DE10216122A1 - Objekterfassung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung von zwei oder mehr beweglichen Objekten in einem Überwachungsbereich, wobei ein horizontales Lichtgitter 1 mit einer Mehrzahl von zueinander parallelen Lichtschranken 2 verwendet wird. Damit sich mehrere Objekte gleichzeitig durch das Schutzfeld bewegen können, ohne die Überwachungsfunktion zu muten, werden in Kombination die Vorgabe eines Eintrittsbereiches für die Objekte, die Größe der Objekte sowie der Abstand bzw. die Abstände zwischen den Objekten überwacht. Bei Nichterfüllung wenigstens eines dieser drei Kriterien wird ein Steuersignal abgegeben und beispielsweise die Anlage abgestellt.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung von zwei oder mehr beweglichen Objekten in einem Überwachungsbereich nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Derartige Überwachungen unter Verwendung von Lichtgittern finden beispielsweise in hoch automatisierten Fertigungssystemen Anwendung, bei denen Werkstücke automatisch zugeführt, bearbeitet und wieder abgeführt werden. Diese Fertigungssysteme bei derartigen Materialzuführstationen in Bearbeitungsstraßen sind in der Regel mit vollautomatischen Bearbeitungszentren (z. B. Robotereinrichtungen) und Transporteinrichtungen versehen. Da die Zuführ-, Bearbeitungs- und Wegführbereiche zugleich mögliche Gefahrensbereiche beispielsweise für Bedienungspersonal darstellen, ist es bei solchen Systemen erforderlich, einen Schutz vor unzulässigem Eindringen vorzusehen. Ein solcher Schutz kann mittels Lichtgittern der eingangs erwähnten Art erreicht werden.
• Der Begriff "Licht" ist generell nicht als Beschränkung auf sichtbares Licht zu verstehen. Vielmehr soll unter dem Begriff "Licht" allgemein jede Art von Licht und insbesondere jede Art von UV-Licht, IR-Licht und sichtbares Licht zu verstehen sein.
• Die Zugangsbereiche bzw. Übergabestationen für Material in gefährlichen Räumen, beispielsweise Roboterstationen, oder Maschinen sind üblicherweise mittels sogenannter Mutingstationen überwacht. Diese bekannten Mutingstationen benötigen nachteiligerweise einen hohen Installationsaufwand, und die Inbetriebnahme ist sehr aufwendig. Ein wesentlicher Nachteil ist, dass bei einer gültigen Mutingbedingung die Überwachungsfunktion vollständig überbrückt ist und somit die Überwachung des Zugangs während dieser Zeit ausgeschaltet ist. Konstruktiv sind Sender und Empfänger des Lichtgitters so anzubringen, dass keine Person während des Mutingvorganges durch den Zwischenraum von Sensor und Mutingobjekt in den Gefahrenbereich gelangen kann. Üblicherweise müssen diese Zwischenräume mit zusätzlichen Pendeltüren abgesichert werden.
• Es gibt auch Systeme, bei denen ein horizontal montiertes Lichtgitter in Kombination mit einer Zusatzeinheit ein Objekt als sogenanntes Floating Blanking Objekt im Schutzfeld überwacht und eventuell vorhandene Objekte auf die konfigurierte Größe überwacht. In diesem System ist die Überwachung des Schutzfeldes begrenzt auf die Überwachung des Abstandes von der ersten Strahlunterbrechung bis zur letzten Strahlunterbrechung im Lichtvorhang. Es ist somit nicht möglich, dass sich beispielsweise zwei oder drei definierte Objekte mit definierter Größe und Abstand gleichzeitig im Lichtgitter aufhalten, ohne dass die Schaltausgänge abgeschaltet werden.
• Insgesamt besteht somit bei den bekannten Überwachungssystemen das Problem darin zu unterscheiden, ob sich im Überwachungsbereich zulässige Objekte (beispielsweise Maschinenelemente) oder unzulässige Objekte, nämlich beispielsweise die Beine eines Menschen aufhalten.
• Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Objekterfassung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, bei dem sich mehrere Objekte gleichzeitig durch den Überwachungsbereich bewegen können, ohne die Überwachungsfunktion zu muten.
• Die technische Lösung ist gekennzeichnet durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1.
• Die erfindungsgemäße Objekterfassung besitzt einen Auswertealgorithmus unter Verwendung von drei Kriterien, welche entscheiden, ob sich ein zulässiges Objekt oder ein nicht zulässiges Objekt im Überwachungsbereich befindet. Um die Zulässigkeit des Objektes zu bejahen, muss auf jeden Fall der Eintrittsbereich aktiviert werden. Wird der Erstkontakt des Objektes mit dem Lichtfeld hinsichtlich des vorgegebenen Eintrittsbereiches abweichend aktiviert (wenn beispielsweise eine Person mit dem ersten Bein mitten in das Lichtfeld hineintritt), wird die Anlage abgestellt. Dem Lichtgitter wird mit Hilfe eines Konfigurationstools somit - wie ausgeführt - zum einen der Eintrittsbereich für die Objekte konfiguriert sowie als weitere Kriterien die maximale Größe sowie der Abstand der Objekte. Das Lichtgitter überwacht ständig, ob die möglicherweise im Schutzfeld befindlichen Objekte als diejenigen Objekte identifiziert werden können, welche als gültig konfiguriert sind. Zusätzlich wird beim Erkennen eines neuen Objektes überprüft, ob der Eintritt des Objektes im Eintrittsbereich stattgefunden hat. Falls - wie ausgeführt - ein Objekt in einem anderen Bereich innerhalb des Schutzfeldes eintritt, führt dies zu einer sofortigen Abschaltung. Die Vorteile, welche mit dem erfindungsgemäßen Überwachungssystem erzielt werden, sind vielfältig. Zunächst ist eine einfache Montage, Installation sowie Konfiguration möglich. Der Materialaufwand ist gering, da keine Mutingsensoren erforderlich sind. Weiterhin ist eine permanente Überwachung des Schutzfeldes möglich, auch wenn sich zulässige Objekte im Schutzfeld befinden. Weiterhin sind keine zusätzlichen Pendeltüren notwendig. Das System ist darüber hinaus manipulationssicher, da die Lichtgitterfunktion immer aktiv ist. Vor allem können sich mehrere Objekte gleichzeitig im Schutzfeld befinden. Schließlich ist keine Zusatzeinheit notwendig, da die komplette Funktionalität im Lichtgitter integriert ist.
• Zusätzlich zu den vorgenannten drei Kriterien kann gemäß der Weiterbildung in Anspruch 2 als weiteres Kriterium die Anzahl der Objekte überwacht werden.
• Die Weiterbildung gemäß Anspruch 3 schlägt als weiteres Kriterium die Reihenfolge der Objekte vor.
• Die Weiterbildung gemäß Anspruch 4 schlägt schließlich als weiteres Kriterium vor, dass Muster der Objektbewegung gespeichert und mit den tatsächlichen Objektbewegungen verglichen werden.
• Gemäß der Weiterbildung in Anspruch 5 kann der Eintrittsbereich durch eine oder mehrere Lichtschranken gebildet sein.
• Schließlich kann sich gemäß der Weiterbildung in Anspruch 6 der Eintrittsbereich am Anfang, am Ende oder aber auch in der Mitte des Lichtgitters befinden.
• Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Überwachungssystems wird nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben, in welcher rein schematisch in einer Seitenansicht der Bereich eines Lichtgitters dargestellt ist.
• Ein horizontales Lichtgitter 1 besteht aus einer Mehrzahl von zueinander parallelen Lichtschranken 2, wobei der Einfachheit halber die Lichtschranken 2 in der Zeichnung durch die zugehörigen Sender/Empfänger symbolisiert sind. Dieses Lichtgitter 1 mit seinen Lichtschranken 2 definiert einen Überwachungsbereich mit einem Lichtfeld.
• Das Lichtgitter soll unterscheiden können, ob sich in ihm zulässige Objekte oder ob sich in ihm nicht zulässige Objekte aufhalten. Bei einem zulässigen Objekt kann es sich beispielsweise um die drei Streben 3 einer Transporteinrichtung 4 handeln. Bei dem nicht zulässigen Objekt handelt es sich um einen Menschen 5.
• Die Funktionsweise ist wie folgt:
  Das Lichtgitter 1 wird mit Hilfe eines Konfigurationstools hinsichtlich des Eintrittsbereiches für die Objekte, die maximale Größe der Objekte, dem Abstand bzw. der Abstände zwischen den Objekten konfiguriert, außerdem optional hinsichtlich der Anzahl der Objekte, der Reihenfolge der Objekte sowie der Objektbewegungen. Ist eines dieser Kriterien nicht erfüllt (wenn beispielsweise der Mensch 5 mit einem Bein mitten in das Lichtfeld tritt, der Eintrittsbereich jedoch am Anfang oder am Ende des Lichtfeldes definiert ist), wird das zugehörige Kriterium nicht erfüllt und die Anlage schaltet sofort ab. Die Transporteinrichtung 4 hingegen durchfährt mit ihren Streben 3 zunächst den Eintrittsbereich des Lichtfeldes. In einem weiteren Kriterium erkennt das System, dass sich die Dicke des Beines der Person 5 von dem Querschnitt der Streben 3 unterscheidet. Schließlich ist bei der Transporteinrichtung 4<der Abstand zwischen den Streben 3 immer konstant, während sich beim Gehen der Abstand zwischen den Beinen der Person 5 laufend verändert. Bezugszeichenliste 1 Lichtgitter
  2 Lichtschranke
  3 Streben
  4 Transporteinrichtung
  5 Person
  

Claims (6)

1. Verfahren zur Erfassung von zwei oder mehr beweglichen Objekten in einem Überwachungsbereich,
wobei ein im wesentlichen horizontales Lichtgitter (1) mit einer Mehrzahl von zueinander parallelen Lichtschranken (2) verwendet wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass die nachfolgenden drei Kriterien in Kombination überwacht werden:
Vorgabe eines Eintrittsbereiches für die Objekte
Größe der Objekte
Abstand bzw. Abstände zwischen den Objekten
und
dass bei Nichterfüllung wenigstens eines dieser drei Kriterien ein Steuersignal abgegeben wird.

2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als weiteres Kriterium die Anzahl der Objekte überwacht wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als weiteres Kriterium die Reihenfolge der Objekte überwacht wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als weiteres Kriterium Muster der Objektbewegungen gespeichert und mit den tatsächlichen Objektbewegungen verglichen werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Eintrittsbereich durch eine oder mehrere Lichtschranken gebildet ist.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Eintrittsbereich am Anfang, am Ende oder in der Mitte des Lichtgitters (1) befindet.