Tredimensionel styring og overvågning – Det første sikre kamerasystem SafetyEYE åbner nye perspektiver for Safety & Security

Tredimensionel overvågning af beskyttelsesområdet

Ostfildern, 15/11/2006

Med SafetyEYE åbner Pilz nye perspektiver for Factory- og Non-Factory-automatisering. Pilz har udviklet det sikre kamerasystem til tredimensionel områdeovervågning i samarbejde med DaimlerChrysler. Hvor der i dag stadig er brug for et stort antal sensorer, er fareområdet med SafetyEYE omgivet af en tredimensionel, skræddersyet beskyttende kokon. Beskyttelsesområdet kan hurtigt og fleksibelt konfigureres på pc'en. SafetyEYE gør det muligt at beskytte, styre og overvåge med kun et system. Inden for Safety-området nyder brugerne godt af en stor fleksibilitet og produktivitet og inden for Security-området af en komplet objektovervågning og adgangssikring.

SafetyEYE er meget mere end en sensor – det er grundlaget for en teknologi til sikker detektering af objekter i tre dimensioner. "Her kan vi igen præsentere en nyskabelse, som hjælper brugerne med at øge deres produktivitet og sænke deres omkostninger", sammenfatter Renate Pilz, administrerende direktør og indehaver af Pilz, fordelene ved det sikre kamerasystem.

Det sikre kamerasystem er velegnet til mange forskellige brancher: Lige fra bearbejdningscentre over dæk- og emballeringsindustrien til højlagre og automatiske parkeringshuse.


De hidtidige sikkerhedstekniske løsninger har deres begrænsninger

Det bliver tydeligt, hvis man ser på en robot-arbejdsstation, der omfatter en eller flere robotter, og som er sikret af beskyttelsesbarrierer.
Som regel kræves der ekstra beskyttelsesanordninger som f.eks. lysgitre og laserscannere sammen med områdeendestop på robotterne. De registrerer, når personer betræder fareområdet eller befinder sig i det.

De hidtidige sikkerhedstekniske løsninger har dog betydelige ulemper. Med optoelektroniske beskyttelsesanordninger kan man ikke overvåge områder, men kun til nød niveauer. Hvis der derudover mangler frit udsyn, skal arbejdsstationen også sikres med trædemåtter. Det er enten ikke muligt eller kun muligt med omfattende tekniske løsninger at sikre en komplet overvågning af en robots aktivitetsområde. Hertil kommer, at de sædvanlige beskyttelsesanordninger standser robotten omgående ved fare. Ved genstart skal robotten køres til nøjagtigt samme position som før stoppet. Det koster tid og påvirker også de efterfølgende stationer i en produktionslinje. Og et tredje aspekt: Det store antal forskellige komponenter og deres komplekse bestykning gør ikke kun sikringen af en robotarbejdsstation til en dyr affære, men reducerer også den tid, robotten står til rådighed.


Fælles knowhow til en nyskabende løsning

Hos Pilz overvejede man derfor et nyt koncept for overvågning af beskyttede områder. Resultatet blev ideen om et sikkert kamerasystem. Men også hos DaimlerChrysler i Sindelfingen, i afdelingen for metodeudvikling, automatiserings- og styringsteknik, var man i gang med at udtænke nye overvågningsstrategier. Idéen gik ud på at anvende kombinerede kameraer på en sådan måde, at det område, der skulle overvåges, kunne afbildes tredimensionelt. Ved hjælp af algoritmer til billedbearbejdning ville det så være muligt at registrere objekter, der trængte ind i fareområdet. Udgangspunktet var optiske hjælpesystemer, der udvikles i laboratoriet for teknisk billedbearbejdning i forskningscentret i Ulm af DaimlerChrysler, og som er beregnet til at gøre bilister opmærksomme på farer. På denne måde fandt to samarbejdspartnere, der supplerer hinanden optimalt, hinanden. Mens DaimlerChrysler bidrog med de egnede algoritmer til tredimensionel billedanalyse, var det Pilz's opgave at gøre algoritmerne industriegnede, at udvikle systemet og også at producere det.


Et system til styring, overvågning og beskyttelse

Det komplette system består af tre komponenter: Sensorenheden, en effektiv computer og en sikkerhedsstyring. Sensorenheden, der består af tre topdynamiske kameraer, leverer billeddataene for det område, der skal overvåges.

En effektiv computer, der fungerer som analyseenhed, modtager kameraernes billeddata via lysleder og beregner et tredimensionelt billede ud fra yderst komplekse og sikre algoritmer. På denne måde er det muligt at observere objekter i tre dimensioner og nøjagtigt at bestemme deres position. Disse informationer sammenlignes derefter med de beskyttelsesområder, som er konfigureret i systemet, for at se, om der sker noget uforudset i beskyttelsesområdet. Den effektive computer overfører resultaterne af billedbearbejdningen til PSS-sikkerhedsstyringen, der med sine ind- og udgange fungerer som interface til maskinstyringen og styrer driften af SafetyEYE. Hvis analyseenheden meddeler, at der sker noget uønsket i beskyttelsesområdet, deaktiveres de konfigurerbare udgange. Tilslutningen til periferien kan også udføres via det sikre bussystem SafetyBUS p og i fremtiden også via Ethernet SafetyNET p. Beskyttelses- og advarselsområderne samt alle andre nødvendige parametre til drift af det sikre kamerasystem kan konfigureres ved hjælp af konfigurations-pc'en og en særlig softwarepakke.


Optimalt tilpassede beskyttelseskoncepter hjælper med at undgå stilstand
En robotarbejdsstation, der er sikret med SafetyEYE, vil f.eks. virke helt åben. Begrænsende afspærringer er ikke længere nødvendige. Sensorenheden sidder over arbejdsstationen og kan overskue hele robottens aktivitetsområde. På denne måde er manipulationer udelukket på forhånd. Først et blik på monitoren afslører, at der er installeret sikkerhedsteknik. Oven på kameraernes billeder ligger farvelagte, halvgennemsigtige terninger og kasser – de tredimensionelle advarsels- og beskyttelsesområder. Robotten bevæger sig under arbejdet inden for disse områdesegmenter. Fareområderne er defineret i form af en virtuel indhyllingskurve, der omfatter advarsels- og beskyttelsesområderne. Kun objekter, der kommer ind i disse områder, er potentielt i fare.

Det helt specielle ved SafetyEYE: Selvom der sker noget uønsket i beskyttelsesområdet, medfører det ikke automatisk et nødstop. Hvis en medarbejder bevæger sig ind i det virtuelle beskyttelsesområde på et sted, som robotten først ville nå til efter flere sekunder, sørger styringsteknikken for, at robotten fortsat bevæger sig, men med ekstremt reduceret hastighed. Hvis medarbejderen træder tilbage igen, fordi han er blevet alarmeret af et advarselssignal, fortsætter robotten arbejdet med normal hastighed. Nødstop aktiveres kun, hvis medarbejderen betræder det umiddelbare fareområde. Det er en klar fordel i forhold til almindelige beskyttelsesanordninger, der ved fare altid standser anlægget omgående. Med SafetyEYE kan processerne sikres fleksibelt og styres fuldstændigt tilpasset efter forholdene.


Konfiguration af advarsels- og beskyttelsesområder på pc'en

Beskyttelses- og advarselsområderne kan samles til komplekse områdeplaner og er alligevel så enkle at håndtere, at de hurtigt og intuitivt kan konfigureres på pc'en. Hvis der er behov for flere områdeplaner for en maskines forskellige driftstyper, kan der via det sikre bussystem SafetyBUS p eller PSS-sikkerhedsstyringens digitale indgange skiftes dynamisk mellem disse områdeplaner under maskinens arbejdscyklus. Brugerne kan forblive fleksible, fordi de en gang definerede beskyttelsesområder med et museklik kan tilpasses i SafetyEYE-konfiguratoren. Overvågningen af beskyttelsesområder er således ikke længere afhængig af de tekniske nødvendigheder, men retter sig mod de krav brugernes procesforløb stiller, som på denne måde kan udformes utroligt fleksibelt.

Installationen af SafetyEYE med konfiguration af beskyttelsesområderne varer kun få timer. Positionering, klargøring og kontrol af almindelige beskyttelsesanordninger kræver derimod mindst en dag. Og brugen af SafetyEYE er derudover væsentligt mindre udgiftskrævende. En integreret diagnosefunktion reducerer stilstandstiderne til et minimum i tilfælde af uønsket aktivitet i beskyttelsesområdet.


Ergonomisk samarbejde mellem menneske og maskine

Sammenlignet med almindelig sensorteknologi har det sikre kamerasystem væsentligt mere at byde på: Styring, beskyttelse og overvågning med kun ét system. SafetyEYE kan også overtage standardstyringsfunktioner. Derudover er der med SafetyEYE også mulighed for at overvåge flere beskyttelsesområder uafhængigt af hinanden. Det sænker ikke kun omkostningerne, men reducerer også antallet af komponenter til et minimum. Der opstår yderligere besparelser i forbindelse med materiale og installation med den direkte tilslutning til bussystemer som f.eks. SafetyBUS p og i fremtiden også SafetyNET p.

SafetyEYE sikrer anlæg fra fugleperspektiv, således at menneske og maskine kan samarbejde optimalt. Kravene fra yderst forskellige områder inden for maskin- og anlægsbyggeri kan opfyldes med det sikre kamerasystem.


Et sikkert blik på værdiobjekter og indgange til bygninger

Mens Safety beskriver beskyttelse af omgivelserne mod et objekt, er der ved Security tale om beskyttelse af et objekt mod sine omgivelser. Hertil hører f.eks. sikring af indgange til bygninger og overvågning af udstillingsgenstande på museer. SafetyEYE har fuldt overblik over værdifulde objekter, fordi systemet ikke kun overvåger et niveau i modsætning til almindelige beskyttelsesanordninger. "Den kamerabaserede billedbearbejdning kommer ikke kun til at revolutionere den optiske sensorteknologi inden for industriområdet. Vi er sikre på, at det nyskabende SafetyEYE også har en stor fremtid inden for Security-området", sammenfatter Renate Pilz.