[发明专利]节能型3D传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种按照权利要求1前序部分所述的3D传感器(三维传感器)。

背景技术

已经熟知，为了提高自动开/关的门和/或大门的运行安全，使用了商业通用的3D监控传感器。当3D监控传感器探测到一物体位于一由于要打开的门和/或要打开的大门的运动而形成的危险区域内时，该3D监控传感器发信号通知(存在)一潜在的危险情况。例如，3D监控传感器对此可向相关的门控制系统和/或大门控制系统传输相应的信号。

发明内容

本发明的目的是，对按照开头所述现有技术的传感器进行改进。

从权利要求1的前序部分出发，通过其特征部分的技术特征来实现所述目的。在从属权利要求中对有利的和适宜的扩展形式进行说明。

本发明相应地涉及一种用于控制一控制过程的3D传感器，该3D传感器具有：一光源，该光源具有至少一个照射源；一接收矩阵，该接收矩阵适用于接收一空间段的由各个面反射的光的完整图像；一用于确定所述面离接收矩阵的距离的分析装置；和一用于识别物体的监控装置。该3D传感器的特征在于，光源照射空间段的部分区域，该部分区域具有至少一个中间间隙。

空间段在这里可尤其是通过空间的在接收矩阵与要在接收矩阵上成像的面之间延伸的那一部分来定义。例如，当3D传感器中的接收矩阵固定在一个门的上侧上时，要成像的面是门前地面上的一矩形面。这种成像尤其优选可以是双射-成像。

对于接收矩阵的不同像素，接收矩阵与要在接收矩阵上成像的面之间的空间段的深度可以不同。这一方面可能产生于相关的空间射线的与可由接收矩阵探测到的场域的大小以及分别与其离散连接的距离的大小相对应的扇形放射。第二个原因可能在于要由接收矩阵探测的物品表面中的、像例如可由存在于其中的物体和/或进入其中的物体所造成的那样的不平坦。

借此，可以相应地确定接收矩阵和对由光源发出的光进行反射的表面例如地面、墙壁或物体之间的分级的距离。这些距离的确定可以例如通过求得由相关表面反射到接收矩阵的相应像素的光的传播时间来进行。这能以一种特别优选的方式借助可用接收矩阵的各像素的信号来加载的分析装置来执行。监控装置在此基础上可检查在要监控的空间段内是否存在有物体。

如果识别出这样的物体，则在下一步就可以借助一位于潜在的危险源例如将要运动的门和/或将要运动的大门或类似物与被识别出的物体之间的可确定的危险距离发出分等级的危险信号，如低、中、高。

在按照本发明的3D传感器的设计中，光源仅照射空间段的部分区域，该部分区域具有至少一个中间间隙，该中间间隙尤其是没有被光源照射到或至少不会受到像空间段的部分区域那样程度的照射，该设计的理论基础是，通过把由光源发出的光的强度集中到这样的部分区域上，可以决定性地提高由该部分区域的表面反射到接收矩阵上的光辐射。这又会根本性地改善信号识别，这是因为可以相应地提高用于屏蔽噪声信号的信号分析处理的阈值的标准。

因此，总体而言，对于要监控的空间段的由3D传感器分析处理的部分区域，在相同的发射功率下与全表面照射的空间段相比，可以大幅地提高开关灵敏度和开关精度。尤其是，可通过使发射功率集中来相应地提高传感器的作用距离。

至于第二方面，这样构造的3D传感器与在几乎相同的开关灵敏度的条件下对相同的空间段进行全表面照射的3D传感器相比，可以实现明显的节能。关于这一点，本发明的3D传感器还使得由光源生成的废热明显降低，而这又可以减少或必要时甚至完全取消冷却剂。此外，损耗功率的降低和不生成废热也对3D传感器及其零部件、尤其是温度敏感元件的使用寿命有积极的影响。

为了能够尽可能地在要监控的空间段的整个外边界中监控是否有物体存在于和/或进入要监控的空间段中，通过限定至少一个没有被光源清楚照射的中间间隙来对由光源照射的部分区域进行划分。

与被照射的基面有关地，由此产生的要监控的空间段的被照射和未被照射的区域可能会呈现具有极其不同几何轮廓的极其不同的几何面区域。

通过把部分区域划分成多个由一中间间隙隔开的子区域，可以在要监控的空间段的基面上实现例如均匀的信号采集。例如，可以借此把照明岛分布在基面上。但是，也可以把多个子区域集中于要监控的空间段的基面的某些区域上，例如尤其是边缘区域。因此，尤其是在通过光强度的这样实现的局部提高来对一物体进入要监控的空间区域中进行监控这方面，可以例如在一相应可选的运行模式中来对传感器进行特殊配置。