DE202019102346U1 - Sicherheitslaserscanner zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich - Google Patents

Abstract

Sicherheitslaserscanner zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich (18) mit
- einem Lichtsender (12) zum Aussenden eines Sendelichtstrahls (14),
- einer Ablenkeinheit (16) zur periodischen Ablenkung des Sendelichtstrahls (14) in den Überwachungsbereich (18),
- einem Lichtempfänger (24) zum Erzeugen eines Empfangssignals aus dem von Objekten in dem Überwachungsbereich (18) remittierten Lichtstrahl (20),
- einer Winkelmesseinheit (28) zur Bestimmung der Winkelposition der Ablenkeinheit (16) relativ zu dem Sensor (10),
- sowie einer Auswertungseinheit (30), die dafür ausgebildet ist, anhand einer Lichtlaufzeit des Empfangssignals und der Winkelposition Messwerte zu erzeugen, die angeben, ob und wo im Überwachungsbereich ein Objekt erfasst ist und
- die Auswertungseinheit (30) einen sicheren Ausgang (38) aufweist und
- die Auswertungseinheit (30) ausgebildet ist, unzulässige Objekteingriffe in Schutzbereiche innerhalb des Überwachungsbereichs (18) zu erkennen und daraufhin ein Absicherungssignal über den sicheren Ausgang (38) auszugeben, dadurch gekennzeichnet,
- dass eine Neigungserkennungseinheit (32) im Sicherheitslaserscanner (30) vorgesehen ist, deren Neigungssignale der Auswertungseinheit (30) zugeführt sind und
- die Auswertungseinheit (30) ausgebildet ist, aus den Neigungssignalen eine Verkippung des Sicherheitslaserscanners (10) zu ermitteln und
- in Abhängigkeit davon ein Verkippsignal ausgebbar ist.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Sicherheitslaserscanner nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
• In einem Laserscanner überstreicht ein von einem Laser erzeugter Lichtstrahl mit Hilfe einer Ablenkeinheit periodisch einen Überwachungsbereich. Das Licht wird an Objekten in dem Überwachungsbereich remittiert und in dem Laserscanner ausgewertet. Aus der Winkelstellung der Ablenkeinheit wird auf die Winkellage des Objektes und aus der Lichtlaufzeit unter Verwendung der Lichtgeschwindigkeit zusätzlich auf die Entfernung des Objektes von dem Laserscanner geschlossen. Dabei sind zwei grundsätzliche Prinzipien bekannt, die Lichtlaufzeit zu bestimmen. Bei phasenbasierten Verfahren wird das Sendelicht moduliert und die Phasenverschiebung des empfangenen gegenüber dem gesendeten Licht ausgewertet. Bei pulsbasierten Verfahren misst der Laserscanner die Laufzeit, bis ein ausgesandter Lichtpuls wieder empfangen wird. Mit den Winkel- und Entfernungsangaben ist der Ort eines Objektes in dem Überwachungsbereich in zweidimensionalen Polarkoordinaten erfasst.
• Solche Laserscanner setzt man auch in der Sicherheitstechnik zur Überwachung des Zugangs oder Zugriffs zu einer Gefahrenquelle ein, wie sie beispielsweise eine gefährliche Maschine, wie Presse, Schweißroboter oder dergleichen darstellt. Ein derartiger Sicherheitslaserscanner ist aus der DE 43 40 756 A1 bekannt. Dabei wird ein Schutzfeld überwacht, das während des Betriebs der Maschine vom Bedienpersonal nicht betreten werden darf. Erkennt der Laserscanner einen unzulässigen Schutzfeldeingriff, etwa ein Bein einer Bedienperson, so löst er eine Reaktion, beispielsweise einen Nothalt der Maschine aus. Andere Eingriffe in das Schutzfeld, beispielsweise durch Maschinenteile oder zuzuführendes Material, können vorab als zulässig eingelernt werden. Sicherheitslaserscanner arbeiten meist pulsbasiert. Solche Anwendungen, in denen der Sicherheitslaserscanner statisch ortsfest z.B. an einer Maschine montiert ist, werden nachfolgend auch als statische Anwendungen bezeichnet.
• In der Sicherheitstechnik eingesetzte Sensoren, wie solche Laserscanner, müssen besonders zuverlässig arbeiten und deshalb hohe Sicherheitsanforderungen erfüllen, beispielsweise die Norm EN 13849 für Maschinensicherheit und die Gerätenorm EN61496 für berührungslos wirkende Schutzeinrichtungen (BWS). Zur Erfüllung dieser Sicherheitsnormen sind eine Reihe von Maßnahmen zu treffen, wie beispielsweise sichere elektronische Auswertung durch redundante, diversitäre Elektronik, Funktionsüberwachung oder speziell Überwachung der Verschmutzung optischer Bauteile, insbesondere einer Frontscheibe, und/oder Vorsehen von einzelnen Testzielen mit definierten Reflexionsgraden, die unter den entsprechenden Scanwinkeln erkannt werden müssen. Da Sicherheitsmaßnahmen immer auch eine Reduzierung des Komforts bedeuten, besteht immer die Gefahr, dass Bedienpersonal die Sicherheitseinrichtungen manipuliert. Solche Manipulationen müssen aufgedeckt werden, entweder durch weitere Sicherheitsmaßnahmen oder durch die Sicherheitseinrichtung, z.B. den Sicherheitslaserscanner selbst.
• Auch gibt es Anwendungen, in denen der Sicherheitslaserscanner nicht statisch ortsfest montiert ist, sondern bewegt wird. Das geschieht beispielsweise bei der Absicherung von autonomen Fahrzeugen (Führerlose Transportsysteme, AGV, AGC). Der auf dem Fahrzeug montierte Sicherheitslaserscanner sorgt beispielsweise dafür, dass das Fahrzeug nicht mit Objekten oder Personen kollidiert, indem Schutzfelder vor allem in Fahrrichtung, aber auch seitlich und unter Umständen sogar rückwärtig, auf Eingriffe überwacht werden.
• Aus der DE 10 2011 053 212 B3 ist ein solcher Sicherheitslaserscanner bekannt, der zusätzlich einen Drehratensensor umfasst, um insbesondere in dynamischen Anwendungen an einem Fahrzeug Drehbewegungen bei der Winkelbestimmung zur genaueren Ortsbestimmung zu berücksichtigen.
• Andere Laserscanner, die aber keine Sicherheitslaserscanner sind, sondern für die Vermessung von Umgebungen bzw. Navigation ausgebildet sind, sind aus DE 10 2013 104 239 B3 , EP 1 669 776 A1 und WO 2012/161597 A2 bekannt. Von diesen Laserscannern ist es auch bekannt, die Ausrichtung des Laserscanners zwecks der korrekten Vermessung der Umgebung mittels einer inertialen Messeinheit zu bestimmen. Sicherheitseinrichtungen und insbesondere Sicherheitslaserscanner haben aber einen völlig anderen Fokus als „normale“ Laserscanner, denn Sicherheitslaserscanner dienen der Schutzfunktion, also dem Feststellen, ob in einem Schutzfeld im Sichtfeld des Sicherheitslaserscanners ein Objekt sich befindet oder nicht. Die Ausrichtung ist durch die Montage des Sicherheitslaserscanners festgelegt und fix. Jegliche Bestimmung der Ausrichtung ist deshalb überflüssig und sogar ungewollt, da das Schutzfeld ja stets im Sichtfeld des Scanners liegt. Oder anders ausgedrückt, Sicherheitslaserscanner haben völlig andere Einsatzzwecke und Einsatzgebiete. Im Wesentlichen haben sie nur das physikalische Funktionsprinzip gemeinsam.
• Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, einen neuen Sicherheitslaserscanner bereitzustellen, mit dem im statischen Fall eine bessere Manipulationserkennung und damit erhöhte Sicherheit möglich ist und im dynamischen Fall (autonomes Fahrzeug) ebenso eine erhöhte Sicherheit möglich ist.
• Diese Aufgabe wird durch einen Sicherheitslaserscanner zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich gemäß Anspruch 1 gelöst.
• Der erfindungsgemäße Sicherheitslaserscanner zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich umfasst:
• - einen Lichtsender zum Aussenden eines Sendelichtstrahls,
• - eine Ablenkeinheit zur periodischen Ablenkung des Sendelichtstrahls in den Überwachungsbereich,
• - einen Lichtempfänger zum Erzeugen eines Empfangssignals aus dem von Objekten in dem Überwachungsbereich remittierten Lichtstrahl,
• - eine Winkelmesseinheit zur Bestimmung der Winkelposition der Ablenkeinheit relativ zu dem Sensor,
• - eine Auswertungseinheit, die dafür ausgebildet ist, anhand einer Lichtlaufzeit des Empfangssignals und der Winkelposition Messwerte zu erzeugen, die angeben, ob und wo im Überwachungsbereich ein Objekt erfasst ist und
• - die Auswertungseinheit einen sicheren Ausgang aufweist und
• - die Auswertungseinheit ausgebildet ist, unzulässige Objekteingriffe in Schutzbereiche innerhalb des Überwachungsbereichs zu erkennen und daraufhin ein Absicherungssignal über den sicheren Ausgang auszugeben, wobei
• - eine Neigungserkennungseinheit im Sicherheitslaserscanner vorgesehen ist, deren Neigungssignale der Auswerteeinheit zugeführt sind und
• - die Auswertungseinheit ausgebildet ist, aus den Neigungssignalen eine Verkippung des Sicherheitslaserscanners zu ermitteln und
• - in Abhängigkeit davon ein Verkippsignal ausgebbar ist.
• Die Erfindung hat den Vorteil, dass im statischen Fall erkannt werden kann, wenn der Sicherheitslaserscanner in seiner Ausrichtung verändert worden ist. Aus guten und oben beschriebenen Gründen gibt es in bisherigen Sicherheitslaserscannern keine Neigungserkennung. Die von den Normen geforderte Manipulationssicherheit gegen Verkippung des Scanners, also der Ausrichtung, wurde in vertikalen Anwendungen dadurch sichergestellt, dass der Scanner auf eine Referenzkontur schaut und diese kontinuierlich erkennen muss. Ändert sich die Entfernung dieser Referenzkontur, so muss davon ausgegangen werden, dass der Laserscanner beabsichtigt oder unbeabsichtigt verkippt wurde und somit seine Absicherungsfunktion nicht mehr zuverlässig erfüllt.
• Es ist aber das ständige Bestreben, die Sicherheit weiter zu erhöhen. Deshalb wurden von den Erfindern jetzt Betriebssituationen betrachtet, bei denen die bisherige Absicherung nicht erkennen konnte, ob eine Manipulation vorliegt oder nicht. Die vorgenannte Art des Manipulationsschutzes ist nur dann gegeben, wenn der Untergrund (Fußboden) eine nahezu waagerechte Ebene ist und das Schutzfeld des Scanners orthogonal zu dieser aufgespannt wird. Handelt es sich beim Referenzuntergrund um eine schräge Rampe, so ändert sich die Entfernung der Referenzkontur bei Verkippung des Sicherheitslaserscanners unter Umständen nicht oder nur in geringem Maße, womit eine Manipulation nicht mehr erkannt wird.
• Um diese Möglichkeit auszuschließen und dadurch die Sicherheit weiter zu erhöhen, ist erfindungsgemäß die Neigungserkennungseinheit in der Ausgestaltung nach den kennzeichnenden Merkmalen vorgesehen. Die Neigungssignale der Neigungserkennungseinheit werden der Auswerteeinheit zugeführt und die Auswertungseinheit ist ausgebildet, aus den Neigungssignalen eine Verkippung des Sicherheitslaserscanners zu ermitteln und in Abhängigkeit davon ein Verkippsignal auszugeben. Daraus ergibt sich der zuvor genannte Vorteil der Erfindung, dass im statischen Fall besser erkannt werden kann, wenn der Sicherheitslaserscanner in seiner Ausrichtung verändert worden ist.
• Zwar ist es, wie eingangs erläutert, grundsätzlich bekannt, eine Neigungserkennungseinheit in einem Laserscanner einzusetzen, aber wie ebenfalls schon erläutert sind das stets nicht-sichere Laserscanner, die ganz andere Einsatzzwecke und Einsatzgebiete haben und gänzlich andere Anforderungen erfüllen müssen und nur bezüglich ihres physikalischen Funktionsprinzips vergleichbar sind. Für Sicherheitslaserscanner bestand überhaupt keine Veranlassung, eine solche Neigungserkennung vorzusehen.
• Auch werden mit der Erfindung solche Fälle abgefangen, bei denen ein Sicherheitslaserscanner durch eine z.B. unzureichend stabile Montage während des Betriebs unbemerkt seine Position durch Verdrehung oder Verkippung ändert (dies betrifft insbesondere Anwendungen, die nicht vertikal sind und daher typischerweise nicht den von der Norm geforderten Manipulationsschutz durch ein Referenzkonturfeld beinhalten). Nach dem Stand der Technik ist diese Gefahr durch keinen entsprechenden Sicherheitsmechanismus detektierbar.
• Im dynamischen Fall, also wenn der Sicherheitslaserscanner an einem autonomen Fahrzeug montiert ist, ergibt sich ebenfalls eine Erhöhung der Sicherheit. Hier allerdings aus einem etwas anderen Grund, denn wird ein Laserscanner auf einer mobilen Plattform zur horizontalen Absicherung z.B. des Fahrbereichs eines mobilen Fahrzeugs genutzt, so entsteht bei einer Rampe ein weiteres Problem, da die normalerweise horizontale Scanebene bei schräg nach oben gerichtetem Fahrzeug, das die Rampe hochfährt, dann über eine Person, welche hinter der oberen Kante der Rampe steht, hinwegreichen kann. In Abhängigkeit der Rampensteilheit, der Personengröße, der Fahrgeschwindigkeit und dem Bremsweg des Fahrzeugs kann somit unbeabsichtigt eine gefahrbringende Situation eintreten. Bezüglich der Personengröße muss berücksichtigt werden, dass bei fahrerlosen Transportsystemen nach Norm auch liegende Personen erkannt werden müssen.
• Der erfindungsgemäße Sicherheitslaserscanner erkennt nun aber die Neigung und kann diese Information an die Fahrzeugsteuerung geben, so dass die Fahrgeschwindigkeit dann reduziert werden kann. Dadurch ist die Sicherheit erhöht.
• Im Falle der statischen Anwendung ist vorteilhafterweise die Auswerteeinheit ausgebildet, aus den Neigungssignalen zu ermitteln, ob eine Verkippung des Sicherheitslaserscanners über ein vorgegebenes Maß hinaus erfolgte und in Abhängigkeit davon ein Manipulationssignal ausgebbar ist. Dies kann vorteilhafterweise mit Hilfe eines über eine Eingabeeinheit eingegebenen und in einem Speicher gespeicherten Kippwinkelgrenzwert erfolgen. Ein solcher Kippwinkelgrenzwert könnte auch bei der Installation in einem Teach-in Verfahren eingelernt werden.
• In einem solchen Teach-in Prozess könnte auch die Ausgangslage bzw. Ausgangsneigung des Sicherheitslaserscanners als Referenzlage eingelernt werden. Von dieser Ausgangslage darf der Sicherheitslaserscanner dann nur innerhalb einer bestimmten Toleranz abweichen.
• In Weiterbildung der Erfindung ist die Neigungserkennungseinheit als inertiale Messeinheit, insbesondere als in eine Elektronik des Sicherheitslaserscanners integrierte MEMS-Einheit ausgebildet.
• Die Auswertungseinheit ist dafür ausgebildet, die Entfernung zu einem abgetasteten Objekt aus der Lichtlaufzeit zwischen Aussenden des Sendelichtstrahls und Empfangen des remittierten Lichtstrahls zu bestimmen, so dass die Messwerte jeweils einen Objektabstand und eine Richtung umfassen. Die Lichtlaufzeit kann mittels der Laufzeit von Einzelpulsen ermittelt werden, wie dies DE 43 40 756 A1 offenbart.
• Andere Arten der Lichtlaufzeitermittlung sind bekannt. So kann die Lichtlaufzeit auch mittels amplitudenmoduliertem cw-Licht und Messung der Verschiebung der Modulationsphase des empfangenen Lichts mit der des ausgesandten Lichts ermittelt werden.
• Eine weitere Art der Lichtlaufzeitbestimmung erfolgt über eine Vielzahl aufeinanderfolgender Einzellichtpulse, wobei die Auswertungseinheit dafür ausgebildet ist, jeweils für einen Messwert eine Gruppe von den ausgesandten Einzellichtpulsen entsprechenden Einzelempfangspulsen in einem zeitlichen Histogramm zu sammeln und aus dem Histogramm die Lichtlaufzeit vom Sensor zu einem Objekt und daraus den Objektabstand zu bestimmen (siehe auch DE 10 2007 013 714 A1 ). Der Laserscanner arbeitet demnach mit einem statistischen Verfahren, bei dem jedem Messwert nicht nur ein Sendepuls, sondern eine Vielzahl von Sendepulsen zugrunde liegt. Ein solches Mehrpulsverfahren hat eine deutlich geringere Störanfälligkeit, weil durch die statistische Auswertung auch bei sehr ungünstigem Signal/Rauschverhältnis der Einzelmessung noch genaue Messungen möglich sind.
• Bei dieser Art der Lichtbestimmung ist die Auswertungseinheit bevorzugt dafür ausgebildet, die Richtung des Messwerts aus den Winkelpositionen der Ablenkeinheit bei Aussenden der Einzellichtpulse und/oder Empfangen der Einzelempfangspulse der in dem zugehörigen Histogramm gesammelten Gruppe zu bestimmen. Bei einem herkömmlichen pulsbasierten Laserscanner ist die Richtung des Messwerts durch einen einzigen Zeitpunkt festgelegt, zu dem der Puls ausgesandt wird. Wenn stattdessen erst eine Gruppe von Einzelpulsen gemeinsam einen Messwert liefert, muss dieser Gruppe eine gemeinsame Richtung zugewiesen werden, beispielsweise der Winkel, unter dem der erste, der letzte oder ein anderer Einzelpuls ausgesandt wurde oder deren Mittelwert.
• Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile beispielhaft anhand von Ausführungsformen und unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Die Abbildungen der Zeichnung zeigen in:
• 1 eine schematische Schnittdarstellung eines Sicherheitslaserscanners; und
• 2 eine schematische Ansicht einer Maschine mit montiertem Sicherheitslaserscanner gemäß 1;
• 3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Sicherheitslaserscanners an einem Fahrzeug.
• 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung durch einen erfindungsgemäßen Sicherheitslaserscanner 10. Ein von einem Lichtsender 12, beispielsweise einem Laser, erzeugter Lichtstrahl 14, der einzelne Lichtimpulse aufweist, wird über Lichtablenkeinheiten 16a-b in einen Überwachungsbereich 18 gelenkt und dort von einem gegebenenfalls vorhandenen Objekt remittiert. Das remittierte Licht 20 gelangt wieder zu dem Sicherheitslaserscanner 10 zurück und wird dort über die Ablenkeinheit 16b und mittels einer Empfangsoptik 22 von einem Lichtempfänger 24 detektiert, beispielsweise einer Photodiode.
• In diesem Ausführungsbeispiel ist die Lichtablenkeinheit 16b als Drehspiegel ausgestaltet, die durch Antrieb eines Motors 26 kontinuierlich rotiert. Die jeweilige Winkelstellung der Lichtablenkeinheit 16b wird über einen Encoder 28 erfasst, der beispielsweise eine Codescheibe 28a umfasst, die von einer Gabellichtschranke 28b abgetastet wird. Der von dem Lichtsender 12 erzeugte Lichtstrahl 14 überstreicht somit den durch die Rotationsbewegung erzeugten Überwachungsbereich 18. Wird ein von dem Lichtempfänger 24 empfangenes reflektiertes Lichtsignal 20 aus dem Überwachungsbereich 18 empfangen, so kann aus der Winkelstellung der Ablenkeinheit 16b mittels des Encoders 28 auf die Winkellage des Objektes in dem Überwachungsbereich 18 geschlossen werden.
• Anstelle einer Ausbildung als Drehspiegel könnte die Ablenkeinheit auch dadurch gebildet sein, dass eine Sender-/Empfängereinheit sich insgesamt um die Drehachse dreht. Die Energieversorgung und die Datenübertragung von und zu Sender und Empfänger sollte dann drahtlos erfolgen, beispielsweise durch induktive Kopplung.
• Zusätzlich zur Winkelbestimmung wird die Laufzeit der einzelnen Laserlichtpulse von ihrem Aussenden bis zu dem Empfang nach Reflexion an dem Objekt in dem Überwachungsbereich 18 ermittelt. Aus der Lichtlaufzeit wird unter Verwendung der Lichtgeschwindigkeit auf die Entfernung des Objektes von dem Laserscanner 10 geschlossen. Diese Auswertung erfolgt in einer Auswertungseinheit 30, die dafür mit dem Lichtsender 12, dem Lichtempfänger 24, dem Motor 26 und dem Encoder 28 verbunden ist. Somit stehen über den Winkel und die Entfernung zweidimensionale Polarkoordinaten aller Objekte in dem Überwachungsbereich 18 zur Verfügung.
• In der sicherheitstechnischen Anwendung vergleicht eine Absicherungseinheit 36 die Position der erfassten Objekte mit einem oder mehreren Schutzfeldern, deren Geometrie in der Absicherungseinheit 36 durch entsprechende Parameter vorgegeben oder konfiguriert ist. Damit erkennt die Absicherungseinheit 36, ob ein Schutzfeld verletzt ist, also ob sich ein unzulässiges Objekt darin befindet, und schaltet je nach Ergebnis einen Sicherheitsausgang 38 (OSSD, Output Signal Switching Device). Dadurch wird beispielsweise ein Nothalt einer angeschlossenen und von dem Laserscanner 10 überwachten Maschine ausgelöst. Ein solcher Laserscanner wird durch Erfüllung der einleitend genannten Normen und die dafür erforderlichen Maßnahmen als Sicherheitslaserscanner ausgebildet.
• Alle genannten Funktionskomponenten sind in einem Gehäuse 40 angeordnet, das im Bereich des Lichtaustritts und Lichteintritts eine Frontscheibe 42 aufweist.
• 2 zeigt eine schematische Ansicht einer potentiell gefahrbringenden Maschine 100. Dies kann eine Presse, ein Roboter, eine Schweißstation oder dergleichen sein. Die Maschine 100 oder besser gesagt ein Zugang zu der Maschine 100 wird durch den Laserscanner 10 abgesichert, der so montiert ist, dass sein Überwachungsbereich 18 eine vertikale Absicherung des Zugangs zur Maschine 100 bildet. Eine solche Absicherung soll den Zutritt absichern, das heißt, wenn eine Person 102 den Arbeitsbereich 104 der Maschine 100 betreten will, dann erfolgt aufgrund der Detektion in dem Überwachungsbereich 18 eine Abschaltung oder ähnliche Reaktion der Maschine 100.
• Wenn nun aus Manipulationsgründen oder unabsichtlich die Ausrichtung des montierten Sicherheitslaserscanners 10 sich ändert, wie dies in 2 mit dem gestrichelt dargestellten Sicherheitslaserscanner 10' angedeutet ist, ändert sich die Sichtrichtung des Scanners und damit die Ausrichtung des Überwachungsbereichs 18 in 18'. Um eine solche Änderung erfassen zu können, ist im Sicherheitslaserscanner 10 eine Neigungserkennungseinheit 32 vorgesehen. Die Neigungserkennungseinheit 32 kann als inertiale Messeinheit ausgebildet sein, insbesondere als in eine Elektronik des Sicherheitslaserscanners integrierte MEMS-Einheit. Solche Messeinheiten kennt man heutzutage auch von Smartphones.
• Die Neigungserkennungseinheit 32 liefert Neigungssignale, die an die Auswertungseinheit 30 geführt sind. Die Auswertungseinheit 30 ist ausgebildet, aus den Neigungssignalen die Verkippung des Sicherheitslaserscanners 10' zu ermitteln und in Abhängigkeit davon ein Verkippsignal auszugeben. Dabei ist die Auswerteeinheit 30 weiter ausgebildet, aus den Neigungssignalen zu ermitteln, ob eine Verkippung des Sicherheitslaserscanners 10' über ein vorgegebenes Maß hinaus erfolgte. Ist dies der Fall wird das als unzulässig klassifiziert und ein Manipulationssignal ausgegeben. Das Manipulationssignal bedeutet dann, dass der Sicherheitslaserscanner bzw. seine Ausrichtung entweder manipuliert wurde oder unabsichtlich seine Ausrichtung/Neigung geändert hat.
• Der Ausgangswert oder die Ausgangswerte der Neigungserkennungseinheit für die korrekte Ausrichtung des Sicherheitslaserscanners können vorteilhafterweise mit Hilfe einer Eingabeeinheit als Referenzwerte eingegeben werden und in einem Speicher abgespeichert werden. Einfacher ist es, wenn solche Referenzwerte in einem Einlernverfahren (Teach-in) eingelernt werden. Dazu wird der Sicherheitslaserscanner 10 korrekt montiert und das Einlernverfahren gestartet, wodurch die korrekte Ausrichtung in Form von Referenzwerten abgespeichert wird. Von dieser Ausgangslage darf der Sicherheitslaserscanner 10 dann nur innerhalb einer bestimmten Toleranz abweichen.
• Ausgehend von einem solchen Ausgangswert kann ein Kippwinkelgrenzwert definiert sein oder eingegeben werden. Ein Überschreiten des Kippwinkelgrenzwertes wird als Manipulation klassifiziert.
• Ein solcher erfindungsgemäßer Sicherheitslaserscanner kann auch an einem autonomen Fahrzeug montiert sein. In diesem Fall ergibt sich eine Erhöhung der Sicherheit dadurch, dass bestimmte Fahrsituationen, wie z.B. das Rampenfahren, besser abgesichert sind. In 3 ist beispielhaft eine solche Situation dargestellt. Der Sicherheitslaserscanner 10 ist auf einem autonomen Fahrzeug 200 montiert und sichert den Bereich vor dem Fahrzeug 200 zur Vermeidung von Kollisionen mit Objekten, beispielsweise Personal 210 ab. Der Sicherheitslaserscanner 10 überwacht dabei den Überwachungsbereich 18 vor dem Fahrzeug 200. Fährt das Fahrzeug 200 eine Rampe 202 schräg nach oben, dann ist auch der Überwachungsbereich 18 schräg nach oben gerichtet und es kann im ungünstigen Fall eine Person 210, die in Fahrtrichtung hinter einer Kante 204 der Rampe 202 steht, übersehen werden, weil der Überwachungsbereich über die Person 210 hinwegreicht. Die Situation ist abhängig von geometrischen Größen, wie der Rampensteilheit, der Personengröße und der Montagehöhe des Scanners 10 am Fahrzeug 200. Der erfindungsgemäße Sicherheitslaserscanner 10 erkennt nun aber die Neigung und damit die Rampenfahrt und kann die Neigungsinformation an eine Fahrzeugsteuerung geben, so dass die Fahrgeschwindigkeit reduziert werden kann, um die potentiell gefährliche Situation dadurch zu entschärfen. Die zu regelnde Fahrgeschwindigkeit sollte abhängig sein von der Rampensteilheit, der Personengröße und dem Bremsweg des Fahrzeugs. Die Sicherheit ist damit weiter erhöht.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• DE 4340756 A1 [0003, 0021]
• DE 102011053212 B3 [0006]
• DE 102013104239 B3 [0007]
• EP 1669776 A1 [0007]
• WO 2012/161597 A2 [0007]
• DE 102007013714 A1 [0023]

Claims (6)

1. Sicherheitslaserscanner zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich (18) mit - einem Lichtsender (12) zum Aussenden eines Sendelichtstrahls (14), - einer Ablenkeinheit (16) zur periodischen Ablenkung des Sendelichtstrahls (14) in den Überwachungsbereich (18), - einem Lichtempfänger (24) zum Erzeugen eines Empfangssignals aus dem von Objekten in dem Überwachungsbereich (18) remittierten Lichtstrahl (20), - einer Winkelmesseinheit (28) zur Bestimmung der Winkelposition der Ablenkeinheit (16) relativ zu dem Sensor (10), - sowie einer Auswertungseinheit (30), die dafür ausgebildet ist, anhand einer Lichtlaufzeit des Empfangssignals und der Winkelposition Messwerte zu erzeugen, die angeben, ob und wo im Überwachungsbereich ein Objekt erfasst ist und - die Auswertungseinheit (30) einen sicheren Ausgang (38) aufweist und - die Auswertungseinheit (30) ausgebildet ist, unzulässige Objekteingriffe in Schutzbereiche innerhalb des Überwachungsbereichs (18) zu erkennen und daraufhin ein Absicherungssignal über den sicheren Ausgang (38) auszugeben, dadurch gekennzeichnet, - dass eine Neigungserkennungseinheit (32) im Sicherheitslaserscanner (30) vorgesehen ist, deren Neigungssignale der Auswertungseinheit (30) zugeführt sind und - die Auswertungseinheit (30) ausgebildet ist, aus den Neigungssignalen eine Verkippung des Sicherheitslaserscanners (10) zu ermitteln und - in Abhängigkeit davon ein Verkippsignal ausgebbar ist.
2. Sicherheitslaserscanner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherheitslaserscanner stationär angeordnet ist und die Auswerteeinheit ausgebildet ist, aus den Neigungssignalen zu ermitteln, ob eine Verkippung des Sicherheitslaserscanners über ein vorgegebenes Maß hinaus erfolgte und in Abhängigkeit davon ein Manipulationssignal ausgebbar ist.
3. Sicherheitslaserscanner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine zulässige Neigung des Sicherheitslaserscanners als Referenzposition einlernbar ist, insbesondere in einem initialen Teach-in Prozess.
4. Sicherheitslaserscanner nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Eingabeeinheit und ein Speicher vorgesehen sind, zur Eingabe und Speicherung eines Kippwinkelgrenzwertes, jenseits dessen das Manipulationssignal ausgegeben wird.
5. Sicherheitslaserscanner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenn der Sicherheitslaserscanner an einem autonomen Fahrzeug angeordnet ist, die Auswerteeinheit dazu ausgebildet ist, aus dem Verkippungssignal einen Steuerbefehl für eine Fahrzeugsteuerung abzuleiten.
6. Sicherheitslaserscanner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigungserkennungseinheit als inertiale Messeinheit, insbesondere als in eine Elektronik des Sicherheitslaserscanners integrierte MEMS-Einheit ausgebildet ist.

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