Inteligentní ochrana dveří výtahů technologií 3-D kamery (I)

Úvodní poznámka překladatele:

Používání optoelektronických zařízení u výtahů - těch nejjednodušších byla velká móda, zvláště u nás - často jimi byly nahrazovány chybějící klecové dveře, bez zajištění řádného vykrytí vstupního otvoru, chyběla vazba na řízení atd. - tyto systémy již používat nelze.

Následující překlad přednášky pak ukáže, jak složitá celá záležitost může být, jestliže jsou brány v úvahu všechny negativní aspekty a podmínky.

Samotná terminologie pak dokazuje, že výrobce tohoto zařízení pracuje i s prostorovými údaji a simulací vnikajícího předmětu ( osoby) do pracovního pole zařízení.

Uveřejněno se souhlasem vydavatele časopisu Elevator World pana R.S.Caporaleho.

Tato práce byla přednesena na mezinárodním kongresu ELEVCON Thessaloniki 2008.

Úvod

Je dobře známá nepohodlná situace, při které se dveře výtahu zavírají směrem k naší tváři, protože naše ruce (se zavazadly) nejsou schopny přerušit světelnou clonu. Další snímač sledující vstupní prostor může být více než zařízení pro komfort. Ten také zabraňuje úrazům a škodám, když se vozíky (např. vysokozdvižný vozík) nebo pojízdná postel (v nemocnicích) dostanou mezi zavírající se dveře nákladních výtahů.

Není proto divné, že rostoucí počet výtahů je vybavován ochranou rozšířeného prostoru.

Pokročilé řešení představuje světelná clona obsahující navíc reflexní infračervené snímače. Na jedné straně to umožňuje kompletní "3D ochranu" v jednom systému. Na druhé straně tato světelná clona musí být namontována na pohyblivých hranách dveří tak, aby "3D snímače" viděly na vstupní prostor. Důsledkem je, že příslušný hlídaný prostor se postupně zmenšuje, jak se dveře zavírají.

Jiné řešení uvedené v předchozí práci spočívá v jednoduchém zdokonalení obvyklé "2D světelné clony". Hlavním bodem tohoto zdokonalení je kontrolní snímač propojený s výstupem světelné clony, stejně jako se samostatným reflexním infračerveným snímačem namontovaným v kabině výtahu. Tento snímač sleduje prostor, dokud není překryt spínačem na hraně dveří ve vzdálenosti menší než 10 cm. Kontrolní snímač je také schopen uvolnit "3D snímač" po určité době pro znovu otevření dveří, aby nebyl výtah zbytečně blokován.

Nový návrh přeměňuje předchozí provozní funkci, protože "3D snímač" vykazuje konstantní a dobře definovatelný prostor po dobu zavírání dveří.

Nevýhoda může obvykle vyplývat z okolních podmínek instalace. Na příklad "3D snímač" kulového tvaru nemůže být namontován na horní část zadní stěny příliš úzkých rozměrů. Avšak námaha nutná pro instalaci "3D snímače", jeho překlenovacího spínače správně umístěného a kontrolního snímače na stropě klece by mohla být větší než vyžadovaná u integrované "3D světelné clony".

Nyní představujeme originální snímač - kameru, který ukazuje svoje přednosti (viz obrázek 1). Při použití technologie zvané "time-of-flight" (TOF) čip kamery účinně měří fyzickou vzdálenost na každém z 2 400 pixelů. Snímač TOF je proto opravdu 3D snímač. (Abychom se vyhnuli záměně s termínem 3D, používáme termín tehdy, jestliže je spojen s třetím rozměrem ochrany dveří, např. vstupního prostoru). Pominuli jsme označení v kontextu účinnosti TOF spočívajícím na měření vzdálenosti).

Funkční popis kompletní "3D ochrany" pomocí TOF je uveden v části 2. Vybrané hlavní části hardware, stejně jako ilustrativní výklad technologie TOF je uveden v části 3. Část 4 pojednává o několika důležitých vlivech vzdálenosti signálu před a při činnosti.

Popis systému

Snímač TOF je hlavní částí kompletní "3D ochrany". Jak ukazuje obrázek 2, snímaný prostor je šikmý svazek promítaný na podlahu pod úhlem 30 stupňů na plochu přibližně 0,2 x 0,9 m² jeden metr před dveře výtahu. (Tyto geometrické rozměry platí pro středové otevírané dveře o výšce 2,1 m). U jednostranně otevíraných dveří je snímaný prostor dveří odpovídajícím způsobem zmenšen na poloviční hodnoty).

Systém se proto skládá z obvyklé "2D světelné clony" a vlastního TOF snímače. Je zřejmé, že oba snímače jsou součástí klece výtahu (a nejsou namontovány na stranu šachetních dveří). Jestliže řízení výtahu nemá druhý vstup, musí se použít externí zařízení, které kombinuje binární výstupy světelné clony a snímače TOF v logickém "OR" spojení.

Náš snímač je schopen rozlišovat objekty (které je třeba zjistit) od výtahových dveří (které je třeba zakrýt). Navíc odhaluje objekty nenastupující do výtahu a/nebo zabírající vstupní prostor déle než stanovenou dobu (t.j. "3D doba").

TOF snímač prodlužuje zpoždění pro přerušení pro zavírání dveří. Kvůli komfortu je tedy provoz výtahu zhoršen využitím "systému 3D", jestliže by parametry zdržení řízení výtahu zůstaly nezměněny.

Koncept hardwaru

Mechanická část

Obrázek 1 ukazuje prototyp TOF snímače, sériové provedení bude vybaveno stínítkem propouštějícím pouze infračervené světlo. Zařízení se vyznačuje velmi malými rozměry jak na výšku, tak na šířku, takže může být umístěn na všechny druhy příčky v kleci. Z důvodu stability a termodynamiky je spodní část krytu snímače z hliníku s krytím IP 65. Na pravé straně obrázku 1 je zobrazeno zapuštěné provedení.

obr. 1 - Funkční prototyp snímače TOF

obr. 2 - Ochrana dveří 3D se snímačem TOF

Vybrané provedení dovoluje, aby se snímač natáčel do 30 stupňů k dosažení šikmého paprsku zobrazeného na obrázku 2.