ES3055360T3

ES3055360T3 - Laser scanner for monitoring a monitoring region

Info

Publication number: ES3055360T3
Application number: ES18737497T
Authority: ES
Inventors: Loo S Bastien Van; Marc Meyers; Théodoros Campas; Jean-François Klein
Original assignee: BEA SA
Current assignee: BEA SA
Priority date: 2017-06-16
Filing date: 2018-06-15
Publication date: 2026-02-11
Anticipated expiration: 2038-06-15
Also published as: BE1026227B1; JP2020523604A; KR102665214B1; DE102017113237A1; JP7261751B2; US11520048B2; BE1026227A1; EP3639058C0; AU2023237072B2; EP3639058B1; CN111226134B; WO2018229264A1; AU2023237072A1; KR20200019153A; US20200183005A1; EP3639058A1; CN111226134A; AU2018284001A1

Abstract

La invención se refiere a un escáner láser (10, 32) para la monitorización de una zona de monitorización (36) delante de una abertura que puede cerrarse mediante un medio de cierre, mediante cuyo diseño se define una zona de peligro (40) en la zona de monitorización (36), estando la zona de monitorización (36) delimitada al menos en un lado por un marco (34), delante del cual se encuentra una zona de borde (38), que comprende una unidad de transmisión/recepción láser (12), además de un medio de detección del tiempo de propagación (14), que determina la posición de un objeto (22, 44, 46) en la zona de monitorización (36) mediante una medición del tiempo de propagación de un pulso láser transmitido y recibido, estando provista una unidad de evaluación (18), mediante la cual se genera primera información del objeto, es decir, si un objeto fue detectado mediante la medición del tiempo de propagación, además de un medio de detección de intensidad (16), mediante el cual se evalúa el pulso láser recibido con respecto a su intensidad y la intensidad detectada. La intensidad se compara con una intensidad de referencia almacenada en una unidad de memoria (24), proporcionándose una segunda información del objeto en caso de desviación más allá de un valor umbral determinado, es decir, si un objeto se encuentra en la zona del borde de peligro en base a la desviación de la intensidad, y la unidad de evaluación (18) genera una "señal de seguridad" si la primera o la segunda información del objeto es positiva. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Escáner láser para vigilar un área de vigilancia

[0003] La invención se refiere a un escáner láser para vigilar un área de vigilancia delante de una abertura que puede cerrarse mediante un medio de cierre, así como a una disposición que comprende al menos un escáner láser y una parte de marco que delimita el área de vigilancia.

[0004] Los escáneres láser para puertas y ventanas automáticas son conocidos en el estado de la técnica. De manera conocida, estos escáneres láser comprenden una evaluación de tiempo de vuelo para determinar una distancia del escáner láser y asociarla a un área de vigilancia. A este respecto, pulsos láser individuales, asociados cada uno a un ángulo y emitidos por el escáner láser, son reflejados por un objeto. La reflexión se evalúa mediante una medición de tiempo de vuelo. De este modo, se puede detectar un objeto en su posición dentro del área de vigilancia. Si la posición se sitúa en un área definida como área de peligro, se emite generalmente una señal denominada "de seguridad" a una unidad de control para evitar que un objeto quede atrapado por los medios de cierre automático, en particular la puerta o la ventana. Una señal de "seguridad" positiva provoca generalmente que la unidad de control del dispositivo de cierre detenga o invierta el movimiento de cierre.

[0005] El documento DE 102006043615 DE enseña que un escáner láser con una unidad emisora y una unidad receptora puede utilizarse para detectar un objeto en un área de vigilancia. La señal obtenida se compara con una señal de referencia, en donde la señal de referencia puede correlacionarse con un movimiento de la puerta. Se realiza una comparación tanto para la medición de tiempo de vuelo como para la medición de la reflectividad.

[0006] El objetivo de la invención es lograr una detección lo más fiable posible de un objeto en peligro en el área de peligro: el "área de seguridad". También debe garantizarse un alto nivel de fiabilidad si el área de peligro se encuentra en las proximidades de un marco que restrinja el área de vigilancia. Esto debería ser así, en particular, para los objetos pequeños.

[0007] El objetivo se resuelve mediante las características de la reivindicación 1.

[0008] Las reivindicaciones dependientes representan perfeccionamientos ventajosos de la invención.

[0009] Según la invención, un escáner láser para vigilar un área de vigilancia delante de una abertura que puede cerrarse mediante un medio de cierre está diseñado tal y como se describe a continuación. El escáner láser determina mediante una unidad de evaluación, a través de una medición de tiempo de vuelo de un impulso láser emitido y recibido, la posición de un objeto en el área de vigilancia. El área de vigilancia comprende al menos un área de peligro, en donde el escáner láser emite una señal de "seguridad" cuando se detecta un objeto en el área de peligro. Si la distancia determinada por la medición de tiempo de vuelo es mayor que la distancia al área marginal de peligro, no se detecta un objeto en el área de peligro fuera del área marginal de peligro. A continuación, la unidad de evaluación genera la información inicial sobre el objeto, es decir, si se ha detectado un objeto mediante la medición de tiempo de vuelo en el área marginal de peligro. Además, el pulso láser recibido es evaluado con respecto a su intensidad y la intensidad detectada se compara con una intensidad de referencia almacenada en una unidad de memoria del escáner láser. Si la desviación supera un determinado valor umbral, se proporciona una segunda información de objeto, a saber, si un objeto se encuentra en el área de marginal de peligro debido a la desviación de intensidad. El área marginal de peligro es el área en cuyas inmediaciones el área de vigilancia está delimitada físicamente por un marco y que también se define como área de peligro.

[0010] Debe determinarse una distancia a un área marginal que surge en las inmediaciones del marco y que delimita el área de vigilancia al menos por un lado, en particular por dos lados. El problema del área marginal es que la precisión de la medición de tiempo de vuelo en el área marginal solo es posible de manera imprecisa. Esto dificulta la detección de objetos pequeños en esta área. El área en la que no es posible distinguir con fiabilidad entre un objeto pequeño y el fondo formado por el marco se denomina zona gris. La precisión de la medición de tiempo de vuelo, que se detecta mediante el pulso de luz reflejado, también depende de la diferencia entre el grado de reflexión del objeto y el fondo.

[0011] A partir de la intensidad recibida, también puede realizarse una corrección de errores de la medición de tiempo de vuelo para permitir una evaluación más precisa de la posición.

[0012] Si hay una gran diferencia de reflectividad, se produce una desviación elevada, que afecta al tamaño de la zona gris en el área marginal del marco.

[0013] Según la invención, está previsto que se realice una comparación de intensidad entre el fondo y la medición del objeto actual. Si la intensidad medida se desvía de un valor umbral predefinido, se comunica una detección, incluso aunque una medición de tiempo de vuelo no dé lugar a un resultado de detección dentro del marco.

[0014] La desviación de la intensidad es la cantidad de diferencia entre la intensidad de referencia y la intensidad del objeto.

[0015] De este modo, se puede eliminar la imprecisión de la medición de tiempo de vuelo en la zona gris en el área de un borde. Esto garantiza un alto nivel de fiabilidad de detección incluso para objetos pequeños.

[0016] En un proceso de escaneado, el escáner láser utiliza impulsos láser distribuidos por un sector para escanear un plano que cubre en su proyección la abertura que se desea vigilar, en particular en paralelo al plano de la abertura.

[0017] La intensidad se detecta evaluando el ancho de pulso recibido. Como detector se utiliza un fotodiodo de avalancha.

[0018] Preferentemente, la intensidad se promedia a lo largo de varios pulsos láser consecutivos para un punto y se calcula un valor promedio, que se compara con un valor promedio de referencia.

[0019] La intensidad de referencia se registra durante la puesta en servicio y, en caso necesario, cíclicamente y se almacena en la unidad de memoria. La intensidad de referencia puede corregirse mediante los pulsos láser detectados durante la medición. En particular, se realiza una corrección para cada medición en la que no se determina ninguna detección para el pulso láser medido. Esto permite una adaptación continua a los cambios del entorno.

[0020] Si hay una primera información de objeto que representa un objeto en el área de vigilancia, se emite una señal de "seguridad" en la salida del escáner láser.

[0021] Si al mismo tiempo hay una segunda información de objeto que representa un objeto en el área de vigilancia, se lleva a cabo una comparación con la información de objeto aproximadamente simultánea.

[0022] El sensor comprende una unidad de evaluación electrónica para evaluar el tiempo de vuelo y la intensidad. Además, la unidad de evaluación comprende un filtro, cuyas propiedades afectan al tamaño de la zona gris.

[0023] También es posible que el área de vigilancia incluya otras áreas de detección además del área marginal de peligro, que pueden disparar, por ejemplo, la activación. Para estas áreas, puede estar previsto que un objeto situado en dicha área solo se tenga en cuenta para la medición de tiempo de vuelo. El resultado es un comportamiento de detección más robusto del escáner láser. Por lo tanto, la medición de intensidad no se tiene en cuenta para el área de peligro, a menos que se trate de un área marginal.

[0024] El tamaño del área marginal definida suele ser de entre 2 cm y 5 cm. Este tamaño depende, entre otras cosas, de los filtros utilizados para evaluar la información de tiempo de vuelo.

[0025] Según otro aspecto de la invención, esta se refiere a una disposición que comprende un marco al menos parcialmente envolvente, un medio de cierre para cerrar la abertura formada por el marco y un escáner láser como el descrito anteriormente, en donde el escáner láser está montado en el marco de tal manera que el marco delimita al menos parcialmente el área de vigilancia del escáner láser.

[0026] El escáner láser está montado preferentemente en una esquina del marco.

[0027] Además, la disposición puede presentar una unidad de control para controlar el medio de cierre, en particular una ventana, que interactúa con el escáner láser.

[0028] Otras ventajas, características y opciones de aplicación de la presente invención se desprenden de la siguiente descripción en asociación con los ejemplos de realización representados en los dibujos.

[0029] En la descripción, en las reivindicaciones y en el dibujo se utilizan los términos y las referencias asociadas que figuran en la lista de referencias que aparece más adelante. En el dibujo significa:

[0030] la Fig.1 un escáner láser según la invención;

[0031] la Fig.2 una vista esquemática de una disposición según la invención sin objeto en el área de detección;

[0032] la Fig.3 una vista esquemática de una disposición según la invención con un objeto en el área de detección y en el área marginal, y

[0033] la Fig.4 un diagrama de flujo esquemático

[0034] [0028]La Fig.1 muestra un escáner láser 10 según la invención, que presenta una unidad emisora / y receptora 12 del escáner láser que puede emitir pulsos láser por un intervalo angular y puede recibir los pulsos láser reflejados por un objeto 22. Los pulsos láser recibidos se analizan en una detección de tiempo de vuelo 14 y en una detección de intensidad 16. Además, está prevista una unidad de evaluación 18 que, en función de los valores generados por la detección de tiempo de vuelo 14 y la detección de intensidad 16, toma una decisión sobre si debe emitirse una señal de "seguridad" positiva en la salida de "seguridad" 20, con lo que una unidad de control pueda ajustarse a un modo de seguridad. Para la evaluación, la unidad de evaluación 18 accede a valores de referencia que están almacenados en una unidad de memoria 24. El modo exacto de funcionamiento de la unidad de evaluación se describe con más detalle en la figura 4.

[0035] La Fig.2 muestra una disposición 30 según la invención, que comprende un marco 34 y un escáner láser configurado como el escáner láser 32. El escáner láser 32 emite pulsos láser que pueden ser reflejados por un objeto en un área de vigilancia 36 o en un marco 34 que delimita el área de vigilancia.

[0036] Se determina el tiempo de vuelo desde la emisión del pulso láser hasta la detección de la reflexión. La posición de un objeto dentro del marco 34 en el área de vigilancia 36 puede detectarse con ayuda del tiempo de vuelo. Este tipo de detección topa con su límite debido a la precisión de la medición de tiempo de vuelo para objetos pequeños en el área marginal 38 del área de vigilancia 36 en las inmediaciones del marco 34.

[0037] El área marginal 38, delimitada por la línea discontinua, se extiende desde el borde inferior a lo largo del borde derecho del marco 34 y también se clasifica como área de peligro 40 en el borde derecho. En esta área, el área marginal 38 representa un área marginal de peligro 42 que debe evaluarse de forma fiable.

[0038] Según la invención, además del tiempo de vuelo, en el área marginal de peligro 42 también se evalúa la intensidad del pulso láser reflejado. La evaluación se realiza como se describe con más detalle en la Fig.4, habiéndose determinado los valores de referencia del marco 34 para cada pulso láser en un ciclo de inicialización. La intensidad detectada se compara con la intensidad de referencia almacenada en el escáner láser 32. Si la desviación es superior a un valor umbral predefinido, se envía entonces una señal de "seguridad" a la unidad de control para controlar el medio de cierre, que no está representado en este caso por razones de claridad, en particular la ventana, de modo que se interrumpa un posible proceso de cierre.

[0039] La Fig.3 muestra la disposición 30 según la Fig.2, en donde en este caso hay representados dos objetos 44, 46, en donde el objeto 44 se detecta mediante la medición de tiempo de vuelo y el objeto 46 puede detectarse en una evaluación del área marginal de peligro en cuenta la medición de intensidad, aunque la medición de tiempo de vuelo en la zona gris no permita una evaluación clara. Para medir la intensidad del pulso láser, se evalúa el ancho de pulso del pulso láser recibido.

[0040] La Fig.4 muestra un diagrama de flujo para la detección de un objeto que se detecta en un área marginal de peligro. Se lleva a cabo una medición de tiempo de vuelo, que también se conoce como mediciónTime of Flight(TOF). Basándose en el tiempo de vuelo del pulso láser, la distancia del punto en el que se refleja el pulso láser se asocia a una posición en el área de vigilancia, o se descarta si se sitúa fuera del área de vigilancia.

[0041] En función del diseño del medio de cierre, se obtiene un área de peligro que se asigna al área de vigilancia. Se define así un área de peligro dentro del área de vigilancia y, si se detecta un objeto en el área de peligro, la unidad de evaluación emite una señal denominada de "seguridad".

[0042] Si el área de vigilancia dentro del área de peligro está delimitada por un marco físico, se obtiene un área marginal de peligro. En esta área marginal, no siempre es posible efectuar una evaluación de la medición de tiempo de vuelo con la precisión suficiente para permitir la detección de un objeto pequeño.

[0043] Cuando se pone en marcha el escáner láser, la posición del área marginal se detecta en una ejecución de inicialización utilizando una medición TOF y su reflectividad se mide mediante el pulso láser reflejado, que se almacena en una memoria del escáner láser como valor de referencia para el punto de medición correspondiente.

[0044] Cuando se evalúa la medición TOF, se decide si el valor de la medición de distancia TOF es mayor que la distancia al área marginal de peligro definida.

[0045] En ese caso, se lleva a cabo una evaluación del área marginal de peligro. Además de una primera información de objeto obtenida a partir de la medición TOF, se crea una segunda información de objeto durante la evaluación del área marginal de peligro. La segunda información de objeto representa si una desviación de la reflectividad del pulso láser que se acaba de medir es mayor que el valor medido de una reflectividad de referencia asignada, que refleja la reflectividad del marco.

[0046] La reflectividad se evalúa en función de la intensidad del pulso láser recibido y se determina en función del ancho de pulso. Si la cantidad de diferencia entre la intensidad y la intensidad de referencia es superior al valor umbral D, se proporciona una segunda información de objeto positiva; en caso contrario, se proporciona una negativa.

[0047] Si el valor de la medición TOF del punto reflejado se sitúa dentro del área marginal de peligro, también se proporciona una primera información de objeto positiva; en caso contrario, una negativa.

[0048] [0042]La unidad de evaluación emite una señal de "seguridad" positiva si la primera información de objeto o la segunda información de objeto es positiva.

[0049] De este modo, en el área marginal, en la que se producen imprecisiones especialmente grandes en la medición TOF cuando existe una gran diferencia entre la reflectividad del objeto y del marco situado detrás de él, pueden eliminarse en gran medida utilizando la información de intensidad para este fin.

[0050] Esto significa que se pueden detectar incluso objetos pequeños en el área marginal de peligro.

[0051] Si la desviación de la intensidad es inferior al valor umbral D, la reflectividad de referencia almacenada se corrige con este valor.

[0052] Lista de referencias

[0053]

[0055] 10 escáner láser

[0056] 12 unidad emisora/receptora del escáner láser

[0057] 14 medición de tiempo de vuelo

[0058] 16 detección de intensidad

[0059] 18 unidad de evaluación

[0060] 20 salida de "seguridad"

[0061] 22 objeto

[0062] 24 memoria

[0063] 30 disposición

[0064] 32 escáner láser

[0065] 34 marco

[0066] 36 área de vigilancia

[0067] 38 área marginal

[0068] 40 área de peligro

[0069] 42 área marginal de peligro

[0070] 44 primer objeto

[0071] 46 segundo objeto

[0072] D valor umbral

Claims

1. REIVINDICACIONES

1. Escáner láser (10, 32) para vigilar un área de vigilancia (36) delante de una abertura que puede cerrarse mediante un medio de cierre, mediante cuyo diseño se define un área de peligro (40) dentro del área de vigilancia (36), en donde el área de vigilancia (36) está delimitada al menos por un lado por un marco (34), delante del cual se extiende un área marginal (38), que comprende: una unidad emisora/receptora de láser (12), en donde está prevista además una detección de tiempo de vuelo (14) que, a través de una medición de tiempo de vuelo (TOF(RP)) de un pulso láser enviado y recibido, detecta la posición de un objeto (22, 44, 46) dentro del área de vigilancia (36), en donde está prevista además una detección de intensidad (16), mediante la cual el pulso láser recibido es evaluado con respecto a su intensidad (I(RP)) y la intensidad detectada (I(RP)) es comparada por una unidad de evaluación (18) con una intensidad de referencia (I<REF>), almacenada en una unidad de memoria (24), que refleja la reflectividad del marco, en donde se emite una señal de seguridad cuando se detecta un objeto en el área de peligro (40),

caracterizado por queel área de peligro (40) comprende un área marginal de peligro (42) delimitada por el marco (34), en donde la unidad de evaluación (18) está configurada de tal manera que, si un valor de una distancia determinada por la medición de tiempo de vuelo es mayor que la distancia del área marginal de peligro (42), se genera una primera información de objeto, a saber, si se ha detectado un objeto mediante la medición de tiempo de vuelo en el área marginal de peligro (42), y además, si la intensidad detectada (I(RP)) se desvía de la intensidad de referencia (I<REF>) almacenada por encima de un valor umbral (D) específico, se proporciona una segunda información de objeto, a saber, si un objeto se encuentra en el área marginal de peligro (42) debido a la desviación de la intensidad, en donde se genera además una señal de seguridad por la unidad de evaluación (18) si la primera o la segunda información de objeto es positiva.

2. Escáner láser según la reivindicación 1,caracterizado por quela unidad emisora/receptora de láser (12) comprende un fotodiodo de avalancha.

3. Escáner láser según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por queestá previsto un equipo de inicialización que permite inicializar el escáner láser, en donde durante la inicialización se almacena en la unidad de memoria (24) la intensidad de referencia (I<REF>) de un marco (34) en el área de vigilancia (36).

4. Escáner láser según la reivindicación 3,caracterizado por queel área de vigilancia (36), el área de peligro (40), el área marginal (38) y el área marginal de peligro (42) se definen durante la inicialización.

5. Disposición (30) que comprende un marco al menos parcialmente envolvente, un medio de cierre para cerrar la abertura formada por el marco (34) y un escáner láser (32), según una de las reivindicaciones anteriores, en donde el escáner láser (32) está montado en el marco de tal manera que el marco (34) delimita al menos parcialmente el área de vigilancia (36) del escáner láser (32).

6. Disposición según la reivindicación 5,caracterizada por queel sensor (32) está montado en la región de esquina del marco (32).

7. Disposición según la reivindicación 5 o 6,caracterizada por queel marco (34) forma parte de una ventana o de un intradós de una ventana.

8. Disposición según una de las reivindicaciones 5 a 7,caracterizada por queel medio de cierre se controla a través de una unidad de control que está conectada al escáner láser.

9. Disposición según una de las reivindicaciones 5 a 8,caracterizada por queel medio de cierre es una ventana.