechend zu verstehen, die automatisiert arbeitende Anlage so anzusteuern, dass keine Gefahr mehr von dieser für eine Person oder ein Gegenstand ausgehen kann, beispielsweise indem die Stromzufuhr der Anlage unterbrochen wird. Es versteht sich, dass in anderen Fällen die Sicherheitsfunktion auch darin bestehen kann, die Anlage – ohne sie abzuschalten – in einen sicheren Zustand zu überführen.It should be noted that for the purposes of the present disclosure, the danger zone of an automated system is to be understood as the area on or in front of a technical system in which a person or an object poses a danger from the system in operation. An automated system may be, for example, a press or an industrial robot. Accordingly, a safety function is understood to mean that the automated system operates in such a way that it can no longer pose a danger to a person or an object, for example by interrupting the power supply of the system. It is understood that in other cases, the safety function can also consist in the system - without switching off - to transfer to a safe state.

Eine Beleuchtungseinrichtung im Sinne der Offenbarung ist eine Lichtquelle, die dazu ausgebildet ist, Lichtstrahlen direkt oder indirekt in dem Raumbereich auszusenden. Die Bildaufnahmeeinheit wiederum ist dazu ausgebildet, das von der Beleuchtungseinrichtung ausgesandte Licht, welches im Raumbereich reflektiert wird, zu erfassen. Der Begriff Bildaufnahmeeinheit ist in der vorliegenden Offenbarung allgemein zu verstehen. Unter einer Bildaufnahmeeinheit kann beispielsweise lediglich ein Bildsensor mit zugehöriger Optik zu verstehen sein, wie eine Digitalkamera mit einem optoelektronischen Bildsensor. Als Abstandswert wird im Sinne der vorliegenden Offenbarung die Entfernung von einem Punkt im Raumbereich, an dem das Licht der Beleuchtungseinrichtung reflektiert wird, bis zum Bildsensor bezeichnet. Es versteht sich, dass durch Kalibrierung auch ein anderer Bezugspunkt für die Abstandsmessung, beispielsweise die Vorderseite des Sensorgehäuses, verwendet werden kann.A lighting device in the sense of the disclosure is a light source which is designed to emit light beams directly or indirectly in the spatial area. The image recording unit in turn is designed to detect the light emitted by the illumination device which is reflected in the spatial region. The term imaging unit is to be understood generally in the present disclosure. By way of example, an imaging unit can be understood merely as an image sensor with associated optics, such as a digital camera with an optoelectronic image sensor. For the purposes of the present disclosure, the distance value is the distance from a point in the spatial region at which the light from the illumination device is reflected to the image sensor. It is understood that another reference point for the distance measurement, for example the front side of the sensor housing, can also be used by calibration.

Die Besonderheit der neuen Vorrichtung des neuen Verfahrens ist darin zu sehen, dass ein erster und ein zweiter Abstandswert für einen Raumbereichspunkt ermittelt werden, wobei für die Bestimmung unterschiedliche Messmethoden angewandt werden. Einerseits wird der erste Abstandswert mittels einer Laufzeitmessung bestimmt. Hierbei kann ein Pulslaufzeitverfahren oder ein Phasenlaufzeitverfahren angewandt werden. Andererseits wird ein zweiter Abstandswert mittels eines optischen Musters und trigonometrischer Berechnung ermittelt. Dies ist auch als Lichtschnittverfahren bekannt.The peculiarity of the new device of the new method is that a first and a second distance value are determined for a spatial area point, wherein different measurement methods are used for the determination. On the one hand, the first distance value is determined by means of a transit time measurement. Here, a pulse transit time method or a Phase delay method can be applied. On the other hand, a second distance value is determined by means of an optical pattern and trigonometric calculation. This is also known as a light-section method.

Das Pulslaufzeitverfahren und das Phasenlaufzeitverfahren beruhen beide auf dem Prinzip, dass bestimmt wird, wie lange ein ausgesandter Lichtstrahl benötigt, um von der Beleuchtungseinrichtung zum Objekt und wieder zurück zum Bildsensor zu gelangen.The pulse transit time method and the phase transit time method are both based on the principle that it is determined how long an emitted light beam needs to travel from the illumination device to the object and back to the image sensor.

Die Abstandsmessung basierend auf einem optischen Muster nutzt das Prinzip der Trigonometrie. Hierzu wird ein optisches Muster in den Raumbereich projiziert, dessen Abbildung durch die Bildaufnahmeeinheit sich ändert, wenn das optische Muster durch ein Objekt im Raumbereich ”verzehrt” wird. Ein optisches Muster kann auf verschiedene Weise erzeugt werden. Vorzugsweise ist ein optisches Muster im Sinne der vorliegenden Offenbarung jedoch ein Muster, das aus einzelnen Lichtflecken gebildet wird. Aus der Verzerrung des Musters und bei festgelegter Aufnahmegeometire können durch trigonometrische Berechnung Abstandswerte zu einer Oberfläche des im Raumbereich befindlichen Objekts bestimmt werden.The distance measurement based on an optical pattern uses the principle of trigonometry. For this purpose, an optical pattern is projected into the spatial area whose image is changed by the image recording unit when the optical pattern is "consumed" by an object in the spatial area. An optical pattern can be generated in various ways. Preferably, however, an optical pattern in the sense of the present disclosure is a pattern formed from individual spots of light. From the distortion of the pattern and with defined acquisition geometries, distance values to a surface of the object located in the spatial area can be determined by trigonometric calculation.

Unter Aufnahmegeometrie ist im Sinne der vorliegenden Offenbarung die Anordnung der Beleuchtungseinrichtung, die das Muster erzeugt, und der Bildaufnahmeeinheit, die das Muster abbildet, zu verstehen. Für eine Abstandsmessung müssen mindestens die relative Lage der ersten Beleuchtungseinrichtung in Bezug auf die Bildaufnahmeeinheit und deren jeweilige Ausrichtung bekannt sein. Mit anderen Worten bezeichnet die Aufnahmegeometrie Ort und Lage der Beleuchtungseinrichtung und der Bildaufnahmeeinheit, die der Auswerteeinrichtung bekannt sein müssen, um einen Abstandswert berechnen zu können.For the purposes of the present disclosure, recording geometry means the arrangement of the illumination device that generates the pattern and the image acquisition unit that images the pattern. For a distance measurement, at least the relative position of the first illumination device with respect to the image acquisition unit and their respective orientation must be known. In other words, the recording geometry designates the location and position of the illumination device and of the image acquisition unit, which must be known to the evaluation device in order to be able to calculate a distance value.

Ein Vorteil der neuen Vorrichtung und des neuen Verfahrens ist darin zu sehen, dass eine erste Abstandsmessung durch eine zweite Abstandsmessung verifiziert werden kann, wobei die zweite Abstandsmessung mittels einer anderen Methode durchgeführt wird und auf einem anderen Prinzip beruht. Insbesondere können so systematische Fehler bei der Messung des Abstandswerts ausgeschlossen werden. Die neue Vorrichtung ist zudem günstiger, da zumindest teilweise auf eine redundante Auslegung der wesentlichen Komponenten des Sensors verzichtet werden kann. Gleichwohl kann die Vorrichtung aufgrund des redundanten Messverfahrens vorteilhaft im industriellen Umfeld als berührungslos wirkende Schutzeinrichtung verwendet werden.An advantage of the new device and the new method is that a first distance measurement can be verified by a second distance measurement, wherein the second distance measurement is performed by a different method and based on a different principle. In particular, systematic errors in the measurement of the distance value can thus be excluded. The new device is also cheaper, since at least partially dispensed with a redundant design of the essential components of the sensor. Nevertheless, due to the redundant measuring method, the device can advantageously be used in the industrial environment as a non-contact protective device.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Vorrichtung weist die erste Beleuchtungseinrichtung zumindest eine erste Lichtquelle zum Erzeugen der Lichtsignale für die Laufzeitmessung auf, wobei die zumindest eine erste Lichtquelle ferner so eingerichtet ist, das optische Muster zu erzeugen.In a further preferred embodiment of the device, the first illumination device has at least one first light source for generating the light signals for the propagation time measurement, wherein the at least one first light source is further configured to generate the optical pattern.

Indem eine einzige Lichtquelle sowohl zum Erzeugen der Lichtsignale für die Laufzeitmessung als auch für die Erzeugung des optischen Musters genutzt wird, kann die neue Vorrichtung besonders einfach und kostengünstig aufgebaut sein. Beide Messmethoden können somit mit einer einzigen Beleuchtungseinrichtung durchgeführt und kombiniert werden. Die Lichtquelle bestimmt dabei insbesondere die Struktur des optischen Musters. So kann beispielsweise durch die Anordnung der Lichtquellen eine Struktur vorgeben sein, die über eine Abbildungsoptik in den Raumbereich als optisches Muster projiziert wird.By using a single light source both for generating the light signals for transit time measurement and for generating the optical pattern, the new device can be constructed in a particularly simple and cost-effective manner. Both measurement methods can thus be performed and combined with a single illumination device. In particular, the light source determines the structure of the optical pattern. Thus, for example, by the arrangement of the light sources, a structure can be predefined, which is projected via an imaging optics into the spatial region as an optical pattern.

Vorzugsweise weist die erste Beleuchtungseinrichtung matrixförmig angeordnete Punktlichtquellen auf und ist so eingerichtet, dass sie den Raumbereich direkt mittels der Punktlichtquellen beleuchtet, um das optische Muster zu erzeugen.The first illumination device preferably has point light sources arranged in matrix form and is set up such that it illuminates the spatial region directly by means of the point light sources in order to generate the optical pattern.

Die matrixförmig angeordneten Punktlichtquellen erzeugen somit Lichtflecken im Raumbereich, die der matrixartigen Anordnung der Punktlichtquellen entsprechen. Die matrixartig angeordneten Lichtflecken wiederum entsprechen dem optischen Muster, welches für die zweite Messmethode herangezogen wird. Dabei erzeugen Punktlichtquellen punktförmige Lichtflecken, die besonders einfach für eine Triangulationsmessung verwendet werden können, da ihr Mittelpunkt auf einfache Weise mit üblichen Bildverarbeitungsverfahren bestimmt werden kann.The matrix-like point light sources thus generate light spots in the spatial region, which correspond to the matrix-like arrangement of the point light sources. The light spots in the form of a matrix correspond in turn to the optical pattern which is used for the second measuring method. In this case, point light sources produce punctiform light spots, which can be used particularly easily for a triangulation measurement, since their center can be determined in a simple manner using conventional image processing methods.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die erste Beleuchtungseinrichtung dazu ausgebildet, die Lichtsignale temporär zu homogenisieren.In a further preferred embodiment, the first illumination device is designed to temporarily homogenize the light signals.

Durch das zeitweise Homogenisieren der Lichtsignale, die von der ersten Beleuchtungseinrichtung ausgesendet werden, kann der Raumbereich gleichmäßig ausgeleuchtet werden, wodurch eine einheitliche Abstandsbestimmung für jeden Bildpunkt des Bildsensors vorgenommen werden kann. Somit kann die Auflösung der Bildaufnahmeeinheit während der gleichmäßigen Ausleuchtung auf die durch die Anzahl der Pixel bestimmte maximale Auflösung erhöht werden.By temporarily homogenizing the light signals that are emitted by the first illumination device, the spatial area can be uniformly illuminated, whereby a uniform distance determination for each pixel of the image sensor can be made. Thus, the resolution of the image pickup unit during the uniform illumination can be increased to the maximum resolution determined by the number of pixels.

Besonders bevorzugt weist die Vorrichtung eine zweite Beleuchtungseinrichtung mit einem transparenten Diffusor zur gleichmäßigen Ausleuchtung des Raumbereichs auf, wobei die Vorrichtung so eingerichtet ist, den Raumbereich wahlweise mit der ersten oder der zweiten Beleuchtungseinrichtung auszuleuchten.Particularly preferably, the device has a second illumination device with a transparent diffuser for uniform illumination of the spatial area, the device being set up to illuminate the spatial area optionally with the first or the second illumination device.

Die Vorrichtung weist in dieser Ausgestaltung somit zwei Betriebsarten auf, einen Normalbetrieb und einen Prüfbetrieb. Im Normalbetrieb wird der Raumbereich mit gleichmäßigem Licht ausgeleuchtet, so dass für alle Bildpunkte des Bildsensors ein Abstandswert ermittelt werden kann. Im Prüfbetrieb wird das optische Muster erzeugt, anhand dessen die Abstandsmessung für ausgewählte Punkte überprüfbar wird. Im Normalbetrieb kann somit ein Time-of-Flight-Abbild in voller Auflösung des Bildsensors erzeugt werden, das in bestimmten Intervallen durch den Prüfbetrieb verifiziert werden kann. The device thus has in this embodiment two modes of operation, a normal mode and a test mode. In normal operation, the room area is illuminated with uniform light, so that a distance value can be determined for all pixels of the image sensor. In test mode, the optical pattern is generated, based on which the distance measurement for selected points is verifiable. In normal operation, a time-of-flight image can thus be generated in full resolution of the image sensor, which can be verified at certain intervals by the test operation.

Es trägt weiter zur Vereinfachung bei, wenn ein Toleranzbereich definiert wird, in dem die erste Abstandsmessung und die zweite Abstandsmessung als gleich betrachtet werden, d. h. die Differenz des ersten Abstandswerts vom zweiten Abstandswert liegt unter einem definierten Schwellwert. Gelten der erste Abstandswert und der zweite Abstandswert als gleich, kann durch eine Ermittlung der beiden Werte ein gegenüber einer Einzelmessung präziserer Abstandswert bestimmt werden, der für die Beurteilung herangezogen werden kann.It further adds to simplification when defining a tolerance range in which the first distance measurement and the second distance measurement are considered equal, i. H. the difference of the first distance value from the second distance value is below a defined threshold value. If the first distance value and the second distance value are equal, a determination of the two values can determine a more precise distance value compared with a single measurement, which can be used for the assessment.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Auswerteeinheit dazu ausgebildet, den ersten und zweiten Abstandswert zu mitteln, wenn die Differenz in dem definierten Toleranzbereich liegt, und die Steuereinheit ist dazu ausgebildet, die Sicherheitsfunktion in Abhängigkeit des gemittelten Abstandswerts auszulösen. Durch das Mitteln der gemessenen Abstandswerte kann auf besonders einfache Weise eine präzisiere Abstandsmessung erreicht werden.In a further preferred refinement, the evaluation unit is designed to average the first and second distance values if the difference lies in the defined tolerance range, and the control unit is designed to trigger the safety function as a function of the averaged distance value. By averaging the measured distance values, a more precise distance measurement can be achieved in a particularly simple manner.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, für eine Vielzahl von Raumbereichspunkten den ersten und zweiten Abstandswert zu bestimmen. Wenn die Abstandswerte für alle Raumbereichspunkte bzw. für eine bestimmte Gruppe von Raumbereichspunkten insgesamt größer oder insgesamt kleiner als die zweiten Abstandswerte sind, liegt ein systematischer Fehler vor, der von der Steuereinheit korrigiert werden kann, indem die Sicherheitsfunktion in Abhängigkeit des zweiten Abstandswerts ausgelöst wird. Vorteilhafterweise können somit systematisch bedingte Messfehler, wie sie beispielsweise durch Streulicht oder Temperatureffekte hervorgerufen werden, erkannt und beherrscht werden.In a further preferred refinement, the evaluation unit is set up to determine the first and second distance values for a plurality of spatial area points. If the distance values for all room area points or for a certain group of room area points as a whole are greater than or in total smaller than the second distance values, there is a systematic error that can be corrected by the control unit by triggering the safety function as a function of the second distance value. Advantageously, thus systematically caused measurement errors, such as those caused by stray light or temperature effects, can be detected and controlled.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description. Show it:

1: eine vereinfachte Darstellung eines bevorzugten Anwendungsgebiets der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens, 1 : a simplified representation of a preferred field of application of the device according to the invention and of the method according to the invention,

2: eine vereinfachte Darstellung der neuen Vorrichtung zum Überwachen eines Raumbereichs, 2 : a simplified representation of the new device for monitoring a space area,

3: eine schematische Darstellung der erfindungsgemäß genutzten geometrischen Zusammenhänge, 3 : a schematic representation of the geometric relationships used according to the invention,

4: einen Ausschnitt einer Szene mit einem darin befindlichen Objekt, 4 : a section of a scene with an object inside,

5: ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Sensorteils der neuen Vorrichtung, und 5 a further preferred embodiment of a sensor part of the new device, and

6: ein weiteres Ausführungsbeispiel der neuen Vorrichtung. 6 : Another embodiment of the new device.

1 zeigt eine vereinfachte Darstellung eines bevorzugten Anwendungsgebiets der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die neue Vorrichtung ist in ihrer Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet. Die Vorrichtung 10 ist hier im Deckenbereich einer Industriehalle angeordnet und überwacht einen Gefahrenbereich 12. Der Gefahrenbereich 12 hat eine dreidimensionale Ausdehnung und erstreckt sich somit in eine X, Y und Z-Richtung. Der Gefahrenbereich 12 ist hier entlang einer technischen Anlage 14 angeordnet, die durch einen Industrieroboter 16 angedeutet ist. Der Industrieroboter 16 hat einen Arm 18, von dessen Bewegung im Gefahrenbereich 12 eine Gefahr für eine Person 20 ausgehen kann. 1 shows a simplified representation of a preferred field of application of the device according to the invention and the method according to the invention. The new device is in its entirety with the reference numeral 10 designated. The device 10 is located here in the ceiling area of an industrial building and monitors a hazardous area 12 , The danger area 12 has a three-dimensional extent and thus extends in an X, Y and Z direction. The danger area 12 is here along a technical facility 14 arranged by an industrial robot 16 is indicated. The industrial robot 16 has an arm 18 , from its movement in the danger area 12 a danger to a person 20 can go out.

Die neue Vorrichtung 10 ist, wie nachfolgend noch näher erläutert wird, dazu ausgebildet, das Eintreten einer Person 20 in den Gefahrenbereich 12 zu detektieren und eine Sicherheitsfunktion auszulösen. Die Sicherheitsfunktion könnte darin bestehen, dass ein hier nicht dargestelltes Sicherheitsschaltgerät auf Aufforderungen der Vorrichtung 10 den Roboter 16 stromlos schaltet. Es versteht sich, dass die Sicherheitsfunktion auch darin bestehen könnte, den Roboterarm 18 von der Person wegzudrehen, ohne dass der gesamte Roboter 16 stromlos geschaltet wird.The new device 10 is, as will be explained in more detail below, adapted to the entry of a person 20 in the danger area 12 to detect and trigger a safety function. The safety function could consist in that a safety switching device, not shown here, on requests of the device 10 the robot 16 de-energized. It is understood that the safety function could also be the robot arm 18 to turn away from the person without the entire robot 16 is switched off.

In 1 ist ein gleichförmiger Gefahrenbereich dargestellt, der im Wesentlichen eine quaderförmige Ausdehnung aufweist. In anderen Ausführungsbeispielen kann der Bereich auch anders ausgedehnt, strukturiert oder sogar segmentiert sein. Da die Vorrichtung 10 dazu ausgebildet ist, ein dreidimensionales Abbild des Gefahrenbereichs 12 aufzunehmen, können durch eine effiziente Datenauswertung auch nur interessante Bereiche aus dem Gefahrenbereich aus dem Abbild extrahiert werden.In 1 a uniform danger area is shown, which has a substantially cuboidal extent. In other embodiments, the area may also be otherwise extended, structured, or even segmented. There the device 10 is designed to create a three-dimensional image of the danger area 12 By means of efficient data analysis, only interesting areas of the danger area can be extracted from the image by means of an efficient data analysis.

Es besteht somit die Möglichkeit, unterschiedlichen Bereichen innerhalb des Gefahrenbereiches unterschiedliche Funktionen zuzuordnen. Beispielsweise könnte die Sicherheitsfunktion erst als letztes Mittel ausgelöst werden, wenn eine Person in einen kritischen Bereich des Gefahrenbereichs 12 eintritt, während beim Eintreten in die vor dem kritischen Bereich liegenden Bereichen lediglich eine Warnung ausgegeben wird.It is thus possible to assign different functions to different areas within the danger area. For example, the safety function could only be triggered as a last resort when a person enters a critical area of the danger zone 12 occurs while entering the areas in front of the critical area only a warning is issued.

Darüber hinaus bietet die neue Vorrichtung die Möglichkeit, zwischen verschiedenen Objekten im Gefahrenbereich zu unterscheiden, so dass beispielsweise die Sicherheitsfunktion nur bei Eintreten einer Person 20 ausgelöst wird, nicht jedoch durch einen anderen Gegenstand, wie beispielsweise einen weiteren Roboter, der von der Oberflächengeometrie nicht einem Menschen entsprechen kann.In addition, the new device offers the possibility to differentiate between different objects in the danger area, so that, for example, the safety function only when a person enters 20 is triggered, but not by another object, such as another robot, which can not correspond to the surface geometry of a human.

Es versteht sich, dass das in 1 gezeigte Anwendungsbeispiel nur exemplarisch zu verstehen ist. So kann die Vorrichtung in einem anderen Ausführungsbeispiel auch nur für die Überwachung eines kleinen Ausschnitts einer größeren Anlage verwendet werden, beispielsweise im Aufnahmebereich eine Presse. Hier kann die Vorrichtung beispielsweise auch an einem beweglichen Teil der Presse angeordnet sein.It is understood that in 1 shown application example is to be understood only as an example. Thus, in another embodiment, the device can also be used only for monitoring a small section of a larger installation, for example a press in the reception area. Here, the device may for example also be arranged on a movable part of the press.

2 zeigt eine vereinfachte Darstellung der neuen Vorrichtung zum Überwachen eines Raumbereichs, die in ihrer Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet ist. Die Vorrichtung weist im Wesentlichen einen Sensorteil 22, eine Auswerteeinheit 24 mit einer Prüfeinrichtung 26, eine Steuereinheit 28 und eine Verbindungseinheit 30 auf. Die Auswerteeinheit 24, die Steuereinheit 28 und die Verbindungseinheit 30 sind hier exemplarisch als getrennte Einheiten gezeigt. In anderen Ausführungen können derer Aufgaben jedoch auch von einer einzelnen integrierten Einheit wahrgenommen werden. 2 shows a simplified representation of the new device for monitoring a space area, in their entirety by the reference numeral 10 is designated. The device essentially has a sensor part 22 , an evaluation unit 24 with a testing device 26 , a control unit 28 and a connection unit 30 on. The evaluation unit 24 , the control unit 28 and the connection unit 30 are shown here as examples as separate units. In other embodiments, however, their tasks may also be performed by a single integrated unit.

Der Sensorteil 22 umfasst eine Bildaufnahmeeinheit 32 und eine erste Beleuchtungseinrichtung 34. Die Bildaufnahmeeinheit 32 weist eine Optik 36 und einen Bildsensor 38 mit einer Vielzahl von Bildpunkten (Pixeln) auf. Die Optik 36 bildet den vor dem Sensorteil 22 liegenden Raumbereich 40 auf dem Bildsensor 38 ab. Die Optik 36 kann weitere optische Elemente umfassen, wie beispielsweise Filter und Linsen. Vorzugsweise weist die Optik 36 einen Filter auf, der nur für Licht einer bestimmten Wellenlänge durchlässig ist. Ein solcher Filter ermöglicht es, die Abbildung der Bildaufnahmeeinheit 32 auf das Wesentliche zu reduzieren.The sensor part 22 includes an image capture unit 32 and a first illumination device 34 , The image capture unit 32 has an optic 36 and an image sensor 38 with a plurality of pixels (pixels). The optics 36 forms the front of the sensor part 22 lying room area 40 on the image sensor 38 from. The optics 36 may include other optical elements, such as filters and lenses. Preferably, the optics 36 a filter that is only transparent to light of a certain wavelength. Such a filter allows the image of the image acquisition unit 32 to reduce to the essentials.

In 2 ist ein Erfassungsbereich der Bildaufnahmeeinheit 32 durch zwei strichpunktierte Linien angedeutet. Innerhalb des Erfassungsbereichs befindet sich ein Objekt 42, welches aufgrund seiner räumlichen Ausdehnung in der Regel auf mehrere Bildpunkte des Bildsensors 38 abgebildet wird. Um die Erläuterungen des erfindungsgemäßen Vorgehens zu vereinfachen, soll lediglich auf einen Punkt des Objekts eingegangen werden, der hier als Raumbereichspunkt mit der Bezugsziffer 44 angedeutet ist.In 2 is a detection area of the image pickup unit 32 indicated by two dot-dash lines. Within the coverage area is an object 42 , which due to its spatial extent usually on several pixels of the image sensor 38 is shown. In order to simplify the explanations of the procedure according to the invention, it is intended merely to refer to a point of the object which here is referred to as the spatial area point with the reference number 44 is indicated.

Vorzugsweise ist die Vorrichtung 10 zur einfachen Montage in einem Gehäuse 45 angeordnet. Das Gehäuse 45 kann zum Schutz vor Verschmutzung vollständig geschlossen sein und weist vorzugsweise ausschließlich für die Optik der Bildaufnahmeeinheit 32 und die ersten Beleuchtungseinrichtung 34 Öffnungen auf. Besonders bevorzugt für die Verwendung in sicherheitskritischen Anwendungen im industriellen Umfeld ist das Gehäuse 45 ein Gehäuse, welches eine Schutzart von IP67 aufweist.Preferably, the device is 10 for easy installation in a housing 45 arranged. The housing 45 can be completely closed for protection against contamination and preferably has exclusively for the optics of the image recording unit 32 and the first lighting device 34 Openings on. Particularly preferred for use in safety-critical applications in industrial environments is the housing 45 a housing which has a degree of protection of IP67.

Über einen in der Regel mehrpoligen Anschlussstecker 47 am Gehäuse 45 ist die Vorrichtung von außen kontaktierbar, u. a. für die Stromversorgung. Ferner kann über die Verbindungseinheit 30 und den Anschlussstecker 47 die Sicherheitsfunktion zu einem Sicherheitsschaltgerät (hier nicht dargestellt) kommuniziert werden, welches die Sicherheitsfunktion umsetzt, indem es beispielweise die zu überwachende Maschine 14 abschaltet.About a usually multi-pin connector 47 on the housing 45 the device is contacted from the outside, including the power supply. Furthermore, via the connection unit 30 and the connector 47 the safety function is communicated to a safety switching device (not shown here) which implements the safety function, for example by the machine to be monitored 14 off.

Über die Verbindungseinheit 30 können in einem anderen Ausführungsbeispiel auch das Fehlersignal oder die von dem Sensorteil 22 erfassten Abstandswerte übertragen werden, welche durch eine übergeordnet Steuereinheit ausgewertet werden. So können beispielsweise auch mehrere erfindungsgemäße Sensoren zusammenwirken, um einen komplexen Überwachungsbereich zu erzeugen. Ebenso kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch in einem Verbund mit anderen Sensoren zusammen betrieben werden.About the connection unit 30 In another embodiment, the error signal or that of the sensor part 22 recorded distance values are transmitted, which are evaluated by a higher-level control unit. For example, several sensors according to the invention can cooperate in order to generate a complex monitoring area. Likewise, the device according to the invention can also be operated together in a network with other sensors.

Die erste Beleuchtungseinrichtung 34 ist dazu eingerichtet, Licht in den vor dem Sensorteil 22 liegenden Raumbereich 40 zu senden. Vorzugsweise handelt es sich um Licht in einem für den Menschen nicht sichtbaren Wellenlängenbereich, wie beispielsweise Infrarotlicht. Infrarotlicht ist für den Menschen nicht sichtbar, für einen Bildsensor in CCD- oder CMOS-Technologie jedoch gut und effizient erfassbar.The first lighting device 34 is set to light in the front of the sensor part 22 lying room area 40 to send. Preferably, it is light in a wavelength range not visible to humans, such as infrared light. Infrared light is not visible to humans, but it can be detected well and efficiently for an image sensor using CCD or CMOS technology.

Die erste Beleuchtungseinrichtung 34 weist im hier dargestellten Ausführungsbeispiel eine Lichtquelle 46 mit matrixartig angeordneten LEDs 48 auf. Die LED-Matrix kann eine hier nicht dargestellte Abbildungsoptik umfassen. In anderen Ausführungsbeispielen kann die Beleuchtungseinrichtung auch als Diaprojektor, als Punktlichtquelle mit Facettenspiegel oder als digital light processing(DLP oder DMP)-Projektor ausgebildet sein. Ebenso kann die Beleuchtungseinrichtung 34 als vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) array ausgebildet sein. Eine VCSEL array hat den Vorteil, dass dieses sehr kleinbauend auf einem Chip angeordnet sein kann. So kann die aktive Fläche eines solchen array wenige Quadratmillimeter, bspw. 1,9 mm × 1,75 mm, umfassen, wobei auf dieser Fläche über 2000 einzelne VCSELs angeordnet sein können. Über eine entsprechende Abbildungsoptik können die VCSELs des array im Raum abgebildet werden.The first lighting device 34 has a light source in the embodiment shown here 46 with matrix-like LEDs 48 on. The LED matrix may include an imaging optics, not shown here. In other exemplary embodiments, the illumination device can also be designed as a slide projector, as a point light source with a facet mirror or as a digital light processing (DLP or DMP) projector. Likewise, the lighting device 34 be designed as a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) array. A VCSEL array has the advantage that it can be arranged on a chip with a very small footprint. Thus, the active area of such an array may comprise a few square millimeters, for example 1.9 mm × 1.75 mm, whereby more than 2000 individual VCSELs may be arranged on this area. By means of a corresponding imaging optics, the VCSELs of the array can be imaged in space.

Die erste Beleuchtungseinrichtung 34 beleuchtet den Raumbereich 40 und das darin liegende Objekt 42. Dabei wird auch ein Lichtstrahl 50 am Raumbereichspunkt 44 reflektiert, wobei ein Teil des reflektierten Lichts zur Bildaufnahmeeinheit 32 gelangt und durch die Optik 36 auf einem Bildpunkt des Bildsensors 38 abgebildet wird.The first lighting device 34 illuminates the room area 40 and the object in it 42 , It also becomes a light beam 50 at the room area point 44 reflected, wherein a part of the reflected light to the image pickup unit 32 passes through and through the optics 36 on a pixel of the image sensor 38 is shown.

Die Bildaufnahmeeinheit 32 und die Auswerteeinheit 24 ermitteln über einen Abgleich mit dem ausgesandten Licht für jeden Bildpunkt die individuelle Laufzeit (Pulsdauer oder Phasenlaufzeit) und berechnen daraus den ersten Abstandswert, der hier durch den Pfeil 52 angedeutet ist und der Entfernung zwischen Raumbereichspunkt 44 und Bildsensor 38 entspricht. Es versteht sich, dass durch geeignete Kalibrierung für die Bestimmung der Entfernung auch ein anderer Bezugspunkt als der Bildsensor 38 gewählt werden kann, beispielsweise der Mittelpunkt 55 an der Vorderseite des Gehäuses 45.The image capture unit 32 and the evaluation unit 24 determine the individual transit time (pulse duration or phase delay) for each pixel by means of a comparison with the emitted light and calculate therefrom the first distance value which is indicated by the arrow 52 is indicated and the distance between space area point 44 and image sensor 38 equivalent. It is understood that by suitable calibration for the determination of the distance also a different reference point than the image sensor 38 can be selected, for example, the center 55 at the front of the case 45 ,

Darüber hinaus ist die erste Beleuchtungseinrichtung 34 so ausgebildet, ein optisches Muster 54 in den Raumbereich 40 zu projizieren. Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel setzt sich das optische Muster 54 aus einer Vielzahl von Lichtflecken 56 zusammen, wobei jedem Lichtfleck 56 hier eine LED 48 der Lichtquelle 46 zugeordnet ist. Die Lichtflecken 56 des optischen Musters 54 sind dementsprechend in gleicher Weise angeordnet, wie die LEDs 48 der Lichtquelle 46, also hier ebenfalls matrixartig. Es versteht sich, dass sich ein derartiges Muster 54 auch mit den alternativ genannten Beleuchtungseinrichtungen 34 erzeugen lässt.In addition, the first lighting device 34 so formed an optical pattern 54 in the room area 40 to project. In the embodiment shown here, the optical pattern is 54 from a variety of light spots 56 together, with each light spot 56 here an LED 48 the light source 46 assigned. The light spots 56 of the optical pattern 54 are accordingly arranged in the same way as the LEDs 48 the light source 46 , so here also matrix-like. It is understood that such a pattern 54 also with the alternatively mentioned lighting devices 34 can generate.

Vorzugsweise ist das optische Muster 54 somit ein homogenes Punktmuster, d. h. die Lichtflecken 56 sind entlang zweier Hauptachsen periodisch und gleichmäßig verteilt. Die Struktur des optische Musters 54 ist vorteilhaft nur durch die Anordnung der Lichtquelle 46, also im vorliegenden Ausführungsbeispiel die (matrixartige) Anordnung der LEDs 48, bestimmt. So kann auf einfache Weise ein nutzbares matrixartiges Punktmuster 54 erzeugt und in den zu überwachenden Raumbereich 40 projiziert werden. Es versteht sich, dass zusätzlich eine Abbildungsoptik zur Abbildung des Musters verwendet werden kann, wobei die Struktur des Musters erfindungsgemäß durch die Lichtquelle 46 bestimmt ist. Insbesondere kann eine Abbildungsoptik eine oder mehrere Sammellinsen aufweisen. Erfindungsgemäß wird jedoch dieselbe Lichtquelle 46 zum Aussenden der Lichtstrahlen für die Laufzeitmessung sowie zur Erzeugung des optischen Musters 54 verwendet.Preferably, the optical pattern 54 thus a homogeneous dot pattern, ie the light spots 56 are distributed periodically and evenly along two major axes. The structure of the optical pattern 54 is advantageous only by the arrangement of the light source 46 , So in the present embodiment, the (matrix-like) arrangement of the LEDs 48 , certainly. So can easily a usable matrix-like dot pattern 54 generated and in the space to be monitored 40 be projected. It is understood that in addition an imaging optics for imaging the pattern can be used, wherein the structure of the pattern according to the invention by the light source 46 is determined. In particular, an imaging optics can have one or more converging lenses. According to the invention, however, the same light source 46 for emitting the light beams for transit time measurement and for generating the optical pattern 54 used.

Es versteht sich, dass bei der inhomogenen Ausleuchtung des Raumbereiches durch das optische Muster 54 nicht für alle Bildpunkte des Bildsensors 38 eine Laufzeitmessung durchgeführt werden kann. So ist eine Laufzeitmessung für die Bereiche zwischen den Lichtflecken 56 nicht möglich.It is understood that in the inhomogeneous illumination of the space area by the optical pattern 54 not for all pixels of the image sensor 38 a transit time measurement can be performed. So is a transit time measurement for the areas between the light spots 56 not possible.

Für Sicherheitsanwendungen ist jedoch eine pixelgenaue Auflösung und Bestimmung der Abstandswerte nicht notwendig, da in der Regel von einer bestimmten Mindestobjektgröße der zu überwachenden Objekte ausgegangen wird. Es ist somit ausreichend, wenn das optische Muster 54 so ausgebildet ist, dass ein Objekt 42 mit der vorgeschriebenen Mindestobjektgröße mindestens von einem Lichtfleck 56 erfasst wird. Vorzugsweise liegt der Abstand zwischen zwei Punkten bei 5 bis 10 Pixeln. Im Ausführungsbeispiel gemäß 2 wird das Objekt 42 durch das optische Muster im Lichtfleck 56' beleuchtet.For security applications, however, a pixel-precise resolution and determination of the distance values is not necessary, since as a rule a certain minimum object size of the objects to be monitored is assumed. It is thus sufficient if the optical pattern 54 is designed so that an object 42 with the prescribed minimum object size of at least one light spot 56 is detected. Preferably, the distance between two points is 5 to 10 pixels. In the embodiment according to 2 becomes the object 42 through the optical pattern in the light spot 56 ' illuminated.

Zur Bestimmung eines zweiten Abstandswerts durch Triangulationsmessung ist neben dem optischen Muster 54 eine genaue Kenntnis der Aufnahmegeometrie notwendig. Die definierte Aufnahmegeometrie wird mindestens durch die relative Lage der ersten Beleuchtungseinrichtung 34 in Bezug auf die Bildaufnahmeeinheit 32 und deren jeweilige Ausrichtung definiert. In 2 ist die Lage der Bildaufnahmeeinheit 32 in Bezug zur ersten Beleuchtungseinrichtung 34 durch den Basisabstand B und die Ausrichtung durch die optischen Achsen 58, 60 angedeutet.To determine a second distance value by triangulation measurement is in addition to the optical pattern 54 an exact knowledge of the recording geometry necessary. The defined recording geometry is at least determined by the relative position of the first illumination device 34 with respect to the image acquisition unit 32 and their respective orientation defined. In 2 is the location of the image acquisition unit 32 in relation to the first lighting device 34 by the base distance B and the alignment by the optical axes 58 . 60 indicated.

Die definierte Aufnahmegeometrie ist somit durch einen Satz an Parametern beschrieben, der durch den Aufbau des Sensorteils 22 vorgegeben ist. Bei einer starren Anordnung der Bildaufnahmeeinheit 32 und der ersten Beleuchtungseinrichtung 34 kann dies ein festgelegter Satz an Parametern sein. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Parameter jedoch durch eine entsprechende Kalibrierung einstell- und anpassbar.The defined receiving geometry is thus described by a set of parameters, by the structure of the sensor part 22 is predetermined. In a rigid arrangement of the image pickup unit 32 and the first illumination device 34 this can be a set of parameters. In a preferred embodiment, however, the parameters can be set and adjusted by a corresponding calibration.

Aus der definierten Aufnahmegeometrie und dem aufgenommenen Bild des optischen Musters 54 bestimmt die Auswerteeinheit 24 einen zweiten Abstandswert durch Trigonometrie. Eine vorzugsweise in der Auswerteeinheit 24 integrierte Prüfeinrichtung 26 vergleicht für den Raumbereichspunkt 42 den ersten und den zweiten Abstandswert. Sind der erste und der zweite Abstandswert im Rahmen der Messgenauigkeit als gleich zu betrachten, so wurde der erste Abstandswert durch den zweiten bestätigt. Weichen der erste Abstandswert und der zweite Abstandswert voneinander ab, wird ein Fehlersignal erzeugt, welches die Abweichung widerspiegelt.From the defined recording geometry and the recorded image of the optical pattern 54 determines the evaluation unit 24 a second distance value by trigonometry. A preferably in the evaluation unit 24 integrated testing device 26 compares for the room area point 42 the first and the second distance value. If the first and the second distance value are to be regarded as equal within the scope of the measurement accuracy, the first distance value has been confirmed by the second one. If the first distance value and the second distance value deviate from one another, an error signal is generated which reflects the deviation.

Als Reaktion auf das Fehlersignal sind verschiedene Aktionen möglich. In einem Ausführungsbeispiel kann unmittelbar durch das Fehlersignal die Sicherheitsfunktion ausgelöst werden. In anderen Ausführungsbeispielen kann eine weitere Messung beispielsweise anhand weiterer Lichtflecken 56 des optischen Musters 54 vorgenommen werden. Ferner kann in einem weiteren Ausführungsbeispiel das Fehlersignal zur weiteren Auswertung an eine übergeordnete Steuereinheit (hier nicht dargestellt) übertragen werden, welche eine Bewertung des Fehlersignals vornimmt.Various actions are possible in response to the error signal. In one embodiment, the safety function can be triggered directly by the error signal. In other exemplary embodiments, a further measurement can be based, for example, on further light spots 56 of the optical pattern 54 be made. Furthermore, in another embodiment, the error signal for further evaluation to a higher-level control unit (not shown here) are transmitted, which makes an evaluation of the error signal.

Bei größeren Abweichungen der gemessenen Abstandswerte kann durch eine Kombination verschiedener Messungen mit den beiden Verfahren eine adäquate Lösung für eine Situation gefunden werden. Beispielsweise können die Abstandsmessungen mit anderen möglichen Punkten des optischen Musters wiederholt werden. Ferner können auch systematische Fehler (Streulicht, Temperatureffekte, etc.) aufgedeckt werden, beispielsweise wenn die Bestimmung der ersten Abstandswerte durch die Time-of-Flight-Messung stets zu Werten führen, die in allen oder zumindest in relevanten Teilbereichen größer sind als bei der entsprechenden Bestimmung mittels des optischen Musters 54. Vorteilhaft können somit Messfehler nicht nur erkannt, sondern teilweise auch behoben werden.For larger deviations of the measured distance values, a combination of different measurements with the two methods can be used to find an adequate solution for a situation. For example, the distance measurements may be repeated with other possible points of the optical pattern. Furthermore, systematic errors (scattered light, temperature effects, etc.) can also be detected, for example if the determination of the first distance values by the time-of-flight measurement always leads to values which are greater in all or at least in relevant subregions than in the corresponding determination by means of the optical pattern 54 , Advantageously, thus measuring errors can not only be detected, but partially also be corrected.

3 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäß genutzten geometrischen Zusammenhänge. 3 zeigt einen Sensorteil 22 mit einer Bildaufnahmeeinheit 32 und einer Beleuchtungseinrichtung 34 sowie ein in den Raumbereich projiziertes optisches Muster 54. 3 shows a schematic representation of the geometric relationships used in the invention. 3 shows a sensor part 22 with an image capture unit 32 and a lighting device 34 and an optical pattern projected into the space area 54 ,

Das optische Muster 54 ist hier ein homogenes Punktmuster, d. h. die Lichtflecken 56 sind einzelne Punkte, die entlang zweier Hauptachsen 62, 64 periodisch und gleichmäßig verteilt sind. Die Hauptachsen 62, 64 sind hier lediglich zur Veranschaulichung eingezeichnet und finden sich in dem in der Praxis projizierten optischen Muster 54 nicht wieder. Die beiden Hauptachsen 62, 64, die hier senkrecht zueinander verlaufen, geben die beiden Richtungen der kleinsten Abstände der Lichtflecken 56 des optischen Musters 54 an.The optical pattern 54 Here is a homogeneous dot pattern, ie the light spots 56 are single points along two major axes 62 . 64 are distributed periodically and evenly. The main axes 62 . 64 are shown here by way of illustration only and are to be found in the optical pattern projected in practice 54 not again. The two main axes 62 . 64 , which are perpendicular to each other here, give the two directions of the smallest distances of the light spots 56 of the optical pattern 54 at.

In 3 ist das optische Muster 54 nur ausschnittweise mit 25 Lichtflecken gezeigt. In der Praxis kann das optische Muster 54 eine wesentlich höhere Anzahl an Lichtflecken 56 aufweisen. Der Abstand der einzelnen Lichtflecken bzw. der Zentren der einzelnen Lichtflecken beträgt vorzugsweise fünf bis zehn Pixeln des Bildsensors der Bildaufnahmeeinheit 32.In 3 is the optical pattern 54 only partially shown with 25 spots of light. In practice, the optical pattern 54 a significantly higher number of light spots 56 exhibit. The distance of the individual light spots or the centers of the individual light spots is preferably five to ten pixels of the image sensor of the image recording unit 32 ,

Es versteht sich, dass auch ein anderes Muster verwendet werden kann. Ein Punktmuster ist vorteilhaft, da es auf einfache Weise durch die erste Beleuchtungseinrichtung 34 wie zuvor beschrieben erzeugt werden kann.It is understood that another pattern may be used. A dot pattern is advantageous because it is easily accessible through the first illumination device 34 can be generated as described above.

In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das optische Muster 54 erzeugt, indem von einer gewöhnlichen Beleuchtungseinrichtung einer Time-of-Flight-Messeinrichtung mit matrixartig angeordneten Lichtquellen der gewöhnlich enthaltene Diffusor entfernt wird. Der Diffusor in einer gewöhnlichen Time-of-Flight-Messeinrichtung dient dazu, das Licht einer Lichtquelle zu homogenisieren, um eine gleichmäßige Ausleuchtung zu gewährleisten. Durch Weglassen des Diffusors und Einbringen einer entsprechenden Abbildungsoptik beleuchten die in der Beleuchtungseinrichtung vorhandenen Lichtquellen den Raumbereich direkt und erzeugen dabei vorzugsweise ein optisches Muster 54, welches für die Bestimmung des zweiten Abstandswerts herangezogen werden kann. Das optische Muster 54 lässt sich auf diese Weise besonders leicht erzeugen. Die erste Beleuchtungseinrichtung 34 entspricht in diesem Fall einem handelsüblichen Projektor für eine Time-of-Flight-Messeinrichtung mit einer strukturierten Lichtquelle, die nicht homogenisiert wird. Die Struktur der Lichtquelle bestimmt dabei die Struktur des optischen Musters 54. Die durch das Weglassen des Diffusors verringerte Auflösung wird durch eine höhere Reichweite und die Möglichkeit einer zweiten Abstandsmessung kompensiert.In a particularly preferred embodiment, the optical pattern 54 is produced by the usual diffuser is removed by a conventional lighting device of a time-of-flight measuring device with light sources arranged like a matrix. The diffuser in a standard time-of-flight measuring device is used to homogenize the light of a light source to ensure a uniform illumination. By omitting the diffuser and introducing a corresponding imaging optics, the light sources present in the illumination device illuminate the spatial region directly and thereby preferably produce an optical pattern 54 , which can be used for the determination of the second distance value. The optical pattern 54 is very easy to create in this way. The first lighting device 34 in this case corresponds to a commercially available projector for a time-of-flight measuring device with a structured light source that is not homogenized. The structure of the light source determines the structure of the optical pattern 54 , The reduced resolution due to the omission of the diffuser is compensated by a higher range and the possibility of a second distance measurement.

In der 3 wird ein homogenes Punktmuster durch die Lichtquellen in der ersten Beleuchtungseinrichtung 34 erzeugt. Das optische Muster 54 wird ohne dass es auf ein Objekt trifft in der 3 auf eine ebene Wand 66 projiziert. Sind die ebene Wand 66 und die Ebene, in der sich die Lichtquellen der ersten Beleuchtungseinrichtung erstrecken, parallel, so ist auch das dargestellte optische Muster homogen. Es versteht sich, dass für die Funktionsweise der neuen Vorrichtung des neuen Verfahrens eine ebene Wand 66 nicht notwendig ist und hier nur zur Verdeutlichung eingezeichnet ist.In the 3 becomes a homogeneous dot pattern by the light sources in the first illumination device 34 generated. The optical pattern 54 without it hits an object in the 3 on a flat wall 66 projected. Are the level wall 66 and the plane in which the light sources of the first illumination device extend parallel, so also the illustrated optical pattern is homogeneous. It is understood that for the operation of the new device of the new method, a flat wall 66 is not necessary and is shown here only for clarity.

Für die Lichtflecken 56 wird zunächst deren Entfernung zum Sensorteil 22 anhand einer Time-of-Flight-Messung bestimmt. Beispielhaft für die Time-of-Flight-Messung sind in 3 die Lichtstrahlen 68 und 70 hervorgehoben. Der erste Lichtstrahl 68 entspricht einem Lichtstrahl der Lichtquelle der ersten Beleuchtungseinrichtungen und der zweite Lichtstrahl entspricht einem Lichtstrahl, der aus der Reflektion des ersten Lichtstrahls 68 an der ebenen Wand 66 im Punkt 72 resultiert.For the light spots 56 First, their distance to the sensor part 22 determined by a time-of-flight measurement. Examples of the time-of-flight measurement are in 3 the rays of light 68 and 70 highlighted. The first ray of light 68 corresponds to a light beam of the light source of the first illumination means and the second light beam corresponds to a light beam resulting from the reflection of the first light beam 68 on the flat wall 66 at the point 72 results.

Die Time-of-Flight-Messung kann nach einem Pulslaufzeitverfahren oder einem Phasenlaufzeitverfahren erfolgen.The time-of-flight measurement can take place according to a pulse transit time method or a phase transit time method.

Beim Pulslaufzeitverfahren wird die Amplitude der Lichtwelle pulsförmig mit einem großen Puls-/Pausenverhältnis moduliert, also bei niedriger Modulationsfrequenz. Hierbei wird die Zeit ermittelt, die zwischen dem Aussenden und der Rückkehr des Lichtsignals (68, 70) am reflektierten Objekt, hier also dem Punkt 72 an der ebenen Wand 66, vergangen ist. Es ist grundsätzlich möglich, dass ein weit entferntes Objekt eine Reflektion erzeugt, die erst in einem späteren Messintervall empfangen wird. Diese Reflektion wird dann einem kürzeren Abstandswert fälschlicherweise zugeordnet und führt somit zu einer Mehrdeutigkeit aufgrund der periodischen Modulation.In the pulse transit time method, the amplitude of the light wave is modulated in pulse form with a large pulse / pause ratio, ie at a low modulation frequency. This determines the time between the transmission and the return of the light signal ( 68 . 70 ) on the reflected object, here the point 72 on the flat wall 66 , has passed. In principle, it is possible for a far-away object to generate a reflection that is only received at a later measuring interval. This reflection is then erroneously assigned to a shorter distance value and thus leads to ambiguity due to the periodic modulation.

Beim Phasenlaufzeitverfahren wird die Amplitude der Lichtwelle mit einer Frequenz im Hochfrequenzbereich moduliert. Die Laufzeitbestimmung des Messsignals erfolgt aus dem Phasenvergleich der Modulation der ausgesendeten Lichtwelle und der Modulation der einlaufenden Lichtwelle. Auch hier ist es aufgrund der maximalen Phasenunterschiede von 360° möglich, dass ein weit entferntes Objekt eine Reflektion erzeugt, die einem näheren Raumpunkt zugeordnet wird. Mit anderen Worten gibt es bei allen Laufzeitmessungen Mehrdeutigkeiten, die eine sichere Abstandsbestimmung gefährden können.In the phase delay method, the amplitude of the light wave is modulated at a frequency in the high frequency range. The transit time determination of the measurement signal is carried out from the phase comparison of the modulation of the emitted light wave and the modulation of the incoming light wave. Again, due to the maximum phase differences of 360 °, it is possible for a far-away object to produce a reflection associated with a closer point in space. In other words, there are ambiguities in all transit time measurements that can jeopardize a reliable distance determination.

Erfindungsgemäß werden somit weitere Abstandsbestimmungen basierend auf einem anderen, von der Time-of-Flight-Messung grundsätzlich verschiedenen Prinzip durchgeführt. Die weitere Abstandsbestimmung kann für einen oder mehrere oder alle Lichtflecken 56 des optischen Musters 54 durchgeführt werden.According to the invention, further distance determinations are thus carried out based on a different principle fundamentally different from the time-of-flight measurement. The further distance determination may be for one or more or all light spots 56 of the optical pattern 54 be performed.

Für die weitere Abstandsbestimmung nach dem Prinzip der Triangulation müssen der Auswerteeinheit 24 das in den Raumbereich projizierte optische Muster 54 und die Aufnahmegeometrie des Sensorteils 22 bekannt sein. Die definierte Aufnahmegeometrie wird durch die Basisweite B, also die räumliche Anordnung der Bildaufnahmeeinheit 32 zur ersten Beleuchtungseinheit 34, und die jeweilige optischen Achsen 58 und 60 der Bildaufnahmeeinheit 32 und der ersten Beleuchtungseinheit 34 hinreichend bestimmt. Durch die Aufnahmegeometrie sind mindestens drei Größen eines Dreiecks bestehend aus dem Mittelpunkt eines Lichtflecks 56 sowie dem Ausgangspunkt des beleuchtenden Lichtstrahls und dem Ort des aufnehmenden Pixels bekannt, woraus sich die anderen Größen diese Dreiecks und damit auch der gesuchte zweite Abstandswert 74 rechnerisch bestimmen lassen.For further distance determination according to the principle of triangulation, the evaluation unit 24 the optical pattern projected into the space area 54 and the receiving geometry of the sensor part 22 be known. The defined recording geometry is determined by the base width B, ie the spatial arrangement of the image recording unit 32 to the first lighting unit 34 , and the respective optical axes 58 and 60 the image acquisition unit 32 and the first lighting unit 34 sufficiently determined. Due to the recording geometry are at least three sizes of a triangle consisting of the center of a light spot 56 as well as the starting point of the illuminating light beam and the location of the receiving pixel known, from which the other sizes of this triangle and thus the sought second distance value 74 can be determined by calculation.

4 zeigt zur Verdeutlichung des zweiten Messprinzips einen Ausschnitt des optischen Musters 54 in gegenüber 3 vergrößertem Maßstab und mit einem darin befindlichen Objekt 42, das hier vereinfacht als Quader dargestellt ist. 4 shows a section of the optical pattern to illustrate the second measuring principle 54 in opposite 3 enlarged scale and with an object located therein 42 , which is simplified here shown as a cuboid.

Vier Lichtflecken 56' des optischen Musters 54 sind nun auf die Oberfläche des Objekts 42 projiziert und damit näher an der Bildaufnahmeeinheit 32 als die übrigen Lichtflecken 56 des optischen Musters 54. Für die Bildaufnahmeeinheit 32 stellt sich das zuvor homogene Punktmuster im Bereich der Lichtflecken 56' als verzerrt dar. Mittels Lichtschnittverfahren kann aus der Verzerrung der Abstand der jeweiligen Punkte 56' zu der Bildaufnahmeeinheit 32 bestimmt werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel stellen sich beispielsweise die durch die Punkte definierten Hauptachsen 62, 64 für die Bildaufnahmeeinheit als gerade Linien dar, während eine entsprechende Linie 76 parallel zu den Hauptachsen, die durch die Punkten 56' verläuft, nach dem Prinzip des stereoskopischen Sehens durch die Objektgeometrie der Bildaufnahmeeinheit 32 deformiert erscheinen. Die Abweichung von der Geradheit im Kamerabild ist ein Maß für die Objekthöhe, woraus sich ebenfalls ein zweiter Abstandswert 74 bestimmen lässt.Four spots of light 56 ' of the optical pattern 54 are now on the surface of the object 42 projected and thus closer to the image acquisition unit 32 as the remaining spots of light 56 of the optical pattern 54 , For the image acquisition unit 32 turns the previously homogeneous dot pattern in the area of light spots 56 ' as distorted dar. Using light-section method can be the distortion of the distance of the respective points 56 ' to the image capture unit 32 be determined. In the illustrated embodiment, for example, set the main axes defined by the points 62 . 64 for the image pickup unit as straight lines while a corresponding line 76 parallel to the main axes passing through the points 56 ' runs according to the principle of stereoscopic vision through the object geometry of the image acquisition unit 32 appear deformed. The deviation from the straightness in the camera image is a measure of the object height, which also results in a second distance value 74 determine.

In Kombination mit der Time-of-Flight-Messung liegen somit ein erster und ein zweiter Abstandswert vor, auf deren Basis eine Beurteilung der aufgenommenen Szene erfolgen kann. Vorzugsweise werden zumindest für jeden Lichtfleck 56, 56' des optischen Musters 54 separate erste und zweite Abstandswerte 52, 74 bestimmt.In combination with the time-of-flight measurement, there are thus a first and a second distance value on the basis of which an assessment of the recorded scene can take place. Preferably, at least for each light spot 56 . 56 ' of the optical pattern 54 separate first and second distance values 52 . 74 certainly.

Die Auswerteeinheit ermittelt und verifiziert aus den beiden Abstandswerten, ob ein nicht erwartetes Objekt als im Raumbereich erkannt wird oder nicht und löst die entsprechende Sicherheitsfunktion aus, wodurch die zu überwachende Anlage in einen gefahrlosen Zustand überführt wird.The evaluation unit determines and verifies from the two distance values whether or not an unexpected object is detected as being in the spatial area and triggers the corresponding safety function, whereby the system to be monitored is transferred to a safe state.

5 zeigt ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der neuen Vorrichtung, wobei lediglich der Sensorteil 22 dargestellt ist. Im Übrigen entspricht die Vorrichtung der Vorrichtung gemäß 2. 5 shows a further preferred embodiment of the new device, wherein only the sensor part 22 is shown. Otherwise, the device corresponds to the device according to FIG 2 ,

Der Sensorteil 22 unterscheidet sich von dem zuvor beschriebenen Sensorteil 22 durch eine zusätzliche zweite Beleuchtungseinrichtung 68 neben der Bildaufnahmeeinheit 32 und der ersten Beleuchtungseinrichtung 34.The sensor part 22 differs from the previously described sensor part 22 by an additional second illumination device 68 next to the image acquisition unit 32 and the first illumination device 34 ,

Wie die erste Beleuchtungseinrichtung 34 weist die zweite Beleuchtungseinrichtung 68 in diesem Ausführungsbeispiel matrixartig angeordnete LEDs 48 auf. Es versteht sich, dass als zweite Beleuchtungseinrichtung 68 auch die im Bezug zur ersten Beleuchtungseinrichtung erwähnten Alternativen in Betracht kommen.Like the first lighting device 34 has the second illumination device 68 in this embodiment arranged in a matrix LEDs 48 on. It is understood that as a second lighting device 68 Also, the alternatives mentioned in relation to the first lighting device come into consideration.

Wie zuvor in Bezug auf 2 beschrieben, wird die Struktur der Lichtquelle 46 der ersten Beleuchtungseinrichtung 34 als optisches Muster 54 in den Raumbereich 40 projiziert. Die Projektion erfolgt hier über eine Abbildungsoptik 79, die hier beispielhaft durch eine Sammellinse angedeutet ist.As before regarding 2 described, the structure of the light source 46 the first illumination device 34 as an optical pattern 54 in the room area 40 projected. The projection takes place here via an imaging optics 79 , which is exemplified here by a condenser lens.

Die zweite Beleuchtungseinrichtung 68 weist im Gegensatz dazu zusätzlich einen transparenten Diffusor 78 auf, der vor den Leuchtdioden 48 und somit zwischen der Lichtquelle 46 der zweiten Beleuchtungseinrichtung 68 und dem zu beleuchtenden Raumbereich 40 angeordnet ist. Der Diffusor 78 dämpft und streut das Licht der Lichtquelle 46, so dass der Raumbereich 40 gleichmäßig mit diffusem Licht ausgeleuchtet wird. Ein optisches Muster 54, wie es durch die Beleuchtung mit der ersten Beleuchtungseinrichtung 34 entsteht, wird bei der Verwendung der zweiten Beleuchtungseinrichtung 68 nicht erzeugt. Mit anderen Worten die Struktur der Lichtquelle, also beispielweise die matrixartige Anordnung, wird nicht in den Raumbereich 40 abgebildet, so dass kein Muster entsteht. Es versteht sich, dass neben dem Diffusor 78 ebenfalls eine weitere Abbildungsoptik vorgesehen sein kann.The second lighting device 68 In contrast, has a transparent diffuser in addition 78 on, in front of the light-emitting diodes 48 and thus between the light source 46 the second illumination device 68 and the room area to be illuminated 40 is arranged. The diffuser 78 dampens and diffuses the light from the light source 46 so that the room area 40 is evenly illuminated with diffused light. An optical pattern 54 as determined by the lighting with the first lighting device 34 arises when using the second illumination device 68 not generated. In other words, the structure of the light source, that is, for example, the matrix-like arrangement is not in the spatial area 40 imaged so that no pattern arises. It is understood that in addition to the diffuser 78 likewise a further imaging optics can be provided.

Vorteilhafterweise kann die neue Vorrichtung zwischen einer Beleuchtung mit der ersten Beleuchtungseinrichtung 34 und der zweiten Beleuchtungseinrichtung 68 wechseln, wie hier schematisch durch einen Wechselschalter 80 angedeutet ist. Es versteht sich, dass die Ansteuerung auch auf anderem Wege, beispielsweise durch eine direkte Ansteuerung durch die Steuereinheit (hier nicht dargestellt), erfolgen kann.Advantageously, the new device between a lighting with the first illumination device 34 and the second illumination device 68 Change, as shown here schematically by a changeover switch 80 is indicated. It is understood that the control can also be done in other ways, for example by a direct control by the control unit (not shown here).

Durch die verschiedenen Beleuchtungsmöglichkeiten werden zwei Betriebsmodi der neuen Vorrichtung definiert. In einem Normalbetrieb wird der Raumbereich 40 mit der zweiten Beleuchtungseinrichtung 68 und diffusem Licht gleichmäßig ausgeleuchtet. In einem Test-/Prüfmodus wird der Raumbereich 40 durch die Lichtquelle der ersten Beleuchtungseinrichtung 34 direkt beleuchtet, so dass im Raumbereich das optische Muster 54 entsteht.The different lighting options define two operating modes of the new device. In normal operation, the space area becomes 40 with the second illumination device 68 and diffused light evenly lit. In a test / test mode, the space area becomes 40 by the light source of the first illumination device 34 illuminated directly, so that in the space area the optical pattern 54 arises.

Im Normalbetrieb wird der Raumbereich 40 über die Optik 36 der Bildaufnahmeeinheit 32 auf den Bildsensor 38 abgebildet, wobei für jeden Bildpunkt des Bildsensors 38 ein erster Abstandswert ermittelt werden kann. Es ist somit möglich, ein Time-of-Flight-Abbild des Raumbereichs 40 in voller Auflösung des Bildsensors 38 zu erzeugen. Im Test-/Prüfmodus können diese Abstandswerte in ausgewählten Bereichen durch die Bestimmung zweiter Abstandswerte verifiziert werden können.In normal operation, the room area 40 about the optics 36 the image acquisition unit 32 on the image sensor 38 shown, wherein for each pixel of the image sensor 38 a first distance value can be determined. It is thus possible to have a time-of-flight image of the space area 40 in full resolution of the image sensor 38 to create. In the test / test mode, these distance values can be verified in selected areas by determining second distance values.

Im Test-/Prüfmodus ist die erste Beleuchtungseinrichtung 34 deaktiviert und die zweite Beleuchtungseinrichtung 68 aktiviert, sodass in dem Raumbereich 40 das zuvor beschriebene optische Muster 54 projiziert wird. Das optische Muster 54 wird von der Bildaufnahmeeinheit 32 aufgenommen und zweite Abstandswert nach dem Lichtschnittverfahren für ausgewählte Bereiche bestimmt. In den ausgewählten Bereichen bestimmen sich die ersten Abstandswerte somit aus einer Laufzeitmessung und die zweiten Abstandswerte durch eine Triangulationsmessung aus der jeweiligen Punktposition. Anhand der zweiten Abstandswerte kann somit eine Plausibilitätsprüfung der ersten Abstandswerte erfolgen.In test / test mode is the first lighting device 34 disabled and the second illumination device 68 enabled, so in the room area 40 the optical pattern described above 54 is projected. The optical pattern 54 is from the image acquisition unit 32 recorded and second distance value determined by the light section method for selected areas. In the selected areas, the first distance values are thus determined from a transit time measurement and the second distance values are determined by a triangulation measurement from the respective point position. Based on the second distance values can thus be carried out a plausibility check of the first distance values.

Im Test-/Prüfmodus ist die Auflösung der Abbildung auf die Lichtflecken 56 des optischen Musters 54 beschränkt, während im Normalbetrieb die Auflösung durch die Anzahl der Pixel des Bildsensors 38 bestimmt wird. Vorzugsweise wird daher die Vorrichtung überwiegend im Normalbetrieb verwendet und nur ab und zu durch das mit der ersten Beleuchtungseinrichtung 34 erzeugte optische Muster 54 überprüft. Die Überprüfung kann dabei beispielsweise in einem festgelegten Intervall erfolgen oder aber durch die Auswerteeinheit ausgelöst werden, wenn eine Veranlassung aus der ersten Messung heraus gegeben ist.In test / test mode, the resolution of the image is on the light spots 56 of the optical pattern 54 limited, while in normal operation, the resolution by the number of pixels of the image sensor 38 is determined. Preferably, therefore, the device is mainly used in normal operation and only occasionally by the with the first illumination device 34 generated optical patterns 54 checked. The check can be carried out, for example, in a specified interval or triggered by the evaluation if a cause from the first measurement is out.

Es versteht sich, dass in einer Abwandlung dieses Ausführungsbeispiels auch nur eine Beleuchtungseinrichtung verwendet werden kann, wobei der Diffusor 78 als variables Element ausgestaltet ist und wahlweise in den Lichtweg der einen Beleuchtungseinrichtung eingebracht werden kann.It is understood that in a modification of this embodiment, only one illumination device can be used, wherein the diffuser 78 is designed as a variable element and can be optionally introduced into the light path of a lighting device.

6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der neuen Vorrichtung, die im Wesentlichen mit der Vorrichtung gemäß der 2 übereinstimmt. Zusätzlich weist die Vorrichtung in diesem Ausführungsbeispiel jedoch eine weitere Bildaufnahmeeinheit 82 auf, welche ebenfalls den Raumbereich 40 abbildet. Die weitere Bildaufnahmeeinheit 82 kann, wie hier dargestellt, eine separate Einheit sein. Alternativ kann die weitere Bildaufnahmeeinheit 82 aber auch im Gehäuse 45 mit integriert sein. Die weitere Bildaufnahmeeinheit 82 ist mit der Vorrichtung gekoppelt, wie es hier durch den Pfeil 84 angedeutet ist. 6 shows a further embodiment of the new device, which substantially with the device according to the 2 matches. In addition, the device in this embodiment, however, a further image pickup unit 82 on which also the room area 40 maps. The further image acquisition unit 82 can, as shown here, be a separate entity. Alternatively, the further image acquisition unit 82 but also in the case 45 to be integrated with. The further image acquisition unit 82 is coupled to the device as indicated by the arrow 84 is indicated.

Die weitere Bildaufnahmeeinheit 82 stellt somit eine weitere Abbildung des Raumbereichs 40 zur Verfügung, die zur Auswertung der Szene herangezogen werden kann. Bei der weiteren Bildaufnahmeeinheit 82 kann es sich um eine Standardkamera handeln oder aber um eine weitere ToF-Kamera. Je nachdem welche Art von Abbildung die weitere Bildaufnahmeeinheit 82 bereitstellt, können zusätzliche Abstandsberechnungen durchgeführt werden, wodurch die Redundanz und die Diversität weiter erhöht wird. Vorzugsweise ist die weitere Bildaufnahmeeinheit 82 in einer weiteren bestimmten Aufnahmegeometrie zu der ersten Beleuchtungseinrichtung 34 und/oder der ersten Bildaufnahmeeinheit 32 angeordnet, sodass zusätzliche Parameter für die Abstandsberechnung festgelegt sind.The further image acquisition unit 82 thus represents another illustration of the space area 40 available, which can be used to evaluate the scene. In the other image acquisition unit 82 It can be a standard camera or another ToF camera. Depending on what kind of picture the further image acquisition unit 82 can provide additional distance calculations are performed, further increasing redundancy and diversity. Preferably, the further image acquisition unit 82 in a further specific recording geometry to the first illumination device 34 and / or the first image acquisition unit 32 arranged so that additional parameters for the distance calculation are defined.

Durch die weitere Bildaufnahmeeinheit 82 kann eine besonders sichere und präzise Überwachung des Raumbereichs 40 erfolgen.Through the further image acquisition unit 82 allows a particularly safe and precise monitoring of the room area 40 respectively.

Darüber hinaus sei angemerkt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist. So sind das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht auf die hier dargestellte Aufnahmegeometrie beschränkt. Ebenso ist das optische Muster 54 nur als exemplarisch zu betrachten und insbesondere ist das optische Muster nicht auf ein wie hier gezeigtes homogenes Punktmuster beschränkt.In addition, it should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments. Thus, the inventive method and the device according to the invention are not limited to the receiving geometry shown here. Likewise, the optical pattern 54 only as exemplary and, in particular, the optical pattern is not limited to a homogeneous dot pattern as shown here.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102005056265 A1 [0003, 0004, 0007, 0008, 0009, 0010] DE 102005056265 A1 [0003, 0004, 0007, 0008, 0009, 0010]

Claims (13)

Vorrichtung (10) zum Überwachen eines Raumbereichs (40), insbesondere zum Absichern eines Gefahrenbereichs einer automatisiert arbeitenden Anlage (14), umfassend eine erste Beleuchtungseinrichtung (34), die dazu ausgebildet ist, zumindest temporär Lichtsignale in den Raumbereich (40) zu senden, eine Bildaufnahmeeinheit (32), die dazu ausgebildet ist, ein Abbild des Raumbereichs (40) zu erstellen, wobei die Bildaufnahmeeinheit (32) einen Bildsensor (38) mit einer Vielzahl von Bildpunkten aufweist, die eine Vielzahl von Raumbereichspunkten (44) abbilden, eine Auswerteeinheit (24), die dazu ausgebildet ist, mittels Laufzeitmessung der Lichtsignale einen ersten Abstandswert (52) für zumindest einen Raumbereichspunkt (44) zu bestimmen, und eine Steuereinheit (28), die dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit des ersten Abstandswerts (52) eine Sicherheitsfunktion auszulösen, gekennzeichnet dadurch, dass die erste Beleuchtungseinrichtung (34) und die Bildaufnahmeeinheit (32) in einer definierten Aufnahmegeometrie (58, 60, B) angeordnet sind, die erste Beleuchtungseinrichtung (34) ferner dazu ausgebildet ist, ein optisches Muster (54) in den Raumbereich (40) zu projizieren, und die Auswerteeinheit (24) dazu ausgebildet ist, anhand des optischen Musters (54) und der definierten Aufnahmegeometrie (58, 60, B) einen zweiten Abstandswert (74) für den zumindest einen Raumbereichspunkt (44) zu bestimmen und mit dem ersten Abstandswert (52) zu korrelieren, um in Abhängigkeit der Korrelation ein Fehlersignal zu erzeugen.Contraption ( 10 ) for monitoring a room area ( 40 ), in particular for securing a danger zone of an automated system ( 14 ), comprising a first illumination device ( 34 ), which is designed to at least temporarily light signals in the space area ( 40 ), an image acquisition unit ( 32 ), which is designed to be an image of the spatial area ( 40 ), the image acquisition unit ( 32 ) an image sensor ( 38 ) having a plurality of pixels having a plurality of spatial region points ( 44 ), an evaluation unit ( 24 ), which is designed to measure a transit time of the light signals, a first distance value ( 52 ) for at least one room area point ( 44 ), and a control unit ( 28 ), which is designed as a function of the first distance value ( 52 ) trigger a safety function, characterized in that the first illumination device ( 34 ) and the image acquisition unit ( 32 ) in a defined receiving geometry ( 58 . 60 , B), the first illumination device ( 34 ) is further adapted to form an optical pattern ( 54 ) in the room area ( 40 ), and the evaluation unit ( 24 ) is designed to be based on the optical pattern ( 54 ) and the defined recording geometry ( 58 . 60 , B) a second distance value ( 74 ) for the at least one spatial area point ( 44 ) and with the first distance value ( 52 ) to produce an error signal depending on the correlation. Vorrichtung nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, dass die erste Beleuchtungseinrichtung (34) zumindest eine erste Lichtquelle (46) zum Erzeugen der Lichtsignale für die Laufzeitmessung aufweist, wobei die zumindest eine erste Lichtquelle (46) ferner so eingerichtet ist, dass sie das optische Muster (54) erzeugt.Device according to claim 1, characterized in that the first illumination device ( 34 ) at least one first light source ( 46 ) for generating the light signals for the transit time measurement, wherein the at least one first light source ( 46 ) is further adapted to receive the optical pattern ( 54 ) generated. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2 gekennzeichnet dadurch, dass die erste Beleuchtungseinrichtung (34) matrixförmig angeordnete Punktlichtquellen aufweist und so eingerichtet ist, dass sie den Raumbereich (40) direkt mittels der Punktlichtquellen beleuchtet, um das optische Muster (54) zu erzeugen.Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the first illumination device ( 34 ) has point light sources arranged in matrix form and is set up in such a way that it covers the spatial area ( 40 ) is illuminated directly by means of the point light sources in order to obtain the optical pattern ( 54 ) to create. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 gekennzeichnet dadurch, dass die erste Beleuchtungseinrichtung (34) dazu ausgebildet ist, die Lichtsignale temporär zu homogenisieren.Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the first illumination device ( 34 ) is adapted to temporarily homogenize the light signals. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 gekennzeichnet dadurch, dass die Vorrichtung ferner eine zweite Beleuchtungseinrichtung (68) mit einem transparenten Diffusor (78) zur gleichmäßigen Ausleuchtung des Raumbereichs (40) aufweist, wobei die Vorrichtung so eingerichtet ist, den Raumbereich (40) wahlweise mit der ersten oder der zweiten Beleuchtungseinrichtung (34, 68) zu beleuchten.Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the device further comprises a second illumination device ( 68 ) with a transparent diffuser ( 78 ) for uniform illumination of the room area ( 40 ), the device being arranged to control the spatial area ( 40 ) optionally with the first or the second illumination device ( 34 . 68 ) to illuminate. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 gekennzeichnet durch einen definierten Toleranzbereich und dadurch, dass die Auswerteeinheit (24) so ausgebildet ist, die Differenz des ersten und zweiten Abstandswertes (52, 74) zu bilden und zu bestimmen, ob diese Differenz in dem definierten Toleranzbereich liegt.Device according to one of claims 1 to 5 characterized by a defined tolerance range and in that the evaluation unit ( 24 ) is formed so that the difference of the first and second distance value ( 52 . 74 ) and to determine if this difference is within the defined tolerance range. Vorrichtung gemäß Anspruch 6 gekennzeichnet dadurch, dass die Auswerteeinheit (24) dazu ausgebildet ist, den ersten und zweiten Abstandswert (52, 74) zu mitteln, wenn die Differenz in dem definierten Toleranzbereich liegt, und die Steuereinheit (28) dazu ausgebildet ist, die Sicherheitsfunktion in Abhängigkeit des gemittelten Abstandswertes auszulösen.Device according to claim 6, characterized in that the evaluation unit ( 24 ) is adapted to the first and second distance value ( 52 . 74 ), if the difference lies within the defined tolerance range, and the control unit ( 28 ) is designed to trigger the safety function as a function of the averaged distance value. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 gekennzeichnet dadurch, dass die Auswerteeinheit (24) dazu eingerichtet ist, für eine Vielzahl von Raumbereichspunkten (44) den ersten und zweiten Abstandswert (52, 74) zu bestimmen, und die Steuereinheit (28) dazu ausgebildet ist, die Sicherheitsfunktion in Abhängigkeit des zweiten Abstandswerts (74) auszulösen, wenn in einem definierten Bereich von Raumbereichspunkten (44) die Abstandswerte der Vielzahl von ersten Abstandswerten größer oder kleiner ist als die Abstandswerte der Vielzahl von zweiten Abstandswerten.Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the evaluation unit ( 24 ) is set up for a plurality of spatial area points ( 44 ) the first and second distance value ( 52 . 74 ), and the control unit ( 28 ) is adapted to the safety function as a function of the second distance value ( 74 ) when in a defined range of spatial area points ( 44 ) the distance values of the plurality of first distance values are larger or smaller than the distance values of the plurality of second distance values. Verfahren zum Überwachen eines Raumbereichs (40), insbesondere zum Absichern eines Gefahrenbereichs einer automatisiert arbeitenden Anlage (14), wobei eine erste Beleuchtungseinrichtung (34) zumindest temporär Lichtsignale in den Raumbereich (40) sendet, eine Bildaufnahmeeinheit (32) mit einem Bildsensor (38) mit einer Vielzahl von Bildpunkten ein Abbild des Raumbereichs (40) aufnimmt, wobei mittels Laufzeitmessung ein erster Abstandswert (52) für ein im Raumbereich befindlichen Raumbereichspunkt (44) bestimmt und in Abhängigkeit von dem ersten Abstandswert (52) eine Sicherheitsfunktion ausgelöst wird, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Beleuchtungseinrichtung (34) und die Bildaufnahmeeinheit (32) in einer definierten Aufnahmegeometrie (58, 60, B) angeordnet sind, die erste Beleuchtungseinrichtung (34) ein optisches Muster (54) in den Raumbereich (40) projiziert, und die Auswerteeinheit (24) anhand des optischen Musters (54) und der definierten Aufnahmegeometrie (58, 60, B) einen zweiten Abstandswert (74) zu dem zumindest einen Raumbereichspunkt (44) bestimmt, und mit dem ersten Abstandswert (52) korreliert und in Abhängigkeit der Korrelation ein Fehlersignal erzeugt.Method for monitoring a room area ( 40 ), in particular for securing a danger zone of an automated system ( 14 ), wherein a first illumination device ( 34 ) at least temporarily light signals in the space area ( 40 ), an image acquisition unit ( 32 ) with an image sensor ( 38 ) with a plurality of pixels an image of the spatial area ( 40 ), whereby a first distance value ( 52 ) for a room area point ( 44 ) and depending on the first distance value ( 52 ) a safety function is triggered, characterized in that the first illumination device ( 34 ) and the image acquisition unit ( 32 ) in a defined receiving geometry ( 58 . 60 , B), the first illumination device ( 34 ) an optical pattern ( 54 ) in the room area ( 40 ), and the evaluation unit ( 24 ) based on the optical pattern ( 54 ) and the defined recording geometry ( 58 . 60 , B) a second distance value ( 74 ) to the at least one space area point ( 44 ) and the first distance value ( 52 ) correlates and generates an error signal as a function of the correlation. Verfahren gemäß Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine zweite Beleuchtungseinrichtung (68), die mit homogenisiertem Licht den Raumbereich (40) beleuchtet, wobei der Raumbereich (40) wahlweise mit der ersten oder der zweiten Beleuchtungseinrichtung (34, 68) beleuchtet wird.Method according to claim 9, characterized by a second illumination device ( 68 ), which homogenize the space ( 40 ), the room area ( 40 ) optionally with the first or the second illumination device ( 34 . 68 ) is illuminated. Verfahren gemäß Anspruch 10, gekennzeichnet dadurch, dass eine Beleuchtung des Raumbereichs (40) mit der ersten Beleuchtungseinrichtung (34) einen Testzustand definiert und eine Beleuchtung des Raumbereichs mit der zweiten Beleuchtungseinrichtung (68) einen Normalzustand definiert, wobei periodisch zwischen dem Normalzustand und dem Testzustand gewechselt wird.Method according to claim 10, characterized in that illumination of the spatial area ( 40 ) with the first illumination device ( 34 ) defines a test state and illuminates the spatial region with the second illumination device ( 68 ) Defines a normal state, wherein periodically between the normal state and the test state is changed. Verfahren gemäß Anspruch 11, gekennzeichnet dadurch, dass in einer Periode die Dauer des Testzustands kleiner ist als die Dauer des Normalzustands, vorzugsweise kleiner ein Zehntel der Dauer des Normalzustands.A method according to claim 11, characterized in that in one period the duration of the test condition is less than the duration of the normal condition, preferably less than one tenth of the duration of the normal condition. Verfahren gemäß einer der Ansprüche 9 bis 12, gekennzeichnet dadurch, dass der erste und der zweite Abstandswert (52, 74) gemittelt werden, und die Sicherheitsfunktion in Abhängigkeit des gemittelten Abstandswerts ausgelöst wird.Method according to one of claims 9 to 12, characterized in that the first and the second distance value ( 52 . 74 ) and the safety function is triggered as a function of the averaged distance value.
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