(57)【要約】【課題】モニタ領域をできる限り簡単に、かついかなる場合でもフェイルセーフで構成することができるように上記の種類のモニタ装置を構成する方法を提供する。【解決手段】空間領域をモニタするためのモニタ装置は、少なくとも１つの撮像ユニットを備える。空間領域の三次元画像３０”は、モニタ装置を構成するために記録されて表示される。構成面７４は、三次元画像３０”に決定された複数の空間点４６，４８，５０を用いて画定される。その後、少なくとも１つの可変幾何学的要素８６，８８は、構成面７４に対して画定される。幾何学的要素８６，８８の空間領域への変換を表すデータレコードは、モニタ装置に転送される。【選択図】図４
2009521022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間領域（１２）をモニタするためのモニタ装置（１０）を構成する方法であって、前記モニタ装置（１０）は、前記空間領域（１２）の三次元画像（３０）を生成する少なくとも１つの撮像ユニット（１６，１８）を備える方法であって、前記方法は、
前記空間領域（１２）の前記三次元画像（３０）を記録し、表示するステップと、
前記三次元画像（３０）に複数の空間点（４６，４８，５０）を決定するステップと、
前記空間点（４６，４８，５０）を用いて構成面（７４）を画定するステップと、
少なくとも１つの可変幾何学的要素（８６，８８）を前記構成面（７４）に対して生成するステップであって、前記幾何学的要素（８６，８８）は前記画像（３０）内に重畳されている、ステップと、
前記幾何学的要素（８６，８８）の前記空間領域（１２）への変換を表すデータレコードを生成するステップと、
前記データレコードを前記モニタ装置（１０）に転送するステップであって、前記モニタ装置（１０）は、前記データレコードを用いて前記空間領域（１２）をモニタするために設計されている、ステップとを備える、方法。
【請求項２】
複数のセットアップマーク（４６，４８，５０）は、前記画像（３０）に前記空間点を決定するために前記空間領域（１２）に載置される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記セットアップマーク（４６，４８，５０）は、前記画像内で自動的に探され、記号（７０）が付けられる、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記セットアップマーク（４６，４８，５０）は、前記モニタ装置（１０）が作動される前に除去される、請求項２または３に記載の方法。
【請求項５】
共通の直線上に位置決めされない少なくとも３つの空間点（４６，４８，５０）が決定される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記構成面（７４）は、前記少なくとも３つの空間点（４６，４８，５０）を用いて決定され、かつ前記構成面（７４）の外部にある第４空間点（８０）が決定される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記構成面（７４）は、前記表示された画像（３０’）内にグラフィックで重畳される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記可変幾何学的要素（８６，８８）は、前記表示された画像（３０”）内にグラフィックで重畳される、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記幾何学的要素（８６，８８）は、前記構成面（７４）に垂直である側面（９０）を有する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
複数の幾何学的要素（８６，８８）は、決定され、互いに組み合わされる、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
複数の参照マーク（５２，５４）は、前記空間領域（１２）に載置され、前記画像（３０’）とともに記録され、参照位置は、参照マーク（５２，５４）ごとに決定される、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記モニタ装置（１０）は、互いに空間的にずれて配置され、前記空間領域（１２）の第１および部分的にずれた第２画像（３２，３４）を生成する少なくとも第１および第２撮像ユニット（１６，１８）を備え、前記第１および第２画像（３２，３４）の共通の画像領域（３６）は、三次元画像（３０）として表示される、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記データレコードは、前記幾何学的要素（４６，４８，５０）に対応する前記空間領域（１２）の部分（３８，４０）を画定し、物体（４２）は前記空間領域の部分（３８）に導入され、前記物体（４２）のライブ画像は、前記部分（３８）への前記導入中に記録され、アーカイブされる、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記コンピュータプログラムがコンピュータ上で実行される場合には、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法を行うために設計されるプログラムコードを有するコンピュータプログラム。
【請求項１５】
空間領域（１２）をモニタするためのモニタ装置であって、前記空間領域の三次元画像（３０）を生成するための少なくとも１つの撮像ユニット（１６，１８）を備え、前記画像（３０）に依存して制御機能を始動するための評価ユニット（２０）を備え、かつ前記評価ユニット（２０）を構成するための構成装置（２４）を備え、前記構成装置（２４）は、
前記空間領域（３０）の前記三次元画像を表示するためのディスプレイ（２８）と、
前記三次元画像（３０）に複数の空間点（４６，４８，５０）を決定するための第１構成要素（６８）と、
前記空間点（４６，４８，５０）を用いることによって構成面（７４）を画定するための第２構成要素（７２）と、
少なくとも１つの可変幾何学的要素（８６，８８）を前記構成面（７４）に対して生成するための第３構成要素（８４）であって、前記第３構成要素（８４）は、前記可変幾何学的要素（８６，８８）を前記画像（３０）内に重畳するために配置されている第３構成要素と、
前記幾何学的要素（８６，８８）の前記空間領域への変換を表すデータレコードを生成するための第４構成要素（９２）と、
前記データレコードを前記評価ユニット（２０）に転送するための通信インタフェース（２９）であって、前記評価ユニット（２０）は、前記データレコードを用いることによって前記空間領域（１２）をモニタするために設計されている、通信インタフェースとを備える、モニタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空間領域をモニタするための、特に自動化して動作する機械または設備の作業領域のフェイルセーフモニタリングのためのモニタ装置を構成する方法に関する。
本発明はまた、対応するモニタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動化して作動する機械または設備の作業領域は、事故に対する予防として機械的障壁（保護フェンス、保護ドア）および／または光障壁、光カーテン、レーザスキャナなどによって従来から保護されている。人または物体が、障壁を突破するとすぐに、機械または設備は停止され、または安全なものにされる。
複雑な機械および設備の場合には、このような予防のための費用が非常に高くなることがある。光障壁、光カーテンなどは、非常に正確に整列して設置しなければならない。しかも、それらは、光送信機と光受信機との間の直線領域しかモニタできず、その結果複雑な作業領域を全体的に保護するためには、複数の光障壁、光カーテンなどが必要とされる。さらに、機械的障壁および従来の光障壁、光カーテンなどは、限られた柔軟性しかなく、その結果変化する作業環境にモニタ空間および保護空間を適応させるには費用がかかる。
【０００３】
これらの欠点を防ぐために、以前から、カメラおよび画像処理の新方式を用いて危険な機械および設備の作業空間を保護することが提案されてきた。このような方法および対応する装置は、例えば、下記特許文献１に記載されている。このモニタ装置は、保護されるべき機械の作業領域を同時に記録する少なくとも２つの撮像ユニットを用いる。２つの撮像ユニットの画像には、範囲情報を決定するために三次元情景分析方法が行われる。したがって、機械のスイッチを切るまたはその他の方法で機械を安全にするために、機械の危険な作業領域に侵入する異物を検出することが可能である。
【０００４】
下記特許文献２は、このようなモニタ装置の他の態様、すなわち撮像ユニットのための撮像光学素子の有利な実施態様を開示している。さらに、該明細書では、例えば、汚染、水滴および他の要素による検出の信頼性の低下を検出するために、モニタされた領域内に少なくとも１つの参照物体を配置することが提案されている。したがって、モニタ装置の操作を、撮像ユニットの視聴方向における意図的または非意図的な変化によって検出することも可能である。
【０００５】
下記特許文献３は、光パルスの伝搬時間が、モニタされた空間領域の三次元画像を得るために撮像ユニットを用いて検出されるモニタ装置を開示している。あらかじめ記憶された参照値と比較して、物体がモニタされた領域に侵入したかどうかを検出することが可能である。
撮像ユニットを用いるさらなるモニタ装置は、下記特許文献４および５に開示されている。最初に述べた下記特許文献４は、三次元画像信号の組を生成してそれを対応する参照信号の組と比較するための立体画像評価を提案している。現在の情景の状況が参照モデルから外れていても、物体を検出することができる。下記特許文献５は、範囲情報が明るさの差を用いて決定される方法を提案している。
【０００６】
最後に、下記特許文献６は、危険な空間の自動三次元モニタリングのための方法を開示しており、少なくとも２つの電子撮像装置からの画像は、モニタリング段階でコンピュータ支援を用いて評価される。この構成では、少なくとも２つの撮像装置は、共通の座標システムへ較正され、その結果投影座標を、撮像装置ごとに任意の画素で特定することができる。この方法は、交差した光障壁の原理に従って作動する。モニタ段階では、撮像装置の画素が変化したかを調べる。
【０００７】
これらのモニタ装置のすべては、機械または設備を停止しなければならないかどうかを決定するために、モニタされた空間領域の三次元画像を記録しようとするという共通点がある。「三次元画像」という用語は、通常の（２次元）画像に加えて、空間領域の個々のまたはすべての物体からの範囲情報も含む空間領域の画像を意味している。範囲情報を、例えば、伝搬時間測定方法、立体画像処理、または他の方法で得ることができる。
【０００８】
この原理に従って動作するモニタ装置は、空間領域を中央位置から観察することができるので、設置および組立費をほとんど必要としない。さらに、該モニタ装置は、個々のモニタ領域を柔軟に画定することができるので、非常に柔軟である。原理上、三次元画像内の任意に湾曲したコースおよび輪郭を、「仮想保護フェンス」または「仮想保護空間」として画定することができる。保護ドア、光障壁、光格子などを用いる保護から公知であるように、物体が仮想保護空間に侵入、または仮想保護フェンスを突破するとすぐ、安全機能が始動する。機械または設備が動作している場合、仮想保護領域を変化させるまたは適応させることも容易に可能である。
【特許文献１】国際公開第２００４／０２９５０２パンフレット
【特許文献２】独国特許出願公開第１０２００４０２０９９８号明細書
【特許文献３】欧州特許出願公開第１０６５５２２号明細書
【特許文献４】独国特許出願公開第１９７０９７９９号明細書
【特許文献５】独国特許出願公開第１０１３８９６０号明細書
【特許文献６】独国特許出願公開第４１１３９９２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
他方、仮想保護領域による高い柔軟性により、機械または設備においてモニタ装置をセットアップして構成する際には困難がある。機械または設備における保護フェンスまたは光カーテンの組立中には、保護領域のコースを、障壁の機械的配置のため容易に認識することができる。しかしながら、このことは、仮想保護空間を有するモニタ装置には当てはまらない。
【００１０】
しかも、仮想保護空間の位置および正確なコースは安全に関連する特徴であり、すなわち意図した仮想保護空間が、実際には、拡張を意図するまさにその場所で拡張することを確実にする必要がある。さもなければ、モニタされた設備の危険領域へ気づかれずに侵入すること、ひいては重篤な怪我および個人の損害が生じることがある。さらに、仮想保護フェンスには空隙がないことを確実にする必要があるが、仮想保護空間の高い設計自由度および柔軟性のため困難である。
【００１１】
上記特許文献６は、保護空間をセットアップするために、モニタ領域にまたがろうとする空間位置上にいわゆる測定マーキングを載置することを提案している。その後、測定マーキングの空間座標は、記録された画像を用いて決定される。得られた空間座標は、モニタ領域にまたがる。しかしながら、モニタ領域をセットアップするこの方法は、該セットアップはマーキング点への物理的アクセスが必要なので最適ではない。さらに、上記特許文献６は、モニタ領域のフェイルセーフ構成を確実にするためのいかなる機構も開示していない。
【００１２】
こうした背景に対し、本発明の目的は、モニタ領域をできる限り簡単に、かついかなる場合でもフェイルセーフで構成することができるように上記の種類のモニタ装置を構成する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一態様によれば、本目的は、空間領域をモニタするためのモニタ装置を構成する方法によって達成され、該モニタ装置は、空間領域の三次元画像を生成する少なくとも１つの撮像ユニットを備え、該方法は、
空間領域の三次元画像を記録し、表示するステップと、
三次元画像に複数の空間点を決定するステップと、
空間点を用いて構成面を画定するステップと、
少なくとも１つの可変幾何学的要素を構成面に対して生成するステップであって、該幾何学的要素は、画像内に重畳されている、ステップと、
幾何学的要素の空間領域への変換を表すデータレコードを生成するステップと、
データレコードをモニタ装置に転送するステップであって、該モニタ装置は、データレコードを用いて空間領域をモニタするために設計されている、ステップとを備える。
【００１４】
本発明の他の態様によれば、空間領域をモニタするためのモニタ装置が提供され、空間領域の三次元画像を生成するための少なくとも１つの撮像ユニットを備え、画像に依存して制御機能を始動するための評価ユニットを備え、かつ評価ユニットを構成するための構成装置を備え、該構成装置は、
空間領域の三次元画像を表示するためのディスプレイと、
三次元画像に複数の空間点を決定するための第１構成要素と、
空間点を用いて構成面を画定するための第２構成要素と、
少なくとも１つの可変幾何学的要素を構成面に対して生成するための第３構成要素であって、該第３構成要素は、可変幾何学的要素を画像内に重畳するために配置されている第３構成要素と、
幾何学的要素の空間領域への変換を表すデータレコードを生成するための第４構成要素と、
データレコードを評価ユニットに転送するための通信インタフェースであって、該評価ユニットは、データレコードを用いることによって空間領域をモニタするために設計されている通信インタフェースとを備える。
【００１５】
コンピュータプログラムがコンピュータ上で実行される場合には、本発明は、上に記載した種類の方法を行うために設計されるプログラムコードを備えるコンピュータプログラムを用いて実施することができる。本発明の特に好ましい実施形態では、商業的に入手可能なＰＣがモニタ装置の構成装置のようなコンピュータプログラムとともに用いられる。
本発明は、モニタされた空間領域の実像を、表示された画像にモニタ領域を画定するために用いる。好ましい実施形態では、空間領域の「フリーズした」実像、すなわち構成装置に記憶された実像が用いられる。このことは、構成装置が構成中に撮像ユニットに接続されることなく、モニタ領域を構成装置に構成することができるという利点がある。しかしながら、代わりに、少なくとも１つの撮像ユニットのライブ画像を用いることによって構成を行うことも可能である。
【００１６】
本発明はまた、複数の空間点が実像内に、または実像を用いて決定されるということ、および構成面がこれらの空間点を用いて画定されるということを含んでいる。空間点を決定することは、三次元実像の選択および／または識別された空間点の空間座標が決定されるということを含んでいる。これらの識別された空間点を用いることによって構成面を画定することは、「仮想」構成面と実空間領域との間に明白な関係を生じる。この関係により、実空間領域に対して明白かつ十分に画定された関係にある、画定されるべき仮想幾何学的要素を画定することができる。モニタ装置、特にそのようなモニタ装置の評価ユニットへの対応するデータレコードの生成および送信によって、仮想幾何学的要素は、実空間領域内に投影される。
【００１７】
この投影は、実空間点を用いることによって画定される構成面のために、可逆的に明白である。このように、幾何学的要素の形のモニタ領域を、確実にかつ安全に構成することができる。
一方では、幾何学的要素を、空間領域の実像内または実像上に非常に簡単にグラフィックで表すことができ、かつ他方では、実空間領域内への明白な投影を表すことができるので、新規な手順は、簡単でかつ明確な構成を提供する。さらに、ユーザは、実際の機械または設備に関してモニタ領域の位置および範囲を非常によく評価することができる。
【００１８】
全体として、本発明は、このように、最初に記載した種類のモニタ装置の簡単かつ信頼性のある構成を提供する。したがって、上記目的は完全に達成される。
本発明の改良形態では、複数のセットアップマークは、画像に空間点を決定するために三次元画像が記録される前に、空間領域に載置される。
セットアップマークは、空間領域の画像内で明白かつ迅速に認識することができる画定された構造を有するパターンである。このようなセットアップマークを用いることは、空間点の自動決定を容易にし、ひいてはモニタ装置を構成する際の利便性が高まる。他方、画定されたセットアップマークを用いることは、空間点の決定および割り当ての誤差を防ぐことに役立つ。したがって、モニタ装置の構成は、さらに簡単かつ信頼できるものになる。
【００１９】
さらなる改良形態では、セットアップマークは、画像内で自動的に探され、記号を付けられる。
本改良形態は、（自動的に発行された）記号を用いて、画定されたセットアップマークの位置が構成装置によって検出されて受容されるかどうかをユーザが容易に検査することができるので、第１制御能力を含んでいる。さらに、構成が容易になり、かつ構成のために必要とされる時間が減少する。
【００２０】
さらなる改良形態では、セットアップマークは、モニタ装置が作動される前に除去される。
本改良形態は、セットアップマークのない（再）構成が防止されるので、モニタ装置の意図的または非意図的な操作に対する保護を改良している。
さらなる改良形態では、共通の直線上に位置決めされない少なくとも３つの空間点が決定される。
【００２１】
本実施形態は、実空間領域に対して平面を自由に選択できる。ユーザは、モニタされた空間領域に構成面を自由に画定することができる。したがって、構成を、モニタされた機械または設備の個々の条件に最適に適応させることができる。代わりに、構成面の１つまたは２つの浮遊点をあらかじめ決定することができ、その結果ユーザは、次に、該面を限られた程度しか変更することができない。
【００２２】
さらなる改良形態では、構成面は、少なくとも３つの空間点を用いて決定され、かつ構成面の外部にある第４空間点が決定される。
本実施形態によって、その原点が例えばスイッチギヤキャビネットなどの物体上または下にあるユーザ座標システムを画定するのがより容易になる。このような場合には、座標システムの原点は、有利には、他の３つの空間点によって決定される構成面への第４空間点の投影上に載置される。本実施形態は、柔軟性を増し、かつ構成がさらに簡略になる。
【００２３】
さらなる改良形態では、構成面は、表示された画像上にグラフィックで重畳される。
好ましい例示的な実施形態では、構成面は、格子状の網目の形または同心円および／または放射状線（平面に関して画定される座標システムの原点から始まる）の形で、空間領域の表示された実像内に重畳される。さらに、撮像ユニットの視線、投影された影、および他の補助線が、モニタ領域を画定するために表示された画像内に重畳される場合が好ましい。このような「人工的な」補助要素を表示された実像内に重畳することは、モニタ空間の正確な画定を容易になり、かつ特にギャップレス保護を実施することに役立っている。
【００２４】
さらなる改良形態では、可変幾何学的要素は、表示された画像内にグラフィックで重畳される。
可変幾何学的要素を重畳することによって、モニタ領域をグラフィックで決定することができるが、このことは特に簡単でかつ便利である。このように、モニタ領域のセットアップも、迅速にかつ確実に検査することができる。
【００２５】
好都合なことには、複数のあらかじめ画定された幾何学的要素を有するライブラリが提供され、ユーザはそこからモニタ装置の構成をさらに加速する好適な幾何学的要素を選択することができる。さらに、それ自体の幾何学的要素および／またはインポート幾何学的要素を持つライブラリを、共通に用いられるＣＡＤプログラムから拡張することができることが好ましい。
【００２６】
モニタ領域を異なる視界で評価するために、構成中にユーザが二次元表示と三次元表示との間で切り換えることができることもまた好ましい。
さらなる改良形態では、幾何学的要素は、構成面に垂直である側面を有する。
対照的に、構成面に対して斜角である幾何学的要素を決定することが基本的には可能である。しかしながら、垂直な幾何学的要素に対する制限は、モニタ空間が混乱することを防ぎ、よって機械または設備を保護する際の安全性が高まった一因となっている。
【００２７】
さらなる改良形態では、複数の幾何学的要素が、決定され、互いに組み合わされる。
本改良形態では、幾何学的要素の配置はこのように決定され、モニタ装置は、多数の個々のモニタ空間のこの配置または組合せを用いることによって構成される。本実施形態は、一方ではユーザに高い柔軟性を提供し、他方では明確で、ひいては安全な構成を提供することに貢献する非常に簡単でかつ効率的な可能性である。
【００２８】
さらなる改良形態では、複数の参照マークは、空間領域に置かれ、画像とともに記録され、参照位置は、参照マークごとに決定される。
参照マークは、有利には、セットアップマークのパターンと区別される、空間領域内におけるよく画定されたパターンである。本実施形態を、少なくとも１つの撮像ユニットの整列およびその正しい機能を容易に検査するためにも用いることができる。
【００２９】
さらなる改良形態では、モニタ装置は、互いに空間的にずれて配置され、空間領域の第１および部分的にずれた第２画像を生成する第１および第２撮像ユニットを備え、第１および第２画像の共通画像領域は、三次元画像として表示される。
この情報は、ほんのわずかであっても、２つの空間的にずれている撮像ユニットの観察領域がずれた視角を常に有しているので、モニタ領域を確実に構成するには非常に役に立つ。しかしながら、危険な機械および設備を保護するために、含まれるすべての撮像ユニットが対応する空間領域を観察することができるように、モニタ領域を画定することが重要である。本実施形態は、立体視法を用いることによって三次元画像が生成される場合には特に有利である。しかしながら、本実施形態を、冗長性の理由でのみ、例えば２つ以上の撮像ユニットを用いる他のモニタ装置においても有利に用いることができる。
【００３０】
さらなる改良形態では、データレコードは、幾何学的要素に対応する空間領域の一部を画定し、物体は空間領域の一部に導入され、物体のライブ画像は、空間領域の一部への導入中に記録され、該ライブ画像はアーカイブされる。
本改良形態では、モニタ装置が、幾何学的要素が画定された後に所望のように実際に応答するかどうかの実検査が行われる。本検査は、有利には、ライブ画像を用いて記録され、アーカイブされる。本改良形態は、機械および設備の保護において非常に重要である構成を文書化するための、非常に簡単かつ便利な可能性を提供している。
【００３１】
上で述べた特徴および以下でなお説明すべき特徴を、特定される組合せでのみならず、本発明の範囲を逸脱することなく他の組合せでまたは単独で用いることができることはいうまでもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明の例示的な実施形態を、図面に示し、かつ次の説明でより詳細に説明しよう。
図１では、本発明によるモニタ装置の例示的な実施形態は、全体として参照符号１０で表されている。モニタ装置１０は、明細書においては、ロボット１４の危険な作業領域１２をモニタするために用いられる。これは、新規なモニタ装置の好ましい例示的な応用である。しかしながら、本発明はこれに限定されず、かつ本発明を他の機械および設備を保護するために用いることもできる。
【００３３】
さらに、本発明を、高価な物体をモニタする（金庫室をモニタするなど）および／または公共の建物、空港などの入口領域をモニタするためのモニタ領域を構成するためなど、他の分野でも用いることができる。本発明を、品質制御および品質保証の一部としてモニタ領域を構成するためにも用いることができる。
モニタ装置１０は、ここでは、簡略化のために以下ではカメラと呼ぶ２つの撮像ユニット１６，１８を備えている。本出願の特に好ましい実施形態では、モニタ装置は、ともに略正三角形にまたがる３つのカメラを備えている。カメラ１６，１８は、ロボット１４およびその環境領域の三次元画像を記録するために用いられる。範囲情報は、好ましい実施形態では、全文が本明細書に組み込まれる上記特許文献１に記載されているような三次元情景分析法を用いて得られる。
【００３４】
あるいは、本発明を、伝搬時間測定方法を用いてまたは他の方法で三次元画像を撮像するモニタ装置でも用いることができる。
カメラ１６，１８がモニタされた空間領域のグレースケールおよび／またはカラー画像を撮像する場合は好ましい。しかしながら、原理上、カメラ１６，１８は赤外線画像または他の波長域の画像も記録することができる。
【００３５】
参照符号２０は、カメラ１６，１８の画像を、それに基づいてロボット１４を停止させるために受信しかつ評価する評価ユニットを示している。したがって、評価ユニット２０は、リンク２２を経てロボット４に接続されている。
評価ユニット２０は、ロボット１４の動作制御の一部であってもよい。しかしながら、該評価ユニットは、好ましくは、ロボット自体の安全関連モニタリングを取り扱う別体の評価ユニットである。ロボット１４の動作制御（ここでは図示せず）は、別途実施される。
【００３６】
参照符号２４は、それを用いてモニタ装置１０を構成することができる構成装置を示す。好ましい実施形態によれば、構成装置は、ディスプレイ２８を有する従来のＰＣ２６を備えている。ＰＣ２６は、データリンク２９を経て評価ユニット２０に接続されている。好ましい例示的な実施形態では、データリンク２９は、イーサネット（登録商標）・リンクまたはセーフティバス（登録商標）リンクである。後者は、特に安全に関連する応用について開発された本出願人のフィールドバスシステムである。他の例示的な実施形態では、構成装置２４は、評価ユニット２０に一体化されている。この場合、評価ユニットと構成装置との間の通信インタフェースは、例えばソフトウエアインタフェースであってもよい２つの機能ユニット間の内部インタフェースである。
【００３７】
ディスプレイ２８上に、モニタされた空間領域１２の画像３０が示されている。好ましい例示的な実施形態によれば、カメラ１６，１８を用いて記録される空間領域１２の「フリーズした」実像である。好ましい例示的な実施形態では、モニタ領域は、画像３０内に重畳されるグラフィックで生成された幾何学的要素を用いて構成される（図３および図４を参照）。
【００３８】
カメラ１６，１８の撮像領域または視聴領域を、参照符号３２，３４で象徴的に示している。容易にわかるように、２つのカメラ１６，１８の領域３２，３４は互いにわずかにずらされ、参照符号３６で表されている共通の重複撮像領域がある。空間領域の構成およびモニタリングは、有利には共通撮像領域３６についてのみ行われる。
参照符号３８は、以下では警告領域と呼ぶ第１モニタ領域を示している。参照符号４０は、以下では保護または停止領域と呼ぶ第２モニタ領域を示している。
【００３９】
図１に一例として示すように、モニタ領域３８，４０は、人４２がロボット１４の作業領域１２に気づかれずに進入することを防ぐ仮想フェンスを形成する。警告領域３８を用いて示すように、このフェンスは、「浮動する」ことができ、すなわち必ずしも地面に置かれている必要がない。
図２は、警告および保護領域３８，４０の頂部からの位置を示している。図示したように、２つの領域は、ロボット１２の作業領域をほぼ半円形で取り囲んでいる。作業領域１２の開いている部分を、例えば、機械的障壁（ここでは図示せず）によって保護することができる。モニタ領域３８，４０は、ロボット１４の作業領域１２を完全に取り囲んでもよい、または異なるコースを有してもよいのは言うまでもない。
【００４０】
参照符号４６，４８，５０は、以下で説明するように、モニタ装置１０を構成するために床に載置される３つのセットアップマークを示している。これらのセットアップマークは、有利には構成工程の後除去される。
参照符号５２，５４は、カメラ１６，１８の撮像領域３６にも配置される２つの参照マークを表している。セットアップマークとは対照的に、これらの参照マーク５２，５４は、共通の撮像領域３６に残される。モニタ装置１０の作動中、該マークを、カメラ１６，１８の撮像領域３２，３４がずれたかどうかおよび／またはカメラ１６，１８の光学素子が汚れているかどうかを検査するために用いることができる。
【００４１】
図２に示すように、セットアップマーク４６，４８，５０および参照マーク５２，５４は、互いにすぐわかる程度に異なっている。しかしながら、いずれの場合も、マークは、撮像された画像３０を簡単に認識する画定された高コントラストパターンを備えている。
以下では、図３、図４および図５を参照して、モニタ装置１０を構成するための好ましい例示的な実施形態を説明する。同一参照記号は、前述のものと同じ要素を示している。
【００４２】
図３および図４では、構成装置２４を用いるモニタ装置１０の構成工程中の中間ステップを示す２つの画面表示を図示している。図５は、フローチャートを用いて、個々の方法ステップを説明している。
ステップ６０によれば、カメラ１６，１８をまず設置し、ロボット１４の作業領域１２に対して整列させなければならない。好ましくは、２つのカメラは、まず機械的に大略的に整列される。これに「電子微調整」が続く、すなわち精密モニタ領域が電子的に選択される。次に、ステップ６２によれば、構成装置２４の評価ユニット２０への接続がセットアップされる。ステップ６４によれば、セットアップマーク４６，４８，５０および参照マーク５２，５４は、２つのカメラ１６，１８の撮像領域３６に載置される。ステップ６６によれば、次に画像は、２つのカメラ１６，１８を用いて撮像され、構成装置２４に転送される。画像３０（例えば、立体画像処理から得られる補助範囲情報を有する）は、構成装置２５のメモリ（ここでは図示せず）に記憶され、モニタ領域の簡単な構成についてディスプレイ２８上に表示される。図３および図４は、さらに以下で説明する新規な方法の中間ステップにおける画像３０’および３０”を示している。
【００４３】
ステップ６８によれば、まずセットアップマーク４６，４８，５０が画像３０内で探される。好ましくは、この検索は、画像内でセットアップマーク４６，４８，５０の公知のパターンを探す好適な画像処理アルゴリズムを用いて自動的に行われる。アルゴリズムがセットアップマークを検出すると、該アルゴリズムには記号７０が付けられ、その結果本出願人は、アルゴリズムが「正しい」セットアップマークを検出し、その位置を正しく決定したかどうかを認識することができる。代替または補足として、本方法を、原理上「本来の」セットアップマーク、すなわち既存の物体の点に基づいて行うことができる。
【００４４】
図３の表現では、記号７０は、各セットアップマーク４６，４８，５０の計算された中心点を指す垂直の矢印である。しかしながら、他の記号７０、例えば、検出された各セットアップマークの周りの枠形状のマーキングであってもよい。
ステップ７２によれば、構成面７４は、次に３つのセットアップマーク４６，４８，５０を選択することによって画定される。構成面７４を、ここでは、空間領域のフリーズした実像上に重畳される格子状の網目によって象徴的に示す。
【００４５】
さらに、座標軸７６，７８を用いて図３および図４に表す座標システムが画定される。本明細書に記載する例示的な実施形態では、座標システムの原点は、セットアップマーク５０上に位置決めされる。しかしながら、ユーザは、他のセットアップマークを座標システムの原点として選択することもできる。
特に、本発明の好ましい例示的な実施形態によって、座標システムの原点を構成面上の第４セットアップマーク８０の投影像に置くことができるようになる。セットアップマーク８０は、ここでは、例えばスイッチギアキャビネット上に存在する。好ましい例示的な実施形態では、ユーザはまた、座標軸の方向を自由に選択することもできる。
【００４６】
ステップ８２によれば、参照マーク５２，５４の位置が決定され構成データレコードに記憶される。多数の参照マーク５２，５４が、カメラ１６，１８の共通の撮像領域３６に配置されるなら、ユーザは、すべてのまたは個々の参照マークを選択または選択解除することができる。モニタ装置１０が作動している場合に、後にモニタされて評価されるのは、選択された参照マーク３２，５４の位置である。
【００４７】
ステップ８４によれば、モニタ空間は、実像３０”内に重畳される幾何学的要素６６，６８の形で決定され、グラフィックで表される。
本発明の好ましい例示的な実施形態では、ユーザは、幾何学的要素８６，８８を、実像３０”内にマウスを用いてグラフィックで生成することができる。特に好ましい実施形態では、好適な幾何学的要素を選択してパラメタ化することができる準備された幾何学的要素のライブラリ（ここでは図示せず）がユーザに提供される。
【００４８】
さらに、各幾何学的要素が構成面７４に対して垂直である側面９０を有する場合は、互いの接続を容易に検査することができる簡単なモニタ空間が生じるので好ましい。しかしながら、他の例示的な実施形態では、ユーザが、側壁９０の角度位置および／または側壁９０の輪郭のコースをパラメタ化することができる可能性がある。
図４による例示的な実施形態では、ユーザが、組み合わされて幾何学的要素の配置を形成する多数の幾何学的要素８６，８８を生成することができると規定されている。このように、複雑なモニタ領域を、比較的簡単な幾何学的要素８６，８８から容易に構成することができる。
【００４９】
本発明の好ましい例示的な実施形態では、ユーザは警告ゾーン３８、保護ゾーン４０、またはモニタ装置１０によって全くモニタおよび評価されるべきでない領域（ブランキング）であるかをどうかも幾何学的要素８６，８８ごとに特定しなければならない。
個々の幾何学的要素８６，８８の決定が行われた場合には、ステップ９２によれば、幾何学的要素８６，８８の位置が構成データレコードに記憶される。本工程では、各幾何学的要素８６，８８の構成面７４ｂに対する相対位置が決定される。構成面７４と実セットアップマーク４６，４８，５０との間の画定された関係のため、仮想幾何学的要素（＝モニタ領域）の位置と実際の空間座標との間には明白な関係がある。
【００５０】
ステップ９２では、幾何学的要素の位置は、評価ユニット２０が、幾何学的要素８６，８８の位置および範囲をモニタ領域として考慮するようにして構成データレコードに記憶される。
ステップ９４によれば、構成データレコードは、次にデータリンク２９を経て評価ユニット２０に転送される。
【００５１】
ステップ９６によれば、構成モニタ領域の機能試験は、次に人４２が試験体を用いてモニタ領域を「侵害する」ことによって行われる。
本工程は、モニタ装置１０が作動している場合と同じようにしてカメラ１６，１８を用いて記録される。記録された画像は、構成装置２４に転送される。評価ユニット２０がモニタ領域の侵害を検出するとすぐに、対応する信号が構成装置２４に送信される。構成装置２４は、次に、関連する実像を記憶し、該実像を機能試験プロトコルにアーカイブする。
【００５２】
すべての機能試験が成功して終了すれば、モニタ装置１０の構成を終了することができる。ステップ９８によれば、セットアップマーク４６，４８，５０は、有利には除去され、その結果構成操作ができなくなる。
構成データレコードは、有利には、誤り保護の対策を用いることによって構成装置２４から評価ユニット２０まで転送される。これらには、次のステップのうち１つ以上が含まれている。
【００５３】
１．送信している構成装置の認証、
２．受信している評価ユニット２０の明白な指定、
３．コマンドシーケンスの場合には、連続認証を保証するために接続番号を送信すること、
４．ＣＲＣなどのデータ保護の対策を用いてデータ表示および一貫性を保証すること、および
５．機密性を保証するために有用データを暗号化すること。
【００５４】
全体として、次の安全態様および機構が実施される。
機密性：メッセージは、どの場合にもアドレスされた受信機によってのみ読み取り可能であるべきであり、この目的のために、暗号化が用いられること、
認証：システムを構成するユーザは、自らの認証を証明しなければならないこと、
データ一貫性：構成装置と評価ユニットとの間のデータ送信は、変化せずに受信機に到達すること、
信用性：メッセージは、送信者とされている者によって検証可能な形で作成されなければならない、すなわち送信者は、検証可能な形で自らを識別しなければならないこと、および
責任：メッセージの送信者は、自らが作成したメッセージの発信元であることを否定することはできない。すなわち、このことは、好ましくは好適な署名によって実施されること。
【００５５】
さらに、評価ユニット２０自体が、受信された保護空間構成を検査する場合には好ましい。第１検査ステップは、妥当性試験を含んでいる。特に、このことは、すべての構成されたモニタ空間が共通の撮像領域３６内にあるかどうかを検査する。
評価ユニット２０が、それによって誤差を検出することができる冗長性をこのようにして提供するために、構成装置２４においてユーザによるデータ入力を用いてモニタ領域の計算を繰り返す場合もまた好ましい。この目的のために、評価ユニット２０は、評価ユニット２０にデータリンク２９を経て送信することができる、ユーザによる構成データ入力のみを必要とする。
【００５６】
評価ユニット２０内および評価ユニット２０を用いて構成を検査することは、特に、構成装置２４が、従来の、ひいては非フェイルセーフのＰＣを備える場合には利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】２つの撮像ユニットを含むモニタ装置がロボットの作業領域を保護する実施形態の模式図を示す。
【図２】図１の実施形態を上面図で示す。
【図３】好ましい例示的な実施形態による図１および図２のモニタ装置を構成する際の画面表示の簡略化された図を示す。
【図４】好ましい例示的な実施形態による図１および図２のモニタ装置を構成する際のさらなる画面表示を示す。
【図５】本発明による方法の好ましい例示的な実施形態を説明するフローチャートを示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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