DE202018102321U1

DE202018102321U1 - Objektüberwachung mit einem Laserscanner

Info

Publication number: DE202018102321U1
Application number: DE202018102321.7U
Authority: DE
Original assignee: Gauff Telematics GmbH
Current assignee: Telartec De GmbH
Priority date: 2017-08-16
Filing date: 2018-04-25
Publication date: 2018-05-11
Anticipated expiration: 2028-04-26

Abstract

Befestigungseinrichtung zum Befestigen eines Laserscanners an einem Befestigungsobjekt, mit einem Träger (9),einer Halterung (20) zum starren Halten des Trägers (9) an dem Befestigungsobjekt, einem Antrieb (30) zum drehenden Antreiben des Laserscanners, wobei der Antrieb (30) an dem Träger (9) angeordnet ist, undeiner mit dem Antrieb (30) verbundenen Welle (40) zum Übertragen eines Drehmoments auf den Laserscanner, wobei die Welle (40) an dem Träger (9) drehend gelagert ist und zum drehfesten Verbinden des Laserscanners ausgebildet ist.

Description

Hintergrund
Die vorliegende Erfindung betrifft Systeme zum Erfassen eines Objekts mit einem Laserscanner und zum Überwachen einer baulichen Anlage, bspw. einer Großfläche, basierend auf einer derartigen Objekterfassung.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Befestigungseinrichtung zum Befestigen eines Laserscanners und ein Laserscanningsystem, welches eine derartige Befestigungseinrichtung und einen Laserscanner aufweist.
Bei bekannten Systemen zum Überwachen von baulichen Anlagen, beispielsweise einer Parkplatzanlage, auf welcher sich bewegbare Objekte, wie beispielsweise Nutzfahrzeugs oder Personenkraftfahrzeuge temporär aufhalten können und in welche und aus welcher sich die bewegbaren Objekte hinein und heraus bewegen können, werden zum Betreiben der Anlage deren Ein- und Ausfahrten überwacht.
Ein derart bekanntes Überwachungssystem kann mit einem stationären Laserscanner, das heißt mit einem starr angeordneten Laserscanner, realisiert werden, wobei Daten über die bewegbaren Objekte gewonnen werden können, wenn sie die Ein- und Ausfahrten beziehungsweise den räumlich fest aufgespannten Erfassungsbereich des Laserscanners passieren.
Mit solchen Überwachungssystemen können durch Zählen der erfassten Objekte beispielsweise freie Kapazitäten auf der baulichen Anlage überwacht werden. Mittels einem bspw. an Parkplatzeinfahrten und Parkplatzausfahrten angeordneten stationären Laserscanner können so ein- und ausfahrende Lastkraftwägen erfasste werden und die Anzahl freier Parkplätze bestimmt werden.
Derartige Überwachungssystem ermöglichen jedoch nicht die beim Einfahren und Ausfahren kurzzeitig erfassten Objekte und sich auf der baulichen Anlage bewegenden Objekte zuverlässig weiterzuverfolgen.
So kann nicht überwacht werden, wie sich die Objekte auf der baulichen Anlage bewegen. Es ist so beispielsweise nicht erfassbar, wo sich ein Objekt innerhalb der baulichen Anlage aufhält, ob das Objekt ein Hindernis für den Betrieb der baulichen Anlage darstellt oder mit welcher Geschwindigkeit sich das Objekt innerhalb der baulichen Anlage bewegt.
Auch kann die Erfassung lediglich an Ein- und Ausfahrten zu Erfassungsfehlern führen, welche eine nachträgliche, personalaufwendige Korrektur der Daten notwendig machen.
Zusammenfassung der Erfindung
Es kann daher erwünscht sein, eine effiziente Objekterfassung und Objektverfolgung für sich auf einer baulichen Anlage bewegenden Objekten bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird mit einer Befestigungseinrichtung zum Befestigen eines Laserscanners gemäß Anspruch 1, einem Laserscanningsystem zum Erfassen eines Objekts gemäß Anspruch 7, einem Trackingsystem zum Erfassen und Verfolgen eines Objekts gemäß Anspruch 9 und einem Flächenüberwachungssystem zum Überwachen einer flächenhaften baulichen Anlage gemäß Anspruch 17 gelöst. Jeweils vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Ansprüche.
Die Befestigungseinrichtung zum Befestigen eines Laserscanners an einem Befestigungsobjekt gemäß der Erfindung weist einen Träger und eine Halterung zum starren Halten des Trägers an dem Befestigungsobjekt auf.
Der Laserscanner kann grundsätzlich jeder terrestrische Laserscanner sein, welcher dazu ausgebildet ist, einen Laserstrahl zeilenartig oder rasterartig abzulenken, um eine Punktwolke seiner Umgebung zu erzeugen. Bei dem Laserscanner kann es sich daher grundsätzlich um jede Datenerfassungseinheit zum Erzeugen einer Punktwolke handeln.
Die erzeugbare Punktwolke kann Datenpunkte beziehungsweise Messpunkte aufweisen, welche sich auf ein in der Umgebung befindliches Objekt beziehen. Bei der erzeugbaren Punktwolke kann es sich um eine zweidimensionale Punktwolke handeln, falls der Laserstrahl zeilenartig abgelenkt wird. Bei der erzeugbaren Punktwolke kann es sich um eine dreidimensionale Punktwolke handeln, falls der Laserstrahl rasterartig oder sphärisch abgelenkt wird.
Das Befestigungsobjekt kann grundsätzlich jedes unbewegte Objekt sein, an welchem der Laserscanner befestigt werden kann. Das Befestigungsobjekt kann auch als eine Tragkonstruktion für einen an ihr mittels der Befestigungseinrichtung anbringbaren Laserscanner verstanden werden. Das Befestigungsobjekt kann eine horizontale und/oder vertikale Objektfläche bzw. Befestigungsfläche zum daran Befestigen des Laserscanners aufweisen. Eine derartige Befestigungsfläche kann im Wesentlichen eben oder gekrümmt sein.
Der Träger kann grundsätzlich eine beliebige geometrische Form aufweisen, welche dafür ausgelegt ist, den Laserscanner über den Antrieb, welcher am Träger befestigt sein kann, zu tragen. Der Antrieb kann hierfür unmittelbar am Träger drehfest angeordnet sein. Der Träger kann auch als Stütze oder als Konsole bezeichnet werden.
In einer Ausführungsform ist der Träger ein Hohlkörper. Der Hohlkörper kann jede beliebige geometrische Form aufweisen, welche zumindest bereichsweise hohl ist. Der Hohlkörper kann im Wesentlichen geschlossen sein. Der Hohlkörper kann auch zumindest teilweise offen sein. Der Träger kann in dieser Ausführungsform daher auch als ein Hohlträger verstanden werden.
Die Halterung kann jedes bewegliche oder starre Verbindungselement sein, welches zwischen Träger und Befestigungsobjekt zum Aneinanderhalten derselben anordbar ist. Eine bewegliche Halterung kann arretierbar sein, um verschiedene Haltepositionen des Trägers am Befestigungsobjekt zu ermöglichen. Eine starre Halterung kann so ausgebildet sein, dass sie variabel, das heißt in verschiedenen Haltelagen am Befestigungsobjekt befestigbar ist, so dass hierdurch verschiedene Haltepositionen des Trägers am Befestigungsobjekt ermöglicht werden können.
Die Befestigungseinrichtung zum Befestigen des Laserscanners an einem Befestigungsobjekt weist ferner einen Antrieb zum drehenden Antreiben des Laserscanners auf. Der Antrieb ist hierfür an dem Träger angeordnet.
Bei dem Antrieb kann es sich um einen Drehantrieb für den Laserscanner handeln, welcher dazu eingerichtet ist, alle Komponenten des Laserscanners, insbesondere sein Gehäuse drehend anzutreiben. Der Drehantrieb kann seitlich, oberhalb oder unterhalb des Trägers fest angeordnet sein. Der Drehantrieb kann auch in einen Hohlkörper zumindest teilweise integriert, das heißt von diesem zumindest teilweise eingehaust oder eingekapselt sein. Mit anderen Worten kann ein Hohlkörper den Antrieb zumindest teilweise umgeben oder einfassen.
Die Befestigungseinrichtung zum Befestigen des Laserscanners an einem Befestigungsobjekt weist zudem eine mit dem Antrieb verbundene Welle zum Übertragen eines Drehmoments auf den Laserscanner auf. Die Welle ist dazu am Träger drehend gelagert und zum drehfesten Verbinden des Laserscanners ausgebildet.
Die Welle kann optional auch innerhalb und/oder außerhalb von einem Hohlkörper an mit dem Hohlkörper verbundenen Lagerungen drehend gelagert sein. Die Welle kann auch am Hohlkörper selbst an mindestens einem in diesem integrierten Lager drehend gelagert sein.
Als Lagerung der Welle am Träger oder an einem Hohlkörper kann ein Drehlager vorgesehen sein, welches auch als Radiallager oder Querlager bezeichnet werden kann.
Ein Kerngedanke der Erfindung kann somit in einem Adapter für einen Laserscanner gesehen werden, welcher derart ausgebildet ist, den Laserscanner einerseits zu befestigen und andererseits anzutreiben. Die erfindungsgemäße Befestigungseinrichtung kann daher auch als eine motorisierter Laserscannerhalterung oder motorisierter Laserscannerträger verstanden werden, welcher einen an ihm angebrachten Laserscanner rotieren lassen kann.
Ein Vorteil der Erfindung besteht somit darin, dass ein Drehantrieb für den Laserscanner von diesem getrennt beziehungsweise isoliert an einem Trägerelement, welches einen Hohlraum aufweisen kann, angeordnet sein kann, wobei das Trägerelement als Stütz- und Schutzstruktur den Laserscanner zumindest teilweise einhausen kann. Mit anderen Worten stellt die erfindungsgemäße Befestigungseinrichtung einen Adapter mit integrierten Drehantrieb für einen Laserscanner bereit. Dies ermöglicht den Drehantrieb des Laserscanners vor Witterungseinflüssen zu schützen und so einen zusammen mit der Befestigungseinrichtung betreibbaren Laserscanner wartungsärmer für Überwachungsaufgaben einzusetzen.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung kann darin gesehen werden, dass ein flexibler und hochleistungsfähiger Drehantrieb für einen Laserscanner geschaffen werden kann, welcher es ermöglicht, den antreibbaren Laserscanner mit grundsätzlich beliebig sinnvollen Drehraten drehend oder rotierend anzutreiben. Dies kann für das Erfassen beziehungsweise scannende Abtasten sich bewegender Objekte vorteilhaft sein, da mit der Erfindung im Vergleich zu konventionellen, in einem Laserscanner integrierten Drehantrieben projektspezifischere und höhere Drehraten bereitgestellt werden können. Dies kann zu höheren effektiven Abtastraten hinsichtlich sich bewegender Objekte und somit zu einer erhöhten Erfassbarkeit und Erkennbarkeit von Objektbewegungen führen.
In einer Ausführungsform weist der Träger einen Hohlkörper auf und der Antrieb ist zumindest bereichsweise innerhalb des Hohlkörpers angeordnet. Bei dem Hohlkörper kann es sich um ein Gehäuse oder um eine Hülle zum Schützen des Antriebs handeln. Träger und Hohlträger können einstückig ausgebildet sein. Bei dem Hohlkörper kann es sich so auch um den Hohlträger handeln. Ein derartiges Schützen des Antriebs kann für einen automatisierten Dauerbetrieb vorteilhaft sein, da der so geschützte Laserscanner wartungsärmer betrieben werden kann.
In einer Ausführungsform ist die Halterung derart ausgebildet, dass der Träger seitlich an dem Befestigungsobjekt, insbesondere einem Mast, gehalten werden kann. So kann eine Längsachse der Welle zum Befestigungsobjekt seitlich beabstandet anordbar sein. Die Längsachse kann so im Wesentlichen vertikal angeordnet werden. Eine derart seitliche Anordbarkeit kann an einer vertikalen oder schrägen Fläche des Befestigungsobjekts realisierbar sein. Neben dem Mast kann das Befestigungsobjekt beispielsweise auch eine Wand, ein Dach oder eine Säule sein. Die Halterung kann beispielsweise eine Klemme zum Festklemmen des Trägers am Befestigungsobjekt sein. Alternativ kann die Halterung auch eine Spanneinrichtung zum Festspannen des Trägers am Befestigungsobjekt sein. Eine derartige Halterung ist vorteilhaft, da so keine Halterung für den Laserscanner in Bodennähe notwendig ist, welche ein Hindernis für den Betrieb einer baulichen Anlage darstellen kann.
Alternativ oder zusätzlich kann der Träger auch an oder zwischen mindestens einem Befestigungsobjekt abspannbar oder einspannbar sein. Ein Abspannen und/oder Einspannen zum Befestigen des Laserscanners kann mit Seilen oder starren Konstruktionen ausgeführt werden. Eine durch das Befestigungsobjekt abgeschatteter Bereich, das heißt vom Laserscanner nicht erfassbarer Bereich hinter dem Befestigungsobjekt, kann so minimiert werden.
Alternativ oder zusätzlich kann die Halterung auch derart ausgebildet, dass der Träger oberhalb von dem Befestigungsobjekt, insbesondere einem Mastkopf, angeordnet werden kann. So kann sich eine Längsachse der Welle im Wesentlichen vertikal nach oben erstrecken. Alternativ kann sich die Längsachse in dieser Anordnung auch vertikal neben dem Mast erstrecken, wobei der Laserscanner auskragend oberhalb des Mastkopfes angeordnet sein kann.
Alternativ oder zusätzlich kann die Halterung auch derart ausgebildet, dass der Träger unterhalb von dem Befestigungsobjekt, beispielweise einer Brücke oder einem Dach, angeordnet werden kann. So kann sich eine Längsachse der Welle im Wesentlichen vertikal nach unten erstrecken. Der Laserscanner kann so über Kopf angeordnet sein beziehungsweise aufgehängt sein.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Halterung und eine mit der Welle drehfest verbundene Aufnahme zum Aufnehmen des Laserscanners an zwei angrenzenden Flächen des Trägers angeordnet. Die beiden Flächen können einen im Wesentlichen rechten Winkel bilden. Dies hat den vorteilhaften Effekt, dass der Laserscanner an einem vertikalen Befestigungsobjekt, beispielsweise einem Mast, über Kopf nach unten anordbar und ausrichtbar ist. Ein weiterer Vorteil kann darin gesehen werden, dass der Laserscanner so nahe am Befestigungsobjekt anordbar ist, wodurch ein nicht erfassbarer Bereich am Fuß des Befestigungsobjekts, beispielsweise einem Mastfuß, minimiert werden kann. Die Aufnahme kann jede drehfest mit der Welle verbundenes Verbindungsstück sein, welches die Welle mit dem Laserscanner drehfest verbinden kann. Die Aufnahme kann auch an einem Ende der Welle integriert sein.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Aufnahme derart ausgebildet, dass die Längsachse der Welle im Schwerpunkt des von der Aufnahme aufnehmbaren Laserscanners liegt. Eine Scanebene des aufnehmbaren Laserscanners, in welcher der Laserscanner eine Punktwolke erfassen kann, kann so von der Längsachse der Welle abweichen. Dies hat den vorteilhaften Effekt, dass beim drehenden Antreiben des Laserscanners keine Unwucht oder Momente entstehen können, welche zu Schäden an der Befestigungseinrichtung oder dem Laserscanner selbst führen können.
Eine derartige Aufnahme oder ein zusätzlich an der Befestigungseinrichtung angeordnetes Schutzgehäuse kann derart ausgebildet sein, dass es den Laserscanner bereichsweise umgeben kann. Ein Vorteil davon kann sein, dass neben dem Antrieb für den Laserscanner so auch der Laserscanner selbst vor Witterungseinflüssen geschützt sein kann.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Antrieb einen Elektromotor und einen Riemenantrieb auf, welcher dazu eingerichtet ist, die Welle drehend anzutreiben. Neben dem Elektromotor und dem Riemenantrieb kann der Antrieb ein Getriebe aufweisen. Der Elektromotor kann als ein Servomotor oder ein Schrittmotor ausgebildet sein. Ein derartiger Antrieb ist für den Einsatz im Überwachungsbereich vorteilhaft, da er einen geräuscharmen Antrieb bereitstellen kann.
Das Laserscanningsystem zum Erfassen eines Objekts gemäß der Erfindung weist die Befestigungseinrichtung zum Befestigen eines Laserscanners an einem Befestigungsobjekt oder einer ihre Ausführungsformen und einen mit einer solchen Befestigungseinrichtung verbundenen Laserscanner auf.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass mit einem alternierend oder schwenkend bewegten Laserscanner die Erfassungsrate oder Abtrastrate, das heißt der zeitliche Abstand zwischen zwei Erfassungszeitpunkten eines unbewegten oder sich bewegenden Objekts, durch notwendige Beschleunigungen in beziehungsweise nach den Umkehrpunkten einer Schwenkbewegung des Laserscanners begrenzt sein kann.
Der Erfindung liegt daher das Konzept zugrunde, einen Laserscanner vielmehr um eine Achse des Scanners, insbesondere um eine zu einer Scanebene des Laserscanners senkrechten Achse oder dessen Hochachse, kontinuierlich rotieren zu lassen. Durch eine derart kontinuierliche Scannerrotation ohne Umkehrphasen in einer Schwenkbewegung kann eine effektive Erfassungsrate oder Rotationsrate des Scanners in vorteilhafter Weise gesteigert werden.
Ein Vorteil der Erfindung besteht auch darin, dass ein 2D-Laserscanner in Kombination mit der erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung als 3D-Laserscanner betrieben werden kann. Dies kann neue Einsatzmöglichkeiten im laserscanningbasierten Erfassen, Erkennen, Verfolgen und Überwachen von Objekten für ganzjährige Außenanwendungen schaffen, da ein 2D-Laserscanner für einen derartigen Dauereinsatz bereits in vorteilhafter Weise aufgrund seiner robusten und nicht rotierenden Bauart ausgebildet sein kann. Insbesondere kann ein im Wesentlichen drehantriebsloser 2D-Laserscanner so für dreidimensionale räumliche Überwachungsaufgaben verwendet werden.
Ein weiterer Vorteil eines mit der Befestigungseinrichtung befestigten und von dieser kontinuierlich drehend angetriebenen Laserscanners besteht darin, dass sowohl die Halterung als auch der Laserscanner selbst einer geringen mechanischen Belastung durch die ruckfreie Bewegung des Laserscanners ausgesetzt sein kann. Somit stellt die Erfindung ein effizientes und zugleich materialschonendes Laserscanningsystem bereit. Sicherheitsrelevante Ausfallzeiten eines laserscanningbasierten Überwachungssystems können so auf ein Minimum reduziert werden.
Der Laserscanner kann dauerhaft oder temporär mit der Befestigungseinrichtung, insbesondere über die mit der Welle der Befestigungseinrichtung drehfest verbundene Aufnahme, angebracht sein. Eine drehfeste Verbindung zwischen Laserscanner und der Welle der Befestigungseinrichtung kann eine zu Wartungszwecken lösbare Verbindung sein. So kann für einen Dauerbetrieb des Laserscanningsystems der Laserscanner austauschbar sein, womit Lücken in der Objekterfassung reduziert werden können.
In einer Ausführungsform befindet sich der Laserscanner zumindest teilweise außerhalb eines Hohlkörpers der Befestigungseinrichtung. Bei dem Hohlkörper kann es sich um einen der genannten Hohlkörper handeln. Der Laserscanner kann außerhalb des Hohlkörpers angeordnet sein, wobei sich die Aufnahme für den Laserscanner außerhalb des Hohlkörpers befinden kann. Hierfür kann die Welle aus dem Hohlkörper herausragen. Vorteilhaft an einer solche Anordnung kann sein, dass der im Hohlkörper angeordnete Antrieb sich so in einem geschlossenen Hohlkörper befinden kann und so eingekapselt angeordnet sein kann, wobei sich die Welle durch eine Öffnung des Hohlkörpers beziehungsweise durch ein Lager aus dem Hohlkörper hinaus erstreckt.
Alternativ kann der Laserscanner innerhalb des Hohlkörpers angeordnet sein, wobei sich auch die Welle und die Aufnahme für den Laserscanner innerhalb des Hohlkörpers befinden können. Ein vorteilhafter Effekt dieser Variante ist, dass der Hohlkörper so auch dem Laserscanner Schutz vor Witterungseinflüssen bereitstellen kann. Der Hohlkörper kann hierbei eine Öffnung aufweisen, welche zumindest durch eine vom Laserscanner erzeugte Scanebene festgelegt werden kann. Beispielweise kann eine schlitzartige Öffnung im Hohlkörper vorgesehen sein, durch welche die Scanebene verläuft. Alternativ kann der Laserscanner auch teilweise innerhalb des Hohlkörpers angeordnet sein, wobei sich auch die Welle und/oder die Aufnahme für den Laserscanner teilweise innerhalb des Hohlkörpers befinden können.
Im Betrieb des Laserscanningsystems kann das Laserscanningsystem derart am Befestigungsobjekt befestigt sein, dass zumindest eine Scanebene des Laserscanners im Wesentlichen vertikal ausgerichtet ist. Alternativ kann die Scanebene auch schräg oder horizontal ausgerichtet sein. Hierfür kann der Laserscanner selbst beziehungsweise eine Scanrichtung desselben, welche die Scanebene festlegen kann, nach unten ausgerichtet sein. Alternativ kann eine dieser Ausrichtungen auch nach oben, seitlich oder geneigt sein.
Das Trackingsystem zum Erfassen und Verfolgen eines Objekts gemäß der Erfindung weist einen Laserscanner auf, welcher zum kontinuierlichen Erfassen von Objektinformationen drehbar gelagert und drehend antreibbar ist.
Unter dem Tracking eines Objekts kann dessen Erkennen, Modellieren und/oder Verfolgen mittels der von dem Laserscanner erzeugten Objektinformationen verstanden werden.
Das kontinuierliche Erfassen des Laserscanners kann das kontinuierliche Rotieren desselben und ein kontinuierliches Aussenden von Laserpulsen zum Erzeugen einer Vielzahl von Punkten, das heißt einer Punktwolke, aufweisen. Neben dem kontinuierlichen Rotieren des Laserscanners kann ein Laserstrahl mittels einer sich im Laserscanner befindenden optischen Ablenkeinrichtung in einer Scanebene abgelenkt werden. Mit anderen Worten kann die Ablenkeinrichtung den Laserstrahl beziehungsweise den Laserpuls zweidimensional in der Scanebene kontinuierlich Ablenken um eine zweidimensionale Punktwolke erzeugen. Durch das Rotieren des Laserscanners kann die Scanebene sternartig im Raum verdreht werden, wodurch eine Vielzahl von zweidimensionalen Punktwolken eine dreidimensionale Punktwolke erzeugen können.
Die Ablenkeinrichtung des Laserscanners kann einen Spiegel aufweisen, welcher verschwenkt wird oder welcher kontinuierlich rotiert, um einen im Laserscanner erzeugten stationären Laserstrahl in der von der Spiegelbewegung definierten Scanebene aufzufächern. Eine kontinuierliche Rotation hat den vorteilhaften Effekt, dass so mit der Erfindung eine 3D-Punktwolke auf einem stationären Laserstrahl und im Wesentlichen nur rotierenden Bewegungen zur Strahlablenkung erzeugt werden kann.
Bei den Objektinformationen kann es sich um eine Punktwolke handeln, welche eine Vielzahl von einzelnen, berührungslos gemessenen Einzelpunkten aufweist. Ein Einzelpunkt kann basierend auf dem Pulslaufzeitverfahren und/oder dem Phasenvergleichsverfahren gemessen werden, wobei eine Laufzeit und/oder ein Phasenversatz eines ausgesandten, an einem Objekt reflektierten und wieder vom Laserscanner empfangenen Laserpulses der Berechnung einer Distanz zwischen dem Laserscanner und einem angemessenen Objekt zugrunde gelegt werden kann. Neben Einzelpunkten, welche aus der Distanz und einem Ablenkwinkel des Laserstrahls polar berechnet werden können, kann jedem Punkt auch eine Intensität des empfangenen Laserstrahls, insbesondere einem auf Infrarotlicht basierendem Laserstrahl, zugeordnet werden.
Das Trackingsystem zum Erfassen und Verfolgen eines Objekts weist ferner eine Speichereinheit zum Speichern von der von dem Laserscanner zu unterschiedlichen Zeitpunkten kontinuierlich erfassten Objektinformationen auf.
Eine Erfassungsrate und Abtastrate des Laserscanners basiert auf Winkelinkrementen der Strahlablenkung im Laserscanner, deren Geschwindigkeit sowie der Rotationsgeschwindigkeit des Laserscanners, welche durch die Befestigungseinrichtung erzeugt werden kann. Hieraus resultieren die Zeitpunkte oder Zeitabstände zwischen einzelnen erfassten Objektinformationen.
Als Speichereinheit kann grundsätzlich jeder Datenspeicher oder jedes Speichermedium vorgesehen sein, welcher zum Speichern der Objektinformation geeignet ist. Hierfür kann ein Datenträger im oder außerhalb des Laserscanners verwendet werden. Die vom Laserscanner erfassten Objektinformation können über eine drahtgebundene oder drahtlose Datenübertragung vom Laserscanner zu einer Speichereinheit, beispielsweise in einer Umgebung eines Nutzers oder Bedieners des Trackingsystems übertragen werden.
Das Trackingsystem zum Erfassen und Verfolgen eines Objekts weist zudem eine Datenverarbeitungseinheit auf, welche dazu eingerichtet ist, ein Bewegungsverhalten des Objekts basierend auf den gespeicherten Objektinformationen zu ermitteln.
Als Datenverarbeitungseinheit kann grundsätzlich jeder Computer oder jeder Rechner vorgesehen sein, welcher zum Auswerten einzelner stationärer Objektinformationen hinsichtlich kinematischer oder dynamischer Objektinformationen geeignet ist. Mit anderen Worten kann die Datenverarbeitungseinheit dazu eingerichtet sein, Objekte basierend auf dem zeitlichen Verlauf der Objektinformation des Laserscanners zu verfolgen. Die Datenverarbeitungseinheit kann im- oder außerhalb des Laserscanners vorgesehen sein. Die vom Laserscanner erfassten Objektinformationen können über eine drahtgebundene oder drahtlose Datenübertragung vom Laserscanner, beispielsweise in die Umgebung des Nutzers oder Bedieners des Trackingsystems übertragen werden. Dies kann über die Speichereinheit erfolgen.
Eine Kernidee der Erfindung besteht somit darin, ein effizient und schnellabtastendes System zum Tracken von Objekten bereitzustellen, welches so ein zuverlässiges Erkennen und Verfolgen von sich bewegenden Objekten ermöglicht. Mit zeitlich und räumlich hochaufgelösten Punktwolken, insbesondere durch das rotierende Ablenken und Verdrehen des Laserstrahls des Laserscanners erzeugten Punktwolken, können entsprechend hohe Erfassungsraten mittles kontinuierlichem Laserscanning durch das Trackingsystem realisiert werden. Insbesondere ist es möglich, Erfassungsraten bereitzustellen, mit denen das Detektieren und Verfolgen von sich mit typischen Geschwindigkeiten im Verkehrsbereich bewegenden Objekten, beispielsweise Fahrzeugen, realisiert werden kann.
Das Bewegungsverhalten des Objekts kann in der Speichereinheit gespeichert werden. Ferner kann das Bewegungsverhalten des Objekts angezeigt, visualisiert oder analysiert werden. Das Bewegungsverhalten kann aus erfassten Positionen des Objekts zu unterschiedlichen Erfassungszeiten abgeleitet werden.
Aus dem zeitlichen Verlauf, das heißt beispielweise aus einer Bewegung der Messpunkte und/oder einer Bewegung der Messpunkte zueinander kann bestimmt werden welche Messpunkte zu einem Objekt gehören. Die Datenverarbeitungseinheit kann so Objekte aus dem Verlauf der Objektinformation generieren, wobei beispielsweise Objektinformation beziehungsweise Messpunkte zu Objekten zusammenfassen werden können. Einem erzeugten beziehungsweise generierten Objekt kann beispielsweise ein eindeutiger Identifikator zugeordnet werden. Dies ermöglicht das Erfassen und Verfolgen eines Objekts sowohl im Erfassungsbereich eines Laserscanners, als auch über mehrere Erfassungsbereiche von mehreren Laserscannern hinweg.
Ferner können bereits mit einem Laserscanner mehrere Objekte, beispielsweise sich hintereinander befindende Objekte oder mehrerer Objekte in einer Reihe, erfasst werden. So kann beispielsweise ein Platoon, welches mehrere hintereinanderfahrende Lastwägen aufweist, erfasst werden. Die Objekte können unterschieden werden, da Messpunkte des Laserscanners einzelnen Objekten zugeordnet werden können und die Objekte somit unterschieden werden können. Das Zuordnen zu Objekten, das Erkennen von Objekten und/oder das Unterscheiden von Objekten kann auf bekannten Verfahren der punktwolkenbasierten Objekterkennung erfolgen, beispielsweise können geometrische Formen aus den Punktwolken einem Objekt mittels einem Matchingalgorithmus zugeordnet werden.
Somit kann mindestens ein Laserscanner jeweils eine Vielzahl von Objekten erfassen und/oder die Datenverarbeitungseinheit kann dazu eingerichtet sein, die Vielzahl von Objekten basierend auf einem zeitlichen Verlauf der erfassten Objektinformation eines oder mehrerer Laserscanner zu generieren. Es können auch Messpunkte bezüglich eines Objekts von einer Vielzahl von Laserscannern, das heißt mindestens zwei Laserscannern, erfasst werden. Die Datenverarbeitungseinheit kann auch dazu eingerichtet sein, die Messpunkte des mindestens einen Laserscanner bezüglich des Objekts zusammenzufassen, um Objekte zu modellieren beziehungsweise deren Geometrie abzuleiten und somit die Objekte zu vermessen.
In einer Ausführungsform weist das Trackingsystem die Befestigungseinrichtung zum Befestigen des Laserscanners an einem Befestigungsobjekt oder eine ihrer Ausführungsformen auf. Das kontinuierliche Erfassen von Objektinformationen kann so basierend auf der Befestigungseinrichtung durchgeführt werden, wobei eine Lagerung, welche den Laserscanner drehbar lagert, und ein Antrieb, welcher den Laserscanner drehend antreibt, mit der Befestigungseinrichtung bereitgestellt werden können. Ein derartiges Einsetzen der Befestigungseinrichtung hat den vorteilhaften Effekt, dass ein kontinuierliches Objekttracking mittels eines zweidimensional scannenden Laserscanners basierend auf dreidimensionalen Punktwolken erfolgen kann.
In weiteren Ausführungsformen der Befestigungseinrichtung, des Laserscanningsystems und/oder des Trackingsystems ist der Laserscanner ein 2D-Laserscanner. Bei dem 2D-Laserscanner kann es sich um einen zeilenartig oder fächerartig scannenden Distanzmesser handeln. Der 2D-Laserscanner kann einen Erfassungsbereich aufweisen, welcher durch einen Erfassungswinkel, beispielsweise ungefähr 180 Grad, 190 Grad oder 270 Grad, aufgespannt sein kann, in welchem der Laserstrahl des 2D-Scanners inkrementell abgelenkt werden kann. Der Erfassungsbereich kann im Weiteren eine Erfassungsentfernung aufweisen, bis zu welchem der an Objekten reflektierte Laserstrahl noch derart vom Scanner empfangen werden kann, dass ein Messpunkt ausgewertet werden kann. Das Verwenden eines Laserscanners hat den Vorteil, dass Objekte im Wesentlichen unabhängig von Beleuchtungsverhältnissen, beispielsweise auch bei Dunkelheit, in der Nacht oder bei direkter Sonnenlichteinstrahlung, und unabhängig von Witterungsbedingungen, beispielsweise auch bei Niederschlag oder Nebel, erfasst und somit getrackt werden können.
In einer weiteren Ausführungsform umfassen die zu unterschiedlichen Zeitpunkten kontinuierlich erfassten Objektinformationen eine Vielzahl von Datenpunkten. Die Vielzahl von Datenpunkten können eine Vielzahl von Messpunkten sein, welche eine Punktwolke darstellen. Die Datenpunkte können gefiltert werden. Ein Filter kann entfernungsabhängig, intensitätsabhängig oder temporär bestimmte Datenpunkte filtern. Das Filtern der Objektinformation ist vorteilhaft, da so das Datenvolumen und Rechenzeit bei der Auswertung der Datenpunkte zum Tracken eines Objekts reduziert werden kann.
In dieser Ausführungsform ist die Datenverarbeitungseinheit ferner dazu eingerichtet, zum Erkennen eines Objekts Datenpunkte einem Objekt zuzuordnen, um das Objekt in den kontinuierlich erfassten Objektinformationen zu verfolgen. Das Zuordnen und Erkennen kann merkmalsbasiert auf geometrisch aus den Datenpunkten extrahierten Merkmalen erfolgen. Beispielsweise können aus extrahierten Kanten Konturen eines Objekts, beispielsweise eine Nutzfahrzeugs so zuverlässig abgeleitet werden. So kann das Bewegungsverhalten eines verfolgten Objekts basierend auf geometrischer Information, beispielsweise einem Normalenvektor einer erkannten und verfolgten Fläche des Objekts, erfolgen.
In einer weiteren Ausführungsform weist das Trackingsystem eine Vielzahl von Laserscannern auf. Ein derartig redundantes Laserscanning kann einerseits den Erfassungsbereich des Trackingsystems vergrößern und andererseits Erfassungslücken schließen. So können Bereich, die von einem Laserscanner zum Beispiel aufgrund einer Abschattung oder eines Schlagschattens nicht erfassbare Objekte aufweisen, von einem anderen Laserscanner erfasst werden. Dies ist beispielsweise beim Tracken von Fahrzeugen vorteilhaft, da diese so von verschiedenen Seiten und im Wesentlichen unabhängig von deren Aufenthaltsorten erfasst und verfolgt werden können.
In dieser Ausführungsform weist jeder Laserscanner einen Datenerfassungsbereich auf, in welchem Objektinformationen erfassbar sind. Der jeweilige Datenerfassungsbereich kann sich radial um einen Laserscanner erstrecken. Der Radius des Datenerfassungsbereichs kann durch eine maximale Messdistanz des Laserscanners festgelegt sein. Der Radius kann auch mit einem Filter definiert werden. In dieser Ausführungsform sind ferner die Datenerfassungsbereiche der Laserscanner paarweise benachbart zueinander angeordnet. Ein daraus resultierender Datenerfassungsbereich eines Laserscannersystems, welches eine Vielzahl von Laserscanner aufweist, kann so vergrößert werden.
Ein vorteilhafter Effekt von mehreren Laserscannern kann darin gesehen werden, dass ein Tracken von Objekten somit basierend auf mehreren Punktwolken erfolgen kann. Hierfür können diese in ein gemeinsames Koordinatensystem transformiert werden. Es kann somit eine Bewegung eines Objekts nicht nur selektiv im Erfassungsbereich eines einzelnen Laserscanners, sondern über mehrere Erfassungsbereiche analysiert werden. Damit kann eine Objektverfolgung über mehrere Erfassungseinheiten ermöglicht werden.
In einer weiteren Ausführungsform überlappen sich die Datenerfassungsbereiche der Laserscanner paarweise zumindest abschnittsweise in einem Überlappungsbereich. Ein derartiges Redundanzkonzept hat den vorteilhaften Effekt, dass ein Objekt beim Verlassen eines Bereichs und beim Auftreten in einem anderen Bereich zuverlässig weiterverfolgt werden kann. Auch der Ausfall eines Laserscanners kann so zumindest bereichsweise kompensiert werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Datenverarbeitungseinheit dazu eingerichtet, basierend auf den Objektinformationen mindestens eines von einer Ausdehnung des Objekts, einer Länge des Objekts, einer Breite des Objekts, einer Höhe des Objekts, einer Position des Objekts und einer Orientierung des Objekts zu bestimmen. Die Datenverarbeitungseinheit kann hierfür basierend auf einer zu einem Erfassungszeitpunkt von einem oder mehreren Laserscannern erfassten Punktwolke oder einem zeitlichen Verlauf von Objektinformationen in mehreren Punktwolken eingerichtet sein. Eine derartige Objektvermessung kann punktbasiert oder mittels geometrischer Modellierung, insbesondere einem Fitting von geometrischen Formen oder Modellen erfolgen.
Ein Vermessen von getrackten Objekte kann Vorteile bei einem Einbinden der getrackten Objekte in einen Logistikprozess, beispielweise einem Parkplatzmanagement, haben. Hierfür ist es vorteilhaft neben dem Bewegungsverhalten der sich auf dem Parkplatz befinden Objekte auch deren Geometrie zu erfassen.
In einer weiteren Ausführungsform weist das von der Datenverarbeitungseinheit ermittelte Bewegungsverhalten mindestens eines von einem Erscheinen des Objekts, einem Stillstand des Objekts, einer Positionsänderung des Objekts, einer Geschwindigkeit des Objekts, einer Geschwindigkeitsänderung des Objekts und einem Verschwinden des Objekts auf. Das Bewegungsverhalten kann ferner die Bewegungsrichtung des Objekts aufweisen, wobei die Bewegungsrichtung aus der Positionsänderung abgeleitet werden kann. Hierfür kann mindestens ein Objektinformationsdatensatz gespeichert werden, wobei jeder Objektinformationsdatensatz eine Vielzahl von Objektinformationen eines oder mehrerer Laserscanner aufweist, welche zu einem oder an mehreren Zeitpunkten erfasst worden sind. Das Bewegungsverhalten kann von der Datenverarbeitungseinheit, welche dazu eingerichtet sein kann, Objekte basierend auf einem zeitlichen Verlauf der Objektinformationen des mindestens eines Objektinformationsdatensatzes zu generieren, ausgewertet werden.
Der zeitliche Verlauf der Objektinformationen kann hierbei eine Relativbewegung mindestens zweier Messpunkte, welche basierend auf der Vielzahl von Objektinformationen bestimmt werden können, aufweisen. Die Messpunkte können hierfür zu unterschiedlichen Zeitpunkten von einem Laserscanner erfasst werden. Die Messpunkte können auch eine zeitliche Abfolge mindestens zweier Messpunkte aufweisen, welche von mindestens zwei verschiedenen Laserscannern erfasst worden sind. Ferner können basierend auf einem räumlichen Pfad oder zeitlichen Verlauf von Messpunkten, einem Abstand von Messpunkten mit einer konstanten Relativgeschwindigkeit oder einer Relativgeschwindigkeit von Null und/oder einem Abstand zwischen Erfassungsbereichen, sowie weiterer zusätzlicher Parameter weitere zusätzliche Eigenschaften der Objekte oder Metainformationen bestimmt werden.
Ein Verfahren zum Tracken, Erfassen und/oder Verfolgen eines Objekts kann als Verfahrensschritt ein Erfassen, Abtasten und/oder Scannen von Objekten mit einem Laserscanner aufweisen. Der Laserscanner kann hierfür zum kontinuierlichen Erfassen von Objektinformationen drehbar gelagert sein und drehend angetrieben werden. Als weiterer Verfahrensschritt kann ein Speichern von der mit dem Laserscanner zu unterschiedlichen Zeitpunkten kontinuierlich erfassten Objektinformationen vorgesehen sein. Als weiterer Verfahrensschritt kann ein Ermitteln eines Bewegungsverhaltens des Objekts basierend auf den gespeicherten Objektinformationen mit einer Datenverarbeitungseinheit durchgeführt werden. Das Verfahren kann jeden weiteren zuvor beschrieben Schritt aufweisen.
Das Flächenüberwachungssystem zum Überwachen einer flächenhaften baulichen Anlage gemäß der Erfindung weist das Trackingsystem zum Erfassen und Verfolgen eines Objekts oder einer seiner Ausführungsformen auf.
Die flächenhafte bauliche Anlage kann grundsätzlich jedes Bauwerk oder jede Vielzahl von Bauwerken aus den Bereichen der Infrastruktur, des Hoch- oder Tiefbaus aufweisen. Eine beispielhafte flächenhafte bauliche Anlage kann ein Parkplatz, ein Parkhaus, ein Tunnel, eine Brücke, ein Hafen, eine Baustelle, ein Lagerplatz oder ein Containerumschlagplatz oder eine sonstige Großfläche sein. Die flächenhafte bauliche Anlage kann somit grundsätzlich auch jede von einem Fahrzeug befahrbare Fläche sein.
Bei dem Flächenüberwachungssystem zum Überwachen einer flächenhaften baulichen Anlage ist ein Laserscanner des Trackingsystems oberhalb einer zu überwachenden Fläche angeordnet.
Mit einer derart exponierten Anordnung des Laserscanners kann der Laserscanner über Kopf mit einem nach unten ausgerichteten Erfassungsbereich betrieben werden. Dies ist vorteilhaft, da der Laserscanner so vor Vandalismus geschützt werden kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass Personen, Tiere und Fahrzeuge das Laserscanning nicht stören können, insbesondere keine unmittelbaren Erfassungshindernisse darstellen können.
Ein Konzept der Erfindung kann somit darin gesehen werden, ein variables Überwachungssystem basierend auf Laserscanning bereitzustellen, mit welchem Großflächen bei geringem Hardware- und Personaleinsatz mittels Laserscanning effizient überwacht werden können. Dabei kann es erwünscht sein, ein Flächenüberwachungssystem bereitzustellen, welches auf zumindest einem der vorgenannten erfindungsgemäßen Konzepte beruht. Erfassbare und erkennbare Objekte beziehungsweise zu einem Objekt zusammenfassbare Messpunkte können somit in ihrer Bewegung über eine Gesamtfläche, welche von Laserscannererfassungsbereichen abgedeckt werden kann, verfolgt werden.
Das Flächenüberwachungssystem kann dazu eingerichtet sein, freie und/oder besetzte Bereiche zwischen erfassten und verfolgten Objekten basierend auf deren erfassten Positionen und/oder deren Bewegungsverhalten zu bestimmen. So kann beispielsweise bei einem überwachten Parkplatz bestimmt werden, ob und wenn ja wie viele Stellplätze auf dem Parkplatz verfügbar sind. Das Verfolgen von Fahrzeugen auf einem Parkplatz mittels kontinuierlichem Laserscanning kann vorteilhaft sein, da somit ein Parkleitsystem in Quasi-Echtzeit bereitgestellt werden kann.
In einer Ausführungsform ist die Datenverarbeitungseinheit des Trackingsystems dazu eingerichtet, eine Vielzahl von Objekten synchron zu verfolgen. Hierbei können eine Vielzahl ähnlicher oder verschiedener Objekte verfolgt und nach ihrer Objektart klassifiziert werden. Eine Objektklassifikation kann basierend auf der Geometrie und/oder dem Bewegungsverhalten der Objekte erfolgen. Ein vorteilhafter Effekt hiervon kann sein, dass das Flächenüberwachungssystem so als Geoinformationssystem oder als Objektinformationssystem betrieben werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform weist das Flächenüberwachungssystem eine Sendeeinheit zum Senden von Information bezüglich eines freien Flächenbereichs und/oder des Bewegungsverhaltens des Objekts an eine mobile Einheit auf. Somit kann jede bereitgestellte oder abgeleitete Objektinformation beispielsweise an Fahrer von Fahrzeugen auf deren Mobiltelefone, an ein Verkehrsleitsystem oder an ein Navigationsgerät übermittelt werden.
In einer weiteren Ausführungsform weist das Flächenüberwachungssystem die mobile Einheit auf, wobei die mobile Einheit eine Empfangseinheit und eine Datenanzeigeeinheit aufweist und dazu ausgebildet ist, Information von der Sendeeinheit mittels der Empfangseinheit zu empfangen und Information basierend auf der empfangenen Information bezüglich des freien Flächenbereichs und/oder des Bewegungsverhaltens des Objekts an einen Benutzer über die Datenanzeigeeinheit auszugeben. Information bezüglich derart überwachter Bereiche und/oder erfasster Objekte kann so an einen Benutzer über die Datenanzeigeeinheit ausgegeben werden. So kann beispielsweise ein Fahrer eines Nutzfahrzeugs über vorhandene freie Parkplätze informiert werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist die flächenhafte bauliche Anlage eines oder eine Kombination von einem Parkplatz, einem Containerumschlagplatz und einem Hafen.
In einer Ausführungsform des Laserscanningsystems, des Trackingsystems oder des Flächenüberwachungssystems ist das Objekt eines von einem Nutzfahrzeug, insbesondere einem Lastkraftwagen oder einem Bus, einem Personenkraftwagen, einem Container, einem Schiff, einem Flugzeug und einer Person. Daneben können grundsätzlich alle schienengebunden und nicht-schienengebunden Fahrzeuge von dem Flächenüberwachungssystem getrackt werden.
Ein Verfahren zum Überwachen einer Fläche oder einer flächenhaften baulichen Anlage kann die Verfahrensschritte des Verfahrens zum Tracken, Erfassen und/oder Verfolgen eines Objekts aufweisen. Bei dem Verfahren kann ein Laserscanner oberhalb einer zu überwachenden Fläche angeordnet werden. Zudem kann das Verfahren jeden weiteren zuvor beschrieben Schritt aufweisen.
Figurenliste
Im Folgenden werden weitere exemplarische Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mit Verweis auf die Figuren beschrieben.

1 zeigt schematisch Komponenten einer Befestigungseinrichtung, eines Laserscanningsystems und eines Trackingsystems in einer seitlichen Ansicht nach einem Aspekt.
2 zeigt schematisch Komponenten einer Befestigungseinrichtung, eines Laserscanningsystems und eines Trackingsystems in einer seitlichen Ansicht nach einem weiteren Aspekt.
3 zeigt schematisch Komponenten der Befestigungseinrichtung, des Laserscanningsystems und des Trackingsystems gemäß 1 und 2 in einer Draufsicht.
4 zeigt schematisch eine flächenhafte bauliche Anlage mit einem Trackingsystem und einem Flächenüberwachungssystem.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.
Werden in der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in verschiedenen Figuren die gleichen Bezugszeichen verwendet, so bezeichnen diese gleiche oder ähnliche Elemente. Gleiche oder ähnliche Elemente können aber auch durch unterschiedliche Bezugszeichen bezeichnet sein.
Die 1 zeigt ein Trackingsystem 300 nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ein Laserscanningsystem 200 nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und eine Befestigungseinrichtung 100 nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Das Trackingsystem 300 und das Laserscanningsystem 200 weisen einen 2D-Laserscanner 60 auf. Das Trackingsystem 300 umfasst ferner eine Speichereinheit (nicht gezeigt) und eine Datenverarbeitungseinheit (nicht gezeigt).
Elemente des Laserscanningsystems 200, welches neben dem 2D-Laserscanner 60 die Befestigungseinrichtung 100 aufweist, sollen im Folgenden im Detail beschrieben werden. Die detaillierte Beschreibung bezieht sich somit auch auf die Elemente der Befestigungseinrichtung 100.
Der 2D-Laserscanner 60 wird zum Erzeugen einer 3D-Punktwolke von der Befestigungseinrichtung 100 rotierend angetrieben. Die Befestigungseinrichtung 100 kann hierfür an einem Mast 2 als Befestigungsobjekt angeordnet sein. Die Befestigungseinrichtung 100 hat hierfür eine Halterung 20, welche mindestens eine Klemme 22 aufweisen kann. Die Klemme 22 kann einen Träger 9 und/oder einen Hohlkörper 10 der Befestigungseinrichtung 100 mit einem Befestigungsobjekt, beispielsweise dem Mast 2, verbinden, wobei der Träger 9 beziehungsweise der Hohlkörper 10 an dem Befestigungsobjekt manschettenartig befestigt werden kann. Hierfür kann die Klemme 22 an einer Seitenwand 11 des Hohlkörpers 10 befestigt sein.
Der Hohlkörper 10 kann wie in diesem Ausführungsbeispiel gezeigt rechteckig oder kastenförmig ausgebildet sein, wobei der Hohlkörper mindestens die eine Seitenwand 11 und eine obere Wand 12 und eine untere Wand oder einen Boden 13 aufweisen kann. Der Hohlkörper 10 kann an dem Träger 9 angeordnet sein und von ihm getragen werden.
Eine Scanebene 62 des 2D-Laserscanners 60, welche auch als Erfassungsebene des 2D-Laserscanners 60 bezeichnet werden kann, kann so im Wesentlichen rechtwinklig zu einer zu überwachenden Fläche (nicht gezeigt in 1 bis 3) ausgebildet sein. Mit anderen Worten kann die Scanebene 62 des 2D-Laserscanners 60 parallel zum Befestigungsobjekt, hier zu dem Mast 2, angeordnet sein.
Oberhalb des Trägers 9 und im Hohlkörper 10 ist ein Antrieb 30 angeordnet, welcher den 2D-Laserscanner 60 drehend antreibt. Der Antrieb 30 kann einen Elektromotor 32, ein Getriebe 34 und einen (Zahn-)Riemenantrieb 36 aufweisen. Der Hohlkörper 10 kann so als abnehmbares Gehäuse den Antrieb 30 schützen.
Der Elektromotor 32 und das Getriebe 34 können ein erstes Zahnriemenrad 37 drehend antreiben, welches unterhalb des Elektromotors 32 und des Getriebes 34 angeordnet sein kann. Das erste Zahnriemenrad 37 kann hierbei über das Getriebe 34 mit dem Elektromotor 32 verbunden sein. Seitlich von dem ersten Zahnriemenrad 37 kann ein zweites Zahnriemenrad 39 im Hohlkörper 10 angeordnet sein. Das erste Zahnriemenrad 37 kann mit dem zweiten Zahnriemenrad 39 durch einen Zahnriemen 38 zum Übertragen eines Drehmoments vom ersten Zahnriemenrad 37 auf das zweite Zahnriemenrad 39 verbunden sein. Der Zahnriemen 38 kann hierfür eine Zahnung aufweisen, welche formschlüssig in die jeweiligen Zahnungen der Zahnriemenräder 37, 39 eingreift.
Das zweite Zahnriemenrad 39 ist drehfest mit einer Welle 40 verbunden, wobei die Wellenachse 42, welche die Längsachse der Welle 40 ist, zentral durch das zweite Zahnriemenrad 39 verläuft. Die Welle 40 kann unterhalb des zweiten Zahnriemenrads 39 in einem ersten Drehlager 41 gelagert sein. Das erste Drehlager 41 kann hierfür in eine untere Wandung oder im Boden 13 des Hohlkörpers 10 integriert sein. Die Welle 40 kann sich durch das erste Drehlager 41 von einem inneren Hohlraum des Hohlkörpers 10 nach außen erstrecken.
Die Welle 40 kann sich ferner oberhalb des zweiten Zahnriemenrads 39 in ein Gehäuse 44 hinein durch eine Öffnung 43 im Gehäuse 44 erstrecken. Die Welle 40 kann in der Öffnung 43 nicht gelagert sein. Mit anderen Worten kann die Welle 40 berührungslos in das Gehäuse 44 geführt sein. In dem Gehäuse 44 kann eine Elektronik (nicht gezeigt) für den 2D-Laserscanner 60 und/oder eine Schrittmotorsteuerung (nicht gezeigt) für den 2D-Laserscanner 60 angeordnet sein. Die Elektronik kann mit dem 2D-Laserscanner 60 über einen Schleifringübertrager (nicht gezeigt) kommunizieren, wobei der Schleifringübertrager zur Datenübertragung zwischen Elektronik und 2D-Laserscanner 60 vorgesehen sein kann. Die Welle 40 kann so berührungslos in das Gehäuse 44 geführt sein, um entsprechende elektrische Signale von oder zum 2D-Laserscanner 60 über den Schleifringübertrager berührungslos abzugreifen. Ferner kann so mindestens eine Referenzposition und Drehpositionen der Welle 40 abgegriffen werden.
Räumliche Polarkoordinaten können so aus mit dem 2D-Laserscanner 60 durchgeführten Distanzmessungen, mit im 2D-Laserscanner 60 intern erfolgenden Strahlablenkung je Distanzmessung und mit den an der Welle 40 abgegriffenen Drehpositionen gebildet werden, um räumliche 3D-Koordinaten mit dem 2D-Laserscanner 60 zu generieren. Eine Drehposition kann hierfür einer oder mehreren Distanzmessungen und/oder einer oder mehreren Strahlablenkungen zugeordnet werden.
Zusätzlich kann ein zweites Drehlager (nicht gezeigt) an dem Gehäuse angeordnet sein, welches so zudem eine konstruktive Stützstruktur innerhalb des Hohlkörpers 10 darstellen kann. Das Gehäuse 44 kann an einem Antriebsgehäuse 31 angeordnet sein. Die Wellenachse 42 kann durch das Gehäuse 44 hindurch verlaufen.
Die Wellenachse 42 kann im Wesentlichen parallel zu einer Antriebsachse 35, welche mittig durch das erste Zahnriemenrad 37 verlaufen kann, angeordnet sein. Zudem können die Wellenachse 42 und/oder die Antriebsachse 35 im Wesentlichen parallel zu einer Mastlängsachse 3 verlaufen.
An der Welle 40 kann außerhalb des Hohlkörpers 10 eine Aufnahme 50 drehfest angebracht sein, an welcher der 2D-Laserscanner 60 über Kopf befestig sein kann. Der 2D-Laserscanner 60 kann so angeordnet sein, dass die Wellenachse 42 durch die Scanebene 62 verläuft. Alternativ oder zusätzlich kann der 2D-Laserscanner 60 so angeordnet sein, dass die Wellenachse 42 durch dessen Schwerpunkt (nicht gezeigt) verläuft.
In 2 ist eine Befestigungseinrichtung 100 nach einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und entsprechende weitere Ausführungsformen eines Trackingsystems 300 und eines Laserscanningsystems 200 gezeigt.
Im Unterschied zu der in 1 gezeigten Ausführungsform der Befestigungseinrichtung 100 ist der Zahnriemenantrieb 36 des Antriebs 30 unterhalb des Trägers 9 angeordnet, wobei der Antrieb 30 vom Hohlkörper 10 umgeben sein kann. Der Hohlkörper 10 kann dabei in ein erstes Gehäuse 15, welches im Wesentlichen den Elektromotor 32 und das Getriebe 34 oberhalb des Trägers 9 umgeben kann, und ein zweites Gehäuse 16, welches den Zahnriemenantrieb 36 unterhalb des Trägers 9 umgeben kann, unterteilt sein. Die Welle 40 erstreckt sich dabei im Wesentlichen berührungslos nach unten durch eine Öffnung 14 im zweiten Gehäuse 16, um mit dem 2D-Laserscanner 60 unterhalb des zweiten Gehäuses 16 über die Aufnahme 40 drehfest verbunden zu sein.
Die in 2 gezeigte Ausführungsform ist durch ihre kompakte beziehungsweise gedrungene Bauweise, insbesondere einer im Vergleich zu der in 1 gezeigten tieferen Anordnung des Antriebs 30 und seiner Komponenten, in vorteilhafter Weise platzsparender.
In 3 sind Komponenten des Trackingsystems 300, des Laserscanningsystems 200 und der Befestigungseinrichtung 100 nach den in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen von oben gezeigt. Der Träger 9 und der Hohlkörper 10 sind dabei lediglich schematisch gezeigt.
Zusätzlich zu den Darstellungen in den 1 und 2 ist in 3 eine erste Spannschraube 21 und eine zweite Spannschraube 23 gezeigt, welche die Klemme 22 am Mast 2 verspannen kann, um den Träger 9 und den Hohlkörper 10 horizontal versetzt neben dem Mast 2 zu befestigen. Alternativ oder zusätzlich kann ein Querträger 24 vorgesehen sein, welcher die Klemme 22 mit dem Hohlkörper 10 verbinden kann.
Die Scanebene 62 ist in 3 in einer von einer Vielzahl von Ausrichtungen gezeigt, wobei die Scanebene 62 sich sternartig um die Wellenachse 42 drehen kann.
In 4 ist eine flächenhafte bauliche Anlage 80 mit Datenerfassungsbereichen 70 einer Vielzahl von 2D-Laserscannern 60 eines Trackingsystems und eines Flächenüberwachungssystems gezeigt. Ein einzelner Datenerfassungsbereich 70 kann sich radial um einen 2D-Laserscanner 60 erstrecken. Die oberhalb der Anlage 80 angeordneten 2D-Laserscanner 60, welche jeweils mit einer Befestigungseinrichtung an einem jeweiligen Mast (beides in 4 nicht gezeigt) angeordnet sein können, können so einen sich radial nach unten ausgedehnten Datenerfassungsbereich 70 aufweisen. Die Datenerfassungsbereiche 70 können sich paarweise beziehungsweise gruppenweise in Überlappungsbereichen 72 überlappen, wobei eine Gruppe aus mindestens zwei Datenerfassungsbereichen 70 von mindestens zwei 2D-Laserscannern 70 gebildet sein kann.
Mit einem derartigen Trackingsystem 300 oder Flächenüberwachungssystem ist es somit ermöglicht eine Vielzahl von auf einer Fläche 82 sich bewegenden Objekten (nicht gezeigt in den Figuren) zu verfolgen und somit zu überwachen.
Der Begriff „Einheit“ in der vorrausgehenden Beschreibung ist nicht beschränkt auf eine physikalische Einheit zu verstehen. Es kann sich bei den oben genannten Einheiten auch beispielsweise um Software oder Routinen handeln, welche auf einem gemeinsamen Chip oder auch verteilt über mehrere Chips oder Computer implementiert werden können.
Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „umfassend“ und „aufweisend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
Bezugszeichenliste

2: Mast
3: Mastlängsachse
9: Träger
10: Hohlkörper
11: Seitenwand
12: obere Wand
13: Boden
14: Öffnung
15: erstes Gehäuse
16: zweites Gehäuse
20: Halterung
21: erste Spannschraube
22: Klemme
23: zweite Spannschraube
24: Querträger
30: Antrieb
31: Antriebsgehäuse
32: Elektromotor
34: Getriebe
35: Antriebsachse
36: Zahnriemenantrieb
37: erstes Zahnriemenrad
38: Zahnriemen
39: zweites Zahnriemenrad
40: Welle
41: erstes Drehlager
42: Wellenachse
43: Öffnung
44: Gehäuse
50: Aufnahme
60: 2D-Laserscanner
62: Scanebene
70: Datenerfassungsbereich
72: Überlappungsbereich
80: bauliche Anlage
82: Fläche
100: Befestigungseinrichtung
200: Laserscanningsystem
300: Trackingsystem

Claims

Befestigungseinrichtung zum Befestigen eines Laserscanners an einem Befestigungsobjekt, mit einem Träger (9), einer Halterung (20) zum starren Halten des Trägers (9) an dem Befestigungsobjekt, einem Antrieb (30) zum drehenden Antreiben des Laserscanners, wobei der Antrieb (30) an dem Träger (9) angeordnet ist, und einer mit dem Antrieb (30) verbundenen Welle (40) zum Übertragen eines Drehmoments auf den Laserscanner, wobei die Welle (40) an dem Träger (9) drehend gelagert ist und zum drehfesten Verbinden des Laserscanners ausgebildet ist.
Befestigungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei der Träger (9) einen Hohlkörper (10) aufweist und wobei der Antrieb (30) zumindest bereichsweise innerhalb des Hohlkörpers (10) angeordnet ist.
Befestigungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Halterung (20) derart ausgebildet ist, dass der Träger (9) seitlich an dem Befestigungsobjekt, insbesondere einem Mast (2), gehalten werden kann, wobei eine Längsachse der Welle (40) zum Befestigungsobjekt seitlich beabstandet ist.
Befestigungseinrichtung nach einen der vorherigen Ansprüche, wobei die Halterung (20) und eine mit der Welle (40) drehfest verbundene Aufnahme (50) zum Aufnehmen des Laserscanners an zwei angrenzenden Flächen des Trägers (9) angeordnet sind.
Befestigungseinrichtung nach Anspruch 3 und 4, wobei die Aufnahme (50) derart ausgebildet ist, dass die Längsachse der Welle (40) im Schwerpunkt des von der Aufnahme (50) aufnehmbaren Laserscanners liegt.
Befestigungseinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Antrieb (30) einen Elektromotor (32) und einen Riemenantrieb (36) aufweist, welcher dazu eingerichtet ist, die Welle (40) drehend anzutreiben.
Laserscanningsystem zum Erfassen eines Objekts, welches eine Befestigungseinrichtung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche und einen mit der Befestigungseinrichtung (100) verbundenen Laserscanner aufweist.
Laserscanningsystem nach Anspruch 7, wobei der Träger (9) der Befestigungseinrichtung (100) einen Hohlkörper (10) aufweist und wobei sich der Laserscanner zumindest teilweise außerhalb des Hohlkörpers (10) der Befestigungseinrichtung (100) befindet.
Trackingsystem zum Erfassen und Verfolgen eines Objekts, mit einem Laserscanner, welcher zum kontinuierlichen Erfassen von Objektinformationen drehbar gelagert und drehend antreibbar ist, einer Speichereinheit zum Speichern von der von dem Laserscanner zu unterschiedlichen Zeitpunkten kontinuierlich erfassten Objektinformationen und einer Datenverarbeitungseinheit, welche dazu eingerichtet ist, ein Bewegungsverhalten des Objekts basierend auf den gespeicherten Objektinformationen zu ermitteln.
Trackingsystem nach Anspruch 9, welches eine Befestigungseinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zum Befestigen des Laserscanners an einem Befestigungsobjekt aufweist.
Befestigungseinrichtung, Laserscanningsystem oder Trackingsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Laserscanner ein 2D-Laserscanner (60) ist.
Trackingsystem nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die zu unterschiedlichen Zeitpunkten kontinuierlich erfassten Objektinformationen eine Vielzahl von Datenpunkten umfassen und die Datenverarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist, zum Erkennen eines Objekts Datenpunkte einem Objekt zuzuordnen, um das Objekt in den kontinuierlich erfassten Objektinformationen zu verfolgen.
Trackingsystem nach einem der Ansprüche 9 bis 12, welches eine Vielzahl von Laserscannern aufweist, wobei jeder Laserscanner einen Datenerfassungsbereich (70) aufweist, in welchem Objektinformationen erfassbar sind und die Datenerfassungsbereiche (70) der Laserscanner paarweise benachbart zueinander angeordnet sind.
Trackingsystem nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei sich die Datenerfassungsbereiche (70) der Laserscanner paarweise zumindest abschnittsweise in einem Überlappungsbereich (72) überlappen.
Trackingsystem nach einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei die Datenverarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist, basierend auf den Objektinformationen, mindestens eines zu bestimmen von: - einer Ausdehnung des Objekts, - einer Länge des Objekts, - einer Breite des Objekts, - einer Höhe des Objekts, - einer Position des Objekts, - einer Orientierung des Objekts.
Trackingsystem nach einem der Ansprüche 9 bis 15, wobei das von der Datenverarbeitungseinheit ermittelte Bewegungsverhalten mindestens eines aufweist von: - einem Erscheinen des Objekts, - einem Stillstand des Objekts, - einer Positionsänderung des Objekts, - einer Geschwindigkeit des Objekts, - einer Geschwindigkeitsänderung des Objekts, - einem Verschwinden des Objekts.
Flächenüberwachungssystem zum Überwachen einer flächenhaften baulichen Anlage, welches ein Trackingsystem nach einem der Ansprüche 9 bis 16 aufweist, wobei ein Laserscanner des Trackingsystems oberhalb einer zu überwachenden Fläche (82) angeordnet ist.
Flächenüberwachungssystem nach Anspruch 17, bei welchem die Datenverarbeitungseinheit des Trackingsystems dazu eingerichtet ist, eine Vielzahl von Objekten synchron zu verfolgen.
Flächenüberwachungssystem nach einem der Ansprüche 17 oder 18, welches eine Sendeeinheit zum Senden von Information bezüglich eines freien Flächenbereichs und/oder des Bewegungsverhaltens des Objekts an eine mobile Einheit aufweist.
Flächenüberwachungssystem nach Anspruch 19, welches die mobile Einheit aufweist, wobei die mobile Einheit eine Empfangseinheit und eine Datenanzeigeeinheit aufweist und dazu ausgebildet ist, Information von der Sendeeinheit mittels der Empfangseinheit zu empfangen und Information basierend auf der empfangenen Information bezüglich des freien Flächenbereichs und/oder des Bewegungsverhaltens des Objekts an einen Benutzer über die Datenanzeigeeinheit auszugeben.
Flächenüberwachungssystem nach einem der Ansprüche 17 bis 20, wobei die flächenhafte bauliche Anlage (80) eines ist von - einem Parkplatz, - einem Containerumschlagplatz, - einem Hafen.
Laserscanningsystem, Trackingsystem oder Flächenüberwachungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 21, wobei das Objekt eines ist von - einem Nutzfahrzeug, insbesondere einem Lastkraftwagen oder einem Bus, - einem Personenkraftwagen, - einem Container, - einem Schiff, - einem Flugzeug, - einer Person.