[发明专利]用于监视空间区域、特别是用于保护自动操作装置的危险区域的设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于监视空间区域、特别是用于保护自动操作装置的 危险区域的设备，包括至少暂时地向空间区域中发射光信号的照明装置， 包括用于记录空间区域的至少一个第一图像的第一图像记录单元，该图像 记录单元包括具有用于对多个空间区域点成像的多个像素的图像传感器， 包括被设计成借助于传播时间测量来确定至少一个空间区域点的距离值 的评估单元，并且包括根据该距离值启动安全功能的控制单元。

本发明亦涉及一种用于监视空间区域、特别是用于保护自动操作装置 的危险区域的方法，其中照明装置至少暂时地向空间区域中发射光信号， 其中包括具有多个像素的图像传感器的图像记录单元记录空间区域的图 像，其中借助于传播时间测量来确定位于空间区域中的至少一个空间区域 点的距离值，并且其中根据该距离值启动安全功能。

背景技术

从EP 1065522B1中获知了一种此类设备和方法。

光障和光网格早就为人所知并且与机械障一样常常用来保护自动操 作装置如自动操作机器人、冲压线、传送带的危险区域。光障和光网格在 要保护的装置前方形成“光栅栏”。如果任何人穿过光栅栏，就被评估单 元检测到并被信号通知控制单元。然后控制单元启动安全功能，如关断被 保护装置或者以某种其它方式使之处于安全状态。另外，亦可发起警告消 息、警报信号等。

很长时间以来，光障被证明适用于此目的。然而光障也有几个缺点。 例如，光障的安装颇复杂，因为彼此相距一定距离的发射器和接收器必须 精确对齐。此外，光障仅可实现直的“栅栏轮廓”。为了在多个侧或沿着 弯曲周边保护装置的危险区域，需要多个光障或光网格系统。此外，应指 出，为了可靠地检测小物体，需要大数目的光源和传感器。

为了克服这些缺点，人们长时间努力借助于图像记录和图像评估设备 来保护自动操作装置的危险区域。在此情况下，空间区域由图像记录单元 (常常只称为相机)光学监视。记录的图像被自动地且尽可能实时地评估， 以便检测危险情况，例如有人进入该装置的危险区域。

从此角度讲，DE 19938639A1提出了一种在规定目标与对该目标成 像的图像记录单元之间伸展的光障。当图像记录单元可自由看见规定目标 时获得的参考图像被存储在比较单元中。如果现在物体在图像记录单元与 该目标之间穿过，则比较单元检测当前图像与先前存储的参考图像之间的 差异。物体的进入根据此差异得以识别，且例如在危险区域中工作的机器 被停机。与传统光障和光网格相比，此方法已经降低了保护扩展的危险区 域或具有复杂形状的危险区域的复杂性。然而，仍然由很大程度上预定和 固定的“栅栏”实现保护，即，围绕危险区域的动态边界仅在非常有限的 程度上是可能的。

DE 10033608A1提出了使用借助于光源产生的规定光信号形式的 人造目标。在此情况下，光信号被投影到物体上或背景上。被指向人造目 标的图像记录单元对该目标成像。同样在此情况下，当前图像与参考图像 在比较单元中相比较，如果有差异则采取安全措施。

WO 99/34235公开了一种用于记录三维距离图像的方法和设备。在此 情况下，图像记录单元被指向空间区域。空间区域被具有预定持续时间的 至少一个光脉冲照亮。位于空间区域中的物体将光脉冲反射到图像记录单 元。不同的传播时间导致不同的反射光脉冲强度，关于物体的距离值根据 这些强度来确定。然后可使用已知参考距离值来确定是否另有物体进入了 空间区域。然而，此设备和方法不适用于保护自动工作装置，因为距离值 的确定可能受到不能检测到的误差的影响。

WO 2004/029502A1提出了借助于两个图像记录单元立体地记录要 监视的空间区域。第一图像记录单元和第二图像记录单元的图像使用两种 算法上不同的三维场景分析方法来评估。如果其中一种方法得到物体位于 危险区域中的结果，则被监视装置被关断。然而，三维场景分析方法需要 进行高强度计算，使得实时实施是复杂和昂贵的。

开头援引的DE 4217423A1和EP 1065522B1提出了用于评估空间 区域的图像的传播时间测量方法。与使用两个或更多图像记录单元的三角 测量法相比，此方法具有仅需要一个图像记录单元的一般优点，使得不产 生阴影区域且不发生不完整测量，因为发射器和接收器可以共线地布置。