DE102022116305A1 - Security system and method with a security system - Google Patents
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Abstract
Verfahren mit einem Sicherheitssystem (1) und Sicherheitssystem (1) zum Absichern einer Maschine (2) mit einem Sicherheitssensor (3), welcher dazu ausgelegt ist, die Anwesenheit eines Objekts (9) in einem Überwachungsbereich (4) zu detektieren und ein Erfassungssignal auszugeben, wenn sich ein Objekt (9) in dem Überwachungsbereich (4) befindet, und einer Steuer- und Auswerteeinheit (5), welche dazu ausgelegt ist, das Erfassungssignal von dem Sicherheitssensor (3) zu empfangen und ein Ausgangssignal in Abhängigkeit von dem Erfassungssignal zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein mobiler Identifikationstransponder (6) vorgesehen ist, wobei der mobile Identifikationstransponder (6) einer Person (7) zugeordnet ist und an der Person (7) angeordnet ist, mindestens eine im Sicherheitssensor (3) angeordnete Transponder-Kommunikationseinheit (8) vorhanden ist, welche mit der Steuer- und Auswerteeinheit (5) verbunden ist, die Steuer- und Auswerteeinheit (5) dazu ausgelegt ist, das Ausgangssignal ferner in Abhängigkeit von zumindest einem zusätzlichen Transpondersignal des mobilen Identifikationstransponders (6) zu erzeugen, wobei die Steuer- und Auswerteeinheit (5) ausgebildet ist, nach Überprüfung und Verifikation des vom mobilen Identifikationstransponder (6) empfangenen Transpondersignals das Ausgangssignal zu erzeugen.Method with a security system (1) and security system (1) for securing a machine (2) with a security sensor (3), which is designed to detect the presence of an object (9) in a monitoring area (4) and to output a detection signal , when an object (9) is in the monitoring area (4), and a control and evaluation unit (5), which is designed to receive the detection signal from the security sensor (3) and to provide an output signal depending on the detection signal generate, characterized in that at least one mobile identification transponder (6) is provided, wherein the mobile identification transponder (6) is assigned to a person (7) and is arranged on the person (7), at least one transponder arranged in the security sensor (3). Communication unit (8) is present, which is connected to the control and evaluation unit (5), the control and evaluation unit (5) is designed to further generate the output signal as a function of at least one additional transponder signal of the mobile identification transponder (6). , wherein the control and evaluation unit (5) is designed to generate the output signal after checking and verifying the transponder signal received from the mobile identification transponder (6).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sicherheitssystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Verfahren mit einem Sicherheitssystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 10.The present invention relates to a security system according to the preamble of
Sensoren werden i.d.R. immer an Maschinen angeschlossen, um diese zu steuern. Dies gilt insbesondere für Sicherheitssensoren. So bilden Sicherheitssensor und Aktor eine Wirkkette bzw. ein Sicherheitssystem. Viele sicherheitssensorgesteuerte Wirkketten sind hoch komplex und bedürfen einer sicherheitstechnischen Unterweisung, damit sie von einem Bediener betrieben werden können.Sensors are usually always connected to machines in order to control them. This is particularly true for safety sensors. The safety sensor and actuator form a chain of action or a safety system. Many safety sensor-controlled chains are highly complex and require safety training so that they can be operated by one operator.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin ein verbessertes Sicherheitssystem bereitzustellen.An object of the invention is to provide an improved security system.
Die Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 gelöst durch ein Sicherheitssystem zum Absichern einer Maschine mit einem Sicherheitssensor, welcher dazu ausgelegt ist, die Anwesenheit eines Objekts in einem Überwachungsbereich zu detektieren und ein Erfassungssignal auszugeben, wenn sich ein Objekt in dem Überwachungsbereich befindet, und einer Steuer- und Auswerteeinheit, welche dazu ausgelegt ist, das Erfassungssignal von dem Sicherheitssensor zu empfangen und ein Ausgangssignal in Abhängigkeit von dem Erfassungssignal zu erzeugen, wobei mindestens ein mobiler Identifikationstransponder vorgesehen ist, wobei der mobile Identifikationstransponder einer Person zugeordnet ist und an der Person angeordnet ist, mindestens eine im Sicherheitssensor angeordnete Transponder-Kommunikationseinheit vorhanden ist, welche mit der Steuer- und Auswerteeinheit verbunden ist, die Steuer- und Auswerteeinheit dazu ausgelegt ist, das Ausgangssignal ferner in Abhängigkeit von zumindest einem zusätzlichen Transpondersignals des Identifikationstransponder zu erzeugen, wobei die Steuer- und Auswerteeinheit ausgebildet ist, nach Überprüfung und Verifikation des vom Identifikationstransponder empfangenen Transpondersignals das Ausgangssignal zu erzeugen.The object is achieved according to
Die Aufgabe wird weiter gemäß Anspruch 10 gelöst durch ein Verfahren mit einem Sicherheitssystem zum Absichern einer Maschine mit einem Sicherheitssensor, welcher dazu ausgelegt ist, die Anwesenheit eines Objekts in einem Überwachungsbereich zu detektieren und ein Erfassungssignal auszugeben, wenn sich ein Objekt in dem Überwachungsbereich befindet, und einer Steuer- und Auswerteeinheit, welche dazu ausgelegt ist, das Erfassungssignal von dem Sicherheitssensor zu empfangen und ein Ausgangssignal in Abhängigkeit von dem Erfassungssignal zu erzeugen, wobei mindestens ein mobiler Identifikationstransponder vorgesehen ist, wobei der mobile Identifikationstransponder einer Person zugeordnet wird und an der Person angeordnet wird, mindestens eine im Sicherheitssensor angeordnete Transponder-Kommunikationseinheit vorhanden ist, welche mit der Steuer- und Auswerteeinheit verbunden ist, die Steuer- und Auswerteeinheit dazu ausgelegt ist, das Ausgangssignal ferner in Abhängigkeit von zumindest einem zusätzlichen Transpondersignals des Identifikationstransponder zu erzeugen, wobei die Steuer- und Auswerteeinheit ausgebildet ist, nach Überprüfung und Verifikation des vom Identifikationstransponder empfangenen Transpondersignals das Ausgangssignal zu erzeugen.The object is further solved according to
Eine Erlaubnis, ob einen Wirkkette bzw. das Sicherheitssystem betrieben werden darf, wird also mit Hilfe von dem mobilen Identifikationstransponder kontrolliert. Die Transponder-Kommunikationseinheit befindet sich fest an einer in der Wirkkette bzw. dem Sicherheitssystem verbauten Komponente nämlich dem Sicherheitssensor.A permit as to whether an active chain or the security system may be operated is checked with the help of the mobile identification transponder. The transponder communication unit is permanently attached to a component installed in the active chain or the security system, namely the security sensor.
Gemäß der Erfindung wird ein Schlüssel-Schloss-Prinzip mittels Transponder-Kommunikationseinheit und mobilem Identifikationstransponder bereitgestellt, bei dem das Schloss also die Transponder-Kommunikationseinheit innerhalb der Wirkkette bestehend aus dem Sicherheitssensor und einem Aktor angebracht ist. Der Schlüssel, also der mobile Identifikationstransponder ist im Besitz einer Person, die mit der Wirkkette interagieren soll. Der mobile Identifikationstransponder und die Transponder-Kommunikationseinheit kommunizieren mittels Funkwellen. Die Steuer- und Auswerteeinheit ist dazu ausgelegt, das Ausgangssignal ferner in Abhängigkeit von zumindest eines zusätzlichen Transpondersignals bzw. Freigabesignals des Identifikationstransponders zu erzeugen, wobei die Steuer- und Auswerteeinheit ausgebildet ist, nach Überprüfung und Verifikation des vom Identifikationstransponder empfangenen Transpondersignals das Ausgangssignal zu erzeugen.According to the invention, a key-lock principle is provided by means of a transponder communication unit and a mobile identification transponder, in which the lock, i.e. the transponder communication unit, is attached within the chain of operation consisting of the security sensor and an actuator. The key, i.e. the mobile identification transponder, is in the possession of a person who is supposed to interact with the chain of effects. The mobile identification transponder and the transponder communication unit communicate using radio waves. The control and evaluation unit is designed to further generate the output signal as a function of at least one additional transponder signal or release signal of the identification transponder, wherein the control and evaluation unit is designed to generate the output signal after checking and verifying the transponder signal received from the identification transponder.
Abhängig von dem Ausgangssignal kann dann eine Maschine freigeschaltet oder gestoppt werden. Der mobile Identifikationstransponder muss von der Person nicht in der Hand gehalten werden. Vielmehr ist der mobile Identifikationstransponder an der Person oder beispielsweise an der Kleidung der Person angeordnet. Dadurch kann die Person beide Hände frei für Interaktionen benutzen, beispielsweise um eine Mensch-Maschine Interaktion durchzuführen.Depending on the output signal, a machine can then be enabled or stopped. The mobile identification transponder does not have to be held in the person's hand. Rather, the mobile identification transponder is arranged on the person or, for example, on the person's clothing. This allows the person to use both hands freely for interactions, for example to carry out a human-machine interaction.
Wurde beispielsweise eine grundlegende Änderung einer Applikation bzw. der Maschine vorgenommen, kann die Steuer- und Auswerteeinheit alle mobilen Identifikationstransponder von beispielsweise nicht unterwiesenen Personen derart berücksichtigen, dass ein Ausgangssignal nicht erzeugt wird und die Maschine nicht in Gang gesetzt werden kann. Erst nach einer Unterweisung bzw. einer Auffrischungsunterweisung kann die Wirkkette also die Maschine wieder in Gang gesetzt werden. Dies hat beispielsweise den Vorteil, dass die Sicherheit für nicht unterwiesene Personen erhöht wird.For example, if a fundamental change has been made to an application or the machine, the control and evaluation unit can take into account all mobile identification transponders of, for example, untrained people in such a way that an output signal is not taken into account is generated and the machine cannot be started. Only after instruction or refresher instruction can the chain of operations, i.e. the machine, be started again. This has the advantage, for example, of increasing safety for untrained people.
Beispielsweise können auch Wartungspersonen einen mobilen Identifikationstransponder tragen bzw. aufweisen. Damit kann die Wartungsperson einer konkreten Maschine zugeordnet werden. Damit können Fehler bei der Wartung der Maschine minimiert werden, da die Maschine bzw. die Applikation nicht verwechselt werden kann. Aufgrund des mobilen Identifikationstransponders der Wartungsperson wird die zugeordnete Maschine abgeschaltet und für die Wartung zugänglich gemacht.For example, maintenance personnel can also wear or have a mobile identification transponder. This means that the maintenance person can be assigned to a specific machine. This means that errors when maintaining the machine can be minimized because the machine or the application cannot be confused. Based on the maintenance person's mobile identification transponder, the assigned machine is switched off and made accessible for maintenance.
Beispielsweise kann in der Steuer- und Auswerteeinheit ein Anwendungsprogramm hinterlegt und ausgeführt werden, um eine audio-visuelle Sicherheitsunterweisung zu ermöglichen oder mit dem beispielsweise Wartungsarbeiten instruiert werden können.For example, an application program can be stored and executed in the control and evaluation unit in order to enable audio-visual safety instructions or with which, for example, maintenance work can be instructed.
Dadurch dass die Transponder-Kommunikationseinheit in dem Sicherheitssensor angeordnet ist, welcher der Maschine zugeordnet ist, liegen im Sicherheitssensor bereits die notwendigen Informationen zum mobilen Identifikationstransponder vor. Der Sicherheitssensor muss damit zwingend vorhanden sein und kann auch nicht deaktiviert werden, beispielsweise aufgrund einer Manipulation.Because the transponder communication unit is arranged in the safety sensor that is assigned to the machine, the necessary information about the mobile identification transponder is already available in the safety sensor. The safety sensor must therefore be present and cannot be deactivated, for example due to manipulation.
Beispielsweise kann die Funktion der Transponder-Kommunikationseinheit und des zugehörigen mobilen Identifikationstransponders selektiv aktiviert werden, je nach Anwendung der Maschine. Beispielsweise kann die Verwendung der Transponder-Kommunikationseinheit und des zugehörigen mobilen Identifikationstransponders durch einen Kunden abonniert werden. Beispielsweise können verschiedene Funktionsstufen der Transponder-Kommunikationseinheit und des zugehörigen mobilen Identifikationstransponders aktiviert werden.For example, the function of the transponder communication unit and the associated mobile identification transponder can be selectively activated depending on the application of the machine. For example, a customer can subscribe to the use of the transponder communication unit and the associated mobile identification transponder. For example, different functional levels of the transponder communication unit and the associated mobile identification transponder can be activated.
Die Erfindung kann am Beispiel einer Mensch-Roboter Kollaboration (kurz: MRK) Applikation verdeutlicht werden. Die Maschine ist beispielsweise durch einen Roboter gebildet. Der Sicherheitssensor ist mit einer Transponder-Kommunikationseinheit ausgestattet. Der Sicherheitssensor ist beispielsweise an einen Roboter angeschlossen. Ein kollaborativer Betrieb zw. Mensch und Roboter kann nun nur ermöglicht werden, wenn die Person einen entsprechenden Unterweisungsstand hat und dieser gültig ist. Dies wird mit dem mobilen Identifikationstransponder, den die Person bzw. der Werker trägt, überprüft.The invention can be illustrated using the example of a human-robot collaboration (MRK for short) application. The machine is formed, for example, by a robot. The safety sensor is equipped with a transponder communication unit. The safety sensor is connected to a robot, for example. Collaborative operation between humans and robots can now only be made possible if the person has the appropriate level of training and this is valid. This is checked using the mobile identification transponder that the person or worker wears.
Sicherheit ist gemäß vorliegender Erfindung Sicherheit im Sinne von Maschinensicherheit. Beispielsweise regelt die Norm EN/IEC 61496 die Anforderungen an einen sicheren Sensor bzw. Sicherheitssensor bzw. eine sichere berührungslos wirkende Schutzeinrichtung (BWS) zur Absicherung von Gefahrenbereichen. Maschinensicherheit ist in der Norm EN 13849 geregelt. Die Sicherheit wird beispielsweise durch einen zweikanaligen oder zweikanalig diversitären Aufbau einer Steuer- und Auswerteeinheit zur Fehleraufdeckung und zur Funktionsprüfung gewährleistet. Der Sicherheitssensor gemäß vorliegender Erfindung ist beispielsweise eigensicher ausgebildet und erkennt interne Fehler. Bei Entdeckung eines Fehlers wird beispielsweise ein Fehlersignal generiert. Weiter verfügt der Sicherheitssensor optional über eine Sensortestung.According to the present invention, safety is safety in the sense of machine safety. For example, the EN/IEC 61496 standard regulates the requirements for a safe sensor or safety sensor or a safe non-contact protective device (ESPE) to protect hazardous areas. Machine safety is regulated in the EN 13849 standard. Safety is guaranteed, for example, by a two-channel or two-channel diverse structure of a control and evaluation unit for error detection and functional testing. The safety sensor according to the present invention is, for example, designed to be intrinsically safe and detects internal errors. For example, when an error is discovered, an error signal is generated. The safety sensor also optionally has sensor testing.
In Weiterbildung der Erfindung ist mindestens ein zweiter mobiler Identifikationstransponder an einer Vorrichtung angeordnet. Beispielsweise kann der zweite mobile Identifikationstransponder an einem Roboter, an einem autonomen Fahrzeug, an einem Fahrzeug, an einer Maschine, oder an einer Zellensteuerung angeordnet sein.In a further development of the invention, at least a second mobile identification transponder is arranged on a device. For example, the second mobile identification transponder can be arranged on a robot, on an autonomous vehicle, on a vehicle, on a machine, or on a cell controller.
Der zweite mobile Identifikationstransponder ist somit einer Vorrichtung zugeordnet und an der Vorrichtung angeordnet. Die Steuer- und Auswerteeinheit ist dazu ausgelegt, das Ausgangssignal ferner in Abhängigkeit von zumindest einem zusätzlichen Transpondersignal des zweiten mobilen Identifikationstransponders zu erzeugen, wobei die Steuer- und Auswerteeinheit ausgebildet ist, nach Überprüfung und Verifikation des vom mobilen Identifikationstransponder empfangenen Transpondersignals das Ausgangssignal zu erzeugen.The second mobile identification transponder is thus assigned to a device and arranged on the device. The control and evaluation unit is designed to further generate the output signal as a function of at least one additional transponder signal of the second mobile identification transponder, wherein the control and evaluation unit is designed to generate the output signal after checking and verifying the transponder signal received from the mobile identification transponder.
In Weiterbildung der Erfindung ist ein zweiter mobiler Identifikationstransponder an einer Zuführung für Verarbeitungsmaterial angeordnet. Nur wenn die Zuführung beispielsweise in einer vordefinierten Position ist und Verarbeitungsmaterial vorhanden ist, wird das Ausgangssignal erzeugt und die Applikation bzw. die Maschine kann in Betrieb genommen werden. Die Applikation bzw. die Maschine kann somit auch temporär bzw. zeitweise gestoppt werden, beispielsweise wenn kein Verarbeitungsmaterial vorhanden ist.In a further development of the invention, a second mobile identification transponder is arranged on a feed for processing material. Only when the feed is in a predefined position and processing material is present, for example, is the output signal generated and the application or machine can be put into operation. The application or the machine can therefore also be stopped temporarily, for example if there is no processing material available.
In Weiterbildung der Erfindung weist der mobile Identifikationstransponder Betätigungsmittel auf. Die Betätigungsmittel können beispielsweise durch eine Betätigungstaste, beispielsweise auch eine Berührungstaste oder ähnliches ausgebildet sein.In a further development of the invention, the mobile identification transponder has actuation means. The actuation means can be designed, for example, by an actuation button, for example a touch button or the like.
Es ist beispielsweise vorgesehen, dass der Träger also die Person des mobilen Identifikationstransponders den mobilen Identifikationstransponder bestätigen muss, um sicherzustellen, dass die Person auch der zugeordnete Benutzer bzw. Besitzer des mobiler Identifikationstransponders ist. Hierzu weist der mobile Identifikationstransponder beispielsweise Eingabemittel auf. Dies kann beispielsweise durch die Eingabe eines Passworts oder eines temporär gültigen Pins erfolgen. Weiter kann auch beispielsweise vorgesehen sein mittels eines vorgesehenen Fingerabdruckscanners einen Fingerabdruck der Person einzulesen und abzufragen. Weiter kann beispielsweise ein Gesichtsscanner oder eine Kamera, insbesondere eine 3D-Kamera vorgesehen sein, um einen Gesichtsscan einzulesen und abzufragen. Weiter kann beispielsweise ein Augenscanner vorgesehen sein, um einen Irisscan durchzuführen, einzulesen und abzufragen. Weiter kann beispielsweise ein charakteristisches Vitalsignal der Person eingelesen und abgefragt werden. Beispielsweise kann hierzu der Puls gemessen und ausgewertet werden oder auch die Stimme der Person aufgenommen und ausgewertet werden. Hierzu kann der mobile Identifikationstransponder beispielsweise mit einer Smartwatch gekoppelt werden, welche von der Person getragen wird oder die Smartwatch selbst bildet den mobilen Identifikationstransponder.It is envisaged, for example, that the carrier, i.e. the person of the mobile identification transponder, has the mobile identification transponder must be confirmed to ensure that the person is also the assigned user or owner of the mobile identification transponder. For this purpose, the mobile identification transponder has, for example, input means. This can be done, for example, by entering a password or a temporarily valid PIN. Furthermore, it can also be provided, for example, to read and query a fingerprint of the person using a fingerprint scanner provided. Furthermore, for example, a facial scanner or a camera, in particular a 3D camera, can be provided to read and query a facial scan. Furthermore, for example, an eye scanner can be provided to carry out, read and query an iris scan. Furthermore, for example, a characteristic vital signal of the person can be read and queried. For example, the pulse can be measured and evaluated or the person's voice can be recorded and evaluated. For this purpose, the mobile identification transponder can be coupled, for example, with a smartwatch that is worn by the person or the smartwatch itself forms the mobile identification transponder.
Ist eine Person bzw. ein Werker unterwiesen wird das Ausgangssignal erzeugt und der kollaborative Betrieb ist nun möglich.Once a person or worker has been trained, the output signal is generated and collaborative operation is now possible.
Beispielsweise kann je nach Unterweisungsstand bzw. Unterweisungsgrad (Anfänger, Erfahrener, oder Experte) die Maschine oder der Roboter beispielsweise unterschiedlich schnell bewegt werden.For example, depending on the level of instruction or instruction (beginner, experienced, or expert), the machine or robot can be moved at different speeds.
Beispielsweise kann je nach Wachheitszustand oder geleisteter aktueller Arbeitszeit die Maschine oder der Roboter beispielsweise unterschiedlich schnell bewegt werden, um Risiken durch Müdigkeit zu minimieren.For example, depending on the state of alertness or the current working hours, the machine or robot can be moved at different speeds in order to minimize risks due to fatigue.
Beispielsweise kann je nach Alter der Unterweisung die Steuer- und Auswerteeinheit veranlassen, dass über die Transponder-Kommunikationseinheit und den mobilen Identifikationstransponder die Person zu einer erneuten Unterweisung aufgefordert wird oder beispielsweise an diese erinnert wird.For example, depending on the age of the instruction, the control and evaluation unit can cause the person to be asked to receive further instruction or, for example, to be reminded of it via the transponder communication unit and the mobile identification transponder.
Nicht nur Werker als Personen, sondern auch Instandhaltungspersonen haben Vorteile durch die vorliegende Erfindung. Eine Instandhaltungsperson kann z.B. bei gültiger Zulassung und gültigem Wartungsvertrag zu einer bestimmten Uhrzeit und für ein bestimmtes Zeitfenster die Erlaubnis zur Wartung erhalten. Diese kann beispielsweise mit einem oben erwähnten temporär gültigen Pin freigeschalten werden. So kann vermieden werden, dass die falsche Applikation gewartet wird oder zum falschen Zeitpunkt gewartet wird.Not only workers as people, but also maintenance people have advantages through the present invention. For example, a maintenance person can receive permission to carry out maintenance at a specific time and for a specific time window if they have a valid license and a valid maintenance contract. This can be activated, for example, with a temporarily valid pin mentioned above. This can prevent the wrong application from being serviced or being serviced at the wrong time.
Im Falle einer sporadisch eingesetzten Instandhaltungsperson kann eine Transponder-Ortungseinheit der Transponder-Kommunikationseinheit auch dazu genutzt werden die Instandhaltungsperson zu der zu wartenden Applikation bzw. Maschine zu lotsen. Eine Funkortung erlaubt beispielsweise eine Innenraum-Lokalisierung (Indoor-Lokalisierung). Dies kann beispielsweise Wartungsaufgaben in großen Werkhallen sehr effizient machen.In the case of a sporadic maintenance person, a transponder location unit of the transponder communication unit can also be used to guide the maintenance person to the application or machine to be maintained. Radio location, for example, allows indoor localization. This can, for example, make maintenance tasks in large workshops very efficient.
Es kann auch vorgesehen sein, dass das Ausgangssignal nicht mehr erzeugt wird, wenn der mobile Identifikationstransponder außerhalb der Reichweite der Transponder-Kommunikationseinheit ist. Beispielsweise kann hier auch eine Toleranzzeit berücksichtigt werden damit ein kurzzeitiges Verlassen der Reichweite nicht zu einem Stopp oder einer Einschränkung der Maschine führen. Dadurch wird eine Manipulationsmöglichkeit zumindest reduziert.It can also be provided that the output signal is no longer generated when the mobile identification transponder is out of the range of the transponder communication unit. For example, a tolerance time can also be taken into account here so that a short-term departure from the range does not lead to a stop or restriction of the machine. This at least reduces the possibility of manipulation.
Ist eine Funkverbindung bzw. eine Ortung des mobilen Identifikationstransponders gegeben so ist klar, dass sich der Träger bzw. die Person des mobilen Identifikationstransponders in der Nähe der Maschine bzw. der Applikation befindet. Somit können Eingriffe bzw. Eintritte in die Applikation oder ein Schutzfeld der Applikation wahrscheinlich werden. Dies kann somit zu Anforderungen der Sicherheitsfunktion führen. Situativ kann damit das erforderliche Performance Level oder Sicherheitsintegritätslevel (Safety Integrity Level, SIL) einer Applikation angepasst werden. Denn in diese beiden Größen geht die Frequenz der Risikoexposition ein. Der mit der Transponder-Kommunikationseinheit versehene Sicherheitssensor kann somit in Abwesenheit einer Person als ein nicht sicherer Sensor arbeiten, der darauf ausgelegt ist, maximalen Durchsatz zu erzielen, da nun keine Kompromisse wegen der Sicherheitsanforderungen gemacht werden müssen.If there is a radio connection or location of the mobile identification transponder, it is clear that the carrier or person of the mobile identification transponder is in the vicinity of the machine or the application. This means that interventions or entries into the application or a protective field of the application can become likely. This can therefore lead to requirements for the safety function. The required performance level or safety integrity level (SIL) of an application can be adjusted depending on the situation. The frequency of risk exposure is included in these two variables. The security sensor provided with the transponder communication unit can thus operate in the absence of a person as a non-secure sensor designed to achieve maximum throughput, since no compromises have to be made due to security requirements.
Alle notwendigen Daten für die Kopplung zwischen Transponder-Kommunikationseinheit und mobilem Identifikationstransponder werden beispielsweise in einer Datenbank hinterlegt. Aus dieser Datenbank heraus werden dann Zuweisungen gesteuert. Dies können eine Aufforderung zu einer Wiederholungsunterweisung oder einer Wartung oder einer Umrüstung sein.All necessary data for the coupling between the transponder communication unit and the mobile identification transponder are stored, for example, in a database. Assignments are then controlled from this database. This could be a request for repeat instruction or maintenance or conversion.
Anstatt Aufforderungen kann die Datenbank auch besondere Push-Nachrichten senden. Dies können z.B. Instruktionen für eine Wartung sein. Diese Push-Nachrichten werden nur kausal an den mobilen Identifikationstransponder versendet, nämlich dann, wenn der mobile Identifikationstransponder in der Nähe der Transponder-Kommunikationseinheit ist. Es können dann auch Fehlermeldungen versendet werden. Z.B. „Was fehlt noch, um die Maschine zu starten?“Instead of requests, the database can also send special push messages. These can be instructions for maintenance, for example. These push messages are only causally sent to the mobile identification transponder, namely when the mobile identification transponder is close to the transponder communication unity is. Error messages can then also be sent. E.g. “What is still missing to start the machine?”
Die Datenbank kann mittels Blockchain gesichert werden. So kann Manipulation unterbunden werden. Sämtliche Änderungen in den Unterweisungsstati oder Instandhaltungen können so dokumentiert und dezentral gespeichert werden. Es kann somit auch hinterlegt werden wer wann an einer Applikation war. Zu welcher Zeit also eine Transponder-Kommunikationseinheit den Zugang zu einer Maschine bzw. Wirkkette geöffnet hat.The database can be secured using blockchain. This way, manipulation can be prevented. All changes in instruction status or maintenance can be documented and stored decentrally. This means it can also be stored who was on an application and when. At what time a transponder communication unit opened access to a machine or chain of operations.
Der mobile Identifikationstransponder kann auch als Schlüsselgerät bezeichnet werden. Beispielsweise kann der mobile Identifikationstransponder durch eine Smartwatch, ein Fitnessarmband, einen smarten Kopfhörer, einen Schlüsselfinder, durch Funktags beispielsweise der Firma Apple (Airtags) oder der Firma Samsung (Galaxy SmartTag), durch smarte Brillen (Smart glasses), durch Betriebsausweise, durch Identifikationskarten oder Ähnliches gebildet sein.The mobile identification transponder can also be called a key device. For example, the mobile identification transponder can be used by a smartwatch, a fitness bracelet, a smart headphone, a key finder, by radio tags, for example from Apple (Airtags) or from Samsung (Galaxy SmartTag), by smart glasses (Smart glasses), by company ID cards, by identification cards or something similar.
In Weiterbildung der Erfindung ist der Sicherheitssensor, eine Sicherheitskamera, eine 3D-Sicherheitskamera, eine Sicherheitskamera auf Basis der Lichtlaufzeit, ein Sicherheitslaserscanner, ein FMCW-Lidar-Sensor, ein Sicherheitslichtgitter oder ein ähnlicher Sicherheitssensor. Mit derartigen Sicherheitssensoren wird in einem Überwachungsbereich beispielsweise mindestens ein Schutzfeld überwacht. In das Schutzfeld eintretende Personen oder eindringende Objekte werden detektiert und ein Objektfeststellungssignal generiert.In a further development of the invention, the security sensor is a security camera, a 3D security camera, a security camera based on the time of flight, a security laser scanner, an FMCW lidar sensor, a security light grid or a similar security sensor. With such safety sensors, for example, at least one protective field is monitored in a monitoring area. People or objects entering the protective field are detected and an object detection signal is generated.
In Weiterbildung der Erfindung ist mindestens die Kommunikation zwischen der Transponder-Kommunikationseinheit und dem mobilen Identifikationstransponder sicherheitsgerichtet. Hier werden beispielsweise Prüfsummerverfahren, zyklische Prüfungen, Selbstdiagnoseverfahren, redundante Kommunikationspfade oder andere Maßnahmen eingesetzt, um eine sicherheitsgerichtete Kommunikation zu gewährleisten. Somit können beispielsweise Normanforderungen der Norm ISO 13849-1 erfüllt werden.In a further development of the invention, at least the communication between the transponder communication unit and the mobile identification transponder is safety-related. For example, check buzzer procedures, cyclic tests, self-diagnosis procedures, redundant communication paths or other measures are used to ensure safety-related communication. This means, for example, that standard requirements of the ISO 13849-1 standard can be met.
In Weiterbildung der Erfindung ist mittels des mobilen Identifikationstransponders ein Stoppbefehl und/oder eine Freigabe eines Sicherheitsbereichs ausführbar.In a further development of the invention, a stop command and/or a release of a security area can be carried out using the mobile identification transponder.
In Weiterbildung der Erfindung ist der mobile Identifikationstransponder ein NFC Transponder.In a further development of the invention, the mobile identification transponder is an NFC transponder.
Bei der drahtlosen Kommunikationsverbindung kann es sich somit um eine Near-field-Communication, kurz NFC, also um eine Nahfeldkommunikation handeln.The wireless communication connection can therefore be a near-field communication, NFC for short, i.e. a near-field communication.
In Weiterbildung der Erfindung ist der Identifikationstransponder ein UWB Transponder.In a further development of the invention, the identification transponder is a UWB transponder.
Damit bildet die Transponder-Kommunikationseinheit und der mobile Identifikationstransponder ein Funkortungssystem, welches ein Ultrabreitband-Funkortungssystem ist, 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.The transponder communication unit and the mobile identification transponder thus form a radiolocation system, which is an ultra-wideband radiolocation system, the frequency used being in the range from 3.1 GHz to 10.6 GHz, with the transmission energy per radio station being a maximum of 0.5 mW.
Eine absolute Bandbreite beträgt bei einem Ultrabreitband-Funkortungssystem wenigstens 500 MHz oder eine relative Bandbreite beträgt mindestens 20% der zentralen Frequenz.For an ultra-wideband radiolocation system, an absolute bandwidth is at least 500 MHz or a relative bandwidth is at least 20% of the central frequency.
Die Reichweite eines derartigen Funkortungssystems beträgt beispielsweise 0 bis 50 m. Dabei wird die kurze zeitliche Dauer der Funkpulse für die Ortung benutzt.The range of such a radio location system is, for example, 0 to 50 m. The short duration of the radio pulses is used for location.
Das Funkortungssystem sendet damit nur Funkwellen mit einer niedrigen Energie aus. Das System ist sehr flexibel einsetzbar und weist keine Interferenzen auf.The radio location system therefore only emits radio waves with low energy. The system can be used very flexibly and has no interference.
Jedoch gibt es auch weitere alternative Funkstandards, um die Funkverbindung zwischen Transponder-Kommunikationseinheit und mobilem Identifikationstransponder herzustellen. Beispielsweise Bluetooth oder WiFi. Diese sind i.d.R. weniger präzise, dadurch ist nur eine weniger genaue Lokalisierung möglich.However, there are also other alternative radio standards for establishing the radio connection between the transponder communication unit and the mobile identification transponder. For example Bluetooth or WiFi. These are usually less precise, meaning less precise localization is possible.
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 und2 jeweils ein Sicherheitssystem zum Absichern einer Maschine mit einem Sicherheitssensor.
-
1 and2 each with a safety system to protect a machine with a safety sensor.
In den nachfolgenden Figuren sind identische Teile mit identischen Bezugszeichen versehen.In the following figures, identical parts are provided with identical reference numbers.
Die Transponder-Kommunikationseinheit 8 befindet sich fest an einer in dem Sicherheitssystem verbauten Komponente nämlich dem Sicherheitssensor 3. Damit ist die Transponder-Kommunikationseinheit 8 räumlich bei dem Sicherheitssensor 3 oder beispielsweise innerhalb eines Gehäuses des Sicherheitssensors 3 angeordnet. Die Steuer- und Auswerteeinheit 5 kann räumlich getrennt vom Sicherheitssensor 3 angeordnet sein oder beispielsweise auch innerhalb eines Gehäuses des Sicherheitssensors 3 angeordnet sein.The
Der mobile Identifikationstransponder 6 und die Transponder-Kommunikationseinheit 8 kommunizieren mittels Funkwellen. Die Steuer- und Auswerteeinheit 5 ist dazu ausgelegt, das Ausgangssignal ferner in Abhängigkeit von zumindest einem zusätzlichen Transpondersignal bzw. Freigabesignal des mobilen Identifikationstransponders 6 zu erzeugen, wobei die Steuer- und Auswerteeinheit 5 ausgebildet ist, nach Überprüfung und Verifikation des vom Identifikationstransponder 6 empfangenen Transpondersignals das Ausgangssignal zu erzeugen.The
Abhängig von dem Ausgangssignal kann dann die Maschine 2 freigeschaltet oder gestoppt werden. Der mobile Identifikationstransponder 6 muss von der Person 7 nicht in der Hand gehalten werden. Vielmehr ist der mobile Identifikationstransponder 6 an der Person 7 oder beispielsweise an der Kleidung der Person 7 angeordnet.Depending on the output signal, the machine 2 can then be enabled or stopped. The
Wurde beispielsweise eine grundlegende Änderung einer Applikation bzw. der Maschine 2 vorgenommen, kann die Steuer- und Auswerteeinheit 5 alle mobilen Identifikationstransponder 6 von beispielsweise nicht unterwiesenen Personen 6 derart berücksichtigen, dass ein Ausgangssignal nicht erzeugt wird und die Maschine 6 nicht in Gang gesetzt werden kann. Erst nach einer Unterweisung bzw. einer Auffrischungsunterweisung kann die Wirkkette also die Maschine 2 wieder in Gang gesetzt werden.For example, if a fundamental change has been made to an application or the machine 2, the control and
Beispielsweise können auch Wartungspersonen einen mobilen Identifikationstransponder 6 tragen bzw. aufweisen. Damit kann die Wartungsperson einer konkreten Maschine 2 zugeordnet werden. Aufgrund des mobilen Identifikationstransponders 6 der Wartungsperson wird die zugeordnete Maschine 2 abgeschaltet und für die Wartung zugänglich gemacht.For example, maintenance personnel can also wear or have a
Beispielsweise kann in der Steuer- und Auswerteeinheit 5 ein Anwendungsprogramm hinterlegt und ausgeführt werden, um eine audio-visuelle Sicherheitsunterweisung zu ermöglichen oder mit der beispielsweise Wartungsarbeiten instruiert werden können.For example, an application program can be stored and executed in the control and
Die Erfindung kann am Beispiel einer Mensch-Roboter Kollaboration (kurz: MRK) Applikation verdeutlicht werden. Die Maschine 2 ist beispielsweise durch einen Roboter gebildet. Der Sicherheitssensor 3 ist mit einer Transponder-Kommunikationseinheit 8 ausgestattet. Der Sicherheitssensor 3 ist beispielsweise an einen Roboter angeschlossen. Ein kollaborativer Betrieb zw. Mensch und Roboter kann nun nur ermöglicht werden, wenn die Person 7 einen entsprechenden Unterweisungsstand hat und dieser gültig ist. Dies wird mit dem mobilen Identifikationstransponder 6, den die Person 7 bzw. der Werker trägt, überprüft.The invention can be illustrated using the example of a human-robot collaboration (MRK for short) application. The machine 2 is formed, for example, by a robot. The
Beispielsweise ist gemäß
Der zweite mobile Identifikationstransponder 10 ist somit einer Vorrichtung 11 zugeordnet und an der Vorrichtung 11 angeordnet. Die Steuer- und Auswerteeinheit 5 ist dazu ausgelegt, das Ausgangssignal ferner in Abhängigkeit von zumindest einem zusätzlichen Transpondersignal des zweiten mobilen Identifikationstransponders 10 zu erzeugen, wobei die Steuer- und Auswerteeinheit 5 ausgebildet ist, nach Überprüfung und Verifikation des vom zweiten mobilen Identifikationstransponder 10 empfangenen Transpondersignals das Ausgangssignal zu erzeugen.The second
Beispielsweise ist gemäß
Beispielsweise weist der mobile Identifikationstransponder 6 Betätigungsmittel auf. Die Betätigungsmittel können beispielsweise durch eine Betätigungstaste, beispielsweise auch eine Berührungstaste oder ähnliches ausgebildet sein.For example, the mobile identification transponder has 6 actuation means. The actuation means can be designed, for example, by an actuation button, for example a touch button or the like.
Es ist beispielsweise vorgesehen, dass der Träger also die Person 7 des mobilen Identifikationstransponders den mobilen Identifikationstransponder 6 bestätigen muss, um sicherzustellen, dass die Person 7 auch der zugeordnete Benutzer bzw. Besitzer des mobilen Identifikationstransponders 6 ist. Hierzu weist der mobile Identifikationstransponder beispielsweise Eingabemittel auf.For example, it is provided that the carrier, i.e. the
Beispielsweise ist der Sicherheitssensor 3 eine Sicherheitskamera, eine 3D-Sicherheitskamera, eine Sicherheitskamera auf Basis der Lichtlaufzeit, ein Sicherheitslaserscanner, ein Sicherheitslichtgitter oder ein ähnlicher Sicherheitssensor 3. Mit derartigen Sicherheitssensoren 3 wird in einem Überwachungsbereich beispielsweise mindestens ein Schutzfeld überwacht. In das Schutzfeld eintretende Personen 7 oder eindringende Objekte 9 werden detektiert und ein Objektfeststellungssignal generiert.For example, the
Beispielsweise ist mindestens die Kommunikation zwischen der Transponder-Kommunikationseinheit 8 und dem mobilen Identifikationstransponder 6 sicherheitsgerichtet. Hier werden beispielsweise Prüfsummerverfahren, zyklische Prüfungen, Selbstdiagnoseverfahren, redundante Kommunikationspfade oder andere Maßnahmen eingesetzt, um eine sicherheitsgerichtete Kommunikation zu gewährleisten. Somit können beispielsweise Normanforderungen der Norm ISO 13849-1 erfüllt werden.For example, at least the communication between the
Beispielsweise ist der mobile Identifikationstransponder 6 ein NFC Transponder oder ein UWB Transponder.For example, the
Bezugszeichen:Reference symbol:
- 11
- Sicherheitssystemsecurity system
- 22
- Maschinemachine
- 33
- SicherheitssensorSafety sensor
- 44
- ÜberwachungsbereichMonitoring area
- 55
- Steuer- und AuswerteeinheitControl and evaluation unit
- 66
- mobiler Identifikationstranspondermobile identification transponder
- 77
- Personperson
- 88th
- Transponder-KommunikationseinheitTransponder communication unit
- 99
- Objektobject
- 1010
- zweiter mobiler Identifikationstranspondersecond mobile identification transponder
- 1111
- Vorrichtungcontraption
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| ZEBRA: Zebra UWB Tag Portfolio. 2018. https://www.zebra.com/de/de/products/location-technologies/ultra-wideband.html [abgerufen am 27.01.2023] |
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