DE102021120131A1 - Sicherheitssystem und Verfahren mit einem Sicherheitssystem - Google Patents

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Abstract

Sicherheitssystem (1) zur Lokalisierung von mindestens einem ortsveränderlichen Objekt (2), mit mindestens einer Steuer- und Auswerteeinheit (3), mit mindestens einem Funkortungssystem (4), mit mindestens einem ortsauflösenden Sensor (7) zur Detektion eines Objektes in einem Erfassungsbereich des ortsauflösenden Sensors (7), wobei das Funkortungssystem (4) mindestens drei angeordnete Funkstationen (5) aufweist, wobei an dem Objekt (2) mindestens ein Funktransponder (6) angeordnet ist, wobei mittels dem Funkortungssystem (4) Positionsdaten des Funktransponders und damit Positionsdaten des Objekts (2) ermittelbar ist, wobei die Positionsdaten von der Funkstation (5) des Funkortungssystems (4) an die Steuer- und Auswerteeinheit (3) übermittelbar sind, wobei die Steuer- und Auswerteeinheit (3) ausgebildet ist, die Positionsdaten des Funktransponders (6) zyklisch zu erfassen, und mittels des ortsauflösenden Sensors (7) Informationen zu dem Objekt im Erfassungsbereich ermittelbar sind, wobei die Informationen zu dem Objekt im Erfassungsbereich von dem ortsauflösenden Sensor (7) an die Steuer- und Auswerteeinheit (3) übermittelbar sind, wobei die Steuer- und Auswerteeinheit (3) ausgebildet ist, die Positionsdaten des Funkortungssystems (4) und die Informationen des ortsauflösenden Sensors (7) auszuwerten, wobei zwischen den Funkstationen und den Funktranspondern eine bidirektionale Funkkommunikation vorgesehen ist, wobei die Funktransponder (6) jeweils sichere Signalausgänge (10) aufweisen, und die Funktransponder (6) jeweils sichere Signaleingänge (9) aufweisen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sicherheitssystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Verfahren mit einem Sicherheitssystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 13.
  • Vorliegend geht es um die Absicherung des Automatisierungsgeschehens in Fabriken und Logistikbereichen. Es existiert ein stabiler Trend zur fortschreitenden Automatisierung und Vernetzung des Fertigungs- und Logistikgeschehens. Hintergrund sind die großen Optimierungsanstrengungen im Hinblick auf die Produktivität. Auch die Sicherheitstechnik wird in diesem Zusammenhang in den Blick genommen. Sie soll neben der primären Absicherungsaufgabe zusätzlich möglichst wenig Einschränkungen der produktiven Abläufe verursachen und im besten Fall durch die Bereitstellung von Sensorinformationen die Produktivität sogar fördern. Situationsbezogene Absicherungsstrategien werden daher erforderlich, bei denen Eingriffe in die produktiven Abläufe möglichst vermieden werden und falls sie unausweichlich sind, mit möglichst geringen Auswirkungen auf das Produktivgeschehen bleiben sollen. Konkret sollen die Sicherheitsmechanismen nur dann aktiv werden, wenn Personen in der Nähe von Gefahrenstellen sind und nur wenn eine Gefährdung denkbar und naheliegend ist. Zudem sollen abgestufte Absicherungsschritte zum Einsatz kommen, bei dem zunächst vorausschauende Maßnahmen eingeleitet werden, um ein Zusammentreffen von Menschen und Maschinen möglichst ganz zu vermeiden z.B. durch eine Warnung an eine Person im Betriebsumfeld, dass ein Fahrzeug naht und der Information bzw. der Aufforderung, dass die Person einen anderen Weg nimmt oder kurz wartet. Erst in weiteren Eskalationsstufen soll auf die Maschinen und produktiven Abläufe eingewirkt werden, beispielsweise durch eine Verlangsamung oder ein Notstopp einer gefahrbringenden Bewegung.
  • Derzeit dominieren kleinteilige Absicherungskonzepte von Gefahrenstellen mit lokalen, meistens optischen Sicherheitssensoren. Hier wird jede Gefahrenstelle für sich isoliert mit einem lokal angebrachten Sicherheitssensor abgesichert. Solche Sensoren sind zum Beispiel Sicherheitslichtgitter oder Sicherheitslaserscanner.
  • Zusätzlich zeichnet sich das Aufkommen von sicheren Lokalisierungssystemen ab, die eine übergeordnete Absicherung durch Positionsbestimmungen von Personen und mobilen Maschinen ermöglichen. Übergeordnet bedeutet in diesem Fall, dass die sicherheitsrelevante Information und die daraus abgeleitete Sicherheitsentscheidung nicht lokal an der Gefahrenstelle erzeugt wird, sondern dass in diesem Fall ein zentraler RTLS-Server, der sich im Allgemeinen nicht nah an der oder den Gefahrenstellen befindet, diese Aufgabe übernimmt und diese Informationen auch einem übergeordneten ERP-System oder Prozesssteuerungssystem zur Verfügung stellen kann. Für die Umsetzung der Risikominderung muss der zentrale RTLS-Server sicherheitsrelevante Signale an die Gefährdungspunkte / lokalen Maschinen absetzen können und so auf das Gefährdungsgeschehen einwirken können.
  • Optische Sensoren zur lokalen Absicherung einzelner Gefahrenstellen verfügen nur über kurze Reichweiten. Das schränkt wesentliche Produktivparameter von Maschinen, wie zum Beispiel die Fahrgeschwindigkeit von autonomen Fahrzeugen wesentlich ein. Zudem bedeutet eine kurze Reichweite auch eine sehr kurze Vorwarnzeit für die Steuerung, so dass im Allgemeinen nur der Not-Stopp der Maschine als risikovermeidende Maßnahme bleibt. Das hat sehr nachteilige Auswirkungen auf das Produktivgeschehen.
  • Des Weiteren erzeugen die lokalen Sensoren im Allgemeinen sehr hochwertige Informationen über ihre unmittelbare Umgebung, beispielsweise 3D-Bilder, Objektverfolgungsdaten, Erfassung des zeitlichen Geschehens usw., die aber aufgrund fehlender Anbindung an zentrale Knotenpunkte einem übergeordneten System nicht oder nur unzureichend (z.B. nicht sicher im Sinne von Maschinensicherheit) zur Verfügung stehen. Andere relevante Informationen wie zum Beispiel Klassifikationsinformationen fehlen in optischer Sensorinformation komplett oder sind nur sehr schwierig zu extrahieren.
  • Sichere Lokalisierungssysteme, bieten komplementäre Informationen zu den optischen Sensoren. Der Informationsinhalt beschränkt sich jedoch auf Positionsinformationen und Klassifikationsinformationen. Hochaufgelöste Umfeldinformationen stehen hier nicht zur Verfügung. Zudem sind die Latenzzeiten der Informationsbeschaffung etwas größer als bei optischen Sensoren und die Präzision der Positionsinformationen deutlich geringer.
  • Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin ein verbessertes Sicherheitssystem zur Lokalisierung bereitzustellen.
  • Die Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 gelöst durch ein Sicherheitssystem zur Lokalisierung von mindestens einem ortsveränderlichen Objekt, mit mindestens einer Steuer- und Auswerteeinheit, mit mindestens einem Funkortungssystem, mit mindestens einem ortsauflösenden Sensor zur Detektion mindestens eines Objektes in einem Erfassungsbereich des ortsauflösenden Sensors, wobei das Funkortungssystem mindestens drei angeordnete Funkstationen aufweist, wobei an dem Objekt mindestens ein Funktransponder angeordnet ist, wobei mittels dem Funkortungssystem Positionsdaten des Funktransponders und damit Positionsdaten des Objekts ermittelbar ist, wobei die Positionsdaten von der Funkstation des Funkortungssystems an die Steuer- und Auswerteeinheit übermittelbar sind, wobei die Steuer- und Auswerteeinheit ausgebildet ist, die Positionsdaten des Funktransponders zyklisch zu erfassen, und mittels dem ortsauflösenden Sensor Informationen zu dem Objekt im Erfassungsbereich ermittelbar sind, wobei die Informationen zu dem Objekt im Erfassungsbereich von dem ortsauflösenden Sensor an die Steuer- und Auswerteeinheit übermittelbar sind, wobei die Steuer- und Auswerteeinheit ausgebildet ist, die Positionsdaten des Funkortungssystems und die Informationen des ortsauflösenden Sensors auszuwerten, wobei zwischen den Funkstationen und den Funktranspondern eine bidirektionale Funkkommunikation vorgesehen ist, wobei die Funktransponder jeweils sichere Signalausgänge aufweisen und die Funktransponder jeweils sichere Signaleingänge aufweisen.
  • Die Aufgabe wird gemäß Anspruch 13 weiter gelöst durch ein Verfahren mit einem Sicherheitssystem zur Lokalisierung von mindestens einem ortsveränderlichen Objekt, mit mindestens einer Steuer- und Auswerteeinheit, mit mindestens einem Funkortungssystem, mit mindestens einem ortsauflösenden Sensor zur Detektion mindestens eines Objektes in einem Erfassungsbereich des ortsauflösenden Sensors, wobei das Funkortungssystem mindestens drei angeordnete Funkstationen aufweist, wobei an dem Objekt mindestens ein Funktransponder angeordnet ist, wobei mittels dem Funkortungssystem Positionsdaten des Funktransponders und damit Positionsdaten des Objekts ermittelt werden, wobei die Positionsdaten von der Funkstation des Funkortungssystems an die Steuer- und Auswerteeinheit übermittelt werden, wobei die Steuer- und Auswerteeinheit die Positionsdaten des Funktransponders zyklisch erfasst, und mittels dem ortsauflösenden Sensor Informationen zu dem Objekt im Erfassungsbereich ermittelt werden, wobei die Informationen zu dem Objekt im Erfassungsbereich von dem ortsauflösenden Sensor an die Steuer- und Auswerteeinheit übermittelt werden, wobei die Steuer- und Auswerteeinheit die Positionsdaten des Funkortungssystems und die Informationen des ortsauflösenden Sensors auswertet, wobei zwischen den Funkstationen und den Funktranspondern eine bidirektionale Funkkommunikation vorgesehen ist, wobei die Funktransponder jeweils sichere Signalausgänge aufweisen, und die Funktransponder jeweils sichere Signaleingänge aufweisen.
  • Gemäß der Erfindung wird eine Lösung bereitgestellt, mittels der die verfügbaren Informationen bzw. Sensorinformationen der ortsauflösenden Sensoren in dem Erfassungsbereich z. B. einem Schutzfeld eingesammelt und an einer zentralen Stelle, nämlich der Steuer- und Auswerteeinheit bzw. einer zentralen Sicherheitsvorrichtung bzw. einem sogenannten Safety Information Hub` zusammengeführt werden. Mit diesem Sicherheitssystem lässt sich die Fusion von lokalen ortsauflösenden Sensorinformationen mit den übergeordneten Positionsinformationen zusammenbringen und als Informationsgrundlage für erweiterte Sicherheitsfunktionen oder Diagnosemechanismen verwenden.
  • Diese Lösung bzw. das Sicherheitssystem soll eine „vertikale Integration” ermöglichen, d.h. die Einbindung von Sensordaten aus dem unmittelbaren Fertigungs- und Logistikumfeld auch mit ,Shopfloor` bezeichnet mit übergeordneten Steuerungssystemen bzw. einer übergeordneten Steuer- und Auswerteeinheit, die die Abläufe in Fabriken und Logistikeinrichtungen überwachen und koordinieren.
  • Diese Integration ist ein wichtiger Bestandteil sogenannter Betreibermodelle, bei denen ein Lieferant bzw. Anbieter nicht nur in Form eines Komponentenlieferanten am Markt auftritt, sondern dem Kunden die Dienstleistung „Absicherung einer Fabrik” anbietet. Die Verbindung von lokalen ortsauflösenden Sensorinformationen und übergeordneten Positions- und Prozessinformationen hat zudem die Möglichkeit erweiterte Sicherheitsfunktionen anbieten zu können, die von einzelnen lokalen ortsauflösenden Sensoren nicht abgedeckt werden können.
  • Mit der vertikalen Integration von Sicherheitsinformationen kann auch eine Anbindung an eine Cloud basierte dezentrale Serverlösung mit zusätzlichen Hintergrund Funktionen oder dem zusätzlichen Mehrwert durch Datenauswertung angeboten werden.
  • Es ist nun ein wesentliches Merkmal des Sicherheitssystems, dass die Funktransponder zusätzlich über eine erweiterte Funkkommunikation, konkret die bidirektionale Funkkommunikation mit den Funkstationen, in die Lage versetzt werden, Informationen und/oder sicherheitsrelevante Informationen des Objektes, beispielsweise eines Fahrzeugs und insbesondere angeschlossener lokaler ortsauflösender Absicherungssensoren an die zentrale Steuer- und Auswerteeinheit bzw. einen RTLS-Server weiter zu leiten. Zu diesem Zweck wird auf dem Objekt, beispielsweise auf dem Fahrzeug, der Funktransponder nicht nur in den Abschaltpfad des Fahrzeugs integriert, beispielsweise über eine Sicherheitssteuerung, sondern der Funktransponder weist noch zusätzlich mindestens einen sicheren Eingang auf, mit dem der Funktransponder Ausgabeinformationen des ortsauflösenden Sensors empfängt.
  • Die Ausgabeinformationen können im einfachsten Fall beispielsweise Sicherheitsstatus von beispielsweise Schutzfeldern sein. In einer weiteren Ausbaustufe aber vorteilhafterweise sichere Objektlisten, Objektpositionen und ggf. weitere komprimierte Umgebungsinformationen.
  • Bei dem Objekt kann es sich beispielsweis um ein Fahrzeug, um ein autonomes Fahrzeug, um eine Maschine, um einen Roboter um einen Anlagen- oder Maschinenteil oder beispielsweise jedoch auch um eine Person handeln. Beispielsweise erfolgt eine Lokalisierung und Verfolgung der Objekte im Erfassungsbereich.
  • Der Funktransponder gibt über den sicheren Signalausgang bzw. über eine Sicherheitsschnittstelle ein sicheres Ausgangssignal aus, insbesondere beispielsweise an das Fahrzeug, eine Maschine oder das Objekt. Beispielsweise wird das Fahrzeug daraufhin abgebremst, verlangsamt oder gar gestoppt. Eine Maschine kann beispielsweise daraufhin verlangsamt werden oder ebenfalls gestoppt werden.
  • Über die sicheren Signalausgänge bzw. die Sicherheitsschnittstelle erfolgt eine Ausgabe sicherheitsrelevanter Signale an das Objekt das Fahrzeug und/oder die Maschine.
  • Insbesondere der Funktransponder mit dem sicheren Signalausgang erlaubt die direkte Einwirkung auf das Objekt, das Fahrzeug oder die Maschine und umgeht die Notwendigkeit über eine übergeordnete Maschinensteuerung Risikominderungsmaßnahmen einzuleiten.
  • Die Funktransponder werden somit neben der primären Ortungsfunktion, nämlich der Aussendung regelmäßiger kurzer Funksignale an ortsfeste Funkstationen, zusätzlich mit einem sicheren Signalausgang an die Maschinensteuerung und indirekt an den ortsauflösenden Sicherheitssensor ausgestattet. Auf diesem Weg kann ein sicherer Kommunikationskanal zwischen den ortsauflösenden Sensoren bzw. lokalen Absicherungssensoren und dem Funkortungssystem bzw. zentralen Lokalisierungssystem etabliert werden und es können weitere Sicherheitsfunktionen an zentraler Stelle implementiert werden. In diesem Fall kann die zentrale Sicherheitsfunktion beispielsweise eine sichere „Standby“-Funktion für die ortsauflösenden Sensoren sein.
  • Beispielsweise sollen mit der an der Steuer- und Auswerteeinheit bzw. am Safety Information Hub zusammengeführten Informationen erweiterte Sicherheitsfunktionen bereitgestellt werden, die für die Systemkomponenten einzeln nicht zugänglich wären.
  • Mit dem hier beschriebenen Sicherheitssystem lassen sich hochwertige Informationen und/oder sicherheitsrelevante Informationen durch Kombination der ortsauflösenden Sensordaten beispielsweise lokaler Absicherungssensoren oder Umfeldsensoren mit denen eines übergeordneten Funkortungssystems bzw. Lokalisierungssystems erzeugen. Die Informationen werden dadurch aufgewertet, dass sie erstens an einem gemeinsamen übergeordneten Knotenpunkt also der Steuer- und Auswerteeinheit bereitgestellt werden und zweitens verschiedene Modalitäten, wie zum Beispiel die Informationen lokaler ortsauflösender Absicherungssensoren, Prozessinformationen von Automatisierungsabläufen und die Informationen des übergeordneten Funkortungssystems bzw. Lokalisierungssystems zusammenbringen.
  • Mit diesen aufgewerteten Informationen können einerseits neue Sicherheitsfunktionen implementiert werden, aber darüber hinaus können sie an eine dezentrale Datenbank (Datencloud) oder lokale Datenbanken zum Datenauswertung bzw. Datenerzeugung weitergeleitet werden.
  • Mit einer derart kombinierten sicheren Informationsgrundlage lassen sich produktivitätserhaltende Absicherungskonzepte realisieren, bei denen die zeitliche Vorlaufzeit bis zum Eintreten einer Gefährdung dazu verwendet wird, eine gefährdete Person in einem ersten Schritt zu warnen und zu risikomindernden Maßnahmen zu veranlassen. In einem zweiten Schritt kann dann auf die Maschinen minimalinvasiv eingewirkt werden, um die Produktivitätseinschränkungen zu begrenzen. Und erst in einem letzten Risikominderungsschritt, der nur erforderlich wird, wenn die vorausgegangenen Maßnahmen ohne Wirkung blieben, wird ein Not-Stopp eingeleitet.
  • Vor allem wird mit dieser vertikalen Integration des Sicherheitsgeschehens einer ganzen Anlage oder Fabrik die Möglichkeit eine viel gezielteren Möglichkeit einer Einwirkung auf Objekte z.B. Fahrzeuge, Maschinen oder Anlagenteile erschlossen.
  • Die Funkstationen dienen zur funkbasierten Kommunikation und Laufzeitmessung mit den ortveränderlichen Funktranspondern und zur Weiterleitung einer Kommunikation und von Laufzeitmesswerten an die Steuer- und Auswerteeinheit bzw. den RTLS-Server.
  • Die Steuer- und Auswerteeinheit bzw. ein zentraler RTLS-Server, empfängt die gemessenen Signallaufzeiten und ermittelt daraus Positionswerte der vorhandenen Funktransponder.
  • Die Ortung der Funktransponder erfolgt durch Laufzeitmessungen von Funksignalen, die zyklisch zwischen den Funktranspondern und mehreren festen Funkstationen ausgetauscht werden. Diese Triangulation funktioniert sehr gut, wenn die Signale mit ausreichender Signalstärke und auf geradem bzw. direkten Ausbreitungswege übermittelt werden.
  • Es werden die Signale eines Funktransponders von mehreren ortsfesten Funkstationen bzw. Ankerstationen empfangen und über eine Laufzeitvermessung z.B. Time of arrival` (TOA) oder z.B. Time Difference of Arrival` (TDOA) die Grundlage für die Ortung geschaffen. Die Berechnung bzw. Schätzung der Position eines Funktransponders geschieht dann auf der Steuer- und Auswerteeinheit beispielsweise einem zentralen RTLS-Server (Real-Time-Location-System-Server), der über eine drahtlose oder drahtgebundene Datenverbindung an alle Funkstationen bzw. Ankerstationen angeschlossen ist. Diesen Modus der Ortung nennt man RTLS-Modus (Real-Time-Location-System-Modus).
  • In Weiterbildung der Erfindung ist die Steuer- und Auswerteeinheit ausgebildet, die Positionsdaten des Funkortungssystems und die Informationen des ortsauflösenden Sensors zu vergleichen und bei einer Übereinstimmung das Objekt mit dem Funktransponder in einem Schutzfeld des ortsauflösenden Sensors zuzulassen und kein Objektfeststellungssignal auszugeben, wodurch eine bewegbare Maschine in einem aktiven Zustand ist.
  • Damit wird mit dem Sicherheitssystem ein „Dynamic Muting” also eine dynamische lokale Überbrückung realisiert. Die primäre Absicherungsfunktion von Objekten beispielsweise Fahrzeugen oder Maschinen wird mit den lokalen ortsauflösenden Absicherungssensoren bewerkstelligt. Da diese aber mit Einschränkungen des Funktionsumfangs verbunden sind, die Fahrzeuge werden zum Beispiel in ihrer Geschwindigkeit durch Schutzfeldreichweiten limitiert, kann die sichere Lokalisierungsinformation des Funkortungssystems zur temporären Aufhebung der lokalen ortsauflösenden Absicherungsfunktion, also zur Einleitung von Muting des ortsauflösenden Sensors verwendet werden, wenn sich keine Person in der Nähe des Fahrzeugs befindet. In diesem Fall kann zum Beispiel die Fahrzeuggeschwindigkeit gezielt erhöht werden, ggf. unter zusätzlicher Absicherung mit Hilfe weiter reichender Warnfelder des ortsauflösenden Sensors oder beispielsweise kann eine Robotergeschwindigkeit erhöht werden.
  • Wenn mit sicherheitstechnisch erforderlicher Zuverlässigkeit die Position eines Objektes oder einer Person im Schutzfeld erfasst werden konnte, wird die klassische Sicherheitsfunktion überbrückt (Muting) und eine Maschinensteuerung kann optional für die situationsbezogene Absicherung der Maschine auf die Positionsdaten des Objektes oder der Person zurückgreifen.
  • Gemäß der Weiterbildung stellt der ortsauflösende Sensor, der beispielsweise stationär zur Absicherung der Maschine bzw. des Aktors verwendet wird, zusätzlich seine Messdaten bereit, um eine Positionierung der Person oder des Objektes im Schutzfeld zu ermöglichen. Auf diese Art wird bei Vorhandensein der Positionsdaten des Funkortungssystems und der Information, beispielsweise Statusinformationen eines Schutzfeldes des ortsauflösenden Sensors eine Validierung der Position der Person oder des Objektes ermöglicht und damit eine sicherheitstechnische Verwendung der Positionsinformation zugänglich.
  • Zusätzlich zu dieser redundanten und diversitären Sensorstruktur muss für die sicherheitstechnische Verwendbarkeit auch der Fehlerfall geprüft werden, dass die Positionsdaten des Funkortungssystems fehlen oder die Informationen des ortsauflösenden Sensors nicht mit den Positionsdaten des Funkortungssystems übereinstimmen.
  • Daher ist gemäß vorliegender Weiterbildung eine validierungsabhängige Überbrückung bzw. Muting der Sicherheitsfunktion der primären Sicherheitsfunktion, also z.B. der Schutzfeldüberwachung durch den ortsauflösenden Sensor vorgesehen, wonach bei einer Übereinstimmung der Informationen des ortsauflösenden Sensors und der Positionsinformation des Funkortungssystems die Person oder das Objekt mit dem Funktransponder in einem Schutzfeld des ortsauflösenden Sensors zuzulassen ist und kein Objektfeststellungssignal auszugeben ist, wodurch der Aktor in einem aktiven Zustand ist.
  • Entscheidend ist dabei, dass die primäre Sicherheitsfunktion solange überbrückt bleibt, wie die Validierung der Positionsdaten des Funkortungssystems und die Informationen, z. B. Statusinformation des ortsauflösenden Sensors erfolgreich ist.
  • Diese Validierung wird von der Steuer- und Auswerteeinheit durchgeführt. Die Steuer- und Auswerteeinheit ist optional eine funktionssichere Steuer- und Auswerteeinheit. Die Steuer- und Auswerteeinheit weist beispielsweise Mittel zur Fehleraufdeckung auf. Diese Mittel sind beispielsweise Mittel zur Testung, beispielsweise ein redundanter und/oder diversitärer Aufbau mit zwei Kanälen zur gegenseitigen Prüfung der ermittelten Ergebnisse und der Positionsdaten.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist, wenn ein Objekt von dem Funkortungssystem ermittelt wird, die Steuer- und Auswerteeinheit ausgebildet den ortsauflösenden Sensor in einen uneingeschränkten Betrieb mit nicht reduziertem Detektionsvermögen zu versetzen, und wenn kein Objekt von dem Funkortungssystem ermittelt wird die Steuer- und Auswerteeinheit ausgebildet den ortsauflösenden Sensor in einen eingeschränkten Betrieb mit reduziertem Detektionsvermögen zu versetzen.
  • Damit wird eine sichere Standby Funktion bzw. eine sichere Ruhefunktion realisiert. Diese Funktion bezweckt die Reduktion des Energieverbrauchs des ortsauflösenden Sensors und nutzt Lokalisierungsinformationen des Funkortungssystems aus, um lokale Sicherheitssensoren zeitweilig in einen energiesparenden Standby-Modus zu versetzen.
  • Die Weiterbildung betrifft eine Kombination eines übergeordneten Funkortungssystems bzw. des sicheren Lokalisierungssystems und des genannten ortsauflösenden Sensors bzw. dezentralen Absicherungssensoren mit dem Zweck, diese nur dann zu aktivieren, wenn das Funkortungssystem bzw. das Lokalisierungssystem die Annäherung einer Person oder eines Objektes registriert.
  • Die Weiterbildung geht davon aus, dass in einer Fertigungsanlage oder einem Logistikzentrum neben den lokal angebrachten ortsauflösenden Sensoren bzw. Sicherheitssensoren zusätzlich das Funkortungssystem bzw. sicheres Lokalisierungssystem installiert ist, dass die Positionen der anwesenden Personen, Objekte bzw. von mobilen Maschinen mit einer Genauigkeit von rund einem Meter oder genauer ermittelt. Zu diesem Zweck sind alle Personen, Objekte und/oder beispielsweise mobile Maschinen mit mindestens einem Funktransponder versehen.
  • Das sichere Ortungssystem ermittelt und verfolgt die Aufenthaltsorte aller Personen oder Objekte im Erfassungsumfeld. Es veranlasst beispielsweise die ortsauflösenden Sensoren, die sich in der näheren Umgebung von Personen oder Objekte befinden, aus einem Standby-Betrieb „aufzuwachen“ und beispielsweise mit hoher bzw. höherer Frequenz und kürzerer bzw. kurzer Ansprechzeit ihre Umgebung zu überwachen. Ortsauflösende Sensoren, die sich nicht in der näheren Umgebung von Personen oder Objekten befinden, werden beispielsweise dazu veranlasst in den Standby-Betrieb zu wechseln.
  • Die Signale zum Statuswechsel werden beispielsweise vom sicheren Funkortungssystem von der Steuer- und Auswerteeinheit bzw. von einem zentralen RTLS-Server über die Funkstationen bzw. Ankerstationen an die Funktransponder gesendet. Diese leiten das Signal beispielsweise über eine sichere Schnittstelle entweder über den Umweg einer Sicherheitssteuerung beispielsweise an einem Fahrzeug oder einer Maschine an die ortsauflösenden Sensoren weiter oder auf direktem Weg.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Funktransponder eine Abschaltung eines Objekts beispielsweise eines mobilen Objekts, eines mobilen Fahrzeugs und/oder einer Maschine direkt vornehmen. Weiter können die ortsauflösenden Sensoren mit ihrer hochwertigen Datengrundlage weitere Funktionen erfüllen, wie beispielsweise eine Navigation, eine Objekterkennung, oder ähnliches und stellen aufgrund ihrer Komplementarität eine sinnvolle Ergänzung zum Funkortungssystem dar.
  • Es ist aber gleichermaßen möglich auf Grundlage der kombinierten Erfassungsdaten von ortsauflösenden Sensoren und Funkortungssystem eine Aufmerksamkeitssteuerung für die ortsauflösenden Sensoren oder eine dynamische Funktionsumschaltung vorzunehmen. Ist beispielsweise keine Person in der Nähe eines Überwachungsbereiches kann ein Objekt eine höhere Geschwindigkeit aufweisen oder fahren oder bei den ortsauflösenden Sensoren kann eine Verwendung von Warnfeldern statt Schutzfeldern erfolgen.
  • Gleichermaßen kann der hier beschriebene Mechanismus als Rückfall-Option für den Ausfall des übergeordneten Funkortungssystems verwendet werden. In dem Fall wurde bei einwandfreier Funktion des Funkortungssystems zyklisch ein Standby-Signal an die lokalen ortsauflösenden Sensoren gesendet. Lediglich wenn ein Fehler auftritt, werden die lokalen ortsauflösenden Sensoren reaktiviert bzw. „geweckt” und übernehmen die Sicherheitsfunktion.
  • Mit dieser gestaffelten Funktion, zunächst großflächig mittels dem Funkortungssystem, dann bei Bedarf oder im Fehlerfall mit lokalen ortsauflösenden Sensoren, lässt sich eine Stilllegung der gesamten Anlage bei Auftreten eines Fehlers im Funkortungssystem vermeiden.
  • Eine weitere Maßnahme ist beispielsweise eine gezielte Zuschaltung von ortsauflösenden Sensoren zur Erhöhung der Redundanz, Diversität oder Genauigkeit einer Erfassungsaufgabe in speziellen Situationen. Wenn ein Sicherheitslevel des Funkortungssystems zum Beispiel einem mittleren Niveau entspricht, die Risikovermeidung in unmittelbarer Nähe einer Person aber ein höheres Niveau erfordert, dann kann durch Zuschalten ortsauflösenden Sensoren die Zuverlässigkeit weiter erhöht werden.
  • In Weiterbildung ist, wenn ein Objekt von dem Funkortungssystem ermittelt wird, die Steuer- und Auswerteeinheit ausgebildet den ortsauflösenden Sensor in einen uneingeschränkten Betrieb ohne Energiesparmodus zu versetzen, und wenn kein Objekt von dem Funkortungssystem ermittelt wird die Steuer- und Auswerteeinheit ausgebildet den ortsauflösenden Sensor in einen eingeschränkten Betrieb mit Energiesparmodus zu versetzen.
  • Durch den Energiesparmodus bzw. eine sichere Standby-Funktion kann ein Großteil des Energieverbrauchs eingespart werden.
  • Zusätzliche Alternativfunktionen betreffen eine dynamische Funktionserweiterung der ortsauflösenden Sensoren und eine dynamische Anpassung von Sicherheitsleveln.
  • Die Leistungsaufnahme von komplexen ortsauflösenden Sensoren liegt üblicherweise im Bereich von 10-15 Watt und summiert sich innerhalb eines Jahres auf rund 100 kWh. Dieser Energieverbrauch ist vergleichbar mit einem Kühlschrank. Da Objekte, Fahrzeuge oder Maschinen beispielsweise mit mehreren ortsauflösenden Sensoren abgesichert werden, skaliert der Energieverbrauch mit der Anzahl der verwendeten ortsauflösenden Sensoren. Das ist sowohl im Hinblick auf die erreichbaren Laufzeiten der Fahrzeuge oder Maschinen als auch im Hinblick auf die Nachhaltigkeit und den Umgang mit Ressourcen problematisch.
  • Das bedeutet vorteilhaft, dass die lokalen ortsauflösenden Sensoren bzw. Absicherungssensoren in einen energiesparenden Standby-Betrieb wechseln, solange sich keine Person oder Objekt in der näheren Umgebung befindet.
  • Der energiesparende Zustand des lokalen ortsauflösenden Sensors wird im Allgemeinen nicht durch Trennung der Spannungsversorgung erzeugt, da es zu lange dauern würde, den normalen Betriebszustand wiederherzustellen. Vorgesehen sind beispielsweise die Abschaltung oder Reduktion der Beleuchtung, die Verlangsamung der Auswerteprozessoren, die Stilllegung einzelner Funktionsblöcke und/oder das Aussetzen von zyklischen Diagnosefunktionen.
  • Gemäß der Weiterbildung kann der Energieverbrauch ortsauflösender Sensoren in bestimmten Fällen sehr stark reduziert werden. Voraussetzung ist die Kombination eines sicheren Funkortungssystems und ortsauflösender Sensoren bzw. lokaler Absicherungssensoren an Objekten, Maschinen und/oder Fahrzeugen. Die Kombination wird mit Hilfe sicherer Funktransponder bewerkstelligt, die für ein sicheres Funkortungssystem ohnehin vorgesehen sind.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist die Steuer- und Auswerteeinheit ausgebildet, die Positionsdaten des Funkortungssystems und die Informationen z. B. Statusinformationen des Sensors zu vergleichen und bei einer Übereinstimmung einen Sicherheitslevel des Sicherheitssystems zu erhöhen und bei keiner Übereinstimmung den Sicherheitslevel des Sicherheitssystems zu erniedrigen.
  • Die Kombination von unabhängigen und insbesondere diversitären Sensorinformationen kann dazu verwendet werden, das Sicherheitsniveau einer Sicherheitsfunktion gezielt zu erhöhen. Voraussetzung der Kombination unterschiedlicher Sensordaten ist die Zusammenführung in einer gemeinsamen Steuerung, nämlich der Steuer- und Auswerteeinheit. In diesem konkreten Fall würde die Steuer- und Auswerteeinheit, beispielsweise ein sicherer RTLS-Server neben den sicheren Lokalisierungsinformationen zusätzlich auf die weitergeleiteten Sensorinformationen der lokalen ortsauflösenden Sensoren zurückgreifen und diese wechselseitig zur Plausibilisierung verwenden.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist eine erste Überprüfungseinheit vorgesehen ist, wobei die erste Überprüfungseinheit mit der Steuer- und Auswerteeinheit verbunden ist, wobei die Steuer- und Auswerteeinheit von der ersten Überprüfungseinheit überprüft wird.
  • Die erste Überprüfungseinheit bzw. ein sicherer RTLS Watchdog Controller, überwacht die Steuer- und Auswerteeinheit, wobei die erste Überprüfungseinheit beispielsweise die bestimmten Positionsdaten plausibilisiert, Umschaltsignale für einen Sicherheitsstatus der einzelnen Funktransponder sendet oder beispielsweise abhängig von der Situation Überprüfungseinheit-Rücksetzsignale an die Funktransponder initiiert.
  • Die erste Überprüfungseinheit und die Steuer- und Auswerteeinheit bilden damit mindestens ein einkanaliges System mit Testung gemäß ISO 13849 oder optional ein zweikanaliges System. Die erste Überprüfungseinheit stellt die notwendigen Diagnosemechanismen, wie sie beispielsweise von den einschlägigen Sicherheitsnormen gefordert werden, bereit.
  • Die erste Überprüfungseinheit bzw. ein RTLS-Watchdog Controller dient der Überwachung und Diagnose des Sicherheitssystems und der Steuer- und Auswerteeinheit und führt Sicherheitsfunktionen des Sicherheitssystems aus. Die erste Überprüfungseinheit verwendet die Steuer- und Auswerteeinheit beispielsweise als Kommunikations-Relais. Konkret überwacht die erste Überprüfungseinheit beispielsweise die korrekte Kommunikation zwischen den Funktranspondern, den Funkstationen und der Steuer- und Auswerteeinheit, überprüft das Zeitverhalten aller Komponenten und führt auf den ermittelten Daten Konsistenzprüfungen aus. Gegebenenfalls nutzt die erste Überprüfungseinheit hierzu auch einen Funktionsblock, der in der Steuer- und Auswerteeinheit bzw. dem RTLS-Server ausgeführt wird.
  • Die erste Überprüfungseinheit bzw. der RTLS-Watchdog Controller verwendet Positionsdaten bzw. geprüften Positionsdaten des RTLS-Systems und beispielsweise vorab per Konfiguration bereitgestellte Informationen über Gefahrenstellen, Details des Betriebsumfeldes usw., um eine Bewertung der lokalen Gefährdungen vorzunehmen. Im einfachsten Fall geschieht das, indem die Abstände zwischen Personen und Gefahrenstellen ermittelt werden und bei Unterschreitung einer Sicherheitsgrenze risikomindernde Maßnahmen eingeleitet werden. Eine Risikominderung basiert beispielsweise darin, dass die Überprüfungseinheit den Funktranspondern ein sicheres Abschalt- oder Umschaltsignal sendet, das diese beispielsweise an eine angeschlossene Maschine weitergeben oder, im Falle eines Funktransponders an einer Person ein Warnsignal oder Handlungsinstruktionen an die Person weitergeben.
  • Beispielsweise sind eine Vielzahl von Funktranspondern vorgesehen, beispielsweise an allen ortsveränderlichen Maschinen und Personen und ggf. auch an stationären Maschinen.
  • Die Funktransponder können zusätzliche Aufgaben haben und unterscheiden sich daher von den konventionellen Funktranspondern bzw. Tags. Neben der Unterstützung der Ortungsfunktion des RTLS-Systems kommen beispielsweise folgende Funktionen hinzu:
    • Funkbasierte Bestimmung der eigenen Position, beispielsweise eine inverse Funkortung auf Basis von Blink-Signalen der verschiedenen Funkstationen.
  • Alternativ kann eine Laufzeitmessung der Funkstationssignale durch den Funktransponder und eine Rückmeldung der Laufzeitunterschiede an die erste Überprüfungseinheit bzw. den RTLS-Watchdog Controller erfolgen, wonach optional eine Plausibilisierung der berechneten Funktransponderpositionen erfolgt.
  • Weiter erfolgt beispielsweise eine Übermittlung von Positions-, Status- und Diagnoseinformationen an die Steuer- und Auswerteeinheit und an die erste Überprüfungseinheit.
  • Um diese Funktionen ausführen zu können, weisen die Funktransponder beispielsweise eine bidirektionale Kommunikation mit der ersten Überprüfungseinheit auf.
  • Die erste Überprüfungseinheit überprüft die Plausibilität der ermittelten Positionsdaten und versendet bei Erkennung von Fehlern oder unplausiblen Messwerten Signale zum Umschalten eines Sicherheitsstatus des betreffenden Funktransponders.
  • Das RTLS-System, wonach mittels dem Funkortungssystem Positionsdaten des Funktransponders und damit Positionsdaten der Objekte ermittelbar sind, ermittelt mit Funkortung die Positionen aller Funktransponder in einem festen zeitlichen Raster. Das RTLS-System arbeitet mit bidirektionaler Kommunikation zwischen den Funktranspondern und den Funkstationen. Die bi-direktionale Kommunikation ist in erster Linie erforderlich, weil damit die sicheren Signalausgänge der Funktransponder angesteuert werden können. Zusätzlich können die Funktransponder beispielsweise ihre Position selbst ermitteln und mit Hilfe eines Funk-Rückkanals beispielsweise eines UWB-Rückkanals das Ergebnis der Ortung an die Steuer- und Auswerteeinheit übermitteln. Dadurch stehen in der Steuer- und Auswerteeinheit bzw. im RTLS-Server zwei unabhängig ermittelte Positionsinformationen zum Vergleich zur Verfügung. Nämliche erstens die durch die Funkstationen ermittelte Positionsinformationen und zweitens die durch die Funktransponder ermittelte Positionsinformationen. Alternativ können durch die Funktransponder Laufzeitmessungen der von den Funkstationen ausgesendeten Signale vorgenommen werden und lediglich die ermittelten Laufzeiten zur Plausibilisierung zur Steuer- und Auswerteeinheit zurückgemeldet werden. Das ist ausreichend für die Plausibilisierung der Positionsbestimmung. Zusätzlich kann die bidirektionale Kommunikation dazu verwendet werden Diagnoseinformationen oder andere Statusinformationen, die lokal auf den Transpondern ermittelt wurden, an die erste Überprüfungseinheit bzw. den Watchdog-Controller weiterzugeben.
  • In Weiterbildung der Erfindung weisen die Funktransponder jeweils eine zweite Überprüfungseinheit auf. Damit wird ein Ausfall des Funktransponders überprüft.
  • Die zweite Überprüfungseinheit und der Funktransponder bilden damit mindestens ein einkanaliges System mit Testung gemäß ISO 13849 oder optional ein zweikanaliges System. Die zweite Überprüfungseinheit stellt die notwendigen Diagnosemechanismen, wie sie beispielsweise von den einschlägigen Sicherheitsnormen gefordert werden, bereit.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist die Steuer- und Auswerteeinheit ausgebildet, die Positionsdaten des Funkortungssystems und die Informationen z. B. Statusinformationen des ortsauflösenden Sensors zu vergleichen, und wenn keine Positionsdaten des Funkortungssystems verfügbar sind die Steuer- und Auswerteeinheit ausgebildet den ortsauflösenden Sensor in einen uneingeschränkten Betrieb mit nicht reduziertem Detektionsvermögen zu versetzen.
  • Das Funkortungssystem bzw. das Lokalisierungssystem ist darauf angewiesen, dass alle sicherheitsrelevanten Objekte und alle Personen mit Funktranspondern versehen sind. Der Verlust oder Ausfall von Funktranspondern wird überwacht würde in letzter Konsequenz zu einer sicherheitsgerichteten Abschaltung der Anlage führen. Da das ein massiver produktivitätsmindernder Eingriff ist, ist ein Rückfallmodi vorgesehen, in dem ein begrenzter Betrieb weiter möglich ist. Zu diesem Zweck kann auf lokale Sensordaten und/oder Sensorfunktionen zurückgegriffen werden. Beispiele sind dies die Übergabe der Absicherungsfunktion an die lokalen ortsauflösenden Sensoren oder die sektorspezifische Unterteilung des Betriebsumfeldes in Zonen, in denen weiterhin das Funkortungssystem bzw. das sichere Lokalisierungssystem arbeitet und Bereiche, die stillgelegt werden oder lokal von den ortsauflösenden Sensoren überwacht werden müssen. Hierzu müssen Informationen vorliegen, dass in diesen Sektoren weiterhin alle relevanten Personen und Objekte mit Funktranspondern ausgestattet sind. Auch für diese Funktion ist die Zusammenführung von lokalen ortsauflösenden Sensorinformationen und übergeordneten Informationen des Funkortungssystems erforderlich.
  • In Weiterbildung der Erfindung weisen die Funktransponder eine Identifikation auf, wobei jeweils ein Funktransponder jeweils einem Objekt zugeordnet ist, wodurch die Steuer- und Auswerteeinheit ausgebildet ist, die Objekte zu unterscheiden.
  • Beispielsweise sind erste Objekte mobile Objekte und zweite Objekte mobile Objekte, wobei die Funktransponder eine Identifikation aufweisen, wobei jeweils ein Funktransponder einem mobilen Objekt zugeordnet ist, wodurch die Steuer- und Auswerteeinheit ausgebildet ist, die mobilen Objekte zu unterscheiden, wobei die Steuer- und Auswerteeinheit ausgebildet ist, jedem mobilen Objekt eine Risikokennzahl zuzuordnen mindestens abhängig von der Position von einem mobilen Objekt zu mindestens einem anderen mobilen Objekt.
  • Bei dem mobilen Objekt, bzw. einer bewegbaren Maschine bzw. mobilen Maschine kann es sich beispielsweise um ein führerloses Fahrzeug, fahrerloses Fahrzeug bzw. autonomes Fahrzeug, um ein autonom geführtes Fahrzeug (Autonomous Guided Vehicles, AGV), um einen automatisch mobilen Roboter (Automated Mobile Robots, AMR), um einen industriemobilen Roboter (Industrial Mobile Robots, IMR) oder um einen Roboter mit bewegbaren Roboterarmen handeln. Die mobile Maschine weist somit einen Antrieb auf und kann in verschiedenen Richtungen bewegt werden.
  • Weiter sind beispielsweise erste Objekte Personen und zweite Objekte mobile Objekte, wobei die Funktransponder eine Identifikation aufweisen, wobei jeweils ein Funktransponder mindestens einer Person und jeweils ein Funktransponder mindestens einem mobilen Objekt zugeordnet ist, wodurch die Steuer- und Auswerteeinheit ausgebildet ist, die Personen und mobilen Objekte zu unterscheiden, wobei die Steuer- und Auswerteeinheit ausgebildet ist, jeder Person eine Risikokennzahl zuzuordnen mindestens abhängig von der Position der Person zu mindestens einem mobilen Objekt.
  • In Weiterbildung der Erfindung sind die Funktransponder ausgebildet sichere Steuersignale für eine Einleitung von Risikominderungsmaßnahmen an die Steuer- und Auswerteeinheit zu übertragen.
  • Damit kann ausgehend von dem Funktransponder und damit ausgehend von dem Objekt eine Risikominderungsmaßnahme an der Steuer- und Auswerteeinheit ausgelöst werden. Beispielsweise wird ausgehend von einer Objektbewegung und damit ausgehend von einer Bewegung des Funktransponders eine Risikominderungsmaßnahme eingeleitet, nämlich beispielsweise eine Maschine gestoppt, aufgrund einer Bewegung des Funktransponders in Richtung der Gefahrbringenden Bewegung der Maschine.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist die Steuer- und Auswerteeinheit ausgebildet sichere Steuersignale für eine Einleitung von Risikominderungsmaßnahmen an die Funktransponder zu übertragen.
  • Damit kann ausgehend von einem erkannten Risiko im Sicherheitssystem eine Risikominderungsmaßnahme im Funktransponder oder in mehreren oder vielen Funktranspondern ausgelöst werden. Beispielsweise wird ausgehend von einer Objektbewegung und damit ausgehend von einer Bewegung des Funktransponders eine Risikominderungsmaßnahme eingeleitet, nämlich beispielsweise mehrere Fahrzeuge verlangsamt oder gar gestoppt werden, aufgrund einer Bewegung des Funktransponders einer Person in Richtung der Fahrzeuge.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist das Funkortungssystem ein Ultrabreitband-Funkortungssystem, wobei die verwendete Frequenz im Bereich von 3,1 GHz bis 10,6 GHz ist, wobei die Sendeenergie pro Funkstation maximal 0,5 mW beträgt.
  • Eine absolute Bandbreite beträgt bei einem Ultrabreitband-Funkortungssystem wenigstens 500 MHz oder eine relative Bandbreite beträgt mindestens 20% der zentralen Frequenz.
  • Die Reichweite eines derartigen Funkortungssystems beträgt beispielsweise 0 bis 50 m. Dabei wird die kurze zeitliche Dauer der Funkpulse für die Ortung benutzt.
  • Das Funkortungssystem sendet damit nur Funkwellen mit einer niedrigen Energie aus. Das System ist sehr flexibel einsetzbar und weist keine Interferenzen auf.
  • Neben dem genannten UWB-Ortungssystem könnte auch eine andere Funktechnologie zur Ortung eingesetzt werden.
  • Die Verbindung der Ortungs- und Kommunikationsfunktion im UWB-System könnte auch auf zwei getrennte Systeme aufgeteilt werden. Zum Beispiel ist es vorgesehen, dass das UWB-System nur die Ortung übernimmt und ein zusätzliches WLAN-Netz zur Datenübertragung verwendet wird.
  • Beispielsweise ist der ortsauflösende Sensor ein optoelektronischer Sensor.
  • Bei einem optoelektronischer Sensor, beispielsweise einem Lichtlaufzeitsensor wird das von einem Lichtsender ausgesendete Licht, welches von der Person oder dem Objekt remittiert wird von einem Lichtempfänger empfangen und die Lichtlaufzeit vom Aussenden bis zum Empfangen von der Person oder dem Objekt wird ausgewertet, wodurch die Entfernung zu der Person oder dem Objekt bestimmt werden kann. Dabei handelt es sich um eine Ortung, nämlich beispielsweise der Bestimmung von Entfernung und Winkel.
  • Beispielsweise ist der ortsauflösende Sensor ein Ultraschallsensor oder ein Radarsensor.
  • Ein Ultraschallsensor sendet Ultraschall aus und wertet die reflektierten Schallwellen, also die Echosignale aus. Dabei werden Frequenzen ab 16 kHz verwendet. Dabei können Detektionsreichweiten von wenigen Zentimetern bis vielen Metern realisiert werden.
  • Ein Radarsensor ist ein Sensor, der ein sogenanntes Primärsignal als gebündelte elektromagnetische Welle aussendet, die von Personen oder Objekten reflektierten Echos als Sekundärsignal empfängt und nach verschiedenen Kriterien auswertet. Dabei handelt es sich um eine Ortung, nämlich beispielsweise der Bestimmung von Entfernung und Winkel.
  • Aus den empfangenen, von der Person oder dem Objekt reflektierten Wellen können Positionsinformationen bzw. die Position gewonnen werden. Wie bereits erwähnt, kann der Winkel bzw. die Richtung zum Objekt und die Entfernung zur Person oder dem Objekt aus der Zeitverschiebung zwischen Senden und Empfangen des Signals ermittelt werden. Weiter kann auch die Relativbewegung zwischen Sender und Person bzw. Objekt festgestellt werden, beispielsweise durch eine einfache Mehrfachmessung in zeitlichen Abständen. Das Aneinanderreihen einzelner Messungen liefert die Wegstrecke und die Absolutgeschwindigkeit des Objektes. Bei entsprechender Auflösung des Radarsensors können Konturen der Person bzw. des Objektes erkannt werden.
  • Eine Abstrahlung von dem Radarsensor erfolgt beispielsweise aufgrund des Antennenentwurfs weitgehend gebündelt in eine Richtung. Die Strahlungscharakteristik der Antenne hat dann eine sogenannte Keulenform.
  • Die Wellenlänge des Radars liegt im Bereich der Funkwellen im Kurz- bis Mikrowellenbereich. Ein Pulsradarsensor sendet Impulse mit einer typischen Dauer im unteren Mikrosekundenbereich und wartet dann auf Echos. Die Laufzeit des Impulses ist die Zeit zwischen dem Senden und dem Empfang des Echos. Sie wird zur Entfernungsbestimmung genutzt.
  • Eine Richtung des Abtaststrahles eines Impulsradarsensors kann statt durch die Ausrichtung der Antenne bzw. der Antennen auch elektronisch durch phasengesteuerte Antennenarrays bewirkt werden. Damit können in schnellem Wechsel mehrere Objekte angepeilt und quasi simultan verfolgt werden.
  • Der Radarsensor arbeitet mit einer Leistung von beispielsweise ca. 10 mW. Diese Leistung ist so gering, dass keine gesundheitlichen Auswirkungen bestehen. Die für diese Anwendung zugelassene Radarfrequenz liegt beispielsweise im Bereich von 76-77 GHz, entsprechend einer Wellenlänge von etwa 4 mm.
  • Beispielsweise ist der ortsauflösende Sensor zur mindestens flächigen Überwachung eines Überwachungsbereiches ausgebildet.
  • Der ortsauflösende Sensor zur mindestens flächigen Überwachung eines Überwachungsbereiches ist ein Sensor zur Entfernungsmessung. Der Entfernungssensor liefert Entfernungswerte im mindestens zweidimensionalen Raum. Dabei gibt der Sensor Messwerte mit Distanzangaben und Winkelangaben aus. Beispielsweise wird die Entfernung mittels Lichtlaufzeitverfahren oder Triangulationsverfahren ermittelt.
  • Beispielsweise ist der ortsauflösende Sensor zur mindestens räumlichen Überwachung eines Überwachungsbereiches ausgebildet.
  • Beispielsweise ist der optoelektronische Sensor ein Laserscanner, ein Sicherheitslaserscanner, eine 3D-Kamera, eine Stereokamera oder eine Lichtlaufzeitkamera.
  • Zur Positionserfassung überwacht der ortsauflösende Sensor, der Laserscanner, der Sicherheitslaserscanner, die 3D-Kamera, die Stereokamera oder die Lichtlaufzeitkamera einen zweidimensionalen oder dreidimensionalen Überwachungsbereich bzw. eine Messdatenkontur. Dabei kann es sich auch synonym um ein Überwachungsfeld handeln.
  • In der Sicherheitstechnik eingesetzte Sicherheitssysteme müssen besonders zuverlässig und eigensicher arbeiten und deshalb hohe Sicherheitsanforderungen erfüllen, beispielsweise die Norm EN13849 für Maschinensicherheit und die Gerätenorm EN61496 für berührungslos wirkende Schutzeinrichtungen (BWS).
  • Zur Erfüllung dieser Sicherheitsnormen sind eine Reihe von Maßnahmen zu treffen, wie beispielsweise sichere elektronische Auswertung durch redundante und/oder diversitäre Elektronik oder verschiedene Funktionsüberwachungen, speziell die Überwachung der Verschmutzung optischer Bauteile einschließlich einer Frontscheibe. Ein Sicherheitslaserscanner entsprechend derartigen Normen ist beispielsweise aus der DE 43 40 756 A1 bekannt.
  • Der Begriff funktional sicher` ist im Sinne der genannten oder vergleichbaren Normen zu verstehen, es sind also Maßnahmen ergriffen, um Fehler bis zu einem spezifizierten Sicherheitsniveau zu beherrschen. Das Sicherheitssystem kann daher eigensicher ausgebildet sein. Das Sicherheitssystem und/oder mindestens ein sicherer Sensor erzeugen zudem nicht sichere Daten, wie Rohdaten, Punktwolken oder dergleichen. Nicht sicher ist der Gegenbegriff zu sicher, für nicht sichere Geräte, Übertragungswege, Auswertungen und dergleichen und dabei sind demnach die genannten Anforderungen an eine Fehlersicherheit nicht erfüllt.
  • Eine 3D-Kamera überwacht beispielsweise ebenfalls einen Überwachungsbereich mittels einer Vielzahl von erfassten Distanzwerten. Eine 3D-Kamera hat den Vorteil, dass ein volumenartiger Schutzbereich überwacht werden kann.
  • Eine Stereokamera überwacht beispielsweise ebenfalls einen Überwachungsbereich mittels einer Vielzahl von erfassten Distanzwerten. Die Distanzwerte werden auf Basis der zwei Kameras der Stereokamera ermittelt, die in einem Basisabstand zueinander montiert sind. Eine Stereokamera hat ebenso den Vorteil, dass ein volumenartiger Schutzbereich überwacht werden kann.
  • Mittels einer Lichtlaufzeitkamera werden Distanzwerte aufgrund der gemessenen Lichtlaufzeit ermittelt, welche von einem Bildsensor ermittelt werden. Eine Lichtlaufzeitkamera hat ebenso den Vorteil, dass ein volumenartiger bzw. räumlicher Schutzbereich überwacht werden kann.
  • Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Vorteile und Merkmale unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen in:
    • 1 bis 3 jeweils ein Sicherheitssystem.
  • In den nachfolgenden Figuren sind identische Teile mit identischen Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt Sicherheitssystem 1 zur Lokalisierung von mindestens einem ortsveränderlichen Objekt 2, mit mindestens einer Steuer- und Auswerteeinheit 3, mit mindestens einem Funkortungssystem 4, mit mindestens einem ortsauflösenden Sensor 7 zur Detektion eines Objektes 2 in einem Erfassungsbereich 11 des ortsauflösenden Sensors 7, wobei das Funkortungssystem 4 mindestens drei angeordnete Funkstationen 5 aufweist, wobei an dem Objekt 2 mindestens ein Funktransponder 6 angeordnet ist, wobei mittels dem Funkortungssystem 4 Positionsdaten des Funktransponders 6 und damit Positionsdaten des Objekts 2 ermittelbar ist, wobei die Positionsdaten von der Funkstation 5 des Funkortungssystems 4 an die Steuer- und Auswerteeinheit 3 übermittelbar sind, wobei die Steuer- und Auswerteeinheit 3 ausgebildet ist, die Positionsdaten des Funktransponders 6 zyklisch zu erfassen, und mittels dem ortsauflösenden Sensor Informationen zu dem Objekt 2 im Erfassungsbereich 11 ermittelbar sind, wobei die Informationen zu dem Objekt 2 im Erfassungsbereich 11 von dem ortsauflösenden Sensor 7 an die Steuer- und Auswerteeinheit 3 übermittelbar sind, wobei die Steuer- und Auswerteeinheit 3 ausgebildet ist, die Positionsdaten des Funkortungssystems 4 und die Informationen des ortsauflösenden Sensors 7 auszuwerten, wobei zwischen den Funkstationen 5 und den Funktranspondern 6 eine bidirektionale Funkkommunikation vorgesehen ist, wobei die Funktransponder 6 jeweils sichere Signalausgänge 10 aufweisen und die Funktransponder jeweils sichere Signaleingänge 9 aufweisen.
  • Gemäß 1 werden die verfügbaren Sensorinformationen der ortsauflösenden Sensoren 7 eingesammelt und an einer zentralen Stelle, nämlich der Steuer- und Auswerteeinheit 3 bzw. einer zentralen Sicherheitsvorrichtung bzw. einem sogenannten Safety Information Hub` zusammengeführt.
  • Die Funktransponder 6 verfügen zusätzlich über eine erweiterte Funkkommunikation, konkret die bidirektionale Funkkommunikation mit den Funkstationen 5, in die Lage versetzt werden, sicherheitsrelevante Informationen des Objektes 2, beispielsweise eines Fahrzeugs und insbesondere angeschlossener lokaler ortsauflösender Absicherungssensoren 7 an die zentrale Steuer- und Auswerteeinheit 3 bzw. einen RTLS-Server weiter zu leiten. Zu diesem Zweck wird auf dem Objekt 2, beispielsweise auf dem Fahrzeug, der Funktransponder 6 nicht nur in den Abschaltpfad des Fahrzeugs integriert, beispielsweise über eine Sicherheitssteuerung, sondern der Funktransponder 6 weist noch zusätzlich mindestens einen sicheren Signaleingang 9 auf, mit dem der Funktransponder 6 Ausgabeinformationen des ortsauflösenden Sensors 7 empfängt.
  • Die Ausgabeinformationen können im einfachsten Fall beispielsweise Sicherheitsstatus von beispielsweise Schutzfeldern 11 sein. In einer weiteren Ausbaustufe aber vorteilhafterweise sichere Objektlisten, Objektpositionen und ggf. weitere komprimierte Umgebungsinformationen.
  • Bei dem Objekt 2 kann es sich beispielsweis um ein Fahrzeug, um ein autonomes Fahrzeug, um eine Maschine, um einen Roboter um einen Anlagen- oder Maschinenteil oder beispielsweise jedoch auch um eine Person handeln.
  • Der Funktransponder 6 gibt über den sicheren Signalausgang 10 bzw. über eine Sicherheitsschnittstelle ein sicheres Ausgangssignal aus, insbesondere beispielsweise an das Fahrzeug, eine Maschine oder das Objekt 2. Beispielsweise wird das Fahrzeug daraufhin abgebremst, verlangsamt oder gar gestoppt. Eine Maschine kann beispielsweise daraufhin verlangsamt werden oder ebenfalls gestoppt werden.
  • Über die sicheren Signalausgänge 10 bzw. die Sicherheitsschnittstelle erfolgt eine Ausgabe sicherheitsrelevanter Signale an das Objekt 2 das Fahrzeug und/oder die Maschine.
  • Insbesondere der Funktransponder 6 mit dem sicheren Signalausgang 10 erlaubt die direkte Einwirkung auf das Objekt 2, das Fahrzeug oder die Maschine und umgeht die Notwendigkeit über eine übergeordnete Maschinensteuerung Risikominderungsmaßnahmen einzuleiten.
  • Die Funktransponder 6 werden somit neben der primären Ortungsfunktion, nämlich der Aussendung regelmäßiger kurzer Funksignale an ortsfeste Funkstationen 5, zusätzlich mit einem sicheren Signalausgang 10 beispielsweise an die Maschinensteuerung und indirekt an den ortsauflösenden Sicherheitssensor 7 ausgestattet. Auf diesem Weg kann ein sicherer Kommunikationskanal zwischen den ortsauflösenden Sensoren 7 bzw. lokalen Absicherungssensoren und dem Funkortungssystem 4 bzw. zentralen Lokalisierungssystem realisiert werden und es können weitere Sicherheitsfunktionen an zentraler Stelle implementiert werden. In diesem Fall kann die zentrale Sicherheitsfunktion beispielsweise eine sichere „Standby“-Funktion für die ortsauflösenden Sensoren 7 sein.
  • Die Funkstationen 5 dienen zur funkbasierten Kommunikation und Laufzeitmessung mit den ortveränderlichen Funktranspondern 6 und zur Weiterleitung einer Kommunikation und von Laufzeitmesswerten an die Steuer- und Auswerteeinheit 3 bzw. den RTLS-Server 15.
  • Die Steuer- und Auswerteeinheit 3 bzw. ein zentraler RTLS-Server 15, empfängt die gemessenen Signallaufzeiten und ermittelt daraus Positionswerte der vorhandenen Funktransponder 6.
  • Die Ortung der Funktransponder 6 erfolgt durch Laufzeitmessungen von Funksignalen, die zyklisch zwischen den Funktranspondern 6 und mehreren festen Funkstationen 5 ausgetauscht werden.
  • Beispielsweise ist die Steuer- und Auswerteeinheit 3 ausgebildet, die Positionsdaten des Funkortungssystems 4 und die Informationen z. B. Statusinformationen des ortsauflösenden Sensors 7 zu vergleichen und bei einer Übereinstimmung das Objekt 2 mit dem Funktransponder 6 in einem Schutzfeld 11 des ortsauflösenden Sensors 7 zuzulassen und kein Objektfeststellungssignal auszugeben, wodurch eine beispielsweise bewegbare Maschine in einem aktiven Zustand ist.
  • Damit wird mit dem Sicherheitssystem ein „Dynamic Muting” also eine dynamische lokale Überbrückung realisiert. Die primäre Absicherungsfunktion von Objekten 2 beispielsweise Fahrzeugen oder Maschinen wird mit den lokalen ortsauflösenden Absicherungssensoren 7 durchgeführt.
  • Wenn mit sicherheitstechnisch erforderlicher Zuverlässigkeit die Position eines Objektes 2 oder einer Person im Schutzfeld 11 erfasst werden konnte, wird die klassische Sicherheitsfunktion überbrückt (Muting) und eine Maschinensteuerung kann optional für die situationsbezogene Absicherung der Maschine auf die Positionsdaten des Objektes 2 oder der Person zurückgreifen.
  • Entscheidend ist dabei, dass die primäre Sicherheitsfunktion solange überbrückt bleibt, wie die Validierung der Positionsdaten des Funkortungssystems 4 und die Information z. B. Statusinformation des ortsauflösenden Sensors 7 erfolgreich ist. Diese Validierung wird von der Steuer- und Auswerteeinheit 3 durchgeführt.
  • Beispielsweise ist, wenn ein Objekt 2 von dem Funkortungssystem 4 ermittelt wird, ist die Steuer- und Auswerteeinheit 3 ausgebildet den ortsauflösenden Sensor 7 in einen uneingeschränkten Betrieb mit nicht reduziertem Detektionsvermögen zu versetzen, und wenn kein Objekt 2 von dem Funkortungssystem 4 ermittelt wird, ist die Steuer- und Auswerteeinheit 3 ausgebildet den ortsauflösenden Sensor 7 in einen eingeschränkten Betrieb mit reduziertem Detektionsvermögen zu versetzen.
  • Damit wird eine sichere Standby Funktion bzw. eine sichere Ruhefunktion realisiert. Diese Funktion bezweckt die Reduktion des Energieverbrauchs des ortsauflösenden Sensors 7 und nutzt Lokalisierungsinformationen des Funkortungssystems 4 aus, um lokale ortsauflösende Sicherheitssensoren 7 zeitweilig in einen energiesparenden Standby-Modus zu versetzen.
  • Beispielsweise ist, wenn ein Objekt 2 von dem Funkortungssystem 4 ermittelt wird, die Steuer- und Auswerteeinheit 3 ausgebildet den ortsauflösenden Sensor 7 in einen uneingeschränkten Betrieb ohne Energiesparmodus zu versetzen, und wenn kein Objekt 2 von dem Funkortungssystem 4 ermittelt wird die Steuer- und Auswerteeinheit 3 ausgebildet den ortsauflösenden Sensor 7 in einen eingeschränkten Betrieb mit Energiesparmodus zu versetzen. Durch den Energiesparmodus bzw. eine sichere Standby-Funktion kann ein Großteil des Energieverbrauchs eingespart werden.
  • Beispielsweise ist die Steuer- und Auswerteeinheit 3 ausgebildet, die Positionsdaten des Funkortungssystems 4 und die Informationen z. B. Statusinformationen des ortsauflösenden Sensors 7 zu vergleichen und bei einer Übereinstimmung einen Sicherheitslevel des Sicherheitssystems 1 zu erhöhen und bei keiner Übereinstimmung den Sicherheitslevel des Sicherheitssystems 1 zu erniedrigen.
  • Die Kombination von unabhängigen und insbesondere diversitären Sensorinformationen kann dazu verwendet werden, das Sicherheitsniveau einer Sicherheitsfunktion bzw. des Sicherheitssystems 1 gezielt zu erhöhen. Voraussetzung der Kombination unterschiedlicher Sensordaten ist die Zusammenführung in einer gemeinsamen Steuerung, nämlich der Steuer- und Auswerteeinheit 3. In diesem konkreten Fall würde die Steuer- und Auswerteeinheit 3, beispielsweise ein sicherer RTLS-Server 15 neben den sicheren Lokalisierungsinformationen zusätzlich auf die weitergeleiteten Sensorinformationen der lokalen ortsauflösenden Sensoren zurückgreifen und diese wechselseitig zur Plausibilisierung verwenden.
  • Beispielsweise ist gemäß 2 eine erste Überprüfungseinheit 13 vorgesehen ist, wobei die erste Überprüfungseinheit 13 mit der Steuer- und Auswerteeinheit 3 verbunden ist, wobei die Steuer- und Auswerteeinheit 3 von der ersten Überprüfungseinheit 13 überprüft wird.
  • Die erste Überprüfungseinheit 13 bzw. ein sicherer RTLS Watchdog Controller, überwacht die Steuer- und Auswerteeinheit 3, wobei die erste Überprüfungseinheit 13 beispielsweise die bestimmten Positionsdaten plausibilisiert, Umschaltsignale für einen Sicherheitsstatus der einzelnen Funktransponder 6 sendet oder beispielsweise abhängig von der Situation Überprüfungseinheit-Rücksetzsignale an die Funktransponder 6 initiiert.
  • Um diese Funktionen ausführen zu können, weisen die Funktransponder 6 beispielsweise eine bidirektionale Kommunikation mit der ersten Überprüfungseinheit 13 auf.
  • Die erste Überprüfungseinheit 13 überprüft die Plausibilität der ermittelten Positionsdaten und versendet bei Erkennung von Fehlern oder unplausiblen Messwerten Signale zum Umschalten eines Sicherheitsstatus des betreffenden Funktransponders 6.
  • Beispielsweise weisen die Funktransponder 6 gemäß 3 jeweils eine zweite Überprüfungseinheit 14 auf. Damit wird ein Ausfall des Funktransponders 6 überprüft.
  • Die zweite Überprüfungseinheit 14 und der Funktransponder 6 bilden damit mindestens ein einkanaliges System mit Testung gemäß ISO 13849 oder optional ein zweikanaliges System. Die zweite Überprüfungseinheit 14 stellt die notwendigen Diagnosemechanismen, wie sie beispielsweise von den einschlägigen Sicherheitsnormen gefordert werden, bereit.
  • Beispielsweise ist die Steuer- und Auswerteeinheit 3 ausgebildet, die Positionsdaten des Funkortungssystems 4 und die Informationen z. B. Statusinformationen des ortsauflösenden Sensors 7 zu vergleichen, und wenn keine Positionsdaten des Funkortungssystems 4 verfügbar sind die Steuer- und Auswerteeinheit 3 ausgebildet den ortsauflösenden Sensor 7 in einen uneingeschränkten Betrieb mit nicht reduziertem Detektionsvermögen zu versetzen.
  • Beispielsweise weisen die Funktransponder 6 eine Identifikation auf, wobei jeweils ein Funktransponder 6 jeweils einem bestimmten Objekt 2 zugeordnet ist, wodurch die Steuer- und Auswerteeinheit 3 ausgebildet ist, die Objekte 2 besser zu unterscheiden.
  • Beispielsweise sind die Funktransponder 6 ausgebildet sichere Steuersignale für eine Einleitung von Risikominderungsmaßnahmen an die Steuer- und Auswerteeinheit zu übertragen.
  • Damit kann ausgehend von dem Funktransponder 6 und damit ausgehend von dem Objekt 2 eine Risikominderungsmaßnahme an der Steuer- und Auswerteeinheit 3 ausgelöst werden. Beispielsweise wird ausgehend von einer Objektbewegung und damit ausgehend von einer Bewegung des Funktransponders 6 eine Risikominderungsmaßnahme eingeleitet, nämlich beispielsweise eine Maschine gestoppt, aufgrund einer Bewegung des Funktransponders 6 in Richtung der Gefahrbringenden Bewegung der Maschine.
  • Beispielsweise ist die Steuer- und Auswerteeinheit 3 ausgebildet sichere Steuersignale für eine Einleitung von Risikominderungsmaßnahmen an die Funktransponder 6 zu übertragen.
  • Damit kann ausgehend von einem erkannten Risiko im Sicherheitssystem 1 eine Risikominderungsmaßnahme im Funktransponder 6 oder in mehreren oder vielen Funktranspondern 6 ausgelöst werden. Beispielsweise wird ausgehend von einer Objektbewegung und damit ausgehend von einer Bewegung des Funktransponders 6 eine Risikominderungsmaßnahme eingeleitet, nämlich beispielsweise mehrere Fahrzeuge verlangsamt oder gar gestoppt werden, aufgrund einer Bewegung des Funktransponders einer Person in Richtung der Fahrzeuge.
  • Beispielsweise ist das Funkortungssystem 4 ein Ultrabreitband-Funkortungssystem, wobei die verwendete Frequenz im Bereich von 3,1 GHz bis 10,6 GHz ist, wobei die Sendeenergie pro Funkstation maximal 0,5 mW beträgt.
  • Beispielsweise ist der ortsauflösende Sensor 7 ein optoelektronischer Sensor.
  • Bei einem optoelektronischen Sensor, beispielsweise einem Lichtlaufzeitsensor wird das von einem Lichtsender ausgesendete Licht welches von der Person oder dem Objekt 2 remittiert wird von einem Lichtempfänger empfangen und die Lichtlaufzeit vom Aussenden bis zum Empfangen von der Person oder dem Objekt 2 wird ausgewertet, wodurch die Entfernung zu der Person oder dem Objekt 2 bestimmt werden kann. Dabei handelt es sich um eine Ortung, nämlich beispielsweise der Bestimmung von Entfernung und Winkel.
  • Beispielsweise ist der ortsauflösende Sensor 7 ein Ultraschallsensor oder ein Radarsensor.
  • Beispielsweise ist der ortsauflösende Sensor 7 zur mindestens flächigen Überwachung eines Überwachungsbereiches ausgebildet.
  • Der ortsauflösende Sensor 7 zur mindestens flächigen Überwachung eines Überwachungsbereiches ist beispielsweise ein Sensor zur Entfernungsmessung. Der Entfernungssensor liefert Entfernungswerte im mindestens zweidimensionalen Raum. Dabei gibt der Sensor Messwerte mit Distanzangaben und Winkelangaben aus. Beispielsweise wird die Entfernung mittels Lichtlaufzeitverfahren oder Triangulationsverfahren ermittelt.
  • Beispielsweise ist der ortsauflösende Sensor 7 zur mindestens räumlichen Überwachung eines Überwachungsbereiches ausgebildet.
  • Beispielsweise ist der optoelektronische Sensor ein Laserscanner, ein Sicherheitslaserscanner, eine 3D-Kamera, eine Stereokamera oder eine Lichtlaufzeitkamera.
  • Zur Positionserfassung überwacht der ortsauflösende Sensor 7, der Laserscanner, der Sicherheitslaserscanner, die 3D-Kamera, die Stereokamera oder die Lichtlaufzeitkamera einen zweidimensionalen oder dreidimensionalen Überwachungsbereich bzw. eine Messdatenkontur. Dabei kann es sich auch synonym um ein Überwachungsfeld handeln.
  • Eine 3D-Kamera überwacht beispielsweise ebenfalls einen Überwachungsbereich mittels einer Vielzahl von erfassten Distanzwerten. Eine 3D-Kamera hat den Vorteil, dass ein volumenartiger Schutzbereich überwacht werden kann.
  • Eine Stereokamera überwacht beispielsweise ebenfalls einen Überwachungsbereich mittels einer Vielzahl von erfassten Distanzwerten. Die Distanzwerte werden auf Basis der zwei Kameras der Stereokamera ermittelt, die in einem Basisabstand zueinander montiert sind. Eine Stereokamera hat ebenso den Vorteil, dass ein volumenartiger Schutzbereich überwacht werden kann.
  • Mittels einer Lichtlaufzeitkamera werden Distanzwerte aufgrund der gemessenen Lichtlaufzeit ermittelt, welche von einem Bildsensor ermittelt werden. Eine Lichtlaufzeitkamera hat ebenso den Vorteil, dass ein volumenartiger bzw. räumlicher Schutzbereich überwacht werden kann.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Sicherheitssystem
    2
    Objekt
    3
    Steuer- und Auswerteeinheit
    4
    Funkortungssystem
    5
    Funkstationen
    6
    Funktransponder
    7
    ortsauflösender Sensor
    9
    sichere Signaleingänge
    10
    sichere Signalausgänge
    11
    Erfassungsbereich
    13
    erste Überprüfungseinheit
    14
    zweite Überprüfungseinheit
    15
    RTLS-Server
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 4340756 A1 [0105]

Claims (13)

  1. Sicherheitssystem (1) zur Lokalisierung von mindestens einem ortsveränderlichen Objekt (2), mit mindestens einer Steuer- und Auswerteeinheit (3), mit mindestens einem Funkortungssystem (4), mit mindestens einem ortsauflösenden Sensor (7) zur Detektion mindestens eines Objektes in einem Erfassungsbereich des ortsauflösenden Sensors (7), wobei das Funkortungssystem (4) mindestens drei angeordnete Funkstationen (5) aufweist, wobei an dem Objekt (2) mindestens ein Funktransponder (6) angeordnet ist, wobei mittels dem Funkortungssystem (4) Positionsdaten des Funktransponders und damit Positionsdaten des Objekts (2) ermittelbar sind, wobei die Positionsdaten von der Funkstation (5) des Funkortungssystems (4) an die Steuer- und Auswerteeinheit (3) übermittelbar sind, wobei die Steuer- und Auswerteeinheit (3) ausgebildet ist, die Positionsdaten des Funktransponders (6) zyklisch zu erfassen, und mittels des ortsauflösenden Sensors (7) Informationen zu dem Objekt im Erfassungsbereich ermittelbar sind, wobei die Informationen zu dem Objekt im Erfassungsbereich von dem ortsauflösenden Sensor (7) an die Steuer- und Auswerteeinheit (3) übermittelbar sind, wobei die Steuer- und Auswerteeinheit (3) ausgebildet ist, die Positionsdaten des Funkortungssystems (4) und die Informationen des ortsauflösenden Sensors (7) auszuwerten, wobei zwischen den Funkstationen und den Funktranspondern eine bidirektionale Funkkommunikation vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktransponder (6) jeweils sichere Signalausgänge (10) aufweisen, und die Funktransponder (6) jeweils sichere Signaleingänge (9) aufweisen.
  2. Sicherheitssystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Auswerteeinheit (3) ausgebildet ist, die Positionsdaten des Funkortungssystems (4) und die Informationen des ortsauflösenden Sensors (7) zu vergleichen und bei einer Übereinstimmung das Objekt mit dem Funktransponder in einem Schutzfeld des ortsauflösenden Sensors zuzulassen und kein Objektfeststellungssignal auszugeben, wodurch eine bewegbare Maschine (11) in einem aktiven Zustand ist.
  3. Sicherheitssystem (1) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenn ein Objekt (8) von dem Funkortungssystem (4) ermittelt wird die Steuer- und Auswerteeinheit (3) ausgebildet ist den ortsauflösenden Sensor (7) in einen uneingeschränkten Betrieb mit nicht reduziertem Detektionsvermögen zu versetzen, und wenn kein Objekt (8) von dem Funkortungssystem (4) ermittelt wird die Steuer- und Auswerteeinheit (3) ausgebildet ist den ortsauflösenden Sensor (7) in einen eingeschränkten Betrieb mit reduziertem Detektionsvermögen zu versetzen.
  4. Sicherheitssystem (1) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenn ein Objekt (8) von dem Funkortungssystem (4) ermittelt wird die Steuer- und Auswerteeinheit (3) ausgebildet ist den ortsauflösenden Sensor (7) in einen uneingeschränkten Betrieb ohne Energiesparmodus zu versetzen, und wenn kein Objekt (8) von dem Funkortungssystem (4) ermittelt wird die Steuer- und Auswerteeinheit (3) ausgebildet ist den ortsauflösenden Sensor (7) in einen eingeschränkten Betrieb mit Energiesparmodus zu versetzen.
  5. Sicherheitssystem (1) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Auswerteeinheit (3) ausgebildet ist, die Positionsdaten des Funkortungssystems (4) und die Informationen des Sensors (7) zu vergleichen und bei einer Übereinstimmung einen Sicherheitslevel des Sicherheitssystems zu erhöhen und bei keiner Übereinstimmung den Sicherheitslevel des Sicherheitssystems zu erniedrigen.
  6. Sicherheitssystem (1) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Überprüfungseinheit (7) vorgesehen ist, wobei die erste Überprüfungseinheit (7) mit der Steuer- und Auswerteeinheit (3) verbunden ist, wobei die Steuer- und Auswerteeinheit (3) von der ersten Überprüfungseinheit (7) überprüft wird.
  7. Sicherheitssystem (1) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktransponder (6) jeweils eine zweite Überprüfungseinheit (8) aufweisen.
  8. Sicherheitssystem (1) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Auswerteeinheit (3) ausgebildet ist, die Positionsdaten des Funkortungssystems (4) und die Informationen des ortsauflösenden Sensors (7) zu vergleichen, und wenn keine Positionsdaten des Funkortungssystems (4) verfügbar sind die Steuer- und Auswerteeinheit (3) ausgebildet ist den ortsauflösenden Sensor (7) in einen uneingeschränkten Betrieb mit nicht reduziertem Detektionsvermögen zu versetzen.
  9. Sicherheitssystem (1) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktransponder (6) eine Identifikation aufweisen, wobei jeweils ein Funktransponder (6) jeweils einem Objekt (2) zugeordnet ist, wodurch die Steuer- und Auswerteeinheit (3) ausgebildet ist, die Objekte (2) zu unterscheiden.
  10. Sicherheitssystem (1) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktransponder (6) ausgebildet sind sichere Steuersignale für eine Einleitung von Risikominderungsmaßnahmen an die Steuer- und Auswerteeinheit (3) zu übertragen.
  11. Sicherheitssystem (1) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Auswerteeinheit (3) ausgebildet ist sichere Steuersignale für eine Einleitung von Risikominderungsmaßnahmen an die Funktransponder (6) zu übertragen.
  12. Sicherheitssystem (1) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Funkortungssystem (4) ein Ultrabreitband-Funkortungssystem ist, wobei die verwendete Frequenz im Bereich von 3,1 GHz bis 10,6 GHz ist, wobei die Sendeenergie pro Funkstation (5) maximal 0,5 mW beträgt.
  13. Verfahren mit einem Sicherheitssystem (1) zur Lokalisierung von mindestens einem ortsveränderlichen Objekt (2), mit mindestens einer Steuer- und Auswerteeinheit (3), mit mindestens einem Funkortungssystem (4), mit mindestens einem ortsauflösenden Sensor (7) zur Detektion mindestens eines Objektes in einem Erfassungsbereich des ortsauflösenden Sensors (7), wobei das Funkortungssystem (4) mindestens drei angeordnete Funkstationen (5) aufweist, wobei an dem Objekt (2) mindestens ein Funktransponder (6) angeordnet ist, wobei mittels dem Funkortungssystem (4) Positionsdaten des Funktransponders und damit Positionsdaten des Objekts (2) ermittelt werden, wobei die Positionsdaten von der Funkstation (5) des Funkortungssystems (4) an die Steuer- und Auswerteeinheit (3) übermittelt werden, wobei die Steuer- und Auswerteeinheit (3) die Positionsdaten des Funktransponders (6) zyklisch erfasst, und mittels des ortsauflösenden Sensors (7) Informationen zu dem Objekt im Erfassungsbereich ermittelt werden, wobei die Informationen zu dem Objekt im Erfassungsbereich von dem ortsauflösenden Sensor (7) an die Steuer- und Auswerteeinheit (3) übermittelt werden, wobei die Steuer- und Auswerteeinheit (3) die Positionsdaten des Funkortungssystems (4) und die Informationen des ortsauflösenden Sensors (7) auswertet, wobei zwischen den Funkstationen und den Funktranspondern eine bidirektionale Funkkommunikation vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktransponder (6) jeweils sichere Signalausgänge (10) aufweisen, und die Funktransponder (6) jeweils sichere Signaleingänge (9) aufweisen.
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4340756A1 (de) 1992-12-08 1994-06-09 Sick Optik Elektronik Erwin Laserabstandsermittlungsvorrichtung
DE202016101441U1 (de) 2016-03-16 2017-06-19 Sick Ag System mit einem mobilen Schlüsselgerät
DE202016105595U1 (de) 2016-10-07 2018-01-09 Sick Ag Sicherheitssystem mit einem Sicherheitsschalter
US20200096599A1 (en) 2017-03-28 2020-03-26 Automaton, Inc. Methods and apparatus for locating rfid tags
US20210004606A1 (en) 2018-03-27 2021-01-07 Flir Systems, Inc. People counting and tracking systems and methods
DE202020100454U1 (de) 2020-01-28 2021-04-29 Sick Ag Sicherheitssystem zur Lokalisierung einer Person oder eines Objektes in einem Überwachungsbereich
EP3855208A1 (de) 2020-01-22 2021-07-28 Sick Ag Sicherheitssystem und verfahren

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4340756A1 (de) 1992-12-08 1994-06-09 Sick Optik Elektronik Erwin Laserabstandsermittlungsvorrichtung
DE202016101441U1 (de) 2016-03-16 2017-06-19 Sick Ag System mit einem mobilen Schlüsselgerät
DE202016105595U1 (de) 2016-10-07 2018-01-09 Sick Ag Sicherheitssystem mit einem Sicherheitsschalter
US20200096599A1 (en) 2017-03-28 2020-03-26 Automaton, Inc. Methods and apparatus for locating rfid tags
US20210004606A1 (en) 2018-03-27 2021-01-07 Flir Systems, Inc. People counting and tracking systems and methods
EP3855208A1 (de) 2020-01-22 2021-07-28 Sick Ag Sicherheitssystem und verfahren
DE202020100454U1 (de) 2020-01-28 2021-04-29 Sick Ag Sicherheitssystem zur Lokalisierung einer Person oder eines Objektes in einem Überwachungsbereich

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