DE-102024132494-A1 - Vorrichtung zum Überprüfen von optischen Sensoren

Abstract

Eine Vorrichtung zum Überprüfen von optischen Sensoren umfasst eine Flugdrohne, die ein elektronisches Steuermodul für einen autonomen Flugbetrieb aufweist, einen an der Flugdrohne angebrachten oder anbringbaren Prüfkörper und eine elektronische Prüfeinrichtung, die mit dem elektronischen Steuermodul in Signalverbindung steht und dazu ausgebildet ist, (i) zumindest in einem Sensorprüfmodus die Flugdrohne derart an einen optischen Sensor heranzuführen, dass der Prüfkörper in einen Erfassungsbereich des optischen Sensors gelangt, (ii) einen Betriebszustand des optischen Sensors bei Vorhandensein des Prüfkörpers im Erfassungsbereich zu ermitteln, und (iii) den ermittelten Betriebszustand mit einem Soll-Betriebszustand zu vergleichen.

Inventors

• Armin Weber
• Boris Baldischweiler

Assignees

• SICK AG

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20241107

Claims (18)

1. Vorrichtung (21) zum Überprüfen von optischen Sensoren (11), mit einer Flugdrohne (23), die ein elektronisches Steuermodul (29) für einen autonomen Flugbetrieb aufweist, einem an der Flugdrohne (23) angebrachten oder anbringbaren Prüfkörper (39) und einer elektronischen Prüfeinrichtung (41), die mit dem elektronischen Steuermodul (29) in Signalverbindung steht und dazu ausgebildet ist, (i) zumindest in einem Sensorprüfmodus die Flugdrohne (23) derart an einen optischen Sensor (11) heranzuführen, dass der Prüfkörper (39) in einen Erfassungsbereich (19) des optischen Sensors (11) gelangt, (ii) einen Betriebszustand des optischen Sensors (11) bei Vorhandensein des Prüfkörpers (39) im Erfassungsbereich (19) zu ermitteln, und (iii) den ermittelten Betriebszustand mit einem Soll-Betriebszustand zu vergleichen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , wobei die elektronische Prüfeinrichtung (41) dazu ausgebildet ist, eine korrekte Funktionsfähigkeit des optischen Sensors (11) festzustellen, wenn der ermittelte Betriebszustand mit dem Soll-Betriebszustand übereinstimmt, und/oder ein Sensorfehler-Signal zu erzeugen, wenn der ermittelte Betriebszustand nicht mit dem Soll-Betriebszustand übereinstimmt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 , wobei die Flugdrohne (23) eine Kamera (31) zum Erfassen von Umgebungsbildern aufweist, wobei die elektronische Prüfeinrichtung (41) mit der Kamera (31) in Signalverbindung steht und dazu ausgebildet ist, zum Ermitteln des Betriebszustands des optischen Sensors (11) eine Anzeige und/oder eine Signalleuchte des optischen Sensors (11) mittels Bildanalyse zu erkennen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3 , wobei die elektronische Prüfeinrichtung (41) dazu ausgebildet ist, eine durch die Anzeige und/oder die Signalleuchte angegebene Fehlermeldung des optischen Sensors (11) auszulesen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4 , wobei die elektronische Prüfeinrichtung (41) dazu ausgebildet ist, in einem Überwachungsbereich eine selbständige Suche nach optischen Sensoren (11) durch die Flugdrohne (23) unter Verwendung der Kamera (31) auszulösen.
6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die elektronische Prüfeinrichtung (41) eine Speichereinrichtung aufweist und dazu ausgebildet ist, die Schritte (i) bis (iii) für mehrere optische Sensoren (11) zu veranlassen, deren Positionen in der Speichereinrichtung abgelegt sind.
7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die elektronische Prüfeinrichtung (41) ein elektronisches Kommunikationsmodul für eine Kommunikationsverbindung mit dem optischen Sensor (11) aufweist und dazu ausgebildet ist, zum Ermitteln des Betriebszustands des optischen Sensors (11) über die Kommunikationsverbindung (45) eine Zustandsangabe des optischen Sensors (11) abzufragen.
8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Flugdrohne (23) einen Distanzsensor zum Erfassen des Abstands der Flugdrohne (23) von einem Objekt aufweist, wobei die elektronische Prüfeinrichtung (41) mit dem Distanzsensor in Signalverbindung steht und dazu ausgebildet ist, die Flugdrohne (23) derart an den optischen Sensor (11) heranzuführen, dass der Prüfkörper (39) einen vorgegebenen Referenzabstand von dem optischen Sensor (11) aufweist.
9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Flugdrohne (23) ein elektronisches Positionsbestimmungsmodul aufweist, wobei die elektronische Prüfeinrichtung (41) mit dem elektronischen Positionsbestimmungsmodul in Signalverbindung steht und dazu ausgebildet ist, die Flugdrohne (23) unter Verwendung von Positionsdaten des elektronischen Positionsbestimmungsmoduls an den optischen Sensor (11) heranzuführen.
10. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die elektronische Prüfeinrichtung (41) dazu ausgebildet ist, ein von dem optischen Sensor (11) definiertes Schutzfeld abzutasten, indem sie die Ausführung der Schritte (i) bis (iii) an mehreren Stellen des Erfassungsbereichs (19) des optischen Sensors (11) veranlasst.
11. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Prüfkörper (39) lösbar an der Flugdrohne (23) befestigbar ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11 , wobei die Vorrichtung (21) eine Ladestation (25) für die Flugdrohne (23) aufweist, in die eine Vorrichtung zum automatischen Befestigen des Prüfkörpers (39) an der Flugdrohne (23) und/oder zum automatischen Lösen des Prüfkörpers (39) von der Flugdrohne (23) integriert ist.
13. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Prüfkörper (39) zwischen einer zurückgezogenen Ruhestellung und einer von der Flugdrohne (23) abstehenden Prüfstellung verstellbar ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13 , wobei der Prüfkörper (39) zum Stellen in die Prüfstellung aufblasbar ist.
15. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Flugdrohne (23) eine Reinigungsvorrichtung (33) aufweist und die elektronische Prüfeinrichtung (41) dazu ausgebildet ist, eine Reinigung des optischen Sensors (11) mittels der Reinigungsvorrichtung (33) zu veranlassen.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15 , wobei die Reinigungsvorrichtung (33) eine Flüssigkeits-Sprühvorrichtung, ein Druckluft-Ausgabesystem und/oder eine Bürstenanordnung (35), vorzugsweise an einem beweglichen Arm (37), aufweist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16 , wobei die elektronische Prüfeinrichtung (41) dazu ausgebildet ist, den optischen Sensor (11) mittels einer Kamera (31) der Flugdrohne (23) auf Verunreinigungen zu überprüfen und die Reinigung des optischen Sensors (11) nur dann zu veranlassen, wenn eine Verunreinigung erkannt wird.
18. Vorrichtung zum Überprüfen von optischen Sensoren, mit einer Flugdrohne (23), die ein elektronisches Steuermodul (29) für einen autonomen Flugbetrieb und eine Kamera (31) zum Erfassen von Umgebungsbildern aufweist, und einer elektronischen Prüfeinrichtung (41), die mit dem elektronischen Steuermodul (29) und der Kamera (31) in Signalverbindung steht und dazu ausgebildet ist, (a) zumindest in einem Sensorprüfmodus die Flugdrohne (23) derart an einen optischen Sensor (11) heranzuführen, dass der optische Sensor (11) in das Blickfeld der Kamera (31) gelangt, (b) mittels Bildanalyse eine Anzeige und/oder eine Signalleuchte des optischen Sensors (11) zu erkennen, (c) anhand der erkannten Anzeige und/oder Signalleuchte einen Betriebszustand des optischen Sensors (11) zu ermitteln, und (d) den ermittelten Betriebszustand mit einem Soll-Betriebszustand zu vergleichen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Überprüfen von optischen Sensoren. Optische Sensoren wie zum Beispiel Lichtschranken, Lichtgitter, Laserscanner und Kameras werden in vielfältiger Weise für die Überwachung von Sicherheitsbereichen, die Erkennung von Objekten oder das Ermitteln von Objekteigenschaften eingesetzt. Die Funktion eines optischen Sensors kann durch Verschmutzung des Messfensters beeinträchtigt werden, insbesondere bei einer Montage des Sensors im Außenbereich. Ein optischer Sensor kann aber auch infolge einer elektronischen Fehlfunktion oder einer falschen Programmierung ausfallen. Fehler und Ausfälle sind insbesondere bei optischen Sensoren, die Sicherheitsaufgaben erfüllen, im Allgemeinen nicht akzeptabel. Demgemäß ist in zahlreichen Anwendungsgebieten eine regelmäßige Überprüfung von optischen Sensoren notwendig. Solche Überprüfungen werden üblicherweise von einer damit beauftragten Person durchgeführt, die Fehlermeldungen abliest, Schutzfelder mit einem Prüfkörper kontrolliert und bei Bedarf die Frontscheibe des betreffenden Sensors manuell reinigt. Solche Sensorprüfungen sind zeitaufwändig und lästig. Außerdem befinden sich optische Sensoren häufig an schwer zugänglichen Positionen, beispielsweise in großer Höhe oder in einem Gefahrenbereich. Solchermaßen montierte Sensoren sind nur unter Verwendung von Hilfsmitteln wie Leitern und unter Inkaufnahme von zusätzlichem Aufwand überprüfbar. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, das Überprüfen von optischen Sensoren zu vereinfachen. Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Überprüfen von optischen Sensoren umfasst eine Flugdrohne, die ein elektronisches Steuermodul für einen autonomen Flugbetrieb aufweist, einen an der Flugdrohne angebrachten oder anbringbaren Prüfkörper und eine elektronische Prüfeinrichtung, die mit dem elektronischen Steuermodul in Signalverbindung steht und dazu ausgebildet ist,(i) zumindest in einem Sensorprüfmodus die Flugdrohne derart an einen optischen Sensor heranzuführen, dass der Prüfkörper in einen Erfassungsbereich des optischen Sensors gelangt,(ii) einen Betriebszustand des optischen Sensors bei Vorhandensein des Prüfkörpers im Erfassungsbereich zu ermitteln, und(iii) den ermittelten Betriebszustand mit einem Soll-Betriebszustand zu vergleichen. Eine Flugdrohne kommt problemlos auch an schwer zugängliche Sensoren heran, beispielsweise an Sensoren, die an Brücken oder Kränen montiert sind. Auch weit entfernte Sensoren, beispielsweise Sensoren an landwirtschaftlichen Maschinen, können problemlos und schnell erreicht werden. Mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung kann das Überprüfen von optischen Sensoren vollautomatisch erfolgen. Ein besonderer Vorteil besteht hierbei darin, dass die Flugdrohne jederzeit einsetzbar ist und somit eine große zeitliche Flexibilität gewährleistet. Beispielsweise kann das Überprüfen der optischen Sensoren mittels der Flugdrohne in Betriebslücken erfolgen, so dass die Ausfallzeiten der zugehörigen Maschine oder Anlage minimiert sind. Im Unterschied zu einer prüfenden Person kann die Flugdrohne auch in Gefahrenbereichen prüfen. Der Prüfkörper ersetzt den Prüfstab, der ansonsten von prüfenden Personen mitgeführt wird. Die elektronische Prüfeinrichtung kann beispielsweise bei Vorhandensein des Prüfkörpers im Erfassungsbereich eines optischen Sensors ermitteln, ob der Prüfkörper vom Sensor erkannt wird oder ob vom Sensor eine allgemeine Warnmeldung wegen Verletzung des Schutzfelds ausgegeben wird. Bei dem zu prüfenden optischen Sensor kann es sich um eine Lichtschranke, ein Lichtgitter, einen Laserscanner, eine Kamera oder um einen TOF-Sensor handeln. Die elektronische Prüfeinrichtung kann in die Flugdrohne integriert sein und insbesondere in einem Basisgehäuse der Flugdrohne untergebracht sein. Alternativ kann die elektronische Prüfeinrichtung auch als externes Gerät ausgeführt sein, das mit dem elektronischen Steuermodul der Flugdrohne in Signalverbindung steht. Beispielsweise kann die elektronische Prüfeinrichtung in eine für die Flugdrohne vorgesehene Landestation oder Ladestation integriert sein. Die elektronische Prüfeinrichtung kann dazu ausgebildet sein, eine korrekte Funktionsfähigkeit des optischen Sensors festzustellen, wenn der ermittelte Betriebszustand mit dem Soll-Betriebszustand übereinstimmt, und/oder ein Sensorfehler-Signal zu erzeugen, wenn der ermittelte Betriebszustand nicht mit dem Soll-Betriebszustand übereinstimmt. Je nach Anwendung kann die elektronische Prüfeinrichtung also funktionierende Sensoren registrieren, fehlerhafte Sensoren registrieren oder beides parallel vornehmen. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Flugdrohne eine Kamera zum Erfassen von Umgebungsbildern auf, wobei die elektronische Prüfeinrichtung mit der Kamera in Signalverbindung steht und dazu ausgebildet ist, zum Ermitteln des Betriebszustands des optischen Sensors eine Anzeige und/oder