ITTO20090147A1 - Barriera di sicurezza a rilevamento di luce - Google Patents

Description

“Barriera di sicurezza a rilevamento di luceâ€

Descrizione

Il presente trovato riguarda una barriera di sicurezza a rilevamento di luce.

Come noto, negli stabilimenti industriali in cui operano macchine potenzialmente pericolose per l'uomo possono essere installate delle barriere di sicurezza disposte per sorvegliare il varco di accesso alla zona a rischio ed impieganti la luce come mezzo di rilevamento dell'intrusione.

A tale scopo, sono note barriere fotoelettriche che comprendono una colonna emettitrice, che à ̈ collocata da un lato del varco di accesso alla zona a rischio e porta numerosi diodi emettitori di luce (LED) equidistanziati e generanti fasci luminosi che vengono captati da rispettivi fotodiodi portati da una colonna ricevente collocata dal lato opposto del varco. I segnali d'uscita dei fotodiodi vengono elaborati per intensità e/o durata al fine di stabilire se vi à ̈ stata interruzione del segnale e quindi violazione. Il rilevamento di un oggetto opaco avviene quando uno o più raggi vengono interrotti. Pertanto, la risoluzione della barriera à ̈ definita dalla distanza tra i fasci ottici ed il diametro minimo del corpo rilevabile à ̈ pari alla somma della dimensione di un fascio ottico e dell'interasse fra due fasci consecutivi.

Un inconveniente delle barriere fotoelettriche sopra menzionate deriva dal fatto che i fasci luminosi generati dai led non sono esattamente tubolari, bensì leggermente divergenti. Tale circostanza fa sì che la barriera continui a funzionare anche in caso di piccoli disallineamenti fra le due colonne e pertanto rende la barriera vulnerabile ad eventuali tentativi di manomissione. Per esempio, un operatore che incautamente desideri introdurre un dito o una mano attraverso il varco mentre la macchina à ̈ in movimento, p.es., per mantenere in posizione il pezzo, può facilmente manomettere la barriera allentando le viti di fissaggio di una delle due colonne e spostandola verso l’alto o verso il basso, creando così un passaggio non protetto senza che il sistema rilevi la manomissione.

Un altro inconveniente delle barriere fotoelettriche e che l'ingombro delle due colonne poste all'interno del varco riduce notevolmente l'area utile di passaggio.

Pertanto, lo scopo principale del presente trovato à ̈ quello di realizzare una barriera di sicurezza che risulti meno vulnerabile a spostamenti sia accidentali che derivanti da eventuali tentativi di manomissione, e che abbia un ingombro limitato all'interno del varco rispetto alle barriere fotoelettriche convenzionali.

Si descriverà ora in maggior dettaglio il trovato con riferimento ad alcune sue forme di realizzazione preferite ma non esclusive, illustrate a titolo d'esempio non limitativo negli uniti disegni, in cui:

la Fig.1 illustra schematicamente una barriera di sicurezza secondo il trovato installata in un varco da sorvegliare;

la Fig.2 Ã ̈ un diagramma illustrante l'andamento nel tempo della luce emessa dalla barriera di Fig.1;

la Fig.3 illustra schematicamente la barriera di sicurezza in una seconda realizzazione del trovato;

la Fig.4 Ã ̈ un diagramma illustrante l'andamento nel tempo della luce emessa dalla barriera in una terza realizzazione del trovato.

Con riferimento iniziale alle Figg.1 e 2, una barriera di sicurezza 10 secondo il trovato à ̈ installabile in un generico varco 12 (che nell'esempio di Fig.1 ha forma rettangolare), delimitante un'area potenzialmente pericolosa. La barriera 10 comprende un tubo luminoso 14 flessibile disposto lungo due lati adiacenti del perimetro varco 12, ed una telecamera 18 disposta lungo il perimetro del varco in corrispondenza del vertice opposto al tubo luminoso ed equipaggiata convenzionalmente con un sistema ottico (non illustrato) che le conferisce un campo visivo tale da coprire l'intera lunghezza del tubo luminoso 14, come schematizzato con linea tratteggiata in Fig.1.

Preferibilmente, il tubo luminoso 14 consiste in una fibra ottica a dispersione laterale di tipo noto, alimentata ad una estremità da una sorgente di luce a stato solido (non illustrata).

Il tubo luminoso 14 à ̈ operativamente collegato a un circuito elettronico 20 che lo pilota con un segnale variabile nel tempo in modo che anche la luce emessa dal tubo sia variabile nel tempo. Preferibilmente, il tubo luminoso à ̈ pilotato con un segnale a impulsi in modo da emettere una luce intermittente, come illustrato in Fig.2 dove l'asse delle ascisse rappresenta il tempo T e l'asse delle ordinate rappresenta l'emissione luminosa L del tubo 14. Un'unità di controllo 22 à ̈ programmata per confrontare istante per istante il segnale ricevuto dalla telecamera 18 col segnale emesso dal circuito elettronico 20 e con un'immagine di riferimento che corrisponde all’area sorvegliata, vale a dire, l'immagine del tubo luminoso, in condizioni di non intrusione, e per emettere segnali di intrusione o di malfunzionamento in casi predefiniti di mancata corrispondenza, come si descriverà in dettaglio nel seguito.

La telecamera 18 à ̈ munita di un filtro ottico passa-banda 24 compatibile con la radiazione emessa dal tubo luminoso ed atto a limitare la suscettibilità della telecamera a interferenze luminose esterne.

Come illustrato in Fig.1, sul tubo luminoso sono praticate tacche di posizionamento quali 26, 28 definenti un pattern che verrà memorizzato insieme all’immagine di riferimento in fase di configurazione del sistema. Preferibilmente, le tacche consistono in sottili linee opache che impediscono l’emissione della luce dal tubo luminoso.

In fase di installazione e di configurazione del sistema, si memorizza nell’unità di controllo 22 l'immagine di riferimento del tubo luminoso 14 senza violazione del varco 12. All’accensione nonché durante il normale funzionamento, l'unità di controllo 22, istante per istante, confronta l’immagine di riferimento con l’immagine corrente e genera un segnale d'allarme tutte le volte che l'immagine di riferimento differisce dall’immagine corrente per un certo numero di pixel minimo predefinito, che rappresenta la risoluzione del sistema. Tale numero di pixel minimo può essere impostato a piacere a seconda della specifica applicazione e corrisponde alla lunghezza minima di tubo luminoso che, allorché oscurata, si desidera venga interpretata come intrusione. Come l'esperto del ramo comprenderà facilmente, la condizione più critica, vale a dire, in cui vi à ̈ la minima lunghezza di tubo luminoso oscurata, si ha quando il corpo intruso si trova a contatto del tubo luminoso e lungo l’asse ottico della telecamera. Pertanto, à ̈ preferibile impostare la risoluzione del sistema in tali condizioni.

In base allo stesso principio sopra descritto, il sistema verifica anche che le tacche di posizionamento si trovino sempre nella stessa posizione, così da rilevare eventuali disallineamenti fra telecamera e tubo luminoso dovuti a vibrazioni o manipolazioni.

L'utilizzo di un segnale variabile controllato per alimentare il tubo luminoso 14 consente di eseguire un controllo dei guasti del sistema. Infatti, l’unità di controllo 22, confrontando istante per istante il segnale emesso dal circuito elettronico 20 col segnale ricevuto dalla telecamera 18, si aspetta di vedere, in sincronismo con i momenti di buio del tubo luminoso e solo per un breve periodo di tempo, una corrispondente riduzione di luminosità di tutti i pixel corrispondenti. Di conseguenza, se un guasto congela l’immagine corrente corrispondente ad una condizione di varco libero, l'unità di controllo 22 se ne accorge ed à ̈ programmata per emettere un segnale di guasto.

Inoltre, l'utilizzo di un segnale variabile controllato rende il sistema immune all'inganno anche nel caso in cui il varco fosse attraversato da un oggetto dello stesso colore del tubo luminoso.

In una seconda realizzazione del trovato illustrata in Fig.3, il varco 112 non presenta un profilo rettangolare bensì un profilo "a gradino" su un lato. Tuttavia, la flessibilità del tubo luminoso 114 consente di adattare facilmente il sistema anche a questa configurazione, nonché ad altre configurazioni simili.

In una terza realizzazione del trovato, si usano due tubi luminosi disposti affiancati lungo la direzione di ingresso/uscita nel/dal varco e separati sufficientemente da essere percepiti in modo distinto dalla telecamera, con una zona oscura di dimensioni definite fra i due tubi. Ognuno dei due tubi viene alimentato in modo da emettere una luce intermittente in modo analogo alla realizzazione di Fig.1, ma le emissioni luminose L' e L" dei due tubi sono sfasate, come illustrato in Fig.4.

In questa realizzazione, l'unità di controllo à ̈ programmata per considerare intrusione solo l'interruzione quasi contemporaneamente di due parti corrispondenti di ugual lunghezza dei due tubi luminosi, così da rendere il sistema più sicuro rispetto a interferenze luminose o a possibili manipolazioni. Inoltre, come l'esperto del ramo comprenderà facilmente, utilizzando due tubi luminosi l'unità di controllo può essere facilmente programmata in modo da discriminare la direzione del’intrusione.

La programmazione dell'unità di controllo che pilota la barriera rientra nelle normali conoscenze del tecnico del ramo e pertanto non verrà approfondita nella descrizione.

Si sono descritte alcune realizzazioni del trovato, ma naturalmente il tecnico del ramo potrà apportare diverse modifiche e varianti nell'ambito delle rivendicazioni. In particolare, benché nelle figure il circuito elettronico 20, l'unità di controllo 22 e la telecamera 18 siano illustrati come elementi separati gli uni dagli altri, à ̈ evidente che i tre elementi potrebbero essere tutti integrati nella telecamera 18, o ancora la telecamera potrebbe integrare solo un sensore di visione e un obiettivo, mentre il circuito elettronico e l’unità di controllo potrebbero essere racchiusi in una custodia separata. Inoltre, il tubo a fibra ottica potrebbe essere alimentato ad entrambe le estremità anziché ad una sola estremità come illustrato nelle Figure. Peraltro, anziché utilizzare la tecnologia a fibra ottica, il tubo luminoso potrebbe essere realizzato in altro modo, p.es., potrebbe essere costituito da una serie di led montati allineati e a breve distanza l'uno dall’altro su supporto flessibile e ricoperti con un materiale diffusore che omogeneizzi la luce emessa lungo tutta l'estensione del tubo. In questo caso, le tacche di posizionamento potrebbero anche essere realizzate mediante uno o più led di colore diverso. Ancora, il tubo luminoso potrà avere sezione qualsiasi, p.es., circolare, rettangolare, trapezoidale, oppure potrebbe essere a forma di striscia composta da una moltitudine di fibre ottiche affiancate. Cionondimeno, il tubo luminoso potrebbe essere fissato ai lati del varco diversamente da quanto descritto, p.es., potrebbe essere fissato su supporto flessibile autoadesivo. Inoltre, come risulterà evidente all'esperto del ramo, la luce emessa dal tubo luminoso non à ̈ da intendersi limitata al campo del visibile, essendo adatta una qualsiasi radiazione elettromagnetica con lunghezza d’onda compresa fra 400nm e 1500nm. E' inoltre evidente che la telecamera potrà essere in bianco e nero oppure a colori a seconda della radiazione elettromagnetica generata dal tubo luminoso e dell’algoritmo di rilevamento dell’intrusione usato.

Claims (11)

1. “Barriera di sicurezza a rilevamento di luce†Rivendicazioni 1. Barriera di sicurezza installabile in un varco (12) di accesso a un'area potenzialmente pericolosa, caratterizzata dal fatto di comprendere: - almeno un tubo luminoso (14) disposto lungo un tratto del perimetro del varco (12), - una telecamera (18) disposta sostanzialmente sul perimetro del varco (12) di fronte al tubo luminoso (14) per rilevare l'immagine del tubo luminoso, - un'unità di controllo (22) programmata per confrontare istante per istante l'immagine corrente rilevata dalla telecamera (18) con un'immagine di riferimento rappresentante il tubo luminoso in condizioni di non intrusione del varco, e per generare un segnale d'allarme ogni qual volta che l'immagine di riferimento differisce dall’immagine corrente per un numero di pixel minimo predefinito.
2. 2. Barriera di sicurezza secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto di comprendere inoltre un circuito elettronico (20) collegato per pilotare detto tubo luminoso (14) con un segnale controllato variabile nel tempo, e dal fatto che detta unità di controllo (22) à ̈ anche programmata per confrontare istante per istante l'immagine corrente con detto segnale controllato e generare un segnale di guasto ogni qual volta che non vi à ̈ corrispondenza tra l'immagine corrente e detto segnale controllato.
3. 3. Barriera di sicurezza secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che detto segnale controllato à ̈ un segnale a impulsi pilotante detto tubo luminoso (14) a emettere una luce intermittente (L).
4. 4. Barriera di sicurezza secondo una delle rivendicazioni 1-3, caratterizzata dal fatto che detto tubo luminoso presenta tacche di posizionamento (26, 28) rilevabili dalla telecamera (18) e memorizzate in detta immagine di riferimento.
5. 5. Barriera anti intrusione secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che dette tacche di posizionamento consistono in linee opache (26, 28).
6. 6. Barriera a di sicurezza secondo una delle rivendicazioni 1-5, caratterizzata dal fatto che detto tubo luminoso (14) consiste in una fibra ottica a dispersione laterale alimentata ad almeno una sua estremità da una sorgente di luce a stato solido.
7. 7. Barriera di sicurezza secondo una delle rivendicazioni 1-6, caratterizzata dal fatto che detta telecamera (18) à ̈ munita di un filtro ottico passa-banda (24) compatibile con la radiazione emessa dal tubo luminoso ed atto a limitare la suscettibilità della telecamera a interferenze luminose esterne.
8. 8. Barriera di sicurezza secondo una delle rivendicazioni 1-7, in cui detto varco (12) ha profilo rettangolare, caratterizzata dal fatto che detto tubo luminoso (14) Ã ̈ disposto lungo due lati adiacenti del varco (12) e detta telecamera (18) Ã ̈ disposta in corrispondenza dell'angolo opposto al tubo luminoso.
9. 9. Barriera di sicurezza secondo una delle rivendicazioni 1-7, in cui detto varco (112) presenta due lati perpendicolari (112a, 112b) uniti da un tratto a gradino (112c), caratterizzata dal fatto che detto tubo luminoso (114) à ̈ disposto lungo detto tratto a gradino (114c) e detta telecamera à ̈ disposta in corrispondenza dell'angolo opposto definito da detti due lati perpendicolari.
10. 10. Barriera di sicurezza secondo una delle rivendicazioni 1-9, caratterizzata dal fatto che detto tubo luminoso (14) Ã ̈ di materiale flessibile.
11. 11. Barriera di sicurezza secondo una delle rivendicazioni 1-10, caratterizzata dal fatto di comprendere due di detti tubi luminosi disposti affiancati lungo la direzione perpenicolare al varco e distanziati tra loro in modo da essere percepiti distintamente da detta telecamera, ognuno di detti tubi essendo pilotato con rispettivi segnali variabili sfasati (L', L"), e dal fatto che detta unità di controllo à ̈ programmata per emettere un segnale d'allarme in caso di violazione sostanzialmente contemporaneamente di entrambi detti tubi luminosi.