WO2008081026A1 - Berührungsloses einklemmschutz-system - Google Patents

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WO2008081026A1
WO2008081026A1 PCT/EP2008/050038 EP2008050038W WO2008081026A1 WO 2008081026 A1 WO2008081026 A1 WO 2008081026A1 EP 2008050038 W EP2008050038 W EP 2008050038W WO 2008081026 A1 WO2008081026 A1 WO 2008081026A1
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WO
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cameras
control images
images
camera
displacement element
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/050038
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English (en)
French (fr)
Inventor
Fredrik ÖSTMAN
Original Assignee
Continental Automotive Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive Gmbh filed Critical Continental Automotive Gmbh
Publication of WO2008081026A1 publication Critical patent/WO2008081026A1/de

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60J—WINDOWS, WINDSCREENS, NON-FIXED ROOFS, DOORS, OR SIMILAR DEVICES FOR VEHICLES; REMOVABLE EXTERNAL PROTECTIVE COVERINGS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES
    • B60J7/00—Non-fixed roofs; Roofs with movable panels, e.g. rotary sunroofs
    • B60J7/02—Non-fixed roofs; Roofs with movable panels, e.g. rotary sunroofs of sliding type, e.g. comprising guide shoes
    • B60J7/04—Non-fixed roofs; Roofs with movable panels, e.g. rotary sunroofs of sliding type, e.g. comprising guide shoes with rigid plate-like element or elements, e.g. open roofs with harmonica-type folding rigid panels
    • B60J7/057—Driving or actuating arrangements e.g. manually operated levers or knobs
    • B60J7/0573—Driving or actuating arrangements e.g. manually operated levers or knobs power driven arrangements, e.g. electrical
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05F—DEVICES FOR MOVING WINGS INTO OPEN OR CLOSED POSITION; CHECKS FOR WINGS; WING FITTINGS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, CONCERNED WITH THE FUNCTIONING OF THE WING
    • E05F15/00—Power-operated mechanisms for wings
    • E05F15/40—Safety devices, e.g. detection of obstructions or end positions
    • E05F15/42—Detection using safety edges
    • E05F15/43—Detection using safety edges responsive to disruption of energy beams, e.g. light or sound
    • E05F2015/434—Detection using safety edges responsive to disruption of energy beams, e.g. light or sound with cameras or optical sensors
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES E05D AND E05F, RELATING TO CONSTRUCTION ELEMENTS, ELECTRIC CONTROL, POWER SUPPLY, POWER SIGNAL OR TRANSMISSION, USER INTERFACES, MOUNTING OR COUPLING, DETAILS, ACCESSORIES, AUXILIARY OPERATIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, APPLICATION THEREOF
    • E05Y2800/00—Details, accessories and auxiliary operations not otherwise provided for
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES E05D AND E05F, RELATING TO CONSTRUCTION ELEMENTS, ELECTRIC CONTROL, POWER SUPPLY, POWER SIGNAL OR TRANSMISSION, USER INTERFACES, MOUNTING OR COUPLING, DETAILS, ACCESSORIES, AUXILIARY OPERATIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, APPLICATION THEREOF
    • E05Y2900/00—Application of doors, windows, wings or fittings thereof
    • E05Y2900/50—Application of doors, windows, wings or fittings thereof for vehicles
    • E05Y2900/53—Type of wing
    • E05Y2900/531—Doors
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES E05D AND E05F, RELATING TO CONSTRUCTION ELEMENTS, ELECTRIC CONTROL, POWER SUPPLY, POWER SIGNAL OR TRANSMISSION, USER INTERFACES, MOUNTING OR COUPLING, DETAILS, ACCESSORIES, AUXILIARY OPERATIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, APPLICATION THEREOF
    • E05Y2900/00—Application of doors, windows, wings or fittings thereof
    • E05Y2900/50—Application of doors, windows, wings or fittings thereof for vehicles
    • E05Y2900/53—Type of wing
    • E05Y2900/55—Windows

Definitions

  • the present invention relates to a method and an arrangement for detecting objects located in the closing path of a sliding element or body parts, wherein the moving means of a drive means sliding element is surrounded by a stop element and this contacted at least in the closed state, and camera-based detection an object or body part a stop or reversing the closing movement of the displacement element is caused.
  • Sliding elements for closing openings such as windows or doors
  • the drive device used is usually a direct current motor, which causes the drive of the displacement element via a corresponding mechanism.
  • electrically driven windows and sunroofs, as well as doors and tailgates have found widespread use and already pay for standard equipment on many new cars.
  • Is for example, an object or a body part between vehicle frame or stop element and electric risch powered window or door, that can experience an impairment or crushing due to the not inconsiderable stellmotorischen driving force.
  • Children or dogs, but also adults, can be harmed by the accidental operation of electrical locking devices, and in extreme cases, the accidents even end fatally.
  • an automatic ramp-up has proven to be fateful, in which a short tap of a switch is sufficient to automatically open or close a window pane.
  • a closing force of 100N may already be life-threatening when exposed to the human neck, and a risk limit of 3ON is already indicated for small children.
  • the detection of a resistance is usually done by means of computer-aided evaluation of the motor current. Disabled Subject the movement of the window, the engine slows down and the motor current increases.
  • the control unit which measures the motor current, interrupts the power supply in this case or causes the sliding element or the window pane to retract in the opposite direction, by reversing the polarity at the terminals of the DC motor via a suitable circuit.
  • Still other anti-pinch systems operate with optical detection systems such as light barriers.
  • an optical sensor and a light source usually an infrared LED are provided in a known manner, the interruptions the rays emitted by the light source, according to a
  • the light barrier system is also very similar to the light interruption method.
  • one or a series of light sources is arranged along the stop element of the displacement element and detected by an opposing camera. If an object now penetrates between the light source and the camera, this is recognizable on the camera image and can in turn lead to the initiation of suitable control measures.
  • a disadvantage of the light interruption method, in addition to the need for well-defined illumination, is that this system can carry out false detections of supposedly detected objects in the event of contamination of the stop element or the light sources arranged thereon and therefore a special maintenance or cleaning - effort required.
  • the light-section method in which a light source projects a line onto a measurement object and its position is observed by a camera. If the camera registers an interference or a displacement of the projected line, this shift can be converted into SD information and, thus, an object located between the camera and the measurement object can be detected.
  • This system in turn has the disadvantage that a well-defined lighting must be provided.
  • the camera can not be mounted in any position, but must be arranged laterally of the line projected on the measurement object, which is often undesirable.
  • there is the problem in opto-electronically based recognition systems that changing light or weather conditions can lead to irritations in the data processing or object recognition, for example due to light reflections on the stop element. Likewise, it often comes due to contamination or scratches on the stop element to incorrect detection.
  • a secure detection of objects or body parts is to be made possible regardless of the degree of contamination of the stop element or adjacent components.
  • a generic method is directed to the monitoring of a moving element moved by a drive device, such as a vehicle window, a sunroof, a vehicle door or the like. wherein the displacement element is surrounded by a stop element such as a frame, a frame or the like and contacts this at least in the closed state.
  • a stop element such as a frame, a frame or the like and contacts this at least in the closed state.
  • objects or body parts located in the closing path of the displacement element that is to say between the stop element and the displacement element, are automatically detected by means of a camera and corresponding control measures initiated in order to stop and / or reverse the movement of the displacement element.
  • At least two cameras are arranged in different positions relative to each other and that Weil on a the sliding element facing defined
  • each camera is preferably generated simultaneously with the other camera control images of the Observanz Schemes and by means of a processor unit, a comparison between the control images of the at least two cameras is performed. If the control images do not match, a control signal is output to the drive means to stop or reverse the closing movement of the slide member.
  • the simultaneity of the recording of the control images by the cameras arranged with an arbitrary distance or at an arbitrary angle relative to one another is of importance insofar as it depends on the detection reliability and the responsiveness of the system.
  • the recording of the control images to be compared with each other does not necessarily take place exactly at the same point in time, but may also be carried out with an allowable delay.
  • a mathematical correction of the parallax error is carried out in the image of the control images, which according to the different positions Perspectives of the cameras occurs and depending on the arrangement of the cameras can prevent accurate comparison of the control images.
  • the at least two cameras are each assigned a reference image recorded under controlled conditions, which images the observance region of the stop element in the absence of an object or body part located in the closing path of the displacement element.
  • a reference image recorded under controlled conditions, which images the observance region of the stop element in the absence of an object or body part located in the closing path of the displacement element.
  • mutually corresponding subsections of the observance area are defined, which are substantially aligned with each other with respect to their length / width or area extension, and from these length / widths - Or surface modification of the sections a conversion function is determined.
  • the conversion functions generated in this way can be stored on a volatile or non-volatile memory unit in order to be able to correct all control images recorded from then on with the at least two cameras.
  • a non-coincidence of control images of the at least two cameras only for stopping or reversing the closing movement of Ver Sliding element results when a defined detection
  • Tolerance has been exceeded, which is preferably defined in the unit percent or pixel number.
  • the method according to the invention is carried out with a suitable processor unit which is capable of outputting a control signal to the drive device in the event of the criteria described above, by means of which a current closing movement of the displacement element is stopped, reversed or a current actuation attempt of the displacement element is prevented from the outset.
  • An arrangement according to the invention is further provided with a suitable memory unit on which the described reference images or the parallax error conversion function determined therefrom as well as process-relevant data and parameters such as the detection tolerance level can be stored.
  • Fig.l is a schematic representation of an inventive
  • FIG. 3 shows a schematic representation of an observance area from the perspective of a first camera
  • FIG. 4 shows a schematic representation of an observance area from the perspective of a second camera
  • FIG. 6 shows a particular embodiment of a recognition system according to the invention
  • the arrangement according to Fig.l shows a running as a frame
  • Stop element A in which a sliding element V, for example a window pane or a vehicle door, is linearly movable.
  • the displacement element V is driven by a drive device M, for example a DC motor and a suitable translation unit, and moved vertically upwards or downwards in the direction of the arrow J, wherein an inner surface A s of the stop element A is contacted.
  • the displacement element V is in a closed position when it contacts with its upper edge V s the upper portion A ss of the inner surface A "of the stop element A. It is understood that the displacement element V does not necessarily have to contact the stop element A flat and direct but also partially in recordings or grooves of the stop element A with rubber seals, such as is usual in vehicle windows or sunroofs.
  • the cameras X, Y may be commercially available CCD or CMOS cameras, for example.
  • the generated by the cameras X, Y data or control images B x, B be ⁇ , assigned to a processing unit P, which for example, arranged in the cockpit of a vehicle, or can be part of an on-board computer system and compared.
  • the processor unit P associated with a memory unit Q actuates the drive device M and can, in particular, output a control signal S to the drive device M which, when indicated by a method according to the invention described below, stops and / or reverses a current closing movement of the displacement element V causes or the initiation of the closing movement of a sliding element V located in the open position from the outset does not allow.
  • signals can be sent to the cameras X, Y on the part of the processor unit P, for example in order to adjust or focus the cameras X, Y or to rotate or provide cameras X, Y provided with servomotors to align with another observance area O.
  • FIG 2 a equipped with two cameras X, Y stop element A is shown. Both the first camera X and the second camera Y are in each case aligned exactly with a defined subject area O and continuously record control images B x , B ⁇ in rapid succession. In order to image only the observance region O in the control images B x , By, suitable filter methods can be used by means of which the edge sections of the inherently conical detection region of the cameras X, Y are blanked out or erased.
  • Camera X must be aligned with the same portion of the inner surface A "of the stop element A as the by the lines L Y i, L ⁇ 2 shown Uberwachungsradius the camera Y.
  • a mathematical correction of the parallax error in the image of the control images B x , B ⁇ according to the different positions or perspectives of the cameras X, Y is carried out by means of a suitable linear function. This is illustrated by a subsection Oi of the observance area O shown by way of example in FIG. 2, which would appear substantially narrower from the perspective of the camera X, ie on the control image B x , without making a parallax correction than from the perspective of the camera Y. , so on the control image B ⁇ .
  • the correction of the parallax error described above in the image of the control images B x , B ⁇ can be accomplished by prior to commissioning of the system with each camera X, Y a reference image R x , R ⁇ is recorded and these reference images R x , R ⁇ are adapted to each other in terms of their length / width or area extension.
  • a suitable recognition algorithm both on the reference image R x according to the camera X and on the reference image Ry according to the camera Y mutually corresponding subsections Oi ... n of the Observanz Schemes O are defined, which are each modified approximately until they are in terms of their length / Width or area extension are substantially aligned with each other.
  • a conversion function K x , K ⁇ is determined, by means of which all control images B x , B ⁇ of the cameras X, Y from now on with regard to their parallax error can be corrected.
  • this conversion function K x , K ⁇ can be stored in the memory unit Q and is now permanently available during the active switching of the system according to the invention in order to acquire currently recorded control images B x , B ⁇ to correct for their parallax error.
  • the reference images R x , R ⁇ can be stored as such in the memory unit Q, wherein it is also possible to update the reference images R x , R ⁇ at selected times to the system to possibly occurring new conditions, such as a change or to adapt a modification of the stop element A or a change in the Karae- positions.
  • the respective recognition algorithm In order to identify or define individual subsections Oi... N of the observance area O, the respective recognition algorithm accordingly requires striking clues at the observance area O, which are usually given in the form of textures, structures, edges, geometries and color gradients at the observance area O. If such features are missing for the definition of individual subsections Oi ... n of the observance area O at the stop element A, then it is also possible to artificially apply these features to the observance area O, eg by
  • Control images B x , B ⁇ the generation of a suitable conversion function K x , K ⁇ , however, also be made by these on the basis of a knowledge of the exact dimensions of the stop element A or the Observanz Schemes O and the exact position of the related cameras X, Y is determined. In this way, it is possible to "recalculate" distorted control images B x , B ⁇ , for example, in the presence of exact CAD or CNC data, which document the geometric course of the stop element A.
  • control images B x, B ⁇ can be provided.
  • a control image comparison according to the invention may optionally also be carried out without making a parallax error correction of the control images B x , B ⁇ .
  • control images B x and B ⁇ For the purpose of comparison of control images, it is of course also possible to use a correlation method or a check of the control images B x and B ⁇ for their similarity instead of a subtraction method.
  • a correlation method or a check of the control images B x and B ⁇ for their similarity instead of a subtraction method.
  • FIG. 2 in the case of an object G located in the closing path of the displacement element V from the perspective of the camera X, ie on the control image B x , a different graphic representation always results than from the perspective of the camera Y, ie on the control image B ⁇ .
  • the control images B x , B ⁇ which are preferably recorded at the same time, differ both with regard to the position of the imaged object G at the observance area O and, in most cases, with respect to the depiction of the object G itself or its silhouette.
  • the recording of the respective control images B x and B ⁇ by the cameras X and Y is synchronized as exactly as possible, it may, depending on the requirements imposed on the anti-trap system, also be carried out with a defined delay. In any case, sufficient detection reliability and rapid reaction of the system must always be ensured so as not to cause damage to an object G that has been detected too late, and to prevent misdetection, for example due to short-term light reflections on the stop element A.
  • the observational region O represented in a simplified manner in FIGS. 3 and 4 has in practice a wide variety of textures as well as colors and shades. Since respective irregularities due to the exact alignment of the cameras X, Y on the observance area O but both in the control image B x , and in the control image B ⁇ are shown in exactly the same position, results in a subtracting superposition of the two control images B x and B ⁇ in the ideal case a difference sum of zero, if no object G shown in FIGS. 2-4 was located before the observance area O. In order to clarify this, a scrap U in the object area O is schematically indicated in FIG.
  • the result is a congruence of the image U x of the scratch U according to the control image B x (FIG. 3) with the image U ⁇ of the scratch U according to the control image B ⁇ (FIG. , so that in a comparison or a subtraction of the color or contrast values of the control images B x , B ⁇ resulted in a zero sum, since the identical in their position on the observance area 0 scratch maps U x , U ⁇ neutralize each other. For this reason, there can be no misdetection according to the scratch U located on the stop element A, as would inevitably be the case with conventional camera surveillance.
  • the arrangement of the cameras X, Y is chosen purely by way of example in Figure 2 and the ⁇ means the lines L ⁇ i and L x2 and L ⁇ , L ⁇ 2 localized Observanz Scheme 0 over any portions of the inner surface A s of the stop element A can extend and not only over its upper portion A ss , as shown in the present exemplary embodiment.
  • the surveillance radius of the cameras X, Y can also be extended to approximately 180 °, and thus essentially the entire area A bounded by the stop element A can be monitored or the entire inner surface A "of the stop element A can be defined as the observance area O.
  • the observance area O can be fragmented and selectively monitored with respect to selected sections in order to hide harmless sections of the observance area O for trapping objects G or body parts and thus save the processing power of the processor unit P.
  • a predetermined detection level of tolerance T is defined, which egg ne lack of coverage the control images B x , B ⁇ allows each other to a certain extent.
  • control images B x , B ⁇ of the cameras X, Y it is also possible to use the control images B x , B ⁇ of the cameras X, Y to calculate a three-dimensional view of the object G which can be seen on the control images B x , B ⁇ .
  • a size categorization of the detected object G can be made and on this basis a decision on the output of a stop / reversing control signal S to the drive device M can be made.
  • Corresponding parameters for the detection of harmless objects, according to which no stopping or reversing of the currently actuated displacement element mentes are to be triggered are stored in a memory unit associated with the processor unit Q Q.
  • a 2-dimensional or 3-dimensional localization of the detected object G or body part is made within the area F bounded by the stop element A.
  • object localization is particularly relevant for systems with multi-part or separately driven displacement elements V, for which a common observance area O is defined, so that in each case that displacement element V can be stopped or reversed, in whose closing path the detected object G or the body part is located.
  • FIG. 6 for example, two sliding elements V 1 and V 2 arranged next to one another and designed as window panes of an automobile are shown, which have a common frame or a stop element A. Both displacement elements Vi and V 2 are currently performing a closing movement in the vertical direction J according to an operation of an associated power window system. While there is an obstacle in the form of the object G in the closing path of the displacement element Vi det and the sliding member is stopped, according to a recognition Vi according to the invention of the subject G or reversed, so that can it not be brought affected displacement element V 2 unhindered into its perfect closing position.
  • the method according to the invention is not limited to use in translation elements V moved in a translatory manner (according to the direction of the arrow J), but can also be used in the case of rotationally moving displacement elements V.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Image Analysis (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

Verfahren und Anordnung zur Erkennung von im Schließweg eines Verschiebeelementes (V) befindlichen Gegenständen (G) bzw. Körperteilen, wobei das mittels einer Antriebseinrichtung (M) bewegte Verschiebeelement (V) von einem Anschlagelement (A) umgeben ist und dieses zumindest im geschlossenen Zustand kontaktiert, und bei kameragestützter Detektion eines Gegenstandes (G) bzw. Körperteils ein Stoppen oder Reversieren der Schließbewegung des Verschiebeelementes (V) veranlasst wird. Dabei sind mindestens zwei Kameras (X, Y) an unterschiedlichen Positionen angeordnet und jeweils auf einen dem Verschiebeelement (V) zugewandten, definierten Observanzbereich (O) des Anschlagelementes (A) ausgerichtet, wobei jede Kamera (X, Y) vorzugsweise gleichzeitig mit der jeweils anderen Kamera (X, Y) Kontrollbilder (Bx, Bγ) des Observanzbereichs (O) erzeugt und mittels einer Prozessoreinheit (P) ein Vergleich zwischen den Kontrollbildern (Bx, Bγ) durchgeführt wird, wobei ein Nichtübereinstimmen der Kontrollbilder (Bx, Bγ) zur Ausgabe eines Steuersignals (S) an die Antriebseinrichtung (M) führt, um die Schließbewegung des Verschiebeelementes (V) zu stoppen oder zu reversieren.

Description

Beschreibung
Beruhrungsloses Einklemmschutz-System
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie eine Anordnung zur Erkennung von im Schließweg eines Verschiebeelementes befindlichen Gegenstanden bzw. Korperteilen, wobei das mittels einer Antriebseinrichtung bewegte Verschiebeelement von einem Anschlagelement umgeben ist und dieses zumin- dest im geschlossenen Zustand kontaktiert, und bei kameragestutzter Detektion eines Gegenstandes bzw. Korperteils ein Stoppen oder Reversieren der Schließbewegung des Verschiebeelementes veranlasst wird.
Verschiebeelemente zum Verschließen von Offnungen, wie beispielsweise Fenster oder Türen, kommen in unterschiedlichsten Anwendungsgebieten zum Einsatz. Elektrisch angetrieben ermöglichen sie dem Benutzer eine komfortable und einfache Bedienung. Dabei findet als Antriebseinrichtung zumeist ein Gleich- strommotor Einsatz, welcher über eine entsprechende Mechanik den Antrieb des Verschiebeelementes bewirkt. Im Fahrzeugbereich haben elektrisch angetriebene Fenster und Schiebedacher, sowie Türen und Heckklappen weite Verbreitung gefunden und zahlen bei vielen Neuwagen bereits zur serienmäßigen Ausstat- tung.
Besonders im automotiven Bereich ist aber auch das Gefahrenpotenzial von elektrisch angetriebenen Fenstern oder Schiebedachern bereits wohlbekannt, da in diesem Zusammenhang bereits zahlreiche Unfälle zu verzeichnen sind, über welche in den Medien auch ausfuhrlich berichtet wurde.
Befindet sich beispielsweise ein Gegenstand oder ein Korperteil zwischen Fahrzeugrahmen bzw. Anschlagelement und elekt- risch angetriebener Fensterscheibe oder Türe, kann jener aufgrund der nicht unbeträchtlichen stellmotorischen Antriebskraft eine Beeinträchtigung oder Quetschung erfahren. Kinder oder Hunde, aber auch erwachsene Personen können durch die versehentliche Betätigung von elektrischen Schließvorrichtungen zu Schaden kommen und die Unfälle im Extremfall sogar tödlich enden. Als verhängnisvoll hat sich hier vor allem eine Hochlaufautomatik erwiesen, bei welcher ein kurzes Antippen eines Schalters genügt, um eine Fensterscheibe selbsttätig zu öffnen oder zu schließen. Untersuchungen zufolge kann bereits eine Schließkraft von 100N bei Einwirkung auf den menschlichen Hals lebensbedrohlich sein, für kleine Kinder wird schon eine Gefahrengrenze von 3ON angegeben.
Die Erfahrungen der letzten Jahrzehnte haben es daher notwendig gemacht, Vorrichtungen zum Einklemmschutz zu schaffen, um die Schließbewegung motorisch angetriebener Verschiebeelemente wie Fenster und Türen im Bedarfsfalle zu stoppen und derartige Unglücksfälle zu verhindern, insbesondere jede Art von Quet- schungen an Fingern oder anderen Gliedmaßen mit Gewissheit auszuschließen .
Zu diesem Zweck sind Systeme bekannt, bei welchen ein auftretender Widerstand gegen die Schließbewegung der Fensterscheibe von einem Steuergerät registriert und in der Folge die von der Antriebseinrichtung angetriebene Schließbewegung gestoppt oder bei intelligenter Steuerung sogar mittels Umkehrung der Motorlaufrichtung reversiert wird, sodass der eingeklemmte Gegenstand oder Körperteil sofort wieder freigegeben wird. Die Schließbewegung der Fensterscheibe oder der Türe währt also nur so lange, bis sich ein Hindernis in den Weg stellt.
Das Erkennen eines Widerstandes geschieht zumeist mittels rechnerunterstützter Auswertung des Motorstroms. Behindert ein Gegenstand die Bewegung der Fensterscheibe, so wird der Motor langsamer und der Motorstrom steigt. Das Steuergerät, welches den Motorstrom misst, unterbricht in solchem Falle die Stromzufuhr oder veranlasst ein Zurückfahren des Verschiebeelemen- tes bzw. der Fensterscheibe in die entgegengesetzte Richtung, indem über eine geeignete Schaltung die Polarität an den Anschlüssen des Gleichstrommotors vertauscht wird.
Insbesondere bei wechselnden Betriebs- und Umweltbedingungen, wie etwa einer Vereisung oder einer Schwergängigkeit der angetriebenen Fensterscheibe aufgrund von Schmutzverklebung kann bei solchen Systemen jedoch oftmals keine zuverlässige Unterscheidung zum Vorliegen eines realen Hindernisses im Schließweg des Verschiebeelementes erfolgen.
Andere Einklemmschutzsysteme arbeiten mit druckempfindlichen Sensorelementen bzw. -leisten, welche am Anschlagelement angeordnet sind und bei Kontakt mit einem zwischen Verschiebeelement und Sensorelement eingeklemmten Gegenstand oder Körper- teil ein Steuersignal an die Antriebseinrichtung des Verschiebeelement weiterleiten, um die Schließbewegung des Verschiebeelementes zu stoppen oder zu reversieren.
Bei den beschriebenen System erfolgt eine Reaktion erst, wenn bereits ein Kontakt zwischen dem Verschiebelement und dem Gegenstand bzw. Körperteil erfolgt ist. Je nach Ansprechgeschwindigkeit des Systems kann dabei trotz Stoppen der Schließbewegung Verletzungen nicht mit Sicherheit ausgeschlossen werden.
Wiederum andere Einklemmschutzsysteme arbeiten mit optischen Erkennungssystemen wie etwa Lichtschranken. Hierbei sind in bekannter Weise ein optischer Sensor und eine Lichtquelle, zumeist ein Infrarot-LED vorgesehen, wobei die Unterbrechungen der von der Lichtquelle emittierten Strahlen zufolge eines im
Schließweg des Verschiebeelementes befindlichen Gegenstandes oder Körperteils sensorseitig registriert und in ein entsprechendes Steuersignal zur Ansteuerung der Antriebseinrichtung umgewandelt wird.
Dem Lichtschranken-System ist auch das Lichtunterbrechungsverfahren sehr ähnlich. Bei diesem wird eine oder eine Reihe von Lichtquellen entlang dem Anschlagelement des Verschiebeelemen- tes angeordnet und von einer gegenüberliegenden Kamera er- fasst. Dringt nun ein Gegenstand zwischen Lichtquelle und Kamera ein, so ist dies am Kamerabild erkennbar und kann wiederum zur Einleitung geeigneter Steuermaßnahmen führen. Nachteilig beim Lichtunterbrechungsverfahren ist neben der Notwendig- keit einer wohldefinierten Beleuchtung, dass dieses System bei einer im Zuge des Betriebs auftretenden Verschmutzung des Anschlagelementes bzw. der daran angeordneten Lichtquellen Fehl- detektionen von vermeintlich erfassten Gegenständen durchführen kann und daher eines besonderen Wartungs- bzw. Reinigungs- aufwandes bedarf.
Erwähnenswert ist weiterhin das Lichtschnittverfahren, wobei von einer Lichtquelle eine Linie auf ein Messobjekt projiziert und deren Position von einer Kamera beobachtet wird. Regist- riert die Kamera eine Interferenz bzw. eine Verschiebung der projizierten Linie, so kann diese Verschiebung in SD- Informationen umgerechnet und solcherart ein zwischen Kamera und Messobjekt befindlicher Gegenstand detektiert werden. Dieses System weist wiederum den Nachteil auf, dass eine wohlde- finierte Beleuchtung vorgesehen sein muss. Weiters kann die Kamera nicht in beliebiger Position montiert werden, sondern muss seitlich der auf das Messobjekt projizierten Linie angeordnet sein, was vielfach unerwünscht ist. Allgemein besteht bei optoelektronisch basierten Erkennungssystemen das Problem, dass wechselnde Licht- bzw. Wetterverhaltnisse zu Irritationen in der Datenverarbeitung bzw. Gegenstandserkennung fuhren können, beispielsweise aufgrund von Lichtreflexionen am Anschlagelement. Ebenso kommt es aufgrund von Verschmutzungen oder Kratzern am Anschlagelement häufig zu Fehlerkennungen .
Es ist daher das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfah- ren zur beruhrungslosen Erkennung von im Schließweg eines Verschiebeelementes befindlichen Gegenstanden bzw. Korperteilen bereitzustellen, welches eine erhöhte Betriebssicherheit aufweist und welches unabhängig von einer definierten Beleuchtung einen zuverlässigen Einklemmschutz gewahrleistet. Insbesondere soll eine sichere Erkennung von Gegenstanden bzw. Korperteilen unabhängig vom Verschmutzungsgrad des Anschlagelementes oder benachbarter Bauteile ermöglicht werden.
Erfindungsgemaß werden diese Ziele in folgender Weise er- reicht: Ein gattungsgemaßes Verfahren richtet sich auf die U- berwachung von einem mittels einer Antriebseinrichtung bewegten Verschiebeelement wie beispielsweise einem Fahrzeugfenster, einem Schiebedach, einer Fahrzeugtur oder dgl . , wobei das Verschiebeelement von einem Anschlagelement wie etwa einem Rahmen, einer Zarge oder dgl. umgeben ist und dieses zumindest im geschlossenen Zustand kontaktiert. Hierbei werden im Schließweg des Verschiebeelementes, also zwischen Anschlagelement und Verschiebeelement befindliche Gegenstande bzw. Korperteile mittels einer Kamera automatisch erkannt und ent- sprechende Steuermaßnahmen eingeleitet, um die Bewegung des Verschiebeelementes zu stoppen und/oder zu reversieren.
Erfindungsgemaß ist vorgesehen, dass mindestens zwei Kameras in unterschiedlicher Position zueinander angeordnet und je- weils auf einen dem Verschiebeelement zugewandten, definierten
Observanzbereich des Anschlagelementes ausgerichtet sind, wobei jede Kamera vorzugsweise gleichzeitig mit der jeweils anderen Kamera Kontrollbilder des Observanzbereichs erzeugt und mittels einer Prozessoreinheit ein Vergleich zwischen den Kontrollbildern der mindestens zwei Kameras durchgeführt wird. Bei Nichtubereinstimmen der Kontrollbilder wird ein Steuersignal an die Antriebseinrichtung ausgegeben, um die Schließbewegung des Verschiebeelementes zu stoppen oder zu reversieren.
Auf diese Weise kann eine Überwachung des Schließweges des Verschiebeelementes unter Ausschluss einer Abhängigkeit von peripheren Einflüssen wie etwa wechselnden Licht- bzw. Wetterverhaltnissen sowie Verschmutzungen oder Kratzern am Anschlag- element erfolgen. Die naturliche Alterung und Veränderung des Anschlagelementes sowie umgebender Bauteile verursacht also künftig keine Fehldetektionen mehr.
Die Gleichzeitigkeit der Aufnahme der Kontrollbilder durch die mit einem beliebigen Abstand bzw. unter einem beliebigen Winkel zueinander angeordneten Kameras ist insofern von Bedeutung, als davon die Detektionssicherheit und Reaktionsschnelligkeit des Systems abhangt. Je nach Einsatzgebiet des erfin- dungsgemaßen Verfahrens muss die Aufnahme der jeweils mitein- ander zu vergleichenden Kontrollbilder jedoch nicht unbedingt exakt zum gleichen Zeitpunkt erfolgen, sondern kann gegebenenfalls auch mit einer zulassigen Verzögerung vorgenommen werden .
Gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsvariante des erfindungsge- maßen Verfahrens wird zur Ausrichtung der mindestens zwei Kameras auf den Observanzbereich eine rechnerische Berichtigung des Parallaxenfehlers in der Abbildung der Kontrollbilder durchgeführt, welcher zufolge der unterschiedlichen Positionen bzw. Perspektiven der Kameras auftritt und je nach Anordnung der Kameras ein genaues Vergleichen der Kontrollbilder verhindern kann. Indem etwa definierte Teilabschnitte des Observanz- bereichs virtuell gedehnt oder gestaucht werden und diese nach einer solchen Modifizierung sowohl am Kontrollbild der ersten Kamera als auch am Kontrollbild der zweiten Kamera eine gleiche Flächenerstreckung bzw. eine gleiche Längen-/Breitener- streckung aufweisen, können exakt vergleichsfähige Kontrollbilder bereitgestellt werden.
In einem bevorzugten Verfahren zur rechnerischen Berichtigung des Parallaxenfehlers in der Abbildung der Kontrollbilder ist den mindestens zwei Kameras jeweils ein unter kontrollierten Bedingungen aufgenommes Referenzbild zugeordnet, welches den Observanzbereich des Anschlagelementes bei Abwesenheit eines im Schließweg des Verschiebeelementes befindlichen Gegenstandes bzw. Körperteils abbildet. Sowohl am der einen Kamera entsprechenden ersten Referenzbild als auch am der weiteren Kamera entsprechenden zweiten Referenzbild werden miteinander kor- respondierende Teilabschnitte des Observanzbereichs definiert, welche hinsichtlich ihrer Längen-/Breiten- bzw. Flächenerstreckung im Wesentlichen aneinander angeglichen werden und aus dieser Längen-/Breiten- bzw. Flächenmodifikation der Teilabschnitte eine Umrechnungsfunktion ermittelt wird. Die auf die- se Weise generierten Umrechnungsfunktionen können auf einer flüchtigen oder nicht-flüchtigen Speichereinheit abgespeichert werden, um alle fortan mit den mindestens zwei Kameras aufgenommenen Kontrollbilder berichtigen zu können.
In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, lediglich ausgewählte Bereiche der Kontrollbilder bzw. der Referenzbilder miteinander zu vergleichen. Auf diese Weise können für ein Einklemmen von Gegenständen oder Körperteilen ungefährliche Abschnitte des Observanzbereichs ausge- blendet und die mittels der Prozessoreinheit getätigte Rechenleistung minimiert werden.
Um Fehldetektionen bzw. ein vermeintliches Erkennen eines im Verschiebeweg befindlichen Gegenstandes oder Körperteils zu vermeiden, ist es in einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass ein Nichtüberein- stimmen von Kontrollbildern der mindestens zwei Kameras nur dann zum Stoppen bzw. Reversieren der Schließbewegung des Ver- Schiebeelementes führt, wenn ein festgelegter Detektions-
Toleranzgrad überschritten wurde, welcher vorzugsweise in der Einheit Prozent oder Pixelanzahl definiert ist.
Zur Erhöhung der Leistungsfähigkeit des Systems ist es in ei- ner weiteren bevorzugten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens auch möglich, mehr als zwei Kameras, vorzugsweise drei oder vier Kameras vorzusehen, deren Kontrollbilder vorzugsweise paarweise miteinander verglichen werden.
In einer besonderen Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es auch möglich, mittels der Kontrollbilder der Kameras eine dreidimensionale Ansicht des auf den Kontrollbildern ersichtlichen Gegenstandes zu errechnen, um darauf basierend eine größenmäßige Kategorisierung des erfassten Gegens- tandes vorzunehmen und nur im Bedarfsfalle ein Stopp-
/Reversier-Steuersignal an die Antriebseinrichtung auszugeben.
Insbesondere im Falle einer Vorsehung mehrteiliger bzw. separat angetriebener Verschiebeelemente kann es in einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein, dass mittels der Kontrollbilder der mindestens zwei Kameras eine 2- oder 3-dimensionale Lokalisierung des erkannten Gegenstandes bzw. Körperteils innerhalb einer vom Anschlagelement eingegrenzten Fläche vorgenommen wird. Auf diese Weise kann jenes Verschiebeelement gestoppt oder reversiert werden, in dessen Schließweg sich der detektierte Gegenstand oder der Körperteil aktuell befindet.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird mit einer geeigneten Prozessoreinheit durchgeführt, welche fähig ist, im Falle des Vorliegens vorangehend beschriebener Kriterien ein Steuersignal an die Antriebseinrichtung auszugeben, mittels welchem eine aktuelle Schließbewegung des Verschiebeelementes gestoppt, reversiert oder ein aktueller Betätigungsversuch des Verschiebeelementes von vornherein verhindert wird.
Eine erfindungsgemäße Anordnung ist weiterhin mit einer geeigneten Speichereinheit versehen, auf welcher die beschriebenen Referenzbilder bzw. die aus diesen ermittelte Parallaxenfehler-Umrechnungsfunktion sowie verfahrensrelevante Daten und Parameter wie etwa der Detektions-Toleranzgrad speicherbar sind.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt:
Fig.l eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen
ErkennungsSystems Fig.2 eine erfindungsgemäße Anordnung von Kameras an einem zu überwachenden Anschlagelement
Fig.3 eine schematische Darstellung eines Observanzbereichs aus der Perspektive einer ersten Kamera
Fig.4 eine schematische Darstellung eines Observanzbereichs aus der Perspektive einer zweiten Kamera
Fig.5 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens
Fig.6 eine besondere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Erkennungssystems Die Anordnung gemäß Fig.l zeigt ein als Rahmen ausgeführtes
Anschlagelement A, in welchem ein Verschiebeelement V, z.B. eine Fensterscheibe oder eine Fahrzeugtur, linear verfahrbar ist. Das Verschiebeelement V wird hierzu von einer An- triebseinrichtung M, beispielsweise einem Gleichstrommotor und einer geeigneten Übersetzungseinheit, angetrieben und gemäß Pfeilrichtung J vertikal nach oben oder nach unten bewegt, wobei eine Innenflache As des Anschlagelementes A kontaktiert wird. Das Verschiebeelement V befindet sich in einer Schließ- Stellung, wenn es mit seiner Oberkante Vs den oberen Teilbereich As s der Innenflache A" des Anschlagelementes A kontaktiert. Es versteht sich, dass das Verschiebeelement V das Anschlagelement A nicht unbedingt plan und unmittelbar kontaktieren muss, sondern auch partiell in mit Gummidichtungen be- wehrten Aufnahmen bzw. Nuten des Anschlagelementes A versenkbar sein kann, so wie dies etwa bei Fahrzeugfenstern oder Schiebedachern üblich ist.
Um ein Einklemmen eines im Schließweg des Verschiebeelementes V, also zwischen dessen Oberkante Vs und der Innenflache As bzw. dem oberen Teilbereich A" des Anschlagelementes A befindlichen Gegenstandes G oder Korperteils zu verhindern, sind erfindungsgemaß mindestens zwei Kameras X, Y an unterschiedlichen Positionen zueinander entweder am Anschlagelement A selbst oder auch an einem anderen, dem Anschlagelement A benachbarten Bauteil angeordnet und zumindest auf jenen, im Folgenden als Observanzbereich O bezeichneten Abschnitt des Anschlagelementes A bzw. dessen Innenflache A" ausgerichtet, an welchem Gegenstande G oder Korperteile wahrend der Schließbe- wegung des Verschiebeelementes V eingeklemmt oder gequetscht werden konnten.
Bei den Kameras X, Y kann es sich etwa um handelsübliche CCD- oder CMOS-Kameras handeln. Die von den Kameras X, Y generierten Daten bzw. Kontrollbilder Bx, Bγ werden an eine Prozessoreinheit P, welche beispielsweise im Cockpit eines Fahrzeugs angeordnet bzw. Bestandteil eines Bordcomputer-Systems sein kann, übertragen und miteinander verglichen. Die mit einer Speichereinheit Q assoziierte Prozessoreinheit P steuert die Antriebseinrichtung M an und kann insbesondere ein Steuersignal S an die Antriebseinrichtung M ausgeben, welches bei Indikation durch ein in seiner Funkti- onsweise unten beschriebenes erfindungsgemäßes Verfahren ein Stoppen und/oder Reversieren einer aktuellen Schließbewegung des Verschiebeelementes V veranlasst oder die Einleitung der Schließbewegung eines in geöffneter Stellung befindlichen Verschiebeelementes V von vornherein gar nicht zulässt.
Optional ist es auch möglich, dass von Seiten der Prozessoreinheit P Signale an die Kameras X, Y gesendet werden, beispielsweise um die Kameras X, Y zu justieren bzw. zu fokussie- ren oder mit Stellmotoren versehene Kameras X, Y zu verschwen- ken bzw. auf einen anderen Observanzbereich O auszurichten.
In Fig.2 ist ein mit zwei Kameras X, Y bestücktes Anschlagelement A dargestellt. Sowohl die erste Kamera X als auch die zweite Kamera Y ist jeweils exakt auf einen definierten Obser- vanzbereich O ausgerichtet und nimmt fortwährend Kontrollbilder Bx, Bγ in rascher Folge auf. Um in den Kontrollbildern Bx, By lediglich den Observanzbereich O abzubilden, können geeignete Filterverfahren Einsatz finden, mittels welchen die Randabschnitte des an sich kegeligen Erfassungsbereichs der Kameras X, Y ausgeblendet bzw. gelöscht werden.
Zur Bereitstellung vergleichsfähiger Kontrollbilder Bx, Bγ ist es wichtig, die Kameras X, Y jeweils exakt auf den Observanzbereich O zu kalibrieren, was bedeutet, dass der in Fig.2 mit- tels der Linien Lxi und Lx2 dargestellte Uberwachungsradius der
Kamera X auf den selben Abschnitt der Innenflache A" des Anschlagelementes A ausgerichtet sein muss wie der mittels der Linien LYi, Lγ2 dargestellte Uberwachungsradius der Kamera Y.
Im Zuge der Ausrichtung der Kameras X, Y auf den Observanzbe- reich O wird mittels einer geeigneten linearen Funktion eine rechnerische Berichtigung des Parallaxenfehlers in der Abbildung der Kontrollbilder Bx, Bγ zufolge der unterschiedlichen Positionen bzw. Perspektiven der Kameras X, Y durchgeführt. Dies ist anhand eines in Fig.2 beispielhaft eingezeichneten Teilabschnitts Oi des Observanzbereichs O verdeutlicht, welcher aus der Perspektive der Kamera X, also am Kontrollbild Bx, ohne Vornahme einer Parallaxen-Berichtigung wesentlich schmaler er- scheinen wurde als aus der Perspektive der Kamera Y, also am Kontrollbild Bγ. Indem diese perspektivische Verzerrung bzw. der Parallaxen-Fehler rechnerisch korrigiert wird, ergibt sich sowohl am Kontrollbild Bx (siehe Fig.3), als auch am Kontrollbild Bγ (siehe Fig.4) eine hinsichtlich ihrer Längs- und FIa- chenerstreckung identische Eingrenzung des Teilabschnitts Oi des Observanzbereichs 0. Die rechnerische Korrektur des Parallaxen-Fehlers bedeutet, dass der gemäß Fig.2 konkav gekrümmte Observanzbereich 0 in eine beliebige Anzahl an Teilabschnitten 0i...n unterteilt wird und jeder dieser Teilabschnitte 0i...n ent- sprechend seiner jeweiligen Langen-/Breiten- bzw. Flachenerstreckung von der Innenflache A' des Anschlagelementes A auf virtuelle Weise abgewickelt wird. In den Figuren 3 und 4 ist jeweils bereits eine auf diese Weise berichtigte Abbildung Oi ber. des Teilabschnitts Oi des Observanzbereichs 0 darge- stellt.
Praktisch kann die vorangehend beschriebene Berichtigung des Parallaxenfehlers in der Abbildung der Kontrollbilder Bx, Bγ bewerkstelligt werden, indem vor Inbetriebnahme des Systems mit jeder Kamera X, Y ein Referenzbild Rx, Rγ aufgenommen wird und diese Referenzbilder Rx, Rγ hinsichtlich ihrer Längen- /Breiten- bzw. Flächenerstreckung aneinander angepasst werden. Hierbei werden mittels eines geeigneten Erkennungsalgorithmus sowohl am Referenzbild Rx gemäß der Kamera X als auch am Referenzbild Ry gemäß der Kamera Y miteinander korrespondierende Teilabschnitte Oi...n des Observanzbereichs O definiert, welche jeweils näherungsweise modifiziert werden, bis sie hinsichtlich ihrer Längen-/Breiten- bzw. Flächenerstreckung im Wesent- liehen aneinander angeglichen sind.
Aus dieser vorgenommenen Längen-/Breiten- bzw. Flächenmodifikation der Teilabschnitte Oi...n bzw. anhand der hierbei eingesetzten Skalierungsfaktoren wird eine Umrechnungsfunktion Kx, Kγ ermittelt, mittels welcher alle Kontrollbilder Bx, Bγ der Kameras X, Y fortan hinsichtlich ihres Parallaxenfehlers berichtigt werden können.
Wichtig ist hierbei, dass die Aufnahme der Referenzbilder Rx, Rγ unter kontrollierten Bedingungen, also bereits werksseitig bzw. vor Inbetriebnahme des Einklemmschutz-Systems erfolgt, um sicherzustellen, dass sich während der Referenzbild-Aufnahme kein Gegenstand G oder Körperteil im überwachten Verschiebeweg des Verschiebeelementes V befindet. Ein Vorhandensein eines Gegenstandes G oder Körperteils vor dem Observanzbereich O würde nämlich die korrekte Ermittlung der Parallaxenfehler- Umrechnungsfunktion Kx, Ky verhindern, da der jeweilige Erkennungsalgorithmus von der Abbildung des Gegenstandes G oder Körperteils auf den Referenzbildern Rx, Rγ irritiert wäre und aufgrund des 3D-Effekts in der Referenzbildaufnahme keine Angleichung der auf den Referenzbildern Rx und Ry definierten Teilabschnitte Oi...n des Observanzbereichs O zustande brächte. Um Verfälschungen der Referenzbildaufnahme durch fluktuierende
Lichtverhältnisse bzw. durch veränderte Umgebungsbedingungen zu vermeiden, ist es weiters von Bedeutung, dass die Aufnahme der Referenzbilder Rx, Rγ im Wesentlichen zum gleichen Zeit- punkt erfolgt.
Sobald die beschriebene Umrechnungsfunktion Kx, Kγ für jede Kamera X, Y ermittelt wurde, kann diese Umrechnungsfunktion Kx, Kγ in der Speichereinheit Q abgespeichert werden und steht nun während der Aktivschaltung des erfindungsgemäßen Systems permanent zur Verfügung, um aktuell aufgenommene Kontrollbilder Bx, Bγ hinsichtlich ihres Parallaxenfehlers zu berichtigen.
Selbstverständlich können auch die Referenzbilder Rx, Rγ als solche in der Speichereinheit Q abgespeichert werden, wobei es auch möglich ist, die Referenzbilder Rx, Rγ an ausgewählten Zeitpunkten zu aktualisieren, um das System an eventuell auftretende neue Bedingungen, z.B. eine Veränderung bzw. einen Umbau des Anschlagelementes A oder eine Veränderung der Karae- rapositionen anzupassen.
Zur Erkennung bzw. Definition einzelner Teilabschnitte Oi...n des Observanzbereichs O benötigt der jeweilige Erkennungsalgorithmus entsprechend markante Anhaltspunkte am Observanzbe- reich O, welche in der Regel in Form von Texturen, Strukturen, Kanten, Geometrien und Farbverläufen am Observanzbereich O gegeben sind. Sollten derartige Merkmale zur Definition einzelner Teilabschnitte Oi...n des Observanzbereichs O am Anschlagelement A fehlen, so ist es auch möglich, diese Merkmale künstlich am Observanzbereich O aufzubringen, z.B. indem zum
Zwecke der Referenzbildaufnahmen mittels eines Projektors temporär ein linienförmiges Muster auf den Observanzbereich O projiziert wird. In einer alternativen Verfahrensart zur Erlangung berichtigter
Kontrollbilder Bx, Bγ kann die Generierung einer geeigneten Umrechnungsfunktion Kx, Kγ jedoch auch vorgenommen werden, indem diese anhand einer Kenntnis der genauen Abmessungen des An- schlagelementes A bzw. des Observanzbereichs O und der exakten Position der dazu in Bezug stehenden Kameras X, Y ermittelt wird. Solcherart ist es z.B. bei Vorhandensein exakter CAD- oder CNC-Daten, welche den geometrischen Verlauf des Anschlagelementes A dokumentieren, möglich, zufolge der Kameraperspek- tive verzerrte Kontrollbilder Bx, Bγ „zurückzurechnen".
Auf diese Weise können berichtigte, exakt vergleichsfähige Kontrollbilder Bx, Bγ bereitgestellt werden. Praktisch bedeutet dies, dass mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens vollkommen identische Kontrollbilder Bx, Bγ erzeugt werden, sofern sich kein Gegenstand G bzw. Körperteil im Schließweg des Verschiebeelementes V befindet.
Je nach Anordnung der Kameras X, Y bzw. der Ausgestaltung des Observanzbereichs O kann ein erfindungsgemäßer Kontrollbildvergleich gegebenenfalls auch ohne Vornahme einer Parallaxenfehler-Berichtigung der Kontrollbilder Bx, Bγ erfolgen.
Da die erste Kamera X im wesentlichen gleichzeitig bzw. abge- stimmt auf das jeweilige Einsatzgebiet auch mit tolerierbarer Verzögerung mit der zweiten Kamera Y Kontrollbilder Bx, Bγ des Observanzbereichs O erzeugt, können diese Paare von Kontrollbildern Bx, Bγ mittels der Prozessoreinheit P miteinander verglichen bzw. virtuell überlagert werden. Hierbei führt ein Nichtübereinstimmen der Kontrollbilder Bx, Bγ zur Ausgabe eines Steuersignals S an die Antriebseinrichtung M, um die aktuelle Schließbewegung des Verschiebeelementes V zu stoppen oder zu reversieren . Praktisch kann dieser Vergleich durch Vornahme einer Subtraktion der Kontrast- bzw. Farbwerte des von der ersten Kamera X stammenden Kontrollbilds Bx und des von der zweiten Kamera Y stammenden Kontrollbilds Bγ erfolgen. Zum Zwecke des Kontroll- bildvergleichs kann anstelle eines Subtraktionsverfahrens selbstverständlich auch ein Korrelationsverfahren bzw. eine Überprüfung der Kontrollbilder Bx und Bγ auf ihre Ähnlichkeit Einsatz finden. Wie anhand von Fig.2 nachzuvollziehen, ergibt sich im Falle eines im Schließweg des Verschiebeelementes V befindlichen Gegenstandes G aus der Perspektive der Kamera X, also am Kontrollbild Bx, stets eine andere graphische Darstellung als aus der Perspektive der Kamera Y, also am Kontrollbild Bγ. Die vorzugsweise zum gleichen Zeitpunkt aufgenommenen Kontrollbilder Bx, Bγ unterscheiden sich sowohl hinsichtlich der Position des abgebildeten Gegenstandes G am Observanzbe- reich O, als auch zumeist hinsichtlich der Abbbildung des Gegenstandes G selbst bzw. dessen Silhouette. Bei einem zylindrischen Gegenstand G laut vorliegendem Beispiel ergibt sich etwa am Kontrollbild Bx eine rechteckige Abbildung Gx des Ge- genstandes G, wahrend sich am Kontrollbild Bγ eine kreisförmige bzw. elliptische Abbildung Gγ des Gegenstandes G ergibt (siehe Fig.3 und Fig.4) .
Aber selbst, wenn es sich beim Gegenstand G um einen rotati- onssymmetrischen Korper handeln wurde, dessen Abbildungen Gx, Gy auf den Kontrollbildern Bx, Bγ jeweils gleich erscheinen, so resultierte aus der stereoskopischen Aufnahme des Gegenstandes G immer noch eine unterschiedliche Position der Abbildungen Gx, Gy auf den Kontrollbildern Bx, Bγ und somit eine eindeutige De- tektierbarkeit des Gegenstandes G.
Aufgrund dieser stereoskopischen Überwachung einer vom Anschlagelement A eingegrenzten Flache F kann ein zwischen der Oberkante V des Verschiebeelementes V und der Innenflache A" bzw. dem Observanzbereich O befindlicher Gegenstand G oder
Korperteil in jedem Fall erkannt und ein Einklemmen ebendieses sicher verhindert werden. Eventuell am Anschlagelement A befindliche Kratzer oder anhaftende Fremdkörper beeinflussen hierbei ebensowenig das Detektionsergebnis wie wechselnde
Licht- bzw. Wetterverhaltnisse und dementsprechende Reflexionen am Anschlagelement A, da diese Störungen auf beiden Kontrollbildern Bx, Bγ identisch aufscheinen und sich beim Vergleich der beiden Kontrollbilder Bx, Bγ daher aufheben.
Die Aufnahme der jeweils zu vergleichenden Kontrollbilder Bx und Bγ durch die Kameras X und Y erfolgt zwar möglichst exakt synchronisiert, kann jedoch je nach den an das Einklemmschutz- System gestellten Anforderungen gegebenenfalls auch mit einer definierten Verzögerung vorgenommen werden. Jedenfalls muss stets eine ausreichende Detektionssicherheit und Reaktionsschnelligkeit des Systems gewahrleistet sein, um nicht einen zu spat erkannten Gegenstand G zu Schaden kommen zu lassen und um keine Fehldetektionen z.B. aufgrund von kurzfristigen Lichtreflexionen am Anschlagelement A zu leisten.
Der in den Figuren 3 und 4 in vereinfachter Weise weiß dargestellte Observanzbereich O weist in der Praxis verschiedenste Texturen sowie Farben und Schattierungen auf. Da jeweilige Un- regelmaßigkeiten aufgrund der exakten Ausrichtung der Kameras X, Y auf den Observanzbereich O jedoch sowohl im Kontrollbild Bx, als auch im Kontrollbild Bγ in exakt gleicher Position abgebildet werden, ergibt sich bei einer subtrahierenden Überlagerung der beiden Kontrollbilder Bx und Bγ im Idealfall eine Differenzsumme von Null, sofern sich kein in den Figuren 2-4 dargestellter Gegenstand G vor dem Observanzbereich O befinden wurde . Um dies zu verdeutlichen, ist in Fig.2 eine Schramme U im Ob- servanzbereich O schematisch angedeutet. Denkt man sich die Kontrollbilder Bx und Bγ ubereinandergelagert, so ergibt sich eine Deckungsgleichheit der Abbildung Ux der Schramme U gemäß Kontrollbild Bx (Fig.3) mit der Abbildung Uγ der Schramme U gemäß Kontrollbild Bγ (Fig.4), sodass bei einem Vergleich bzw. einer Subtraktion der Färb- oder Kontrastwerte der Kontrollbilder Bx, Bγ eine Nullsumme resultierte, da sich die in ihrer Position am Observanzbereich 0 identen Schrammen-Abbildungen Ux, Uγ quasi gegenseitig neutralisieren. Aus diesem Grund kann auch keine Fehldetektion zufolge der am Anschlagelement A befindlichen Schramme U erfolgen, so wie dies bei konventionellen Kamera-Uberwachungen unweigerlich der Fall wäre.
Es sei angemerkt, dass die Anordnung der Kameras X, Y in Fig.2 rein beispielhaft gewählt ist und sich der mittels der Linien Lχi und Lx2 bzw. Lγχ, Lγ2 eingegrenzte Observanzbereich 0 über beliebige Bereiche der Innenflache As des Anschlagelementes A erstrecken kann und nicht nur über dessen oberen Teilbe- reich As s, so wie im vorliegenden Ausfuhrungsbeispiel dargestellt. Gegebenenfalls kann der Uberwachungsradius der Kameras X, Y auch auf annähernd 180° ausgedehnt und somit im Wesentlichen die gesamte vom Anschlagelement A eingegrenzte Flache F überwacht bzw. die gesamte Innenflache A" des Anschlag- elementes A als Observanzbereich O definiert werden.
Ebenso ist es zur Erhöhung der Leistungsfähigkeit des Systems auch möglich, mehr als zwei Kameras X, Y, z.B. drei oder vier Kameras X, Y, Z, Q vorzusehen (siehe Fig.l), deren Kontroll- bilder Bx, Bγ, Bz, Bq vorzugsweise paarweise jeweils miteinander verglichen werden.
Es liegt weiters im Rahmen der Möglichkeiten des erfindungsge- maßen Verfahrens, lediglich jene ausgewählten Bereiche der Kontrollbilder Bx, Bγ bzw. der Referenzbilder Rx, Rγ miteinander zu vergleichen, welche für einen Einklemmschutz besonders relevant sind. Insofern kann der Observanzbereich O fragmentiert und hinsichtlich ausgewählter Abschnitte selektiv überwacht werden, um für ein Einklemmen von Gegenständen G oder Körperteilen ungefährliche Abschnitte des Observanzbereichs O auszublenden und solcherart Rechenleistung der Prozessoreinheit P einzusparen .
Um Fehldetektionen bzw. ein vermeintliches Erkennen eines im Verschiebeweg befindlichen Gegenstandes G oder Körperteils zu vermeiden, kann es vorgesehen sein, dass hinsichtlich der softwareseitigen Auswertung der Kontrollbilder Bx, Bγ ein vorgegebener Detektions-Toleranzgrad T definiert ist, welcher ei- ne mangelnde Deckung der Kontrollbilder Bx, Bγ untereinander in einem gewissen Umfang zulässt. Ein Nichtübereinstimmen von Kontrollbildern Bx, Bγ der Kameras X, Y führt demgemäß nur dann zum Stoppen bzw. Reversieren der Schließbewegung des Verschiebeelementes V, wenn jener z.B. in der Einheit Prozent oder Pi- xelanzahl definierte Detektions-Toleranzgrad T überschritten wurde (siehe Flussdiagramm gemäß Fig.5) . Auf diese Weise wird eine Hypersensibilität des Einklemmschutz-Systems vermieden.
In einer besonderen Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es auch möglich, mittels der Kontrollbilder Bx, Bγ der Kameras X, Y eine dreidimensionale Ansicht des auf den Kontrollbildern Bx, Bγ ersichtlichen Gegenstandes G zu errechnen. In der Folge kann anhand dieser dreidimensionalen Ansicht eine größenmäßige Kategorisierung des erfassten Gegenstandes G vorgenommen werden und auf dieser Grundlage eine Entscheidung über die Ausgabe eines Stopp-/Reversier-Steuersignals S an die Antriebseinrichtung M getroffen werden. Entsprechende Parameter zur Erkennung harmloser Gegenstände, denen zufolge kein Stoppen oder Reversieren des aktuell betätigten Verschiebeele- mentes ausgelöst werden soll, sind in einer mit der Prozessoreinheit P assoziierten Speichereinheit Q gespeichert.
Durch diese Maßnahmen kann verhindert werden, dass im Zuge des erfindungsgemäßen Vergleichs der Kontrollbilder Bx, Bγ detek- tierte Gegenstände G wie z.B. Textilfäden, vom Wind getragene Blätter, Insekten oder Teile der Kleidung der Insassen eine Ausgabe eines Stopp-/Reversier-Steuersignals S an die Antriebseinrichtung M bewirken. Für gattungsgemäße Fensterheber- Einklemmschutzsysteme existiert etwa die Vorgabe, dass lediglich Gegenstände G > 4mm erkannt werden müssen, was in etwa dem Durchmesser eines Fingerknochens eines Kleinkindes entspricht, während kleinere Gegenstände G hinsichtlich einer De- tektierbarkeit vernachlässigt werden können.
Es ist ferner möglich, dass mittels der Kontrollbilder Bx, Bγ eine 2- oder 3-dimensionale Lokalisierung des erkannten Gegenstandes G bzw. Körperteils innerhalb der vom Anschlagelement A eingegrenzten Fläche F vorgenommen wird. Eine solche Gegenstands-Lokalisierung ist insbesondere relevant für Systeme mit mehrteiligen bzw. separat angetriebenen Verschiebeelementen V, für welche ein gemeinsamer Observanzbereich O definiert ist, sodass jeweils jenes Verschiebeelement V gestoppt oder reversiert werden kann, in dessen Schließweg sich der de- tektierte Gegenstand G oder der Körperteil befindet.
In Fig.6 sind beispielsweise zwei nebeneinander angeordnete, als Fensterscheiben eines Automobils ausgeführte Verschiebeelemente Vi und V2 dargestellt, welche einen gemeinsamen Rahmen bzw. ein Anschlagelement A besitzen. Beide Verschiebeelemente Vi und V2 vollziehen aktuell eine Schließbewegung in vertikaler Richtung J zufolge einer Betätigung eines zugeordneten Fensterhebersystems. Während sich im Schließweg des Verschiebeelementes Vi ein Hindernis in Form des Gegenstandes G befin- det und das Verschiebeelement Vi zufolge einer erfindungsgemäßen Erkennung des Gegenstandes G gestoppt bzw. reversiert wird, so kann das davon nicht betroffene Verschiebeelement V2 ungehindert bis in seine vollendete Schließstellung gebracht werden.
Im Falle einer 3-dimensionalen Lokalisierung des erkannten Gegenstandes G bzw. Körperteils ist es auch denkbar, den Schließweg von zwei hintereinander angeordneten Verschiebeele- menten Vi und V2 bzw. Fensterscheiben zu überwachen, deren Elementflächen zueinander um ein beliebiges Maß beabstandet sind.
Um auch bei Nacht oder unzureichenden Beleuchtungsverhältnissen hinreichend auswertbare Kontrollbilder Bx, Bγ zu erhalten, kann es vorgesehen sein, die Innenfläche As des Anschlagelementes A bzw. den Observanzbereich O mittels einer zusätzlichen Beleuchtungseinrichtung zu beleuchten.
Selbstverständlich ist das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur auf einen Einsatz bei translatorisch (gemäß Pfeilrichtung J) bewegten Verschiebeelementen V beschränkt, sondern kann auch bei rotatorisch bewegten Verschiebeelementen V Anwendung finden.
Es sei angemerkt, dass die vorangehend beschriebene Ermittlung einer Umrechnungsfunktion Kx, Kγ zur Berichtigung des Parallaxenfehlers in der Abbildung der Kontrollbilder Bx, Bγ nicht unbedingt anhand der vor Inbetriebnahme des Systems bzw. werksseitig aufgenommenen Referenzbilder Rx, Rγ erfolgen muss. Hin- gegen ist es in einer Weiterbildung der Erfindung auch denkbar, die Parallaxenfehler-Umrechnungsfunktion Kx, Kγ direkt anhand der Kontrollbilder Bx und Bγ, also unmittelbar bei Inbetriebnahme des Systems zu ermitteln. In solchem Falle ist jedoch dafür Sorge zu tragen, dass sich aktuell kein Gegenstand G oder Körperteil in der vom Anschlagelement A eingegrenzten
Fläche F befindet oder unmittelbar an der Innenfläche A" des Anschlagelementes A anliegt.
Anstelle eines Einsatzes des erfindungsgemäßen Einklemmschutz- Systems bei Fensterhebern und Schiebedächern im Kraftfahrzeugbereich kann dieses auch in anderen Einsatzgebieten wie etwa im Gebäude- und Gartenbereich, bei Garagentoren oder allgemein bei automatisierten Verschließvorrichtungen angewandt werden und sich als vorteilhaft erweisen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Erkennung von im Schließweg eines Ver- Schiebeelementes (V) befindlichen Gegenständen (G) bzw. Körperteilen, wobei das mittels einer Antriebseinrichtung (M) bewegte Verschiebeelement (V) von einem Anschlagelement (A) umgeben ist und dieses zumindest im geschlossenen Zustand kontaktiert, und bei kameragestützter Detektion eines Gegenstan- des (G) bzw. Körperteils ein Stoppen oder Reversieren der
Schließbewegung des Verschiebeelementes (V) veranlasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Kameras (X, Y) an unterschiedlichen Positionen angeordnet und jeweils auf einen dem Verschiebeelement (V) zugewandten, definierten Observanz- bereich (O) des Anschlagelementes (A) ausgerichtet sind, wobei jede Kamera (X, Y) vorzugsweise gleichzeitig mit der jeweils anderen Kamera (X, Y) , Kontrollbilder (Bx, Bγ) des Observanzbe- reichs (O) erzeugt und ein Vergleich zwischen den Kontrollbildern (Bx, Bγ) der mindestens zwei Kameras (X, Y) durchgeführt wird, wobei im Falle eines Nichtübereinstimmens der Kontrollbilder (Bx, Bγ) ein Steuersignal (S) an die Antriebseinrichtung (M) ausgegeben und eine Schließbewegung des Verschiebeelementes (V) gestoppt und/oder reversiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausrichtung der mindestens zwei Kameras (X, Y) auf den Ob- servanzbereich (0) des Anschlagelementes (A) eine rechnerische Berichtigung des Parallaxenfehlers in der Abbildung der Kontrollbilder (Bx, By) zufolge der unterschiedlichen Positionen bzw. Perspektiven der Kameras (X, Y) durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur rechnerischen Berichtigung des Parallaxenfehlers in der Abbildung der Kontrollbilder (Bx, Bγ) den mindestens zwei Käme- ras (X, Y) jeweils ein Referenzbild (Rx, Rγ) zugeordnet ist, welches den Observanzbereich (O) des Anschlagelementes (A) bei Abwesenheit eines im Schließweg des Verschiebeelementes (V) befindlichen Gegenstandes (G) bzw. Körperteils abbildet und sowohl am Referenzbild Rx gemäß der Kamera X als auch am Referenzbild Ry gemäß der Kamera Y miteinander korrespondierende Teilabschnitte Oi...n des Observanzbereichs O definiert werden, welche hinsichtlich ihrer Längen-/Breiten- bzw. Flächenerstreckung im Wesentlichen aneinander angeglichen werden und aus dieser Längen-/Breiten- bzw. Flächenmodifikation der Teilabschnitte Oi...n eine Umrechnungsfunktion (Kx, Kγ) ermittelt wird, mit welcher die Kontrollbilder (Bx, Bγ) berichtigt werden können .
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass lediglich ausgewählte Bereiche der Kontrollbilder (Bx, Bγ) bzw. der Referenzbilder (Rx, Rγ) miteinander verglichen werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Nichtübereinstimmen von Kontrollbildern (Bx, By) der mindestens zwei Kameras (X, Y) und/oder ein Nichtübereinstimmen von Kontrollbildern (Bx, Bγ) und zugeordneten Referenzbildern (Rx, Rγ) nur dann zum Stoppen bzw. Reversieren der Schließbewegung des Verschiebeelementes (V) führt, wenn ein vorzugsweise in der Einheit Prozent oder Pixelanzahl definierter Detektions-Toleranzgrad (T) überschritten wurde.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge- kennzeichnet, dass mittels der Kontrollbilder (Bx, Bγ) der mindestens zwei Kameras (X, Y) eine 3D-Ansicht eines auf den Kontrollbildern (Bx, By) ersichtlichen Gegenstandes (G) errechnet und anhand dieser eine größenmäßige Kategorisierung des er- fassten Gegenstandes (G) vorgenommen wird, welche als Grundla- ge für die Entscheidung über die Ausgabe des Stopp-/Reversier-
Steuersignals (S) an die Antriebseinrichtung (M) herangezogen wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Kontrollbilder (Bx, Bγ) der mindestens zwei Kameras (X, Y) eine 2- oder 3-dimensionale Lokalisierung des erkannten Gegenstandes (G) bzw. Körperteils innerhalb einer vom Anschlagelement (A) eingegrenzten Fläche (F) vorgenommen wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrollbilder (Bx, Bγ, Bz) von drei Kameras (X, Y, Z) , vorzugsweise die Kontrollbilder (Bx, Bγ, Bz, Bq) von vier Kameras (X, Y, Z, Q) miteinander verglichen werden .
9. Anordnung zur Erkennung von im Schließweg eines Verschiebeelementes (V) befindlichen Gegenständen (G) bzw. Kör- perteilen, wobei das mittels einer Antriebseinrichtung (M) bewegte Verschiebeelement (V) von einem Anschlagelement (A) umgeben ist und dieses zumindest im geschlossenen Zustand kontaktiert, und über die Antriebseinrichtung (M) bei kameragestützter Detektion eines Gegenstandes (G) bzw. Körperteils ein Stoppen oder Reversieren der Schließbewegung des Verschiebeelementes (V) einleitbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Kameras (X, Y) vorgesehen sind, welche an unterschiedlichen Positionen angeordnet sind und jeweils auf einen dem Verschiebeelement (V) zugewandten, definierten Obser- vanzbereich (O) des Anschlagelementes (A) ausgerichtet sind, wobei mittels jeder Kamera (X, Y) Kontrollbilder (Bx, Bγ) des Observanzbereichs (O) erzeugbar sind und eine Prozessoreinheit (P) zur Vornahme eines Vergleich zwischen den Kontrollbildern (Bx, Bγ) der mindestens zwei Kameras (X, Y) vorgesehen ist, wo- bei im Falle eines Nichtübereinstimmens der Kontrollbilder (Bx,
BY) ein Steuersignal (S) an die Antriebseinrichtung (M) übermittelbar ist, um die Schließbewegung des Verschiebeelementes (V) zu stoppen und/oder zu reversieren.
10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessoreinheit (P) mit einer Speichereinheit (Q) assoziiert ist, in welcher eine Umrechnungsfunktion (Kx, Kγ) zur Berichtigung des Parallaxenfehlers in der Abbildung der Kon- trollbilder (Bx, Bγ) oder den Kameras (X, Y) zugeordnete Referenzbilder (Rx, Rγ) gemäß Anspruch 3 gespeichert sind.
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