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| 用于三维控制与监控的SafetyEYE照相系统 | |
| 皮尔磁工业自动化 | |
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引言
用于三维区域监控的安全照相系统由皮尔磁公司和戴姆勒－克莱斯勒公司共同研究开发，SafetyEYE可以在危险区域周围设置一个特定的、三维的保护区域，其检测区域可以快速灵活地在PC机上进行配置。SafetyEYE在一个系统中实现了保护、控制和监测的功能，安全部分的用户从增长的灵活性和生产力中获利，而保全部分则得益于连续的目标监控和访问保护。
SafetyEYE不仅仅是一个传感器，它是在三维空间中安全检测目标的技术基础，安全照相系统广泛适用于工业领域的各行各业，如机器中心、轮胎、包装工业、高空作业系统、车辆自动停放等等。
现有的安全相关解决方案存在局限性
下面以机器人工作站为例更好地进行说明，机器人工作站中包含有一个或多个机器人，通过安全栅栏进行保护。
通常来讲，机器人要求一些额外的保护装置，诸如光栅和连接区域限位开关的激光扫描仪，当有人进入或者是处于危险区域时，这些装置就会检测出来。然而现有的安全相关解决方案存在明显的缺陷。
用基于光电器件的安全装置最多只能监控一个平面而不是空间。而且如果自由视线受阻，还必须要加装安全地毯等来进行工作站的安全防护，因此完全覆盖工业机器人的活动半径是不可能的，或者需要相当大的技术投资。此外，常用的安全装置会使机器人突然在危险位置急停下来，而为了要重新启动机器人，又必须得将其放回到它停止前相同的位置，这需要一定的成本同时也会对下游生产线产生影响。另一方面，该过程中包含大量的元件和复杂的接线，不但使得机器人工作站的保护变得十分昂贵而且对其实用性也会产生负面的影响。
创新的解决方案
现有的安全解决方案存在的局限性是皮尔磁开始考虑区域监控新概念和发展安全照相系统思想的原因，与此同时，戴姆勒-克莱斯勒的过程发展、自动化和控制技术部门也在思考一些新的监控策略。他们想综合利用一些照相机在三维空间中重构需要监控的区域，这样才使得利用图像处理算法检测进入危险区域目标的方法成为可能。以运用光学辅助系统为起点，戴姆勒-克莱斯勒研究中心的图像处理实验室可以使得汽车驾驶者意识到危险的发生，这也是皮尔磁和戴姆勒-克莱斯勒合作的原因。戴姆勒-克莱斯勒负责研发适用于三维图像评估的算法，皮尔磁的任务则是使这些算法适用于工业应用并且生产制造出该系统。
一个系统完成控制、监控和保护
整个系统由三部分组成：传感器单元、一台高性能计算机和一个可编程的安全控制系统。传感装置由三个高精度的动态照相机组成，产生监测空间的图像数据。高性能的计算机作为分析单元，通过光缆接收来自照相机的图像数据并使用安全的算法产生空间图像，这样才可能从三维对目标进行观测并且精确定义它们的位置。将此信息输入到系统中配置的检测区域用以确定是否有目标进入危险区域。例如，高性能的计算机将图像处理结果传输到PSS可编程安全控制器，PSS控制器的输入和输出直接与机器自身的控制器连接，并负责整个SafetyEYE的运行。如果分析单元给出的信号说明有目标进入危险区域，那么配置系统的输出就将被切断。与其连接的外围设备也可以通过SafetyBUS p的安全总线系统切断，将来还有可能通过SafetyNET p 以太网来实现。检测区域、警告区域以及其他一些操作安全照相系统所需的参数都可以通过配置好的PC机和专业的软件包来进行设定。完美兼容安全理念帮助预防停工
以一个利用SafetyEYE进行监控的机器人工作站为例，该工作站在工作的时候完全开放，不需要任何防护栅栏。在工作站上方安装传感装置，全面监测机器人活动的范围。从开始阶段就将被人为操控的可能性排除在外，监视器显示出正在工作的安全技术：颜色、半透明立方体及三维的警告和检测区域被输入到照相机采集来的图像信息中（见图1）。机器人在其工作周期内在这些区域内活动。将危险区域定义为虚拟层的形式，包含警告区域和检测区域。只有进入这两个区域的目标才存在潜在危险。
SafetyEYE特性是目标进入检测区域并不会自动导致紧急停车，当人进入到虚拟检测区域的某点而机器人还需要几秒就将到达的时候，控制技术会保证机器人减速前进。如果人发觉警告信号退出危险区域，则机器人恢复至正常速度前进。只有当操作人员进入到警告区域时才会造成紧急停车。而常规的保护装置在遇到危险情况时会立即停止机器人，这是SafetyEYE相对于常规保护装置的明显优势。在SafetyEYE的帮助下，可以精确控制工作流程并且安全措施灵活。
在PC机的配置警告和保护区域
为了便于管理，可以将检测区域和警告区域组合成一个复杂的区域，这可以快速、直观地在PC中进行配置，如果一台机器不同的操作模态要求不同的区域设置，可以在机器的工作周期中通过安全总线系统SafetyBUS p或者数字输入的PSS可编程的安全控制系统进行动态的切换。使用非常灵活，一旦检测区域确定下来，使用者也可以在SafetyEYE的配置器中通过鼠标进行改变，因此对于检测区域进行的监控基础不再是技术需求而是用户对使用周期的要求，这样设计起来可以享有最大的灵活机动性（见图2），SafetyEYE的安装和检测区域的设置仅需几个小时的时间，而定位、安装、检查常规的保护装置往往需要花去至少一天的时间，相比较而言，使用SafetyEYE更加经济实惠，当有人进入危险区域时，一个集成的诊断功能可以将停工期缩到最短。
人机的交互作用
安全照相系统与传统的传感技术相比有明显的差别，这一个系统就可以实现保护、控制和监测。SafetyEYE也可以执行标准的控制功能，并且可以监测一些独立的区域，这样不仅降低了成本，而且最大限度地减少了元器件的数量。它能够直接连到总线系统如SafetyBUSp甚至将来的SafetyNET p，更好地节约了原材料和安装时间。
SafetyEYE能够以鸟瞰的方式保护车间，使得人和机器和谐共存。利用安全照相系统能够满足最广范围内的机械工程应用的要求。
有价值物体和接近建筑物通路的完美监控
安全(Safety)描述的是保护环境不受物体的影响，而安全（Security）所关注的则是保护物体不受环境的影响，这包括保护通往大楼的通路或者是监测博物馆中价值不菲的展品。例如，SafetyEYE可以不间断地监控有价值目标，因为它监控的是一个三维的空间而不是像传统的保护装置一样监控一个平面。
3/29/2008 | |
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