WO2019162447A1 - Verfahren zum betrieb eines torsystems sowie torsystem - Google Patents

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WO2019162447A1
WO2019162447A1 PCT/EP2019/054456 EP2019054456W WO2019162447A1 WO 2019162447 A1 WO2019162447 A1 WO 2019162447A1 EP 2019054456 W EP2019054456 W EP 2019054456W WO 2019162447 A1 WO2019162447 A1 WO 2019162447A1
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door
gate
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control unit
movement
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PCT/EP2019/054456
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Marc Hornschuh
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Marantec Antriebs- Und Steuerungstechnik Gmbh & Co. Kg
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    • E05F15/00—Power-operated mechanisms for wings
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    • E05Y2900/10—Application of doors, windows, wings or fittings thereof for buildings or parts thereof
    • E05Y2900/11—Application of doors, windows, wings or fittings thereof for buildings or parts thereof for industrial buildings

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a gate system with at least one operable gate element, at least one door drive for opening and closing the gate element and a control unit for controlling the Toran- drive.
  • Door systems should only be able to close when the area of the door opening is free of obstacles. This is even more true for industrial doors.
  • photoelectric grids are usually installed for optical monitoring of the door gangway area. The interruption of a light beam by an obstacle triggers an immediate emergency shutdown of the door drive, in order to avoid damage to the object and the gate element.
  • the gate system be supplemented by at least one stereoscopic camera system.
  • a monitoring area located in front of the door element as well as in the passage area can be recorded.
  • a control unit evaluates the provided image information and carries out an object recognition in order to detect objects in the surveillance area, ideally to acquire multi-dimensionally.
  • the door drive or the gate element is controlled.
  • the gate passage area is not only detected one-dimensionally, but instead additionally a definable area in front of and / or behind the gate passage area. This allows for early detection of approaching or departing objects, which makes a comprehensive intelligent gate control, which goes far beyond a simple emergency shutdown, technically possible.
  • the stereoscopic camera system With the help of the stereoscopic camera system, it is not only possible to detect objects in a wide-ranging monitoring area, but it is also possible to record and evaluate physical properties of the objects.
  • the camera system allows a multi-dimensional detection of objects. This not only different types of objects can be distinguished from each other, but it can also determine a behavior of a detected object. This lays the foundation for an object-dependent and / or object behavior-dependent control of the door drive.
  • a corresponding stereoscopic camera system provides at least two cameras mounted in parallel with each other, whereby by comparing taken images corresponding measurements on the detected objects can be made to capture these multi-dimensional.
  • control unit determines the position of the detected object relative to the goal element, in particular the distance to the gate passage area, by means of the object recognition. It is conceivable to define a coordinate system for the surveillance area in order to be able to unambiguously define the position of the object by means of coordinates.
  • the definition of the surveillance area could be done by means of one or more reference marks installed in the surveillance area. Necessary information for unambiguous identification of these reference marks are stored, for example, within the control unit or can be retrieved by them from an external database.
  • the object recognition of the control unit can therefore unambiguously identify the reference markings in the provided image data of the camera system and thereby independently recognize the defined monitoring space.
  • the reference markings are arranged at edge points of the monitoring area so that they span a two or even three-dimensional space as corner or edge points.
  • one or more reference marks also permits the implementation of a plausibility check of the system in order to be able to check its proper functionality from time to time.
  • a plausibility check for example, all known or at least a predefined number of reference markings in current camera recordings must be identifiable, otherwise an error is assumed.
  • the plausibility check can be performed once, periodically or randomly.
  • a physical subdivision of the monitoring area into one or more partial areas can be implemented by arranging further reference markings, referred to below as subregional markings.
  • subregional markings By dividing the monitoring area into two or more subregions, an area-dependent control of the door drive can be implemented. For example, the door drive can be stopped immediately or reversed as soon as an object is detected within a first sub-range. This first subarea represents, for example, the critical area immediately before the door opening, which makes immediate action necessary.
  • the recognition of an object in a second subarea can trigger alternative tax provisions. For example, throttling of the gate speed, i. E. the closing and / or opening movement of the gate element.
  • the subareas can be identical in size or different in size.
  • the detection of additional object properties of a recognized object can be helpful in addition to pure object recognition.
  • Of particular interest may be the behavior of the object, in particular, the determination of one or more motion parameters, ide ally a motion vector of the detected object of advantage.
  • an opening movement of the door drive can be automatically triggered by the control unit if it is determined that the detected object is moving toward the door element within the surveillance area. Otherwise, in the case of an object entering the surveillance area but moving away from the gate element, an unnecessary gate opening can be prevented.
  • the control unit adjusts the opening speed of the door element in the direction of the door element as a function of the detected movement speed of the object.
  • the opening movement of the door element is calculated and adjusted by the control unit so that the door element is sufficiently opened in good time before the arrival of the object.
  • movement trajectories of the objects could also be determined in order to be able to better predict the arrival of the objects at the passage area.
  • a movement of a detected object away from the door element instead a closing movement of the door is triggered, since in this case it is assumed that the already passed through the door opening object is now outside the door closing edge and Therefore, a safe shooting of the gate element can be done.
  • an object identification is additionally performed. This is possible on the basis of one or more object-characteristic features. It is conceivable here to apply separate object-individual markings on the object, which can be clearly identified and assigned by the control unit. One possibility here is the use of QR codes.
  • a database individual control commands and / or authorization data can be assigned to the object-specific identifications. Such a database can be part of the gate system. Also conceivable is access to an external database by means of appropriate communication means of the control unit. In total, an individual, object-dependent control of the door drive is created.
  • the object identification thus allows automatic authentication of authorized objects, for which an automatic door opening is executed. Unknown objects, however, can be denied entry through the gate. There is also the possibility for time-dependent authorization.
  • additional object-related door opening times are stored in the database, so that in the case of individual objects a door control, in particular a door opening, is executed only at specific times or time intervals.
  • object movement directions can be linked to individual objects in the database. In this case, in the case of certain objects, a door control, in particular door opening, can only be triggered if these move toward the door element with a predefined direction of movement. If, for example, a corresponding object moves only parallel to the door element and thus enters the surveillance area, no door opening occurs.
  • reference markings in the immediate gate area or the door opening in order, for example, to better detect the current door position and to be able to include it in the door control. It is conceivable, for example, that certain door positions are provided with suitable reference markings. It is possible to install one or more reference markings in a corresponding vertical height for marking a completely closed and / or fully opened and / or middle door position. A mounting of corresponding reference marks on the door frame and or other elements forming the door opening makes sense.
  • the individual installed reference markings as well as partial area reference markings can be used to determine the physical dimension of a detected object.
  • the position and the distance of the reference markings from each other can be used here as a reference measure for the determination of the physical size of the objects. If necessary, the distance between the reference marks or the exact position of the reference markers known.
  • An arrangement of reference markings in the camera area has the advantage that they are also detected in poor visibility conditions and can be used for object measurement.
  • the reference mark is distributed in both the horizontal and vertical plane, recorded objects can be measured in three dimensions.
  • the vertical height of an object is of particular interest, because in this case the control unit can set the degree of opening of the door element as a function of the respective object. Especially with high-building industrial doors, it can be energetically sensible to open the door only as far as necessary.
  • the installation of at least one stereoscopic camera system is essential.
  • the arrangement of multiple camera pairs may be useful.
  • the control unit can compare the provided recordings of the at least two camera systems. For example. can be detected by a second camera pair and those objects that lie with respect to the first pair of cameras in a blind spot or disappear behind a featured element. Most effective is the arrangement of camera pairs on opposite areas of the surveillance area.
  • the provision of several stereoscopic camera systems creates some redundancy or diversity.
  • IR modules For night operation or operation in low daylight, the use of suitable IR modules within the camera system makes sense.
  • a gate system which is characterized by at least one actuatable gate element, at least one door drive for opening and closing the gate element and at least one control unit.
  • the door system comprises at least one stereoscopic camera system which provides image recordings of a defined monitoring area in front of the door element.
  • the door system includes means for object recognition on the basis of the image recordings and provides for control of the door drive as a function of an executed object recognition.
  • the door system preferably comprises means for carrying out the method according to the invention. Accordingly, the door system is characterized by the same advantages and properties as have already been explained above with reference to the method according to the invention. A repetitive description is omitted for this reason.
  • Figure 1 a sketch of the gate system to illustrate the basic idea of
  • FIG. 2 a sketch for explaining the reference markings
  • FIG. 3 shows a sketch of the monitoring area subdivided into partial areas
  • FIG. 4 is a sketch for explaining the detection of object movements
  • FIG. 5 a sketch to explain the object identification
  • FIG. 6 shows a sketch of the passage opening with additionally attached reference markings in a vertical plane
  • FIG. 7 shows a sketch for clarifying the object measurement
  • FIG. 8 a sketch to explain the modification of the door system for
  • An essential core aspect of the gate system is the method of stereoscopy using at least two cameras mounted parallel to the axis.
  • the size of an object in the detection area can be measured by offsetting the camera images taken almost simultaneously.
  • the invention uses this method for monitoring the area before a gate passage.
  • Two parallel cameras 52, 54 are connected by data link 51, 53 to a computing unit 50.
  • the cameras are installed so that they can detect the surveillance area 7 in front of the gate 34.
  • the arithmetic unit 50 compares the images generated with the camera 52 and the camera 54 approximately simultaneously with stereoscopic calculations.
  • Objects 44 that are in the monitoring level 7 can be recognized as such and set in relation to each other.
  • the height 40 of the object 44 can be determined, as well as the exact position in the form of an X and Y coordinate 42, 43 within a Cartesian coordinate system defined relative to the gate for the monitoring area 7.
  • the safe closing and, as a functional extension, opening of the passage 35 can be carried out in the first place.
  • the marking of the monitoring area 7 can be done by suitable reference marks 2, 6. See Figure 2. This allows automatic training of the surveillance area 7. Furthermore, this can be carried out a plausibility check of the system in the form that all marks 2, 6 must be recognized so that the system can issue a lock release. With the aid of further reference markings, in the following sub-area reference markings, the monitoring area 7 can also be divided into different subsections. In FIG. 3, by means of these partial area reference markings 4, the surveillance area 7 is divided into two areas namely a blocking area 3 and a warning area 5. If a disturbing object is detected in the blocking area 3 directed towards the gate 1, the gate 1 stops immediately when approaching or opens it up. the (depending on the setting).
  • An object detected in the rear warning area 5 only slows down the closing movement of the door 1.
  • the user can decide by purely intuitive action, if he wants to close the door by exceeding the boundary line between the blocking and warning area 3, 5 or if he opens it by further advancing in goal direction.
  • the possibility of motion detection in objects should be clarified.
  • the gate 1 is opened at an estimated future time so that the object 11 can pass without stopping.
  • the gate is opened as optimally as possible in order to save energy costs through short door openings, among other things.
  • Another aspect of the invention is the recognition of identification features of an object and a subsequent object-dependent Torsteue- tion, as was illustrated in the sketch of Figure 5.
  • the object can be agreed properties are assigned to the gate control.
  • the computer unit 50 recognizes an identification feature 25 assigned to the object 26 and for this purpose calls the associated data from a database in the computer unit 50. It is conceivable for identification of the known QR codes, which are, for example, glued to the roof of a forklift.
  • this QR code is to open the door 1 on workdays between 7:00 am and 3:00 pm, provided the object 26 in the past has moved onto the door 1.
  • the gate 1 is opened according to the pre-calculated time 24. The situation is different if an object 21 has no identification 22: Here, the door 1 is not opened even if the object 21 has moved towards the door 1 in the past 20.
  • opening and closing properties for an object can be stored.
  • Conceivable is the control of opening times or the combination of identification and direction of movement or motion vectors: certain objects open, for example, the gate 1, even if they drive from the side on the monitoring field 7, other objects, such as a forklift, Instead, approach the door 1 at a nearly right angle to initiate an opening procedure.
  • objects without identification feature 25 can only open certain gates or none at all. This feature brings great benefits in optimizing internal goods traffic. For example. Forklift trucks can drive in front of a row of doors without opening them. Other objects can only open gate 1 during working hours when they approach gate 1 at almost the right angle.
  • FIG. 6 the concrete proposal of FIG. 6 relates to an extension of the above application by a vertical plane 35 which is added at approximately the right angle to the monitoring area 7.
  • a vertical plane 35 which is added at approximately the right angle to the monitoring area 7.
  • this extension provides the opportunity for continuity monitoring.
  • the door opening 35 can be made available in the system as a size.
  • the door can be opened suitably for the height 40 of a detected object 44, so that the degree of opening 34 achieved is slightly above the object height 40 in order to optimize the opening and closing times.
  • the monitored object 44 has passed the door threshold 37 and the door can be closed, since the camera system can also look behind the threshold. In conjunction with the motion detection can be made here a very reliable statement.
  • the gate undercut 32 By identifying the gate undercut 32, it can be used for automated set-up operation, since the camera system of the gate control can notify the absolute position of the lower gate edge, whereby it can match the relative position with its own investigations. It is also conceivable that certain position sensors can be omitted.
  • the camera system can be equipped with a suitable IR camera module and the scene illuminated by IR spotlights.
  • the system can be functional even in the absence of lighting.

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  • Power-Operated Mechanisms For Wings (AREA)
  • Lock And Its Accessories (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Torsystems mit wenigstens einem betätigbaren Torelement, wenigstens einem Torantrieb zum Öffnen und Schließen des Torelementes und einer Steuereinheit zur Ansteuerung des Torantriebs, wobei mittels wenigstens eines stereoskopischen Kamerasystems ein vor dem Torelement liegender Überwachungsbereich aufgenommen wird, eine Objekterkennung der Steuereinheit durch Auswertung der Kameraaufnahmen Objekte im Überwachungsbereich erkennt und das Torelement unter Berücksichtigung eines erkannten Objektes im Überwachungsbereich ansteuert.

Description

Verfahren zum Betrieb eines Torsystems sowie Torsystem.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Torsystems mit wenigstens einem betätigbaren Torelement, wenigstens einem Torantrieb zum Öffnen und Schließen des Torelementes und einer Steuereinheit zur Ansteuerung des Toran- triebs.
Toranlagen sollten nur dann Schließen können, wenn der Bereich der Toröffnung frei von Hindernissen ist. Dies gilt umso mehr für Industrietore. Hier werden übli- cherweise Lichtschrankengitter zur optischen Überwachung des Tordurchgangsbe- reichs installiert. Die Unterbrechung eines Lichtstrahls durch ein Hindernis löst eine sofortige Notabschaltung des Torantriebs aus, um eine Beschädigung des Objektes sowie des Torelementes zu vermeiden.
Die einfache Überwachungstechnik mittels Lichtschrankengitter lässt jedoch kaum Raum für weitergehende Steuerungsoptionen neben der Notabschaltung. Es wird daher nach eine alternativen Lösung mit besseren technischen Möglichkeiten ge- sucht, die neben einer reinen Notabschaltung des Torantriebes auch komplexere Steuerfunktionen zu lassen. Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Betrieb eines Torsystems ge- mäß den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfah- rens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass Torsystem um wenigstens ein stereo- skopisches Kamerasystem zu ergänzen. Mit Hilfe des installierten Kamerasystems kann ein vor dem Torelement sowie im Durchgangsbereich liegender Überwa- chungsbereich aufgenommen werden. Eine Steuereinheit wertet die bereitgestell- ten Bildinformationen aus und führt eine Objekterkennung durch, um Objekte im Überwachungsbereich zu detektieren, idealerweise mehrdimensional zu erfassen. In Abhängigkeit der Objekterkennung wird der Torantrieb bzw. das Torelement an- gesteuert.
Anders als bei konventionellen Toranlagen mit verbautem Lichtschrankengitter wird der Tordurchgangsbereich nicht nur eindimensional erfasst, sondern stattdessen zusätzlich ein definierbarer Bereich vor und/oder hinter dem Tordurchgangsbereich. Dies erlaubt eine frühzeitige Erkennung von sich nähernden bzw. sich entfernenden Objekten, was eine umfangreiche intelligente Torsteuerung, die weit über eine ein- fache Notabschaltung hinausgeht, technisch möglich macht.
Mit Hilfe des stereoskopischen Kamerasystems besteht nicht nur die Möglichkeit, Objekte in einem weiträumigen Überwachungsbereich zu detektieren, sondern es lassen sich zusätzlich physikalischen Eigenschaften der Objekte erfassen und auswerten. Insbesondere erlaubt das Kamerasystem eine mehrdimensionale Er- fassung von Objekten. Hierdurch lassen sich nicht nur unterschiedliche Objekttypen voneinander unterscheiden, sondern es lässt sich ebenfalls eine Verhaltensweise eines detektierten Objektes feststellen. Dies legt den Grundstein für eine objektab- hängige und/oder objektverhaltensabhängige Ansteuerung des Torantriebes.
Ein entsprechendes stereoskopisches Kamerasystem sieht wenigstens zwei achs- parallel montierte Kameras vor, wobei durch Vergleich der nahezu gleichzeitig auf- genommenen Bilder entsprechende Vermessungen an den erkannten Objekten vorgenommen werden können, um diese mehrdimensional zu erfassen.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Steuereinheit mittels der Objekterkennung die Position des erkannten Objektes relativ zum Torelement, insbesondere den Ab- stand zum Tordurchgangsbereich bestimmt. Vorstellbar ist die Definition eines Ko- ordinatensystems für den Überwachungsbereich, um die Position des Objektes durch Koordinatenangaben eindeutig festlegen zu können.
Die Definition des Überwachungsbereichs könnte mittels ein oder mehrerer im Überwachungsbereich installierter Referenzmarkierungen erfolgen. Notwendige Informationen zur eindeutigen Identifizierung dieser Referenzmarkierungen sind bspw. innerhalb der Steuereinheit hinterlegt oder durch diese aus einer externen Datenbank abrufbar. Die Objekterkennung der Steuereinheit kann demzufolge die Referenzmarkierungen in den bereitgestellten Bilddaten des Kamerasystems ein- deutig identifizieren und dadurch den festgelegten Überwachungsraum selbständig erkennen. Idealerweise sind die Referenzmarkierungen an Randstellen des Über- wachungsbereichs angeordnet, so dass diese als Eck- bzw. Randpunkte einen zwei oder gar dreidimensionalen Raum aufspannen.
Beispielsweise werden nur innerhalb des Überwachungsbereichs liegende Objekte oder Objektbewegungen von der Steuereinheit erkannt und für die Ansteuerung des Torantriebs berücksichtigt. Vorgänge außerhalb des Überwachungsbereichs bleiben außer Acht.
Die Verwendung ein oder mehrerer Referenzmarkierungen erlaubt zudem die Im- plementierung einer Plausibilitätskontrolle des Systems, um dessen ordnungsge- mäße Funktionalität von Zeit zu Zeit überprüfen zu können. Während einer Plausi- bilitätskontrolle müssen bspw. alle bekannten oder zumindest eine vorgegebene Anzahl der Referenzmarkierungen in aktuellen Kameraaufnahmen identifiziert wer- den können, andernfalls wird ein Fehlerfall angenommen Die Ausführung einer sol- chen Plausibilitätskontrolle kann einmalig, periodisch oder auch zufällig ausgeführt werden.
Vorstellbar ist ebenfalls eine physikalische Unterteilung des Überwachungsbereichs in ein oder mehrere Teilbereiche. Die Unterteilung kann durch Anordnung weiterer Referenzmarkierungen umgesetzt sein, im Folgenden als Teilbereichmarkierungen bezeichnet. Durch die Aufteilung des Überwachungsbereichs in zwei oder mehrere Teilbereiche kann eine bereichsabhängige Ansteuerung des Torantriebes imple- mentiert werden. Beispielsweise kann der Torantrieb unverzüglich gestoppt oder umgekehrt werden, sobald innerhalb eines ersten Teilbereichs ein Objekt erfasst wird. Dieser erste Teilbereich stellt bspw. den kritischen Bereich unmittelbar vor der Toröffnung dar, der ein sofortiges Handeln notwendig macht. Demgegenüber kann die Erkennung eines Objektes in einem zweiten Teilbereich alternative Steuervor- gaben auslösen. Möglich ist hier zum Beispiel eine Drosselung der Torgeschwin- digkeit, d.h. der Schließ- und/ oder Öffnungsbewegung des Torelementes. Die Teil- bereiche können größenmäßig identisch oder unterschiedlich sein.
Wie bereits vorstehend erläutert wurde, kann neben einer reinen Objekterkennung auch die Erfassung zusätzlicher Objekteigenschaften eines erkannten Objektes hilfreich sein. Von besonderem Interesse kann das Verhalten des Objektes sein, insbesondere ist hier die Ermittlung ein oder mehrerer Bewegungsparameter, ide alerweise eines Bewegungsvektors des detektierten Objektes von Vorteil.
Die Ermittlung der Bewegungsrichtung des Objektes und/oder der Bewegungsge- schwindigkeit des Objektes und deren Berücksichtigung für die Torsteuerung er- laubt eine Optimierung der Torlaufzeiten und/oder Reduzierung des Energiebedarfs de Torantriebes. Konkret kann durch die Steuereinheit automatisch eine Öffnungs- bewegung des Torantriebes ausgelöst werden, wenn festgestellt wird, dass sich das detektierte Objekt innerhalb des Überwachungsbereiches auf das Torelement zubewegt. Andernfalls kann bei einem in den Überwachungsbereich eintretendem Objekt, das sich jedoch vom Torelement weg bewegt, eine überflüssige Toröffnung verhindert werden. Gemäß weiterer Ausführung kann vorgesehen sein, dass die Steuereinheit die Öff- nungsgeschwindigkeit des Torelementes in Abhängigkeit der erfassten Bewe- gungsgeschwindigkeit des Objektes in Richtung des Torelements einstellt. Idealer- weise wird die Öffnungsbewegung des Torelementes durch die Steuereinheit so berechnet und eingestellt, dass das Torelement rechtzeitig vor dem Eintreffen des Objekts ausreichend geöffnet ist. In weitergehender Ausführung könnten auch Be- wegungstrajektorien der Objekte bestimmt werden, um das Eintreffen der Objekte am Durchgangsbereich besser vorhersehen zu können.
Ferner kann es vorgesehen sein, dass bei einer Bewegung eines detektierten Ob- jektes vom Torelement weg stattdessen eine Schließbewegung des Tores ausge- löst wird, da in diesem Fall davon ausgegangen wird, dass das bereits durch die Türöffnung durchgetretene Objekt nun außerhalb der Torschließkante liegt und da- her ein gefahrloses Schießen des Torelementes erfolgen kann.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens kann vor- gesehen sein, dass neben einer blosen Objekterkennung ergänzend eine Objekti dentifizierung erfolgt. Möglich ist dies anhand ein oder mehrerer objektcharakteristi- scher Merkmale. Denkbar ist hier eine Aufbringung gesonderter objektindividueller Kennzeichnungen auf dem Objekt, die sich eindeutig von der Steuereinheit identifi zieren und zuordnen lassen. Als Möglichkeit sei hier die Verwendung von QR- Codes genannt. In einer Datenbank können den objektindividuellen Kennzeichnun- gen individuelle Steuerbefehle und/oder Authorisierungsdaten zugeordnet sein. Ei- ne solche Datenbank kann Bestandteil des Torsystems sein. Denkbar ist auch ein Zugriff auf eine externe Datenbank mittels entsprechender Kommunikationsmittel der Steuereinheit. In Summe wird eine individuelle, objektabhängige Ansteuerung des Torantriebes geschaffen.
Die Objektidentifizierung erlaubt demzufolge eine automatische Authentifizierung autorisierter Objekte, für diese eine automatische Toröffnung ausgeführt wird. Un- bekannten Objekten kann hingegen der Eintritt durch das Tor verweigert werden. Ferner besteht die Möglichkeit zur zeitabhängigen Autorisierung. Hierfür sind in der Datenbank zusätzlich objektbezogene Toröffnungszeiten hinterlegt, so dass bei einzelnen Objekten eine Toransteuerung, insbesondere eine Toröffnung nur zu be- stimmten Uhrzeiten bzw. Zeitintervallen ausgeführt wird. Zusätzlich oder alternativ können Objektbewegungsrichtungen mit einzelnen Objekten in der Datenbank ver- knüpft sein. In diesem Fall kann bei gewissen Objekten eine Toransteuerung, ins- besondere Toröffnung nur dann ausgelöst werden, wenn sich diese mit einer vorde- finierten Bewegungsrichtung auf das Torelement zubewegen. Bewegt sich ein ent- sprechendes Objekt beispielsweise nur parallel zum Torelement und tritt so in den Überwachungsbereich ein, erfolgt keine Toröffnung.
Ferner kann vorgesehen sein, weitere Referenzmarkierungen im unmittelbaren Torbereich bzw. der Toröffnung anzuordnen, um bspw. die aktuelle Torstellung besser erfassen und in die Torsteuerung einbeziehen zu können. Denkbar ist es beispielsweise, dass bestimmte Torstellungen mit geeigneten Referenzmarkierun- gen versehen sind. Möglich ist die Installation ein oder mehrerer Referenzmarkie- rungen in entsprechender vertikaler Höhe zur Markierung einer vollständig ge- schlossenen und/oder vollständig geöffneten und/oder mittleren Torstellung. Eine Montage entsprechender Referenzmarkierungen am Torrahmen und oder sonstiger die Toröffnung bildender Elemente ist sinnvoll.
Weiterhin kann vorgesehen sein, auch das Torelement selbst mit entsprechenden Referenzmarkierungen auszustatten. Sinnvoll ist eine Referenzmarkierung an der Torunterkante, um die Position der Kante auf den Bildaufnahmen eindeutig identifi zieren zu können.
Die einzelnen installierten Referenzmarkierungen als auch Teilbereichreferenzmar- kierungen lassen sich zur Ermittlung der physikalischen Abmessung eines detek- tierten Objektes nutzen. Die Lage und der Abstand der Referenzmarkierungen zu- einander lässt sich herbei als Referenzmaß für die Bestimmung der physikalischen Größe der Objekte verwenden. Gegebenenfalls sind der Steuereinheit die Abstän- de zwischen den Referenzmarkierungen bzw. die genaue Position der Referenz- markierungen bekannt. Eine Anordnung von Referenzmarkierungen im kamerana- hen Bereich hat den Vorteil, dass diese auch bei schlechten Sichtverhältnissen er- fasst und für die Objektvermessung nutzbar sind.
Sind die Referenzmarkierung sowohl in horizontaler als auch vertikaler Ebene ver- teilt angeordnet, lassen sich erfasste Objekte dreidimensional vermessen. Hierbei ist besonders die vertikale Höhe eines Objektes von Interesse, denn in diesem Fall kann die Steuereinheit den Öffnungsgrad des Torelementes in Abhängigkeit des jeweiligen Objektes einstellen. Gerade bei hochbauenden Industrietoren kann es energetisch sinnvoll sein, das Tor nur soweit wie nötig zu öffnen.
Für die Verfahrensausführung ist die Installation wenigstens eines stereoskopi- schen Kamerasystems wesentlich. Zur Optimierung des Erfassungsbereichs kann jedoch die Anordnung mehrerer Kamerapaare sinnvoll sein. In einem solchen Fall kann die Steuereinheit die bereitgestellten Aufnahmen der wenigstens zwei Kame- rasysteme miteinander vergleichen. Bspw. können durch ein zweites Kamerapaar auch solche Objekte erfasst werden, die bezüglich des ersten Kamerapaares in einem toten Winkel liegen bzw. hinter einem vorgestellten Element verschwinden. Am effektivsten ist die Anordnung von Kamerapaaren an gegenüberliegenden Be- reichen des Überwachungsbereichs. Darüber hinaus wird durch das Vorsehen mehrerer stereoskopischer Kamerasysteme eine gewisse Redundanz oder Diversi- tät geschaffen.
Für den Nachtbetrieb bzw. Betrieb bei wenig Tageslicht ist die Verwendung von passenden IR-Modulen innerhalb des Kamerasystems sinnvoll.
Neben dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Torsystem vorgeschlagen, das sich durch wenigstens ein betätigbares Torelement, wenigstens einen Torantrieb zum Öffnen und Schließen des Torelementes und wenigstens eine Steuereinheit auszeichnet. Erfindungsgemäß ist hierbei vorgesehen, dass das Torsystem wenigs- tens ein stereoskopisches Kamerasystem umfasst, das Bildaufnahmen von einem definierten Überwachungsbereich vor dem Torelement bereitstellt. Eine Steuerein- heit des Torsystems umfasst Mittel zur Objekterkennung anhand der Bildaufnah- men und sieht eine Steuerung des Torantriebes in Abhängigkeit einer ausgeführ- ten Objekterkennung vor.
Das Torsystem umfasst bevorzugt Mittel zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dementsprechend zeichnet sich das Torsystem durch dieselben Vortei- le und Eigenschaften aus, wie sie bereits voranstehend anhand des erfindungsge- mäßen Verfahrens erläutert wurden. Auf eine wiederholende Beschreibung wird aus diesem Grund verzichtet.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen nachfolgend anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert werden. Es zeigen:
Figur 1 : eine Skizze des Torsystems zur Veranschaulichung der Grundidee der
Erfindung,
Figur 2: eine Skizze zur Erläuterung der Referenzmarkierungen,
Figur 3: eine Skizze des in Teilbereiche unterteilten Überwachungsbereichs,
Figur 4: eine Skizze zur Erläuterung der Erfassung von Objektbewegungen,
Figur 5: eine Skizze zur Erläuterung der Objektidentifikation,
Figur 6: eine Skizze der Durchgangsöffnung mit zusätzlich angebrachten Refe- renzmarkierungen in einer Vertikalebene
Figur 7: eine Skizze zur Verdeutlichung der Objektvermessung, und
Figur 8: eine Skizze zur Erläuterung der Modifikation des Torsystems zur
Vermeidung eines toten Winkels. Nachfolgend werden einzelne Aspekte des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand skizzierter Darstellungen des erfindungsgemäßen Torsystems erläutert. Es versteht sich von selbst, dass die einzelnen Aspekte der Figuren 1 bis 8 miteinander in ei- nem Torsystem kombiniert werden können, jedoch alternativ auch einzeln umsetz- bar sind.
Wesentlicher Kernaspekt des Torsystems ist das Verfahren der Stereoskopie unter Verwendung von wenigstens zwei achsparallel montierten Kameras. Hierbei kann durch eine Verrechnung der nahezu gleichzeitig aufgenommenen Kamerabilder die Größe eines Objektes im Erfassungsbereich vermessen werden. Die Erfindung wendet dieses Verfahren für die Überwachung des Bereiches vor einem Tordurch- gang an.
Der grundlegende Aufbau des Systems und das Grundprinz des Verfahrens soll kurz anhand der Figur 1 erläutert werden. Zwei achsparallel montierte Kameras 52, 54 sind mittels Datenverbindung 51 , 53 mit einer Recheneinheit 50 verbunden. Die Kameras sind so installiert, dass sie den Überwachungsbereich 7 vor der Tordurch- fahrt 34 erfassen können. Die Recheneinheit 50 vergleicht die mit der Kamera 52 und Kamera 54 annähernd zeitgleich erzeugten Bilder mit stereoskopischen Be- rechnungen. Objekte 44, die in der Überwachungsebene 7 stehen, können als sol- ches erkannt und in Größenrelation zueinander gesetzt werden. Hierbei lässt sich zum einen die Höhe 40 des Objektes 44 ermitteln als auch die genaue Position in Form einer X- und Y-Koordinate 42, 43 innerhalb eines für den Überwachungsbe- reich 7 definierten kartesischen Koordinatensystems relativ zum Tor. Mit Hilfe die ser Informationen kann in erster Linie das sichere Schließen und als Funktionser- weiterung auch ein Öffnen des Durchgangs 35 durchgeführt werden.
Die Kennzeichnung des Überwachungsbereiches 7 (Vorfeld) kann durch geeignete Referenzmarkierungen 2, 6 erfolgen. Siehe Figur 2. Dies erlaubt ein automatisches Anlernen des Überwachungsbereiches 7. Weiterhin kann hierdurch eine Plausibili- tätsprüfung des Systems in der Form durchgeführt werden, dass alle Marken 2, 6 erkannt werden müssen, damit das System eine Schließfreigabe ausgeben kann. Mit Hilfe von weiteren Referenzmarkierungen, nachfolgend Teilbereichreferenzmar- kierungen, lässt sich der Überwachungsbereich 7 auch in unterschiedliche Teilab- schnitte aufteilen. In Figur 3 wird durch diese Teilbereichsreferenzmarkierungen 4 der Überwachungsbereich 7 in zwei Bereiche geteilt nämlich einen Sperrbereich 3 und einen Warnbereich 5. Wird ein störendes Objekt im zum Tor 1 gerichteten Sperrbereich 3 erkannt, hält das Tor 1 beim Zufahren sofort an oder öffnet es wie- der (je nach Einstellung). Ein im hinteren Warnbereich 5 detektiertes Objekt ver- langsamt die Schließbewegung des Tores 1 lediglich. Durch diese Trennung kann der Benutzer durch rein intuitives Handeln entscheiden, ob er das Tor durch ein Überschreiten der Grenzlinie zwischen Sperr- und Warnbereich 3, 5 schließen las- sen möchte oder ob er es durch weiteres Vorrücken in Torrichtung öffnet.
Anhand Figur 4 soll die Möglichkeit zur Bewegungserkennung bei Objekten ver- deutlicht werden. Durch Bewertung der Bilder unter zeitlichen Aspekten kann auf die Richtung und die Geschwindigkeit eines Objektes geschlossen werden. Wenn die Berechnung der zeitlich zurückliegenden Kameradaten 10 darauf schließen lässt, dass sich ein Objekt 11 auf das Tor 1 in Pfeilrichtung 12 zubewegt, wird das Tor 1 zu einem geschätzten zukünftigen Zeitpunkt so geöffnet, dass das Objekt 11 ohne anzuhalten passieren kann. Hierdurch wird das Tor möglichst optimal geöff- net, um durch kurze Toröffnungen unter anderem Energiekosten zu sparen.
Eine weitere Optimierung ergibt sich, wenn die Berechnung der zeitlich zurücklie- genden Kameradaten 15 darauf schließen lässt, dass sich ein Objekt 14 vom Tor 1 in Pfeilrichtung 13 wegbewegt und das Tor auch nach Unterschreiten der Mindest- distanz nicht geöffnet wird. Auch hier ist der Vorteil die Vermeidung eines Wär- meaustausches durch das Vermeiden der Toröffnung.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht in der Erkennung von Identifikations merkmalen eines Objektes und einer nachfolgenden objektabhängigen Torsteue- rung, wie dies in der Skizze der Figur 5 veranschaulicht wurde. Durch die Verknüp- fung eines Objektes mit einer eindeutigen Identifikation können dem Objekt be- stimmte Eigenschaften zur Torsteuerung zugeordnet werden. Die Rechnereinheit 50 erkennt ein dem Objekt 26 zugeordnetes Identifikationsmerkmal 25 und ruft hierzu die dazugehörigen Daten aus einer Datenbank in der Rechnereinheit 50 ab. Denkbar sind zur Identifikation die bekannten QR-Codes, die bspw. auf das Dach eines Gabelstaplers geklebt sind.
In der Datenbank ist bspw. hinterlegt, dass dieser QR-Code das Tor 1 an Arbeitsta- gen zwischen 7:00h bist 15:00h öffnen soll, sofern sich das Objekt 26 in der Ver- gangenheit 27 auf das Tor 1 hinbewegt hat. Das Tor 1 wird passend zur vorausbe- rechneten Zeit 24 geöffnet. Anders verhält es sich, wenn ein Objekt 21 keine Identi- fikation 22 aufweist: Hier wird das Tor 1 auch dann nicht geöffnet, falls sich das Ob- jekt 21 in der Vergangenheit 20 auf das Tor 1 hinbewegt hat.
Durch diese Erweiterung können Öffnungs- und Schließeigenschaften zu einem Objekt hinterlegt werden. Denkbar ist die Steuerung von Öffnungszeiten oder die Verknüpfung von Identifikation und Bewegungsrichtung bzw. Bewegungsvektoren: Bestimmte Objekte öffnen bspw. das Tor 1 auch dann, wenn sie von der Seite auf das Überwachungsfeld 7 fahren, andere Objekte, wie bspw. ein Gabelstapler, müs- sen stattdessen im nahezu rechten Winkel auf das Tor 1 zufahren, um einen Öff- nungsvorgang auszulösen. Weiterhin können Objekte ohne Identifikationsmerkmal 25 nur bestimmte Tore oder gar keines öffnen. Diese Funktion bringt große Vorteile in der Optimierung des internen Warenverkehrs mit sich. Bspw. können Gabelstap- ler quer vor einer Torreihe herfahren, ohne diese zu öffnen. Andere Objekte können das Tor 1 nur während der Arbeitszeiten öffnen, wenn sie im nahezu rechten Win- kel das Tor 1 anfahren.
Mit Bezug zur Figur 2 wurde die Anbringung und Verwendung von Referenzmarkie- rung in der Horizontaleben erläutert. Ergänzend können jedoch weitere Referenz- markierungen in Vertikalebenen angebracht sein, was in Figur 6 gezeigt ist. Im Ein- zelnen betrifft der konkrete Vorschlag der Figur 6 eine Erweiterung der obigen An- wendung um eine vertikale Ebene 35, die im annähernd rechten Winkel zum Über- wachungsbereich 7 hinzugefügt wird. Durch gesonderte Kennzeichnung der offen 30 und der geschlossen Position 36 des Tores 31 mit Referenzmarken können Ob- jekte im Überwachungsbereich 7 auch bei nicht sichtbaren Referenzmarken 6 des Überwachungsbereiches 7 vermessen werden, wie dies bei ungünstigen Wetter- oder Beleuchtungsverhältnissen Vorkommen kann.
Darüber hinaus bietet diese Erweiterung die Möglichkeit für eine Durchgangsüber- wachung. Durch die Einführung einer weiteren Referenzmarke 32 an der Torunter- kannte (siehe Figur 7) kann die Toröffnung 35 im System als Größe zugänglich gemacht werden. Hierdurch kann das Tor passend für die Höhe 40 eines erkannten Objektes 44 geöffnet werden, so dass der erreichte Öffnungsgrad 34 etwas über der Objekthöhe 40 liegt um die Öffnungs- und Schließzeiten zu optimieren. Weiter- hin kann erkannt werden, dass das überwachte Objekt 44 die Torschwelle 37 pas- siert hat und das Tor geschlossen werden kann, da das Kamerasystem auch noch hinter die Schwelle schauen kann. In Verbindung mit der Bewegungserkennung kann hier eine sehr zuverlässige Aussage getroffen werden.
Durch die Identifikation der Torunterkannte 32 kann diese für einen automatisierten Einrichtbetrieb herangezogen werden, da das Kamerasystem der Torsteuerung die absolute Position der Torunterkante mitteilen kann, wodurch diese die relative Posi- tion mit eigenen Ermittlungen abgleichen kann. Ebenfalls ist es denkbar, dass be- stimmte Positionssensoren entfallen können.
Für den Fall, dass eine Nachtsicht gewünscht ist, kann das Kamerasystem mit ei- nem passenden IR-Kameramodul ausgestattet und die Szene durch IR- Scheinwerfer ausgeleuchtet werden. Somit kann das System auch bei nicht vor- handener Beleuchtung funktionsfähig sein.
Durch unglückliche Situationen (Figur 8) kann es Vorkommen, dass ein Objekt 62 ein anderes Objekt 64 verdeckt, weil dies im toten Winkel 63 der Stereokamera 60 liegt. Hierdurch könnte die Stereokamera 60 einen Schließbefehl an das Tor sen- den, durch das ein Notstopp ausgelöst werden müsste. Ein solches Szenario würde durch den Einsatz mindestens einer weiteren Stereokamera 65 verhindert werden, die den toten Winkel 63 einsehen kann und die Objekte 64 sieht, die die Stereoka- mera 60 nicht mehr sehen kann. In einer Erweiterung ist es denkbar, dass die Ste- reokamera 60 die Objektdaten mit der Stereokamera 65 vergleicht und hierdurch viel sichere Entscheidungen für die Öffnung und Schließung der Tore treffen kann.

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Torsystems sowie Torsystem Patentansprüche
1. Verfahren zum Betrieb eines Torsystems mit wenigstens einem betätigbaren Torelement, wenigstens einem Torantrieb zum Öffnen und Schließen des To- relementes und einer Steuereinheit zur Ansteuerung des Torantriebs, wobei mittels wenigstens eines stereoskopischen Kamerasystems ein vor dem To- relement liegender Überwachungsbereich aufgenommen wird, eine Objekter- kennung der Steuereinheit durch Auswertung der Kameraaufnahmen Objekte im Überwachungsbereich erkennt und das Torelement unter Berücksichtigung eines erkannten Objektes im Überwachungsbereich ansteuert.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit mittels der Objekterkennung die Position des erkannten Objektes relativ zum Torelement bestimmt.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Überwachungsbereich durch ein oder mehrere im Überwa- chungsbereich installierte und durch die Steuereinheit identifizierbare Refe- renzmarkierungen gekennzeichnet ist, wobei vorzugsweise eine Plausibilitäts kontrolle einmalig, periodisch oder zufällig während des Torbetriebs ausge- führt wird, während dieser alle oder zumindest eine definierte Anzahl an Refe- renzmarkierungen erfolgreich identifiziert werden müssen.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Überwachungsbereich in zwei oder mehrere Teilbereiche unterteilt ist, vorzugsweise mittels ein oder mehrerer Teilbereichreferenzmar- kierungen, wobei eine Objekterkennung innerhalb der Teilbereiche unter- schiedliche Steuerfunktionen auslöst, bspw. wird bei einem in einem ersten Teilbereich erkannten Objekt der Torantrieb unverzüglich gestoppt oder um- gekehrt, während bei einem in einem zweiten Teilbereich erkannten Objekt die Geschwindigkeit einer Schliess- oder Öffnungsbewegung verändert, ins- besondere reduziert wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass mittels der Objekterkennung eine Bewegung des erkannten Objektes erfasst wird, insbesondere dessen Bewegungsrichtung und/oder Bewegungsgeschwindigkeit, und für die Steuerung des Torantriebes berück- sichtigt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit eine Öffnungsbewegung des Torantriebes auslöst, wenn sich ein erkanntes Objekt auf das Torelement zu bewegt, insbesondere wird die Öffnungsge- schwindigkeit des Torelementes derart an die Bewegungsgeschwindigkeit des Objektes angepasst, um ein rechtzeitiges Öffnen des Torelementes bei fort- währender Bewegung des Objektes sicherzustellen.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Objekterkennung erkannte Objekte identifiziert, insbeson- dere anhand ein oder mehrerer individueller Objektkennzeichnungen identifi- ziert, Steuerdaten aus einer Datenbank zu dem identifizierten Objekt abruft und eine individuelle, objektabhängige Ansteuerung des Torantriebes aus- führt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Datenbank Toröffnungszeiten und/oder Objektbewegungsrichtungen mit Objektidentifizie- rungsmerkmalen verknüpft sind und unterschiedliche Steuerungsfunktionen wie bspw. eine Toröffnung bei identifizierten Objekten innerhalb des Überwa- chungsbereiches gemäß den verknüpften Toröffnungszeiten und/oder Objekt- bewegungsrichtungen ausgelöst werden.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass ein oder mehrere Referenzmarkierungen im Bereich der Tor- öffnung angeordnet sind, vorzugsweise zur Markierung unterschiedlicher To- relementstellungen, wie bspw. die vollständig geschlossene, vollständig ge- öffnete und eine mittlere Stellung des Torelementes.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Torelement, insbesondere die Torunterkante, mit wenigs- tens einer Referenzmarkierung versehen ist.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Objekterkennung erkannte Objekte hinsichtlich ihrer physi- kalischen Abmessung, idealerweise dreidimensionalen Abmessung, vermisst, insbesondere unter Verwendung der Referenzmarkierungen für die Kenn- zeichnung des Überwachungsbereiches und/oder der Toröffnung.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungs- grad des Tores unter Berücksichtigung des vermessenen Objektes eingestellt wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass wenigstens zwei stereoskopische Kamerasysteme vorgesehen sind, deren Aufnahmen durch die Steuereinheit miteinander verglichen wer- den.
14. Torsystem mit wenigstens einem betätigbaren Torelement, wenigstens einem Torantrieb zum Öffnen und Schliessen des Torelementes und wenigstens ei- ner Steuereinheit, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein stereoskopi- sches Kamerasystem zur Aufnahme eines vor dem Torelement liegenden Überwachungsbereiches vorgesehen ist, die Steuereinheit Mittel zur Ob- jekterkennung anhand der Bildaufnahmen umfasst und das Torelement unter Berücksichtigung der ausgeführten Objekterkennung steuert.
15. Torsystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerein- heit Mittel zur Ausführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 13 umfasst.
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