專利名稱：紅外安全系統(tǒng)和方法
技術領域：
本發(fā)明通常涉及工業(yè)控制系統(tǒng)，更具體的涉及將電磁能投影到區(qū)域中以便確定在所述區(qū)域中人或者物體的侵入的系統(tǒng)和方法學，其中所述確定是基于電磁能中斷的檢測。
背景技術：
許多安全系統(tǒng)依據(jù)如下原則操作首先確定什么類型的物體在區(qū)域中，然后可能在確定后禁止一些裝置。例如，紅外安全領域的許多系統(tǒng)利用結合圖像再經(jīng)由象素光譜能量、密度和/或閾值來分析所述結合圖像的技術。其他技術包括測量熱性能；測量活動表面(反射率、平滑度等)；和用于確定位置的技術。下面提供一些采用一個或多個上述技術的現(xiàn)有實施方案的簡要描述和示例。
一個示例包括遠程監(jiān)測系統(tǒng)，用于患者位置的實時監(jiān)控，其可以報告患者一天一天地調(diào)整以及個別處理期間行動的變化。這種類型的系統(tǒng)特別包括(a)用于向患者實施輻射的輻射源；(b)附加給患者用于反射沖擊到其上的輻射的目標；(c)兩個攝象機和一臺計算機，用于檢測反射輻射，并用于確定目標在三維空間中的當前位置；(d)用于存儲目標位置的數(shù)據(jù)存儲；(e)所述計算機同樣提供將目標的當前位置和存儲在數(shù)據(jù)存儲中的位置進行比較的服務；以及(f)只要當前位置與存儲位置之間的差別超過存儲在數(shù)據(jù)存儲中的容許偏差就顯示的顯示器。這種類型的系統(tǒng)采用用于確定人的位置的反射輻射。
另一個示例包括用于檢測人或其他運動實體在選取空間的存在和/或移動的系統(tǒng)。檢測通過檢測來自空間的反射光或者其他輻射來完成，當已檢測輻射不同于已建立的背景時，高于或者低于，則通過超過預定閾值的數(shù)量來表示其存在。通過從與不同背景至少兩個不同角度觀察實體避免實體與背景的混合，例如通過使用兩個空間檢測器，當接收到持續(xù)選擇在最后移動指示后的時間周期的當前指示時，背景中的變化自動補償。當這種情況發(fā)生時背景更新為當前級別。通過光輻射，光源構造為充分照射整個空間，且通過提供帶通濾波器避免通過周圍輻射的檢測器的飽和度，所述帶通濾波器只以窄重疊波長帶寬傳送輻射源和檢測器的輻射。這個類型的系統(tǒng)通過分析來自空間的反射輻射操作，其中檢測反射輻射種中的區(qū)別。
仍是在另一個示例中，系統(tǒng)包括具有兩個用于向檢測者觀察實況的攝像機的紅外檢測器。所述攝像機將實況集中在各自的象素陣列上。一個陣列用濾波器設計以感測0.8至1.4微米的光，而其他攝像機的陣列用濾波器設計以感測1.4微米至2.2微米。陣列相對于觀察的實況和象素傳輸動力學進行空間和時間的聯(lián)合設計。來自兩個陣列的象素光譜能區(qū)別加權并合并為一組象素。合并象素設置另一組象素閾值為具有一個二值——黑或者白。這些象素進入視覺顯示，示出如果人在觀察實況的分段圖象。這種類型系統(tǒng)使用分析閾象素相關的光譜密度的處理技術。
另一個系統(tǒng)包括用于檢測諸如司機或兒童座位的物體的攝象機設備，所述司機和兒童座位位于車輛座位的上面或者前面。所述系統(tǒng)包括用于產(chǎn)生任何在那個位置的物體的圖像，同樣包括例如紅外光源的電磁波源。能源操作上創(chuàng)建的圖像存儲在第一存儲中，而非操作能源創(chuàng)建的圖像存儲在第二存儲中。接著減去存儲圖像，且減法圖像中的任何物體都是通過圖像處理識別的。物體的位置也會確定并用于禁止或修改安全設備的操作，所述安全設備例如交通工具中的安全氣囊。這個類型的系統(tǒng)通過圖像的數(shù)字減法識別物體，所述圖像采自于源極照明前或后。
雖然上述系統(tǒng)提供多種應用服務，但是這些系統(tǒng)經(jīng)歷來自物體的反射輻射必需首先由檢測器接收，然后處理以便于做出關于物體的確定或者識別。這些類型的分析可傾向于依靠物體反射、物體的速度、以及其他與物體變量相關的因素的差錯。
發(fā)明概要下面介紹本發(fā)明的簡要概要以便于提供對本發(fā)明的一些基本了解。這個概要并不是本發(fā)明廣義的綜述。只想既不標識本發(fā)明關鍵或重要性元件也不描繪本發(fā)明的區(qū)域。唯一的目的是以簡要的形式介紹本發(fā)明的一些概念，作為下面給出的更詳細的描述的序言。
本發(fā)明涉及將電磁能投影到一個區(qū)域(或者多個區(qū)域)中，以便于確定在所述區(qū)域的人或者物體的侵入的系統(tǒng)和方法學。所述確定基于檢測中斷是否發(fā)生在區(qū)域中，作為反對必定識別實際上什么進入了所述區(qū)域。因而，可以以直接、可靠、經(jīng)濟且高堅固方式做出侵入的指示，通過檢測能源缺少而不是努力分解或者計算圖像內(nèi)的項目。檢測后，使用輸出設備禁止在區(qū)域內(nèi)或者附近操作的設備，以便于保護已經(jīng)進入所述區(qū)域的人或物體。同樣，發(fā)出或紀錄進一步分析指示已經(jīng)發(fā)生侵入的通知。
在一個方面，一個或者多個投影器將電磁能(例如紅外光譜圖像)指引到設計為安全或者可靠地帶的區(qū)域或者區(qū)域中。一臺或者多臺攝象機或者數(shù)字檢測器記錄當只有允許物體(或者沒有物體)在所述區(qū)域中的期間中、來自激勵區(qū)域的圖像。例如，設計作為安全地帶的空間可包含零或多個正常占有這樣的空間的物體。接著由處理器存儲來自空間內(nèi)允許項目(或者沒有項目)的空間的捕獲圖像。隨著時間的推移，處理器和檢測器以預定時間間隔捕獲來自空間的當前圖像。
捕獲圖像后，處理器將當前圖像與包含允許項目的預先存儲圖像進行比較。如果發(fā)生了侵入，那么就封鎖或者屏蔽由檢測器接收的能源部分，以防止通過侵入裝置或人到達檢測器。因而，進行圖像比較(例如圖像的數(shù)字減法)后，處理器檢測當前圖像中的陰影(例如未激勵象素)，其中這樣的檢測可接著觸發(fā)進一步動作。例如，如果檢測到陰影或者能源阻塞，那么可以禁止危險裝置或者觸發(fā)其他事件，例如發(fā)出聲音警告。其他方面包括用于檢測與存儲圖像不同的多攝象機的使用，其中通過任何可以觸發(fā)進一步動作的攝象機檢測所述不同。同樣，可以使用用于檢測其中的物體或人的區(qū)域的三維再現(xiàn)的多攝象機配置。
詳細給出確定本發(fā)明說明性的方面的以下描述和附圖。這些方面是指示性的，但是可以使用本發(fā)明原則中的一些不同途徑，而且本發(fā)明意圖包括所有這些方面和它們的等效物。當結合附圖考慮時，從本發(fā)明的下列詳細描述中本發(fā)明的其他優(yōu)點和新的特征會變得顯而易見。
附圖概述

圖1是示意性框圖，說明了依據(jù)本發(fā)明一個方面的自動安全系統(tǒng)。
圖2是示意圖，說明了依據(jù)本發(fā)明一個方面的示例檢測系統(tǒng)。
圖3是說明依據(jù)本發(fā)明的一個方面的空白地帶中投影圖像的圖。
圖4說明了依據(jù)本發(fā)明一個方面的障礙地帶中投影圖像。
圖5說明了依據(jù)本發(fā)明一個方面的區(qū)域的多個地帶和形狀。
圖6說明依據(jù)本發(fā)明一個方面的檢測器的集成設計。
圖7說明依據(jù)本發(fā)明一個方面的電測器的模塊化設計。
圖8說明依據(jù)本發(fā)明一個方面的投影角度。
圖9說明依據(jù)本發(fā)明一個方面的的檢測方法學。
圖10說明依據(jù)本發(fā)明一個方面、用于確定3D圖像的輪廓的可選擇的檢測系統(tǒng)。
本發(fā)明的詳細描述本發(fā)明涉及一種工業(yè)控制器環(huán)境中、促進空間區(qū)域內(nèi)的自動侵入檢測的系統(tǒng)和方法學。提供一種自動安全系統(tǒng)，其具有至少一個投影器，用于將電磁能指引到與安全、警告或者可靠地帶相關的空間區(qū)域中。一臺或者多臺檢測器，用于檢測進入所述空間的物體或人引起的電磁能在空間區(qū)域中的中斷。所述系統(tǒng)包括處理器和存儲組件，其中處理器通過將來自檢測器的當前圖像與預先存儲在存儲組件中的圖像進行比較來確定中斷。依據(jù)所述檢測，處理器觸發(fā)基于所述比較的事件，所述事件借此包括這些方面，例如激活輸出、斷開機器、發(fā)出聲音警告、發(fā)出報警、存儲與事件相關的數(shù)據(jù)、以及向本地或遠程系統(tǒng)發(fā)送通知。處理器和相關投影器/檢測器可以投影/構造二維圖像或者三維圖像，以便于確定中斷。
值得注意的是，如在這個應用中使用的，例如“組件”、“模塊”、“系統(tǒng)”等的術語是想要參照計算機相關實體，而不是硬件、硬件和軟件的組合、軟件、或者象用于工業(yè)控制的自動系統(tǒng)的執(zhí)行軟件。例如，一個組件可以是，但并不限制于，在處理器上運行的過程、處理器、物體、可執(zhí)行的、執(zhí)行線程、程序和計算機。經(jīng)由說明，服務器上運行的應用程序和服務器都可以是組件。一個或者多個組件可以駐留在執(zhí)行過程和/或線程中，而且組件可以定位在一臺計算機、和/或兩臺或者更多計算機(例如經(jīng)由計算機之間的數(shù)據(jù)包和信號)的分布式、工業(yè)控制器、和/或與此通信的模塊中。
先參考圖1，系統(tǒng)100說明依據(jù)本發(fā)明一個方面的自動安全系統(tǒng)。所述系統(tǒng)100包括一個或者多個投影器110，其將電磁能120(例如紅外光譜圖像)指引到指定為安全或者可靠地帶的范圍或區(qū)域130?？偟膩碚f，選擇紅外輻射或者能源120是因為這個類型的輻射對人類眼睛是不可見的。然而應當理解的是，可能使用其他頻率例如可見頻率。一臺或者多臺攝象機或者數(shù)字檢測器140記錄當區(qū)域中只有允許物體(或者沒有物體)時的期間內(nèi)、來自激勵區(qū)域130的圖像150。例如，區(qū)域130可以分配為包含零個或多個正常地占有區(qū)域的物體的安全地帶。接著處理器160存儲將來自區(qū)域130中允許項目(或者沒有項目)的空間的捕獲圖像150，所述處理器160具有相關存儲器組件和各自的處理器支持組件。隨著事件的推移，處理器160和檢測器140以預定時間間隔(例如10或20赫茲間隔)捕獲來自區(qū)域130的當前圖像150。
在捕獲當前圖像150后，處理器160將當前圖像與預先存儲圖像進行比較，所述預先存儲圖像包含允許項目。如果在區(qū)域130中發(fā)生侵入，則從由侵入設備或者人到達檢測器140中阻塞或者屏蔽由檢測器140接收到的能源部分。值得注意的是，來自任何方向的對180所示的區(qū)域130的侵入都會發(fā)生(例如上、下、左、右，來自角度等)。因而，在圖像比較后(例如圖像的數(shù)字減法)，處理器160檢測當前圖像150中的陰影(例如沒有激勵或者變亮的象素)，其中這樣的檢測會接著觸發(fā)進一步動作。例如，如果檢測到陰影或者能源阻塞，那么會禁止危險的設備，或者在170處理器160會觸發(fā)其他事件，例如發(fā)出聲音警告或發(fā)出通知(例如電子消息，電子郵件)。同樣注意的是，可以在處理器160中設立閾值，以做出侵入的確定(例如三個以上具有低返回能源的象素，激發(fā)事件)。
所述系統(tǒng)100可以在不同的應用中使用，所述應用被設計為促進在工業(yè)環(huán)境中安全。在一個方面，系統(tǒng)100可以被作為應用的目標紅外安全攝象機使用，在所述應用中，機器或設備可以在其生產(chǎn)周期的任何位置被停止。這個可以包括經(jīng)由事件170的機器停止，所述事件170可以觸發(fā)輸出設備，例如繼電器。系統(tǒng)100典型的不會在運行終了時間或者應用周期結束的安全設備。安全應用(例如，當檢測入侵時哪里的機器停止了)的示例包括機器人單元(焊接、裝配)、封裝機器、大型機器入口、例如在鑄造廠的熱存儲等等。這個系統(tǒng)100同樣可以應用到下列工業(yè)示例自動工業(yè)焊接機器人裝配電池傳輸線普通工業(yè)封裝存儲和檢索處理系統(tǒng)輸送系統(tǒng)鋼鐵工業(yè)熱存儲灰塵環(huán)境涉及機器/人的可靠性或者安全性的其他工業(yè)其他示例應用包括用于檢測與存儲圖像的區(qū)別的多攝象機的使用，其中通過任何攝象機都可檢測出的區(qū)別會觸發(fā)進一步動作。同樣，多攝象機配置可用作檢測其中的物體或人的區(qū)域的三維再現(xiàn)。下面更詳細的描述這些應用。
現(xiàn)在參考圖2，依據(jù)本發(fā)明的一個方面說明示例檢測系統(tǒng)200。系統(tǒng)200包括紅外安全攝象機210，其提供兩個驅(qū)動安全繼電器230的PNP安全輸出220，所述繼電器230具有相關觸點240。通過移動部件和存儲能源，紅外安全攝象機220可以設計為保護人和機器避免事故。紅外安全攝象機220可以是安全系統(tǒng)200的一部分，其中紅外安全攝象機具有現(xiàn)場檢測設備的功能，而諸如安全繼電器230和接觸器240的其他部分在檢測現(xiàn)場后被用作禁止設備。
在一個實施例中，紅外安全攝象機210包括一個紅外信號投影器、兩個紅外攝象機、安全處理器、用于處理器的軟件以及兩個安全輸出220。如果期望的話，投影器和各自的攝象機可以裝配在房屋中(例如各自的攝象機在投影器的任意側(cè))，而且處理器和安全輸出220可以構造在相同的房屋中。投影器將圖案投影到表面，(十字形、條紋形、和其他圖案)，借此其不期望表面是平滑的。典型地，攝象機瞄準象圖案投影的相同區(qū)域，借此各自的攝象機通常設置在稍微不同的角度。
下面說明系統(tǒng)200的示例操作，雖然還提供其他操作。
在一個實施例中，每個攝象機都具有機器安裝時獲得的存儲圖片。將以規(guī)則的時間間隔(例如10Hz)獲得的當前圖片或者圖像與存儲圖片或者圖像進行比較。當一臺攝象機檢測到與存儲圖片不同時，其與活動危險區(qū)域進行比較以轉(zhuǎn)換輸出230的狀態(tài)。
在另一個實施例中，3D起伏一改變攝象機就結合當前圖片并形成3D起伏，處理器確定危險地帶(和激光掃描儀一樣)內(nèi)是否有更換發(fā)生，如果發(fā)生，則更換紅外安全攝象機210的輸出220的狀態(tài)。
下列方面說明紅外安全攝象機210的不同特征圖案通過投影正軌圖案可以把這個看作檢測分辨率的形式，而不是獲得圖形并依靠象素的密度。如果物體例如胳膊、腿等進入圖案投影的地帶，那么會在投影前的場所創(chuàng)建陰影(見下面的圖3和4)。接著攝象機檢測陰影或者遮斷。例如，如果表面的圖案是例如40mm(最小可檢測物體尺寸50mm)，這會被觀測作為遵照EN61496的肢狀物檢測。
光波通常投影圖案應當是不可見的、具有波長在840nm到950nm之間的無危險紅外光波。通常不需要編碼所述光源(投影器)。
光學投影器可以隨意的裝配具有設置聚焦調(diào)整的變焦透鏡。
軟件通過軟件，安全紅外攝象機210會以相似途徑編程，作為安全激光攝象機并可以包括下面更詳細說明的警告地帶和安全地帶。
編程通過兩臺攝象機使用有線連接以顯現(xiàn)組合的生命圖片。通過這個圖片，安全地帶和警告地帶可獨立的編程。例如，這個可以與商業(yè)上利用的ABGM安全地帶安全性激光掃描儀相似的方式實現(xiàn)。
安裝紅外安全攝象機210可以設計為垂直地安裝在危險區(qū)域上或者臨近，看上去低于危險的角度或者遠離危險?？蛇x擇的，由于一些應用也可能水平地安裝攝象機。
轉(zhuǎn)到圖3，系統(tǒng)300說明依據(jù)本發(fā)明一個方面的在空白地帶投影圖像。系統(tǒng)300包括安全攝象機310，其具有相關攝象機320和投影器330。投影器330將圖像340投影到其中具有固定物體350的指定地帶。所述指引投影圖像340的地帶在起始安裝期間被認為是空白地帶，從而暗示通常給出沒有物體或者人不在所述地帶。在此期間，各自的攝象機320捕獲圖像340的圖片(象素)。這些捕獲圖像在360和370會分別說明。
圖4說明依據(jù)本發(fā)明一個方面的在阻塞地帶投影圖像。在這個方面，物體410進入指定地帶并在420堵塞來自被指引到投影圖像的電磁能。當投影圖像420接著被安全攝象機430捕獲時，捕獲圖像同缺失元素一起在440和450分別示出。從而，當圖像440和450進行比較以獲取沒有侵入物體410的圖像時，可以確定物體已經(jīng)進入了所述地帶，例如，通過侵入，各自圖像的減法便會指示一些預先照明象素現(xiàn)在變暗(例如光亮度數(shù)字值的降低)。作為上面注意的是，在檢測侵入后，會激發(fā)關閉相關機器或者引起其他動作出現(xiàn)的事件。
圖5說明依據(jù)本發(fā)明一個方面的區(qū)域500的不同地帶和形狀。在這個方面中，指定用于保護的區(qū)域會分段為一個或者多個具有不同尺寸和形狀(例如圓形、三角形、矩形、不規(guī)則形、立方體形等等)的地帶。例如，警告地帶510可以配置為區(qū)域500的外部周長，如果其中檢測到物體，那么會給出警告或者一些其他指示而實際上并不禁止相關設備。如果物體進入了安全地帶520，那么會出現(xiàn)更多直接動作，例如實際的除去來自各自設備的電源。作為可以理解的是，一個或者多個地帶530會是具有改變結果或者物體進入這個地帶的相關事件的度數(shù)的相似配置。
通常來說，本發(fā)明的系統(tǒng)設計為工業(yè)使用。從而任務是檢測人進出危險區(qū)域500和停止機器在這個區(qū)域的危險移動。依據(jù)下列示例，當人或者物體進入監(jiān)控區(qū)域500時觸發(fā)信號·如果在警告地帶510出現(xiàn)人或者物體，那么在響應的信號輸出轉(zhuǎn)換繼電器觸點。這個信號可以用作聲音和光學警告。警告用于指示在激活保護領域前，且在系統(tǒng)發(fā)布停止觸發(fā)機器終止的信號之前要離開的危險區(qū)域。
·如果安全地帶520出現(xiàn)人或者物體，那么系統(tǒng)轉(zhuǎn)換兩個獨立的繼電器觸點。這個信號導致立即切斷危險機器運動。
通過商業(yè)上使用的SCD(安全配置和診斷)基于窗口的軟件可以實現(xiàn)警告、安全或者的他地帶的配置。例如通過使用PC鼠標可以輕易配置警告和安全地帶?？梢暂p易實現(xiàn)例如沿著期望地帶周邊單擊和拖動點以形成地帶的輪廓的動作。
圖6說明依據(jù)本發(fā)明一個方面集成設計用于檢測器和安全儀器的600。這個方面說明上述安全系統(tǒng)的不同組件如何封裝為單數(shù)外殼。從而可以封裝一個或者多個下列組件，例如處理器610和相關電路、一個或者多個檢測器620、通常一個投影器630，但是可以采用其他，依據(jù)檢測侵入物體或者人，可以由處理器610觸發(fā)的相關輸出組件640。輸出組件可以包括不同方面，例如用于控制轉(zhuǎn)換的輸出控制，例如記錄事件的電子性能、或者其他性能，例如用于通知人們授權侵入出現(xiàn)的人的遠程網(wǎng)絡存取。作為可以理解的是，系統(tǒng)600可以以模塊化方式設計，借此適應一個或者多個組件610-640并遠離系統(tǒng)操作。
圖7說明依據(jù)本發(fā)明一個方面的用于檢測器和安全系統(tǒng)700的模塊化設計。在這個方面，會適應系統(tǒng)的一個或者多個各自的組件，以作為分開的組件與其他進行通信。雖然這個類型的系統(tǒng)會或者不會適應作為安全系統(tǒng)，但是這樣的系統(tǒng)同樣能作為安全系統(tǒng)使用，其中監(jiān)控區(qū)域為不必要入侵者，并依據(jù)指定區(qū)域的檢測入口產(chǎn)生警告和/或警報。系統(tǒng)700包括投影到區(qū)域720的投影器710。由一個或者多個檢測器730越過遠程連接740向可編程邏輯控制器750接收來自區(qū)域720的輻射。
控制器750與控制設備770的輸出模塊760相關。從而控制器750經(jīng)由輸出模塊760可執(zhí)行圖像比較并激活或者釋放設備760。同樣，勝于控制設備，控制器會經(jīng)由不同檢測器730監(jiān)控一個或者多個區(qū)域720，借此，如果在各自區(qū)域中檢測到侵入，則控制器會記錄事件，向管理局發(fā)送例如電子消息、發(fā)送警告、并/或經(jīng)由無線機構或更傳統(tǒng)的通信模態(tài)，例如越過因特網(wǎng)，向?qū)嶋H任何位置發(fā)送消息。
圖8說明依據(jù)本發(fā)明一個方面的投影角度800。如上面注意的一樣，可以傳送和接收來自實質(zhì)上任何角度的電磁能。圖800敘述不同關系，例如提供給區(qū)域810的能源，所述能源來自820高于所述區(qū)域或者830低于所述區(qū)域。同樣，可以指引來自區(qū)域不同側(cè)且相異深度的能源，例如在840和850。同樣，可以接收來自多個不同角度的能源，例如860所示。同樣可以理解，可以檢測來自不同角度和方向的侵入。
圖9說明依據(jù)本發(fā)明一個方面的檢測方法學900。為了簡單解釋的目的，當方法學示出并說明作為一連串的動作時，應當理解和估計到的是，本發(fā)明并不限于這些動作的目的，依據(jù)本發(fā)明，一些動作會以不同目的和/或與其他來自這里所示和所描述的動作并行發(fā)生。例如，本領域技術人員會理解和估計到所述方法學會可選擇的描繪成一連串相互關聯(lián)的狀態(tài)或者事件，錄入在狀態(tài)圖中。況且，不是所有說明動作都需要實施依據(jù)本發(fā)明的方法學。
進行到910，圖案投影為在指定地帶或者區(qū)域的電磁能。如上面注意的一樣，所述圖案實質(zhì)上可以包括任何類型圖案，且能源可以在紅外光譜或者其他頻率中。在920，在知道區(qū)域中沒有不想要的物體期間，捕獲圖案的原始圖像。這個期間通常和系統(tǒng)的原始安裝相關。在930，操作期間，以規(guī)則的時間間隔(也可以是不定期的出現(xiàn))捕獲指定區(qū)域的圖像。在940，確定侵入是否發(fā)生。這是通過將捕獲的原始圖像與后來在930捕獲的圖像進行比較并確定一些比較后的象素是否與原始獲取象素有相同光亮度來實現(xiàn)的。如果在940檢測到改變，那么處理進行到950并觸發(fā)例如激勵/解除激勵輸出、發(fā)出聲音警告、產(chǎn)生通知的事件。如果在940沒有檢測到改變，那么處理進行返回930并繼續(xù)監(jiān)控后來進入指定或者定義區(qū)域的侵入。如上面注意的一樣，三維再現(xiàn)可以用多檢測器創(chuàng)建以確定不同空間維數(shù)的侵入。
圖10說明依據(jù)本發(fā)明一個方面用于確定3D圖像輪廓的可選擇的檢測系統(tǒng)1000。在這個方面，在攝象機A1020和攝象機B1030之間示出位于1010的距離A，其中距離A定義為公知參數(shù)或者距離。低于位于攝象機A1020接收來自1050的投影C的輸入的1040的角度是公知角度b，所述角度b在1060，且低于設想借B1030接收的來自投影C1050的輸入。通過直接三角學，因此可能確定由攝象機A1020和B1030至投影C1050的距離。如果這個使用所有投影執(zhí)行，那么產(chǎn)生3D輪廓圖像。角度a1040和b1060分別源自由攝象機1020和1030創(chuàng)建的2D圖像。系統(tǒng)1000的一些方面包括1)角度測量3D圖片，由攝象機獲得的2或者高于2D圖片組成，基于角度測量建立。這可以通過確定由攝象機檢測的相同投影的角度不同來實現(xiàn)。3D圖片因此基于角度測量建立。
2)識別地帶除“其他地帶”之外，除安全地帶和警告地帶之外，物體還可能放置在預定地帶，編程在安全攝象機中，用于確定特定輪廓，如果輪廓符合預編程需求，則允許這個物體進入安全地帶，而不會產(chǎn)生輸出來更換狀態(tài)。這個同作為光屏減弱形式類似。
3)輸入攝象機裝配可能裝備有一個或者多個輸入以激活期望功能。
4)配置存儲攝象機可裝備存儲用于減輕交換能力的編程配置的配置模塊。
5)參考投影投影器可裝配1或多個參考投影，作為同步化攝象機作為全部裝配的一部分，以便于允許角度測量。
6)輔助投影器可能使用自身包含的輔助投影器在攝象機的激活地帶裝備確定(例如移動)物體。這些發(fā)射可由攝象機裝配檢測的能源，其可用于追蹤這些物體的運動，以激活攝象機裝配的其他功能。
7)其他功能輸入和/或輔助投影器會觸發(fā)攝象機將預編程地帶(安全、警告、識別、其他)改變?yōu)槠渌A編程地帶，或者允許攝象機以“活動”地帶工作，包括適合于由安全攝象機保護的機器實際狀態(tài)的地帶。
8)系統(tǒng)輸入安全攝象機裝配會裝備一個或者多個I/O點，以將一個或者多個安全攝象機裝配與其他形成功能鏈的每個相連接。
如上所述都是本發(fā)明的優(yōu)選方面。當然并不可能描述所述本發(fā)明目的的組件或者方法學的每個可能的組合，但是本領域普通技術人員會理解，本發(fā)明可能有許多進一步的組合和改變。因此，本發(fā)明意圖包含所有落入附加權利要求的精神和范圍內(nèi)的這些改變、修改和變更。
權利要求
1.一種自動安全系統(tǒng)，包括至少一個投影器，用于將電磁能指引到空間區(qū)域中；以及至少一個檢測器，其檢測在所述空間區(qū)域中的電磁能中斷。
2.如權利要求1的系統(tǒng)，還包括一處理器和一存儲部件，所述處理器通過比較來自檢測器的當前圖象與先前存儲在存儲部件中的圖象來確定中斷。
3.如權利要求2的系統(tǒng)，所述處理器觸發(fā)一個基于所述比較的事件。
4.如權利要求3的系統(tǒng)，所述事件包括激活輸出、解除激勵機器、發(fā)出聲音警告、發(fā)出報警、存儲與事件相關的數(shù)據(jù)、并向本地或者遠程系統(tǒng)發(fā)送通知。
5.如權利要求2的系統(tǒng)，所述處理器構造來自權利要求1中檢測器的二維圖象和三維圖象中的至少一個，以便于確定所述中斷。
6.如權利要求1的系統(tǒng)，所述電磁能具有約840毫微米(nm)至約950nm的波長。
7.如權利要求1的系統(tǒng)，所述空間區(qū)域分配為包含零個或多個物體的安全地帶，所述物體通常占有所述區(qū)域。
8.如權利要求1的系統(tǒng)，所述檢測器以預定的或非周期的間隔的監(jiān)控空間區(qū)域的入侵。
9.如權利要求1的系統(tǒng)，所述中斷是通過從當前圖像與存儲的圖像的像素強度的分析而確定的。
10.如權利要求9的系統(tǒng)，所述中斷由與象素強度相關的閾值確定。
11.如權利要求1的系統(tǒng)，還包括至少一個第二檢測器用于檢測中斷，檢測器和第二檢測器調(diào)整為不同的角度。
12.如權利要求1的系統(tǒng)，還包括至少一個安全輸出和用于控制設備的安全繼電器。
13.如權利要求1的系統(tǒng)，所述投影器將電磁能圖案指引到空間區(qū)域中。
14.如權利要求1的系統(tǒng)，所述投影器裝備有調(diào)整設置聚焦的變焦透鏡。
15.如權利要求1的系統(tǒng)，還包括用于調(diào)整一個或多個具有相似或不同形狀的地帶的軟件。
16.如權利要求15的系統(tǒng)，所述地帶配置為警告地帶、可靠地帶、或者安全地帶。
17.如權利要求1的系統(tǒng)，還包括控制組件，其中至少一個經(jīng)由多個檢測器監(jiān)控一個或多個區(qū)域，記錄事件，向管理局發(fā)送電子消息，發(fā)出報警，直接經(jīng)由無線電發(fā)送消息，并通過因特網(wǎng)通信。
18.一種自動安全系統(tǒng)，包括用于定義安全區(qū)域的裝置；用于將紅外能圖像投影到安全區(qū)域的裝置；和用于檢測由安全區(qū)域接收的紅外能圖像中的阻斷的裝置。
19.一種提供自動安全區(qū)域的方法，包括將能源圖案投影到定義區(qū)域中；捕獲能源圖案的原始圖像和定義區(qū)域；和通過檢測能源圖案中的陰影自動確定定義區(qū)域中是否已經(jīng)發(fā)生侵入。
20.如權利要求19的方法，所述能源圖案位于紅外光譜中。
21.如權利要求19的方法，還包括以預定間隔監(jiān)控定義的區(qū)域。
22.如權利要求21的方法，還包括經(jīng)由控制系統(tǒng)遠程自動監(jiān)控定義區(qū)域。
23.如權利要求19的方法，還包括比較原始圖像與后來捕獲的圖像，并確定比較后的一個或多個相關象素是否與原始捕獲象素強度不同。
24.如權利要求19的方法，還包括觸發(fā)事件、激勵或解除激勵輸出、發(fā)出告警、和生成通知中的至少一個或多個。
25.一種自動安全系統(tǒng)，包括投影器，用于將紅外能量投影到預定區(qū)域；至少兩個攝象機，用于接收來自預定區(qū)域的紅外能量；安全輸出，用于控制機器；和處理器，用于部分基于確定來自攝象機的紅外能量的中斷激活安全輸出。
26.一種自動安全系統(tǒng)，包括至少一個投影器，用于將電磁能量指引到空間區(qū)域中；和至少兩個檢測器，其放置在相對于彼此的預定距離，所述檢測器相對于投影器以公知的角度放置，以便于確定物體的三維輪廓。
27.如權利要求26的系統(tǒng)，還包括用于角度測量的組件，其確定檢測器檢測的相似投影的角度的區(qū)別。
28.如權利要求26的系統(tǒng)，還包括識別地帶，其編程在檢測器中以確定物體的輪廓。
29.如權利要求28的系統(tǒng)，還包括用于確定輪廓是否符合預編程需求的組件，然后允許所述物體進入安全地帶而不會引起向輸出以更換狀態(tài)。
30.如權利要求26的系統(tǒng)，所述檢測器包括一個或多個輸入以激活后來的功能。
31.如權利要求26的系統(tǒng)，所述檢測器裝備有配置模塊，所述配置模塊存儲用于解除與其他檢測器交換的可編程配置。
32.如權利要求26的系統(tǒng)，所述投影裝備有一個或多個參考投影，作為基礎使檢測器作為全部裝配的部分同步，以便于啟動角度測量。
33.如權利要求26的系統(tǒng)，所述物體裝備有輔助投影器，其用于發(fā)射檢測器可以檢測的能源，并用于跟蹤物體的活動以激活檢測器中的一個或多個功能。
34.如權利要求33的系統(tǒng)，所述功能包括觸發(fā)檢測器以將預編程地帶更換為其他預編程地帶，或者啟動所述檢測器以作為“活動”地帶工作，包括適應于檢測器保護的機器實際狀態(tài)的地帶。
35.如權利要求26的系統(tǒng)，所述檢測器裝備有一個或多個I/O端口，以將一個或者多個安全攝象機裝配與其他形成功能鏈的每個相連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自動安全系統(tǒng)，其具有至少一個投影器，其用于將電磁能指引到與安全、警告或者可靠地帶相關的空間區(qū)域中。一個或多個檢測器，監(jiān)測電磁能由可能進入所述空間的物體或人而在空間區(qū)域的中斷。所述系統(tǒng)包括處理器和存儲組件，其中處理器通過比較來自檢測器的當前圖像與預先存儲在存儲組件中的圖像，來確定所述中斷。依據(jù)所述檢測，處理器觸發(fā)基于所述比較的事件，借此所述事件包括例如這樣的方面，例如激活輸出、解除激勵機器、發(fā)出聲音警告、發(fā)出報警、存儲與事件相關的數(shù)據(jù)、并向本地或遠程系統(tǒng)發(fā)出通知。
文檔編號G08B13/181GK1755741SQ20051008378
公開日2006年4月5日 申請日期2005年5月20日 優(yōu)先權日2004年5月21日
發(fā)明者F·A·阿斯頓 申請人:洛克威爾自動控制股份有限公司