DE102008060034B4

DE102008060034B4 - Lagervorrichtung mit Dokumentationsmöglichkeit der Entnahme von Gegenständen sowie entsprechendes Einlagerungs- und Entnahmeverfahren

Info

Publication number: DE102008060034B4
Application number: DE102008060034A
Authority: DE
Inventors: Hartmut Eigenbrod
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2008-12-02
Filing date: 2008-12-02
Publication date: 2012-10-18
Anticipated expiration: 2028-12-03
Also published as: DE102008060034A1

Abstract

Lagervorrichtung zum Lagern von Gegenständen mit
einer Rahmenstruktur (1) und mindestens einer relativ zur Rahmenstruktur in zwei entgegen gesetzte Richtungen (Hinbewegungs- und Rückbewegungsrichtung) bewegbaren Lagerungseinheit (2), die eine Lagerungsfläche (L) zur Lagerung mindestens eines Gegenstandes darauf aufweist,
einer Bildaufnahmeeinheit (10, 11) mit der die Lagerungsfläche der mindestens einen Lagerungseinheit bei deren Hin- und bei deren Rückbewegung relativ zur Rahmenstruktur zumindest abschnittsweise bildlich erfassbar ist und
einer mit der Bildaufnahmeeinheit verbundenen und/oder mit dieser integriert ausgebildeten Bildauswerteeinheit (16), der durch die Bildaufnahmeeinheit erfasste Bilddaten übermittelbar sind und die ausgebildet ist zum Erzeugen eines Hin-Dokumentationsbilds aus zu mindestens einem Zeitpunkt während der Hinbewegung durch die Bildaufnahmeeinheit erfassten Hinbewegungs-Bilddaten und zum Erzeugen eines Rück-Dokumentationsbilds aus zu mindestens einem Zeitpunkt während der Rückbewegung durch die Bildaufnahmeeinheit erfassten Rückbewegungs-Bilddaten.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Lagervorrichtung zum Lagern von Gegenständen, beispielsweise von Gebrauchsgegenständen wie Werkzeugen oder aber auch von Verbrauchsgegenständen wie beispielsweise Lebensmitteln, mit der die Entnahme von Gegenständen aus der Lagervorrichtung dokumentierbar ist. Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf ein entsprechendes Einlagerungs- und/oder Entnahmeverfahren sowie auf ein Dokumentationsverfahren zu diesen Vorgängen.
Damit in Wirtschaftsbetrieben ein reibungsloser Arbeitsablauf erzielt werden kann, müssen benötigte Gebrauchs- und Verbrauchsgüter entsprechend dem (erwarteten) Verschleiß bzw. Verbrauch vorgehalten werden. In produzierenden Betrieben trifft dies beispielsweise auf auswechselbare Werkzeuge zu (Bohrer, Schleifscheiben, etc.), in Krankenhäusern auf Medikamentenpackungen.
Aus Sicht der Arbeitsorganisation sind für die Vorhaltung vor allem solche Lagersysteme geeignet, die eine selbständige Entnahme durch einen Anforderer ermöglichen, da auf diese Weise kostengünstig eine hohe Verfügbarkeit der Güter realisiert werden kann.
Bei Lagersystemen mit selbständiger Entnahme sollten je nach Einsatzszenario die folgenden beiden Randbedingungen erfüllt werden: Zum einen ist dies eine personenbezogene Zugangskontrolle, wenn die Ausgabe der Gegenstände nur an berechtigte Personen erfolgen darf (z. B. Ausgabe von Medikamenten) oder wenn die Kosten direkt den entnehmenden Personen zugeordnet werden müssen (z. B. bei Abrechnung von entnommenem Werkzeug aufgeschlüsselt nach Organisationseinheiten). Zum anderen kann eine kontinuierliche Dokumentation des Lagerbestands erforderlich sein, um auf dieser Datenbasis vollautomatisch Nachbestellungen auslösen zu können.
Mit so genannten Ausgabeautomaten lässt sich sowohl die Authentifizierung des Anforderers als auch die Dokumentation des Lagerbestands technisch gut realisieren. Bei wenigen vorzuhaltenden Gegenständen kommen Automaten mit Schubladen (Beispiel: Zigarettenautomat), Automaten mit Spiralfächern (Beispiel: Süßigkeitenautomat) oder Automaten mit Türen (Beispiel: Flaschenautomat) zum Einsatz. Diese Automaten haben den Vorteil, dass eine vollständige Kontrolle des Lagerbestands möglich ist; der Anforderer kommt nur über eine mechanische Freigabe an die gewünschten Gegenstände heran. Eine Authentifizierung des Anforderers kann zudem leicht über einen Zugangscode, eine Magnetkarte oder einen Schlüssel realisiert werden. Der Nachteil dieser Systeme ist jedoch ein hoher Flächenverbrauch, da pro Grundflächeneinheit nur wenige verschiedene Gegenstände vorhaltbar sind.
Eine weitere Vorrichtung für das Vorhalten von Gegenständen sind so genannte Schubladenschränke. Schubladenschränke bestehen aus mehreren übereinander angeordneten Schubladen, die meist wiederum in unterschiedliche Abteile unterteilt sind. Schubladenschränke haben den Vorteil, dass viele verschiedene Gegenstände bei geringem Flächenverbrauch vorgehalten werden können. Die einzelnen Abteile können dabei je nach Einsatzszenario individuell bestückt werden, mit einem oder mehreren Exemplaren eines Gegenstands (beispielsweise ein Bohrertyp mit spezieller Größe und speziellem Einsatzzweck). Eine Zugangskontrolle kann über Vorrichtungen realisiert werden, die ein Verriegeln von einzelnen Schubladen oder des gesamten Schrankes ermöglichen. Eine Freigabe kann dann durch die bereits genannten Authentifizierungsmaßnahmen umgesetzt werden.
Als problematisch erweist sich bei Schubladenschränken jedoch die Dokumentation der Entnahmevorgänge und des Lagerbestands. Dies liegt darin begründet, dass der Anforderer nicht nur Zugriff auf das Abteil mit dem gewünschten Gegenstand hat, sondern auch auf alle davor liegenden Abteile. Es kann daher nicht ausgeschlossen werden, dass der Anforderer zu viele Gegenstände oder auch falsche Gegenstände entnimmt, sei es aus Versehen oder mit Vorsatz. Dies führt zu Diskrepanzen zwischen dem realen Lagerbestand (definiert den Ist-Zustand) und den dazugehörigen gespeicherten Daten (definiert den Soll-Zustand).
Treten bei einer Kontrolle des Lagerbestands Diskrepanzen auf, zum Beispiel im Rahmen einer Nachbefüllung, so ist eine Aufklärung dieses Umstands zunächst nicht möglich. Es ist insbesondere nicht möglich, etwaige Diskrepanzen auf konkrete fehlerhafte Entnahmevorgänge (mit Datum, Uhrzeit und – bei einer Authentifizierung – mit der Identität des Anforderers) zurückzuführen.
Um hier eine verbesserte Kontrolle des Lagerbestandes zu ermöglichen, sind im Stand der Technik mehrere Lösungen vorgesehen:

• Mit Hilfe einer steuerbaren Verriegelung lassen sich Schubladen nur soweit ausziehen, bis das Abteil mit dem gewünschten Gegenstand erreichbar ist (Patentschrift DE 699 06 299 T2 ). Damit sind die dahinter liegenden Abteile einer Schublade vor einer Manipulation geschützt; nicht jedoch die davor liegenden.
• Mit Hilfe eines Spindel- oder Zahnstangenantriebs wird eine Schublade nur soweit ausgefahren, bis das Abteil mit dem gewünschten Gegenstand frei zugänglich ist (Patentschrift EP 1 813 168 A1 ). Damit sind ebenfalls nur die dahinter liegenden Abteile vor einer Manipulation geschützt; nicht jedoch die davor liegenden.
• Bei einer anderen Herangehensweise werden die Abteile in einem Schubladenschrank jeweils einzeln durch oben aufliegende Klappen geschützt (kommerzieller Anbieter: Firma W. Achterberg in Hamminkeln-Brünen). Über eine zusätzliche Vorrichtung zur Verriegelung können diese Klappen einzeln gesperrt bzw. entsperrt werden. Ebenso ist es möglich, über einen zusätzlichen Sensor pro Abteil das Öffnen und Schließen der Klappen zu dokumentieren. Bei diesen Systemen ist eine vollständige Dokumentation möglich, sofern sich in den Abteilen jeweils nur ein Gegenstand befindet. Sind hingegen mehrerer Gegenstände in einem Abteil enthalten, so kann es weiterhin zu Fehlern bei der Entnahme kommen. Die Installation der Klappen mitsamt Aktorik und/oder Sensorik ist zudem apparativ sehr aufwendig.

Aus der DE 297 24 869 U1 ist eine Bevorratungsvorrichtung mit einem Lagerraum und mit einer verschließbaren Zugangsöffnung zum Lagerraum bekannt. Der Bevorratungsvorrichtung ist eine zum Erfassen dreidimensionaler Gegenstand dienende optische Abbildungseinrichtung zugeordnet, deren erzeugte Abbildungen bildschirmtechnisch aufbereitet über Datenleitungen einem elektronischen Visualisierungsgerät und zur datentechnischen Aufbereitung einer DV-Einrichtung zugeführt werden.
Darüber hinaus beschreibt die DE 32 08 135 A1 ein Verfahren zur Erkennung und Identifikation und/oder Qualitätskontrolle von Gegenständen, insbesondere von Büchern oder dgl., die vorzugsweise zwecks Ein- bzw. Auslagerung einer Längen-, Breiten- und Höhenvermessung unterzogen und mit einem lesbaren Bar-Code versehen werden. Durch zeilenweise und/oder spaltenweise Aufsummation der Helligkeitswerte kann ein charakteristisches lineares Helligkeitsgebirge der Oberfläche eines Gegenstandes erzeugt werden.
Basierend auf dem beschriebenen Stand der Technik ist es somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lagervorrichtung zum Lagern von Gegenständen, insbesondere ein Schubladenschranksystem, zur Verfügung zu stellen, mit welchem auf kostengünstige; einfache und zuverlässige Art und Weise eine vollständige Dokumentation der Entnahme von Gegenständen aus Lagerungseinheiten, insbesondere Schubladen, möglich ist. Aufgabe ist es darüber hinaus, ein entsprechendes Einlagerungs- und/oder Entnahmeverfahren sowie ein Dokumentationsverfahren zu diesen Vorgängen zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird durch die Lagervorrichtung gemäß Patentanspruch 1 sowie durch das Einlagerungs- und/oder Entnahmeverfahren gemäß Patentanspruch 24 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen der erfindungsgemäßen Lagervorrichtung und des erfindungsgemäßen Einlagerungs- und/oder Entnahmeverfahrens lassen sich jeweils den abhängigen Ansprüchen entnehmen.
Nachfolgend werden die erfindungsgemäße Lagervorrichtung sowie das erfindungsgemäße Einlagerungs- und/oder Entnahmeverfahren sowie das Dokumentationsverfahren zunächst allgemein beschrieben. Dem schließt sich ein ausführliches spezielles Ausführungsbeispiel an. Die im Ausführungsbeispiel sowie bei der allgemeinen Beschreibung speziell beschriebenen Konfigurationen müssen jedoch im Rahmen der Erfindung nicht in dieser Form verwirklicht sein. Die Merkmale der vorliegenden Erfindung, wie sie durch die Patentansprüche definiert werden, können im Rahmen der Fähigkeiten des Fachmannes auch in anderen Merkmalskombinationen verwirklicht sein bzw. realisiert werden.
Grundlegende Idee der vorliegenden Erfindung ist es, die Lagerungsfläche der einzelnen Lagerungseinheiten (in der Regel: Schubladen) der Lagervorrichtung mit einer Bildaufnahmeeinheit bildlich zu erfassen. In der Regel sind mehrere Lagerungseinheiten bzw. Schubladen in einer Stapelanordnung übereinander angeordnet. Die Bildaufnahmeeinheit ist vorzugsweise im Inneren der Lagervorrichtung angebracht, so dass die Bildaufnahme von außen nicht beeinflusst werden kann. Für eine im Einsatz befindliche (d. h. von einem Nutzer herausgezogene oder herausbewegte) Lagerungsfläche werden Bilder erzeugt, wenn diese zumindest teilweise für die Bildaufnahmeeinheit sichtbar sind. Durch eine mechanische oder elektrische Sicherheitsvorrichtung wird dabei in der Regel sichergestellt, dass immer nur genau eine Lagerungseinheit bzw. Schublade im Einsatz ist. Erfindungsgemäß werden Bilder (nachfolgend: Dokumentationsbilder), die den Zustand einer Lagerungsfläche (also z. B. die Lage der Gegenstände in einer Schublade) dokumentieren, aus zu unterschiedlichen Zeitpunkten bzw. in unterschiedlichen Zuständen (z. B. Schubladenstellungen) erfassten Bildabschnitten zusammengesetzt.
Indem bei einer Hinbewegung (z. B. bei einer Herausziehbewegung einer Schublade) die entsprechende Lagerungsfläche (z. B. Innenbereich einer Schublade) abschnittsweise mit der Kamera erfasst wird und die erfassten Abschnitte geeignet zusammengesetzt werden, wird erfindungsgemäß ein erstes Dokumentationsbild (nachfolgend: erstes Dokumentationsbild oder Hin-Dokumentationsbild) erzeugt. Dieses Hin-Dokumentationsbild dokumentiert dann den Zustand der Lagerungsfläche (also z. B. den Innenbereich einer Schublade mit den darin gelagerten Gegenständen) vor einer Herausnahme eines Gegenstands durch einen Benutzer. Ebenso wird bei einer zweiten, im Wesentlichen entgegengesetzt gerichteten Bewegung (Rückbewegung), das heißt z. B. beim Wiedereinschieben einer herausgezogenen Schublade in einen Schubladenschrank, ebenfalls die Lagerungsfläche abschnittsweise, d. h. zu unterschiedlichen Zeitpunkten bzw. in unterschiedlichen Positionen der gerade abgetasteten Lagerungseinheit relativ zu der sie umgebenden, tragenden Struktur (Rahmenstruktur, z. B. Gehäuse des Schubladenschrankes mit Schienen zum beweglichen Fixieren der einzelnen Schubladen) abgetastet. Aus diesen bei der Rückbewegung abschnittsweise erfassten Bilddaten wird dann durch Zusammensetzen ähnlich wie bei der Hinbewegung ein weiteres Dokumentationsbild (nachfolgend: zweites Dokumentationsbild oder auch Rück-Dokumentationsbild) erzeugt. Dieses Rück-Dokumentationsbild dokumentiert dann den Zustand der abgetasteten Lagerungsfläche nachdem ein Benutzer z. B. einen Gegenstand von der entsprechenden Lagerungsfläche entnommen hat. Durch geeigneten Vergleich der beiden Dokumentationsbilder, also des Hin- und des Rück-Dokumentationsbildes, ist es dann möglich, entnommene Gegenstände zu identifizieren. Letzteres kann beispielsweise rechnergestützt durch geeignete Bildverarbeitungsalgorithmen (z. B. durch die nachfolgend noch näher beschriebene Blob-Analyse oder auch durch Pattern-Matching-Algorithmen) realisiert werden.
Wesentlich ist somit, dass eine erfindungsgemäße Lagervorrichtung zunächst eine Rahmenstruktur und mindestens eine (in der Regel mehrere) relativ zu dieser Rahmenstruktur in zwei im Wesentlichen entgegengesetzte Richtungen (Hinbewegungs- und Rückbewegungsrichtung) bewegbare Lagerungseinheit mit jeweils einer Lagerungsfläche zur Lagerung von Gegenständen darauf aufweist. Bei der Rahmenstruktur kann es sich wie bereits erwähnt um das Gehäuse eines Schubladenschrankes handeln, bei den Lagerungseinheiten um die darin übereinander angeordneten, einzeln herausziehbaren Schubladen mit ihren Innenflächen als Lagerungsflächen.
Der Begriff der „im Wesentlichen entgegengesetzt gerichteten Bewegung” (bzw. die Hinbewegungsrichtung und die Rückbewegungsrichtung) wird dabei im Rahmen der vorliegenden Erfindung in einer sehr allgemeinen Weise verstanden: Es muss sich hierbei (räumlich gesehen) im Allgemeinen nicht um eine reine Translationsbewegung (wie sie bei Schubladenschränken in der Regel vorkommt) handeln, sondern die Bewegung kann auch Rotationsanteile umfassen. Wesentlich ist dann, dass die Hinbewegungsrichtung zumindest einzelne Abschnitte aufweist, die entgegengesetzt zu einzelnen Abschnitten der Rückbewegungsrichtung gerichtet sind. Auch werden die Begriffe der Hinbewegungsrichtung und der Rückbewegungsrichtung zeitlich gesehen sehr allgemein verstanden: So entspricht die Hinbewegung bei einem solchen Schubladensystem nicht nur lediglich einer reinen Herausziehbewegung einer einzelnen Schublade, d. h. einer Bewegung bei der die Schublade während eines Zeitintervalls ausschließlich immer weiter aus der entsprechenden Rahmenstruktur herausgezogen wird, sondern umfasst auch Bewegungen, die während des Zeitintervalls, in dem die entsprechende Schublade bewegt wird, lediglich überwiegend als Herausziehbewegungen ausgestaltet sind. Mit anderen Worten wird erfindungsgemäß auch eine Bewegung, bei der ein Anwender eine Schublade um einen ersten Abschnitt aus dem zugehörigen Schubladenschrank herauszieht, die Schublade dann wieder ein kleines Stück in den Schrank hineinschiebt, um sie dann schließlich so weit wie möglich aus dem Schubladenschrank herauszuziehen ebenfalls als Hinbewegung verstanden. Entsprechendes gilt für eine Rückbewegung (überwiegendes Einschieben der Schublade), bei der die Hauptbewegungsrichtung (Rückbewegung) also durchaus auch die eigentliche Rückbewegung unterbrechende Hinbewegungsanteile aufweisen kann.
Die erfindungsgemäße Lagervorrichtung weist eine Bildaufnahmeeinheit, insbesondere Kamera, auf, mit der die Lagerungsfläche der einzelnen Lagerungseinheiten bei der Hinbewegung und bei deren Rückbewegung (relativ im Bezug zur Rahmenstruktur) bildlich erfassbar ist. Dabei geschieht die bildliche Erfassung aus den vorbeschriebenen Gründen in der Regel abschnittsweise und in der Regel durch Erfassung von streifenförmigen Lagerungsflächenabschnitten senkrecht zur Hin- und zur Rückbewegungsrichtung. Die Bildaufnahmeeinheit ist hierbei wie bereits beschrieben vorzugsweise innerhalb der Rahmenstruktur (Schubladenschrankgehäuse) angeordnet.
Mit der Bildaufnahmeeinheit ist eine Bildauswerteeinheit (z. B. in Form eines PC mit entsprechender Software) verbunden, der die durch die Bildaufnahmeeinheit erfassten Bilddaten bzw. Kameradaten übermittelbar sind. Die Bildauswerteeinheit setzt dann aus den zu unterschiedlichen Zeitpunkten während einer Hinbewegung erfassten unterschiedlichen Abschnitten einer Lagerungsfläche das erste Dokumentationsbild (Hin-Dokumentationsbild) zusammen. Ebenso setzt sie aus den zu unterschiedlichen Zeitpunkten während der Rückbewegung erfassten, unterschiedlichen Flächenabschnitten der Lagerungsfläche das Rück-Dokumentationsbild zusammen. Jedes Dokumentationsbild wird dabei aus mehreren zu unterschiedlichen Zeitpunkten bildlich erfassten Abschnitten der Lagerungsfläche genau einer Lagerungseinheit zusammengesetzt.
In einer besonders vorteilhaften Variante geschieht dieses Zusammensetzen bei den beiden Dokumentationsbildern so, dass lediglich erstmalig bei der entsprechenden Bewegung auftretende Bildabschnitte im Dokumentationsbild zusammengesetzt werden: Weist so z. B. eine Hinbewegung zunächst ein Herausziehen einer einzelnen Schublade bis zur Hälfte des maximalen Herausziehweges auf, das dann durch eine kurze, entgegengesetzt gerichtete Einschiebbewegung unterbrochen wird, bis das Herausziehen schließlich bis zum Ende (Schublade ganz geöffnet) fortgesetzt wird, so werden nicht alle von der Kamera während dieser Bewegung aufgenommenen Einzelbilder zum Zusammensetzen des Hin-Dokumentationsbildes verwendet: Bis zum Ende des ersten Teiles der Herausziehbewegung kommen sämtliche aufgenommenen Flächenabschnitte erstmals vor, werden somit für das Hin-Dokumentationsbild verwendet. Bei der unterbrechenden Rückbewegung werden einzelne Flächenabschnitte erneut abgetastet. Diese erneut abgetasteten Flächenabschnitte werden dann nicht für das Dokumentationsbild verwendet. Erst wenn bei der abschließenden, erneuten Herausziehbewegung weitere Flächenabschnitte erstmals auftreten, werden diese wieder in das Hin-Dokumentationsbild eingearbeitet.
Die Kontrolle, welche Flächenabschnitte bereits erfasst wurden und welche neu sind, geschieht, wie nachfolgend noch näher beschrieben, mit Hilfe von Positionselementen (beispielsweise an den Schubladen angebrachte Leisten), welche eine Vielzahl von Positionsmarkierungen (beispielsweise binär codierte Positionsmarkierungen) aufweisen.
In einer besonders bevorzugten Variante kann ein Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung, nämlich der die Bildaufnahmeeinheit und Bildauswerteeinheit umfassende Vorrichtungsteil, auch als Nachrüstsatz ausgebildet sein: Dieser Vorrichtungsteil ist dann so ausgebildet, dass er auf einen bereits vorhandenen Schubladenschrank aufgesetzt werden kann, so dass die vorliegende Erfindung auch im Rahmen von bereits bestehenden Lagervorrichtungen eingesetzt werden kann (nachträgliche Aufrüstung bereits bestehender Systeme).
Vorteilhafterweise kann eine erfindungsgemäße Lagervorrichtung mit einem Authentifizierungssystem (welches beispielsweise ebenfalls in dem vorbeschriebenen PC ausgebildet sein kann) versehen werden. Es ist dann eine personenbezogene Zugangskontrolle mit einer erfindungsgemäßen Dokumentation verbindbar: Wird erfasst, welche Personen zu welchen Zeitpunkten auf die Lagervorrichtung zugreifen, so können entnommene, mittels der Dokumentationsbilder identifizierte Gegenstände eindeutig den entsprechenden Benutzern zugeordnet werden.
Ebenso kann die vorliegende Erfindung mit einem Dokumentationssystem zur Dokumentation von Lagerbeständen versehen sein, indem auf Basis der Auswertung der beiden Dokumentationsbilder entfernte (oder auch durch Auswertung von zu geeigneten Zeitpunkten erstellten Dokumentationsbildern hinzugefügte) Gegenstände identifiziert werden.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels ausführlich beschrieben.
Dabei zeigen:
1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Schubladenschrank in Richtung der Stapelrichtung der einzelnen Schubladen.
2 eine Schnittansicht durch einen erfindungsgemäßen Schubladenschrank parallel zu den Ebenen der einzelnen Schubladen.
3 ein erfindungsgemäßes Positionselement, wie es an jeder Schublade des erfindungsgemäßen Schubladenschrankes angeordnet ist.
4 eine Variante des in 1 gezeigten Schubladenschrankes, bei dem dieser mittels eines Nachrüstsatzes ausgebildet wurde.
5 den Aufbau eines erfindungsgemäßen Hin- oder Rück-Dokumentationsbildes.
6 eine Skizze zur Identifikation von in einer Schublade gelagerten Gegenständen mittels geeigneter Bildverarbeitungsalgorithmen
1 zeigt einen Querschnitt in Schubladenstapelrichtung durch eine erfindungsgemäße Lagervorrichtung in Form eines Schubladenschrankes. Der Schubladenschrank weist eine Rahmenstruktur 1 in Form eines die Schubladen (in eingeschobenem Zustand) umgebenden Gehäuses auf. Im Inneren der Rahmenstruktur 1 sind parallel zueinander, jedoch in der Höhe versetzt, mehrere Schienen (nicht gezeigt) an gegenüberliegenden Wänden der Rahmenstruktur 1 ausgebildet. An diesen Schienen sind insgesamt vier einzelne Schubladen 2 beweglich fixiert. Die einzelnen Schubladen sind dabei übereinander in Form eines Stapels angeordnet. Jede einzelne Schublade lässt sich in Richtung parallel zu ihrer Befestigungsschiene fast vollständig aus der Rahmenstruktur 1 des Schubladenschrankes herausziehen. Dabei ist eine mechanische oder elektrische Sicherungsvorrichtung (nicht gezeigt) so vorgesehen, dass jeweils nur genau eine der Schubladen der Rahmenstruktur 1 herausgezogen werden kann.
Wie 2 in einem Querschnitt senkrecht zur in 1 gezeigten Querschnittsfläche zeigt, sind die Schubladenrahmen 3 der einzelnen Schubladen so ausgebildet, dass (im gezeigten, vollständig eingeschobenen Zustand der Schubladen) die durch sie umschlossenen, zur Lagerung von Gegenständen ausgebildeten Lagerungsflächen L der einzelnen Schubladen (vom Zentrum des Schubladenschrankes aus gesehen) nicht bis hin zur Vorderfront F (Front aus der die Schubladen 2 herausziehbar sind) des Rahmens 1 ausgedehnt sind, sondern bereits in einem Abstand D von dieser Vorderfront enden. Durch diesen Abstand D wird ein Zwischenraum 6 zwischen der Vorderfront F bzw. vorderen Wand der Rahmenstruktur 1 und zwischen der vorderen Frontfläche einer jeden Schublade ausgebildet. Dieser (luftgefüllte) Zwischenraum 6 wird nachfolgend auch als freies Sichtfeld 6 bezeichnet. Als Verbindung zwischen dem Rahmen 3 einer Schublade und der nach außen geführten, von einem Benutzer, der die Schublade aus der Rahmenstruktur 1 herausziehen will, greifbaren Frontplatte 4 der Schublade samt Griff sind zwei mit den vorderfrontseitigen Ecken des Schubladenrahmens 3 verbundene Stege 5 vorgesehen.
Wie nun 1 zeigt, ist oberhalb der obersten Schublade innerhalb der Rahmenstruktur 1 eine Bildaufnahmeeinheit in Form einer CCD- oder CMOS-Zeilenkamera 10 mit einem geeignet ausgebildeten, vorgeschalteten Objektiv 11 angeordnet. Die Kamera ist hierbei oberhalb des hinteren Endes der obersten Schublade innen an der Oberseite O der Rahmenstruktur 1 angeordnet und hat, da sie oberhalb der Oberkante der obersten Schublade angeordnet ist und parallel zu dieser Kante ausgerichtet ist, freies Sichtfeld bis hin zum frontseitigen Ende F der Rahmenstruktur 1.
Oberhalb des freien Sichtfeldes 6 und oberhalb der Stege 5 ist ein zeilenförmiger Spiegel 12 angeordnet, welcher sich über die gesamte Innenbreite B der Rahmenstruktur 1 erstreckt (vergleiche 2). Der Spiegel 12 ist dabei gekippt zur Horizontalen bzw. zur Oberkante der Schubladenrahmen 3 so angeordnet, dass die gesamte Höhe H des freien Sichtfeldes (in 1 aus Übersichtlichkeitsgründen seitlich versetzt außerhalb der Rahmenstruktur eingezeichnet) über das Objektiv 11 scharf auf den Kamerachip der Kamera 10 abbildbar ist.
Wie 2 zeigt, weist jede der vier Schubladen an einer Längsseite ein am Schubladenrahmen 3 fixiertes, in der Horizontalen verlaufendes Positionselement 7 in Form einer Leiste auf. Die Leiste 7 verläuft somit parallel zur Befestigungsschiene der jeweiligen Schublade und erstreckt sich nahezu über den gesamten Innenbereich der Rahmenstruktur 1 von deren Vorderfront F bis hin zu deren gegenüberliegenden Rückfront R. Auf der Oberseite (der Kamera 10 zugewandten Seite) trägt das Positionselement 7 eine Vielzahl von Positionsmarkierungen 8 (vergleiche 3) in Form eines Binärmusters. Dieses Binärmuster 8 ist auf dem Positionselement 7 so angeordnet, dass beim sukzessiven Herausziehen einer Schublade jeweils unterschiedliche Abschnitte des Binärmusters durch das freie Sichtfeld 6 bzw. den von der Kamera erfassbaren Zwischenraum geführt werden. Wie nachfolgend noch näher beschrieben, wird damit je nach Stellung der Schublade relativ zum Rahmen 1 ein unterschiedlicher Abschnitt des Positionselements 7 (und damit eine unterschiedliche Positionsmarkierung) erfasst, so dass durch entsprechende Bildauswertung die momentane Stellung einer Schublade 2 relativ zur Rahmenstruktur 1, also deren Herausziehzustand, bestimmt werden kann.
Wie 1 weiter zeigt, ist im Inneren der Rahmenstruktur 1 an deren Rückfront R eine mit der Bildaufnahmeeinheit bzw. Kamera 10 verbundene Bildauswerteeinheit 16 in Form eines PC mit geeigneter Software ausgebildet. Die von der Kamera 10 erfassten Bilddaten werden somit der Bildauswerteeinheit 16 übermittelt, welche wie nachfolgend noch im Detail beschrieben wird, aus einer Hinbewegung ein Hin-Dokumentationsbild und aus einer Rückbewegung ein Rück-Dokumentationsbild erzeugt.
Der PC 16 ist mit einer Speicher- und Auswerteeinheit (nicht gezeigt) zum Abspeichern des Hin- und des Rück-Dokumentationsbildes und zum Auswerten derselben mittels nachfolgend noch genauer beschriebener digitaler Bildverarbeitungsalgorithmen versehen. Mittels dieser Bildverarbeitungsalgorithmen können insbesondere das Hin- und das Rück-Dokumentationsbild hinsichtlich vom Hin-Dokumentationsbild abgebildeter, vom Rück-Dokumentationsbild jedoch nicht mehr abgebildeter, also aus einer entsprechenden Schublade während und/oder nach dem Herausziehen entnommener Gegenstände, bewertet werden.
Wie ebenfalls nachfolgend noch näher beschrieben wird, können zur Auswertung zunächst Leerbilder (d. h. Abbilder der einzelnen Schubladeninnenflächen L ohne darauf gelagerter Gegenstände) erzeugt werden: Weist eine Schublade zum Beispiel eine Abteil- oder Fächerstruktur auf, so können die entsprechenden Abteilwände mithilfe der Leerbilder herausgerechnet werden, so dass es nicht zu Verwechslungen mit gelagerten Gegenständen kommt. Solche Lagerflächenstrukturen (Abteil- und/oder Fächerstrukturen) der Lagerflächen der einzelnen Schubladen können auch in der Speicher- und Auswerteeinheit vorab gespeichert und vorgehalten werden. Die Unterscheidung von Lagerungsflächenstrukturen und gelagerten Gegenständen kann im einfachsten Fall mittels einfacher Bildung von Differenzbildern erfolgen.
Ausgangspunkt dieses Ausführungsbeispiels ist somit ein Schubladenschrank mit mehreren Schubladen 2, bei dem aufgrund von mechanischen oder elektrischen Vorkehrungen immer nur eine Schublade gleichzeitig herausgezogen werden kann, und dessen wesentliche Komponenten wie folgt aufgebaut sind:
Konstruktion der Schubladen:
2 zeigt den Blick von oben auf eine der Schubladen 2, die im Schubladenschrank bzw. dessen Rahmenstruktur 1 verbaut sind. Die Schubladenrahmen 3 sind bei geschlossenen Schubladen nicht nach außen geführt, sondern über zwei jeweils außen angebrachte Stege 5 jeweils mit einer Frontplatte 4 verbunden. Jede Frontplatte ist hier mit einem Griff versehen. Auf diese Weise ergibt sich das freie Sichtfeld 6 zwischen der Frontplatte, dem Schubladenrahmen und den Stegen, wenn man wie in dieser Abbildung von oben auf die Schublade schaut.
Des Weiteren ist am Schubladenrahmen seitlich eine Leiste 7 mit Positioniermarken 8 angebracht. Die Positioniermarken sind derart beschaffen, dass mit ihnen der Öffnungszustand der Schublade ermittelt werden kann, wie dies später bei der Beschreibung des Verfahrens genauer dargelegt wird. In einer typischen Ausführung der Erfindung ist auf der Leiste ein schwarz-weißes Binärmuster als Markierung aufgebracht, wie dies in 2 und 3 ersichtlich ist. Das Binärmuster kodiert in den Spalten Zahlen von 0 bis n in der üblichen Binärcodierung, in der 2 und 3 jeweils von links nach rechts aufsteigend. Die Anzahl der Reihen bestimmt sich direkt aus der größten zu codierenden Zahl n: Für die Codierung von n = 127 sind beispielsweise 7 Bit erforderlich, das Binärmuster hat demnach 7 Zeilen (siehe 3). Die in einer Spalte des Binärmusters kodierte Zahl wird im Folgenden Binärcode genannt.
Zusätzlich zum Binärmuster ist am vorderseitigen, d. h. der Frontseite F zugewandten Ende des Positionselementes eine Aussparung 9 im Positionselement 7 vorgesehen. Diese Aussparung 9 dient zur Identifikation, ob mindestens eine Schublade herausgezogen wurde. Sobald dies der Fall ist, beginnt der Ablauf des Dokumentationsprogramms.
3 zeigt eine Leiste 7 mit Positionsmarkierungen bzw. Positionsmarken 8 in Form von 7-Bit-codierten Zahlen von 0 bis 127.
Optional kann das Binärmuster auch auf zwei Leisten verteilt werden, wobei die zweite Leiste auf der gegenüberliegenden Seite des Schubladenrahmens angebracht ist (im Vergleich zur ersten Leiste).
Vorrichtungen im Schubladenschrank bzw. innerhalb der Rahmenstruktur 1:
Im Schubladenschrank ist oberhalb der Schubladen eine Kamera 10 mit Objektiv 11 angebracht (siehe 1). Bei dieser typischen Ausführung der Erfindung handelt es sich bei der Kamera um eine Zeilenkamera mit einer Zeilenbreite von 2048 Pixeln und einer Bildwiederholfrequenz von 1 kHz. Des Weiteren befindet sich direkt über dem freien Sichtfeld der Spiegel 12, der sich über die gesamte Breite des Schrankes erstreckt.
Mit der gewählten geometrischen Anordnung der Komponenten 10 bis 12 erfasst die Kamera das freie Sichtfeld 6 zwischen den Schubladen. Das Kameraobjektiv ist so beschaffen, dass der gesamte Bereich zwischen dem Spiegel und dem Boden des Schubladenschrankes scharf auf dem Kamerachip abgebildet wird.
Mit der gewählten geometrischen Anordnung ist weiterhin gewährleistet, dass in einem einzelnen Kamerabild die Leisten 7 für alle Schubladen zugleich sichtbar sind, sofern alle Schubladen geschlossen sind (resultierend aus dem Öffnungswinkel des Objektivs und der damit einhergehenden Perspektive). In diesem Fall sieht die Kamera auf allen Leisten den Binärcode 0.
Wird eine Schublade aus der Rahmenstruktur herausgezogen, so werden sukzessive die zugehörigen Binärcodes 1, 2, 3 usw. (= Spalten des Bitmusters) auf dem Kamerachip abgebildet. Aus der Lage der Binärcodes im Kamerabild kann aufgrund der Perspektive der Aufnahme darauf zurückgeschlossen werden, welche Schublade herausgezogen wurde. Sobald eine Schublade herausgezogen wird, werden alle darunterliegen Schubladen (inklusive der Binärcodes) verdeckt.
Oberhalb des freien Sichtfelds 6 ist eine schaltbare Beleuchtung 13 angebracht. Diese dient zur Beleuchtung des Bildbereichs, der von der Kamera erfasst wird; sie beleuchtet insbesondere die Leisten mit den Positioniermarken.
Hier ist (optional) auch ein Lichtsensor 15 an der Bodenplatte U des Schubladenschrankes und eine weitere Beleuchtung 14 an der Deckplatte O des Schubladenschrankes in den Aufbau integriert (oder umgekehrt). Beide Elemente sind so positioniert, dass im geschlossenen Zustand des Schrankes (alle Schubladen im Schrank) eine direkte Sichtverbindung zwischen dem Lichtsensor und der zusätzlichen Beleuchtung besteht. Die direkte Sichtverbindung wird dabei über die Aussparungen 9 aller im Schubladenschrank verbauten Leisten hergestellt. Sobald eine Schublade geöffnet wird, wird die direkte Sichtverbindung unterbrochen.
Im Schubladenschrank ist die Bildauswerteeinheit in Form einer Recheneinheit 16 installiert (im folgenden Rechner genannt), mit der die Bilder der Kamera ausgelesen werden und die Berechnung der Dokumentationsbilder vorgenommen wird. Der Rechner steuert die Beleuchtung und liest ggf. den Zustand des zusätzlichen Lichtsensors aus. Der Rechner kann optional den Lagerbestand des Schubladenschrankes verwalten (Dokumentationssystem). Der Rechner kann optional die Auswertung der Dokumentationsbilder vornehmen. Der Rechner kann optional über eine Ein- und Ausgabeeinheit (Authentifizierungssystem) verfügen, über die sich der Anforderer authentifizieren kann, über die der Wunsch des Anforderers nach einem Gegenstand entgegen genommen wird und über die die Ergebnisse der Bildauswertung dargestellt werden.
Wie 4 zeigt, kann die vorliegende Erfindung auch im Rahmen eines Nachrüstsystems verwirklicht werden, bei dem ein separater, die Bildaufnahmeeinheit 10, 11 und die Bildauswerteeinheit 16 umfassender Vorrichtungsteil als nachrüstbares Element ausgebildet ist (siehe der im Querschnitt L-förmige, auf die Oberseite eines bereits vorhandenen Schubladensystems aufgesetzte Vorrichtungsteil 17 in der 4).
Der grundsätzliche Aufbau des mithilfe des Nachrüstelementes 17 ausgebildeten Schubladensystems der 4 ist dabei wie vorbeschrieben, wobei sich die nachfolgenden Unterschiede ergeben: Im vorliegenden Fall ist, zur Gewährleistung derselben Bauhöhe des Schubladenschrankes wie bei dem in 1 gezeigten, der bereits vorhandene Schubladenelementteil mit lediglich drei einzelnen Schubladen 2 ausgestattet. Dieser Teil wird mitsamt seine Schubladen 2 einfach in der Herstellungsform übernommen, als einzige Veränderung muss an den Rahmen der einzelnen Schubladen 3 jeweils die Leiste 7 mit Positionsmarkierungen 8 angebracht werden. Alle weiteren oben beschriebenen zusätzlichen Komponenten werden in dem zweiten, als aufsetzbarem Nachrüstsatz ausgebildeten Gehäuse 17 untergebracht, das sich direkt an den eigentlichen Schubladenschrank 1 anschließt und mit diesem fest verbunden wird.
Die beiden Dokumentationsbilder werden bei den in den 1 bis 4 gezeigten Varianten der erfindungsgemäßen Lagervorrichtung wie folgt generiert:
Bei jeder Benutzung einer Schublade am Schubladenschrank durch einen Anwender werden jeweils zwei Dokumentationsbilder erzeugt, ein Hin-Dokumentationsbild während einer Hinbewegung (Herausziehen einer Schublade) und ein Rück-Dokumentationsbild bei der Rückbewegung (Wiedereinschieben der Schublade). Das erste Dokumentationsbild (nachfolgend auch als Bild n1 bezeichnet) dokumentiert den Zustand der Schublade zu Beginn des Herausziehvorgangs, das zweite Dokumentationsbild (nachfolgend auch Bild n2 genannt) dokumentiert den Zustand der Schublade am Ende des Vorgangs (d. h. wenn die Schublade wieder in die Rahmenstruktur eingeschoben worden ist). Dazu zeichnet die Bildauswerteeinheit 16 zunächst Kamerabilder der Kamera 10 während des Öffnens und Schließens der betreffenden Schublade 2 auf, im Anschluss erfolgt dann die Zusammensetzung der beiden Dokumentationsbilder auf Basis der Menge an aufgenommenen Kamerabildern. Dies wird nun nachfolgend genauer beschrieben.
Zu Beginn einer Bildaufnahme mittels der Kamera 10 sind alle Schubladen 2 geschlossen. In einer ersten Variante (ohne zusätzlicher Beleuchtung 14 und Lichtsensor 15) ist die Beleuchtung 13 im Schubladenschrank eingeschaltet. Die Kamera 10 nimmt kontinuierlich mit einer definierten Bildaufnahmefrequenz einzelne Kamerabilder auf und schickt diese an die Bildauswerteeinheit 16. Sobald beim öffnen einer Schublade 2 im Kamerabild ein Binärcode (vergleiche 3) größer 0 sichtbar wird (durch Herausziehen der entsprechenden Leiste 7), wird die folgende Sequenz von Bildaufnahmen der Kamera in einem Speicher der Bildauswerteeinheit bzw. des Rechners 16 gespeichert. Die Bildaufnahme durch die Kamera wird beendet, wenn das Binärmuster auf der Leiste nicht mehr durch die Kamera erfasst werden kann (d. h. wenn die Schublade wieder ganz hineingeschoben ist).
In einer weiteren Variante (mit zusätzlicher Beleuchtung 14 und Lichtsensor 15) wird das öffnen der Schublade über den zusätzlichen Lichtsensor 15 detektiert, da in diesem Fall die direkte Sichtverbindung zwischen der Beleuchtung 14 und dem Lichtsensor 15 unterbrochen wird. Die Beleuchtung 13 wird erst daraufhin eingeschaltet und die folgende Bildsequenz von Kamerabildern im Rechner 16 gespeichert. Die Bildaufnahme durch die Kamera wird beendet, wenn der zusätzliche Lichtsensor 15 den Verschluss der Schublade detektiert. Anschließend wird die Beleuchtung 13 ausgeschaltet. Am Ende der Bildaufnahme durch die Kamera sind jeweils alle Schubladen 2 geschlossen.
5 skizziert wie ein Dokumentationsbild (Hin-Dokumentationsbild oder Rück-Dokumentationsbild) aufgebaut wird: Die Figur zeigt ein Pixelraster eines digitalen, im Speicher des PC 16 ablegbaren Bildes, welches hier z. B. eine Größe von 2048×2048 Bildpixeln aufweist (d. h. PZ bzw. die Anzahl der Pixel je Bildspalte beträgt 2048 und entspricht somit der Anzahl der CCD- bzw. CMOS-Zellen der Zeilenkamera 10).
Im Folgenden wird die Generierung eines Hin-Dokumentationsbildes beschrieben, ein Rück-Dokumentationsbild entsteht entsprechend. Beim Herausziehen der Schublade erfasst, wenn der erste auf der Leiste 7 angeordnete Binärcode 8 (im Folgenden BC1 genannt) durch Abbildung des Zwischenraums 6 über den Spiegel 12 und das Objektiv 11 auf den Kamerachip der Kamera 10 abgebildet wird, die Kamera einen ersten streifenförmigen Abschnitt der Lagerungsfläche L der herausgezogenen Schublade 2. Ist die Bildaufnahmefrequenz der Kamera ausreichend hoch, so werden, während beim weiteren Herausziehen immer noch der erste Binärcode BC1 der Leiste 7 erfasst wird, mehrere einzelne Kamerabilder K dicht beieinander liegender streifenförmiger Abschnitte auf der der Frontfläche F zugewandten Seite der Lagerungsfläche L der Schublade 2 erfasst.
In dem in 5 beispielhaft dargestellten Fall sind dies vier einzelne Kamerabilder K1 bis K4, die während des Auftretens des Binärcodes BC1 beim Herausziehen erfasst werden. Da in dem dargestellten Fall im Dokumentationsbild jeweils vier Bildspalten pro Binärcode zur Verfügung stehen, werden die vier einzelnen Kamerabilder K1 bis K4 des ersten Binärcodes BC1 in die ersten vier Spalten des Hin-Dokumentationsbildes geschrieben.
Der in 5 dargestellte Fall stellt ein einfaches Beispiel für die Einsortierung der Kamerabilder in die Dokumentationsbilder dar. Die allgemeine Vorgehensweise bei der Einsortierung der aufgenommenen Kamerabilder (insbesondere, wie diese ggf. gemittelt und/oder zusammengefasst werden, um an eine vordefinierte Breite bzw. Spaltenzahl eines Dokumentationsbildes angepasst zu werden und wie beispielsweise mit während der Hin- bzw. Herausziehbewegung der Schublade auftretenden, in die entgegengesetzte Richtung gerichteten Rückbewegungsabschnitten umgegangen wird) wird nachfolgend noch beschrieben.
Nach der Aufnahme des vierten Kamerabildes K4 ist die Schublade soweit herausgezogen, dass erstmals der zweite Binärcode BC2 auf der Leiste 7 erfasst wird. Bei Annahme einer konstanten Herausziehgeschwindigkeit werden dann, während des Erfassens des zweiten Binärcodes BC2 erneut vier einzelne Kamerabilder, die Bilder K5 bis K8, erfasst, die dann wiederum spaltenweise in die Spalten 5 bis 8 des Hin-Dokumentationsbildes geschrieben werden. Das Verfahren wird fortgesetzt, bis das Hin-Dokumentationsbild vollständig gefüllt ist.
Vorbereitung der Dokumentationsbilder:
Die Größe der Dokumentationsbilder ist frei einstellbar. Sie wird typischerweise bei der Einrichtung des Schubladenschrankes festgelegt. In einer typischen Ausführung der Erfindung hat ein Dokumentationsbild in der Höhe ebenso viele Pixel wie die verwendete Zeilenkamera; jedem Pixel der Zeilenkamera ist dann direkt eine Zeile der Dokumentationsbilder zugeordnet. In einer typischen Ausführung der Erfindung wird die Anzahl der Pixel in der Breite so gewählt, dass sich für die Dokumentationsbilder ein Aspektverhältnis ergibt, das dem natürlichen Aspektverhältnis der Schubladen (Länge zu Breite) entspricht. Die Anzahl der Pixel wird in der Breite dann meist größer sein als die Anzahl der im Binärmuster realisierten Zahlen, weshalb jedem Binärcode mehrere Spalten in den Dokumentationsbildern zugeordnet werden (z. B. Binärcode 1 die Spalten 1 bis 4, Binärcode 2 die Spalten 5 bis 8 usw.).
Die Anzahl der Pixel in der Breite wird bei Inbetriebnahme des Schubladenschranks festgelegt. Die Schubladen haben in den Dokumentationsbildern alle die gleiche Breite, da es eine direkte Zuordnung von Binärcodes zu den Spaltennummern in den Dokumentationsbildern gibt. Die Höhe der Schubladen in den Dokumentationsbildern ist jedoch veränderlich: Aufgrund der Perspektive haben die oberen Schubladen eine große Höhe, die unten liegenden Schubladen eine geringe Höhe. Entsprechend ändert sich das Aspektverhältnis ein wenig (das Aspektverhältnis der Schubladen in den Dokumentationsbildern; das Aspektverhältnis der Dokumentationsbilder ist hingegen immer gleich). Um ein möglichst wirklichkeitstreues Abbild der tatsächlichen Verhältnisse zu erzielen, wird im beschriebenen Beispiel die Breite der Dokumentationsbilder so eingestellt, dass sich für eine mittlere Schublade ein Aspektverhältnis ergibt, das mit dem Aspektverhältnis der realen Schublade übereinstimmt, bei höher liegenden Schubladen ist es etwas größer, bei tiefer liegenden Schubladen etwas niedriger.
Analyse der Kamerabilder und Berechnung der zugehörigen Bildspalten:
Der Rechner 16 analysiert die aufgenommen Kamerabilder sukzessive von der ersten bis zur letzten Aufnahme und ordnet Ihnen entsprechend des detektierten Binärcodes eine Spalte in den Dokumentationsbildern zu.
In einer typischen Ausführung der Erfindung erfolgt die Zuordnung der Bildspalten wie folgt: Zunächst werden die aufgezeichneten Kamerabilder in zeitlich aufeinander folgende Sequenzen unterteilt. Ein Sequenzwechsel findet immer dann statt, wenn zwei benachbarte Kamerabilder in der Bildfolge unterschiedliche Binärcodes aufweisen. Die Sequenzen haben somit die Eigenschaft, dass die darin enthaltenen Kamerabilder alle den gleichen Binärcode aufweisen. Den Bildern einer Sequenz werden genau dann Spalteninformationen zugewiesen, wenn sich die Binärcodes der vorherigen und der nachfolgenden Sequenz unterscheiden (Beispiel für unterschiedliche Binärcodes: Die Bilder der betrachteten Sequenz haben den Binärcode 4, die Sequenz davor hat den Binärcode 3, die Sequenz danach den Binärcode 5). Auf diese Weise unterbleibt die Zuordnung einer Spalteninformation, wenn ein Kamerabild unmittelbar vor oder nach einem Wechsel der Bewegungsrichtung der Schublade aufgezeichnet wurde (Wechsel von einer Öffnungs- zu einer Schließbewegung und umgekehrt).
Die Zuordnung der Kamerabilder einer Sequenz zu den Bildspalten der Dokumentationsbilder erfolgt nach folgendem Schema: Die Kamerabilder der Sequenz werden linear gleichmäßig auf die zur Verfügung stehenden Bildspalten (d. h. auf die Bildspalten zu dem zugehörigen Binärcode) verteilt. Sind beispielsweise zu einem einzelnen Binärcode insgesamt k Kamerabilder aufgenommen worden, so wird jedem einzelnen Kamerabild i aus der Menge {1..k} in einer typischen Ausführung des Patents zunächst der Wert bf zugeordnet: bf = b1 + (b2 – b1)·(i – 1)/(k – 1). Hierbei bezeichnet b1 die kleinste bzw. b2 die größte Bildspaltennummmer zum konkreten Binärcode (einem konkreten Binärcode sind typischerweise mehrere Bildspalten zugeordnet, mindestens jedoch eine Bildspalte). Die Nummer der Bildspalte zu jedem Kamerabild ergibt sich im Weiteren durch (kaufmännisches) Runden der Zahl bf auf die nächste ganze Zahl. Für eine hochgenaue Bildgenerierung können optional auch Nachkommastellen bei der Berechnung der Spaltennummern berücksichtigt werden.
Die eigentliche Erzeugung der Dokumentationsbilder (bzw. das Auffüllen der einzelnen Bildspalten der in 5 gezeigten Pixelmatrix eines Dokumentationsbildes) geschieht nun wie folgt: Jeweils nur das erstmalige Auftreten einer definierten Position auf der Lagerungsfläche L darf berücksichtigt werden. So wird beispielsweise beim Erstellen des Hin-Dokumentationsbildes n1 ein von der Kamera erfasster streifenförmiger Abschnitt der Lagerungsfläche L nur dann für das Hin-Dokumentationsbild berücksichtigt, wenn der zugehörige Binärcode BC zum ersten Mal aufgetreten ist. Tritt er hingegen (nach einem Binärcodewechsel) erneut auf, so wird das bzw. werden die entsprechende(n) Kamerabild(er) nicht mehr berücksichtigt: Zieht beispielsweise der Anwender die Schublade auf, so tritt nach einem bestimmten Herausziehweg erstmalig der zweite Binärcode BC2 auf, die entsprechenden Kamerabilder werden berücksichtigt. Unterbricht der Anwender dann kurzzeitig die Herausziehbewegung, indem er die Schublade wieder ein Stück in die Rahmenstruktur 1 einschiebt (es tritt also erneut der erste Binärcode BC1 auf) und indem er die Herausziehbewegung wieder fortsetzt, so tritt der Binärcode BC2 nun zum zweiten Mal auf, wird also nicht mehr berücksichtigt. Erst bei noch weiterem Herausziehen (bei Auftreten des dritten Binärcodes BC3) werden die entsprechenden Kamerabilder wieder für das Hin-Dokumentationsbild berücksichtigt.
Für das Dokumentationsbild n1 (Dokumentationsbild, das den Zustand vor einem Entnahmevorgang dokumentiert) werden die einzelnen aufgenommenen Kamerabilder somit sukzessive von der ersten bis zur letzten Kameraaufnahme durchgegangen. Zu Beginn des Entnahmevorgangs ist die Schublade vollständig in die Rahmenstruktur 1 eingefahren, es ist somit kein Binärcode sichtbar. Tritt ein bestimmter Binärcode BC erstmalig auf (wird also ein Binärcode erfasst, der größer ist als die entsprechenden Binärcodewerte aller vorherig erfassten Kamerabilder) so werden die zugehörigen Kamerabilder in die zugehörigen Bildspalten in 5 übernommen. Je nach Verhältnis der Frequenz der Kamerabilderfassung und der Geschwindigkeit der Herausziehbewegung kann es dabei vorkommen, dass einer Spalte der Pixelmatrix in 5 mehrere Kamerabilder zugeordnet werden (die einzelnen Bilder werden dann z. B. gemittelt und der Mittelwert wird in die entsprechende Bildspalte geschrieben). Wenn Bildspalten bei der Erstellung eines Dokumentationsbildes nicht genutzt werden, so können diese optional aus benachbarten Spalten interpoliert werden. So ergibt sich ein Bild des Ausgangszustandes der Schublade.
Für das entsprechende Rück-Dokumentationsbild n2 (Dokumentationsbild, das den Zustand nach einem Entnahmevorgang beschreibt) werden die aufgenommenen Kamerabilder dann in umgekehrter Reihenfolge von der letzten bis zur ersten Aufnahme durchgegangen und entsprechend prozessiert. Am Ende des Entnahmevorgangs ist die Schublade vollständig in die Rahmenstruktur 1 eingefahren, es ist somit kein Binärcode sichtbar. Tritt beim sukzessiven Durchgehen der Bilder von der letzten Aufnahme hin zur ersten Aufnahme ein bestimmter Binärcode BC erstmalig auf (wird also ein Binärcode erfasst, der größer ist als die entsprechenden Binärcodewerte aller vorherig erfassten Kamerabilder) so werden die zugehörigen Kamerabilder in die zugehörigen Bildspalten in 5 übernommen. Entsprechend ergibt sich somit ein Bild des Endzustandes der Schublade.
Optional können auch Nachkommastellen der berechneten Bildspalten beim Kopieren in die Dokumentationsbilder berücksichtigt werden, indem zunächst eine höhere Bildauflösung für die Bildgenierung verwendet wird, das Bild zum Schluss dann aber auf die eingestellte Zielbildgröße umgerechnet wird.
Die beiden für jeden Öffnungsvorgang erzeugten Dokumentationsbilder werden vom Rechner dauerhaft auf einem Speichermedium abgelegt. Zu jedem Dokumentationsbild werden Datum und Uhrzeit gespeichert. Die Dokumentationsbilder können sofort oder zu einem späteren Zeitpunkt analysiert werden.
Optional können zu jedem Dokumentationsbild auch der angeforderte Gegenstand bzw. auch der Name der anfordernden Person gespeichert werden, sofern dem Rechner Informationen dazu vorliegen (Information zur Anforderung bzw. zur Authentifizierung).
Die Dokumentationsbilder können wie folgt ausgewertet werden:
Die vorgenommenen Entnahmevorgänge können anhand der berechneten Dokumentationsbilder vollständig nachvollzogen werden. Durch die Auswertung der Bilder ist insbesondere auch eine Identifikation von fehlerhaften Entnahmevorgängen (kurz: Fehlentnahmen) möglich.
Bei den Auswerteverfahren können folgende Hilfsfunktionen zum Einsatz kommen:

• (H1) Erzeugung von Leeraufnahmen: Es wird für jede Schublade eine sog. Leeraufnahme erzeugt, die dadurch definiert ist, dass sich bei der Bildaufnahme kein Gegenstand in der Schublade befindet. Zusätzlich werden dabei die Skalierungsfaktoren der Bildaufnahmen bestimmt (in mm pro Pixel für jede Schublade). Die Aufnahmen werden in einer typischen Ausführung der Erfindung bei der Einrichtung des Schubladenschrankes erzeugt. Mit der Hilfsfunktion (H1) werden die Leeraufnahmen und die Skalierungsfaktoren den nachfolgenden Auswertungen bereitgestellt.
• (H2) Hinterlegung der Abteilstruktur (Lagerungsflächenstruktur) für jede Schublade: Mit der Hilfsfunktion (H2) wird die Aufteilung jeder Schublade in voneinander abgetrennte Abteile bereitgestellt. Zu jedem Bildpixel eines Dokumentationsbildes liefert die Funktion als Antwort eine eindeutige Abteilnummer, sofern der Bildpixel zu einem abgetrennten Abteil gehört; gehört der Bildpixel zu keinem Abteil, z. B. weil er außerhalb der abgegrenzten Abteile liegt, wird keine Abteilnummer zurückgeliefert. Die Hinterlegung der Abteilstruktur erfolgt in einer typischen Ausführung der Erfindung manuell bei der Einrichtung des Schubladenschranks. Sie kann optional auch automatisch durch eine Bildanalyse der Leeraufnahmen erfolgen (z. B. durch eine Identifikation der Trennbereiche zwischen den Abteilen mittels kantensensitiven Bildverarbeitungsalgorithmen).
• (H3) Berechnung von Differenzbildern (Subtraktion zweier Bilder): Die Hilfsfunktion (H3) führt eine pixelweise Subtraktion zweier Bilder gleicher Größe durch (Dokumentationsbilder und/oder Leeraufnahmen). Subtrahiert man beispielsweise das Dokumentationsbild vor einem Entnahmevorgang von dem Dokumentationsbild nach einem Entnahmevorgang, so enthält man nur die Änderungen, die aus dem Entnahmevorgang resultieren. Alle weiten optischen Details der Schubladen bzw. der Abteile in den Schubladen werden ausgeblendet. Um den Einfluss von Schwankungen in der Beleuchtungsstärke zu minimieren, kann optional eine Helligkeitsnormierung an unveränderlichen Bildmerkmalen durchgeführt werden.

Wenn eine Fehlentnahme nicht zwingend sofort erkannt werden muss (z. B. keine unmittelbare Gefährdung von Personen) oder wenn Fehlentnahmen eher selten zu erwarten sind, kann eine manuelle Auswertung der Dokumentationsbilder sinnvoll sein. Die manuelle Identifikation kann jederzeit nach dem Bekanntwerden einer Fehlentnahme durchgeführt werden. Die Auswertung erfolgt direkt auf dem Rechner (16). Optional kann die Auswertung auch auf einem anderen Rechner erfolgen, nachdem die Dokumentationsbilder auf diesen übertragen wurden.
In einer Variante der Erfindung kann die Identifikation der Fehlentnahmen wie folgt erfolgen: Die gespeicherten Dokumentationsbilder sind fortlaufend durchnummeriert. Wenn eine Fehlentnahme zwischen den zwei Dokumentationsbildern m1 (z. B. Zeitpunkt der Befüllung des Schubladenschranks) und m2 (z. B. Feststellung des Fehlbestands) stattgefunden hat, so lässt sich die Fehlentnahme nach dem Intervallhalbierungsverfahren auffinden. Dazu wird von dem Algorithmus ein Dokumentationsbild m3 ausgewählt, das das Intervall m1 bis m2 in zwei etwa gleich große Hälften unterteilt. Der Benutzer des Systems beurteilt durch Sichtung des Bildes m3, ob die Fehlentnahme in der ersten Hälfte (Bilder m1 bis m3) oder in der zweiten Hälfte (Bilder m3 bis m2) stattgefunden hat. Auf diese Weise wird die Anzahl der fraglichen Entnahmevorgänge halbiert. Durch iterative Fortsetzung dieses Vorgehens kann schließlich dasjenige Dokumentationsbild identifiziert werden, das die Fehlentnahme dokumentiert.
Für jede Fehlentnahme werden auf diese Weise Datum und Uhrzeit (sowie ggf. weitere gespeicherte Informationen) ermittelt, die einen wichtigen Anhaltspunkt zur Aufklärung der Fehlentnahme darstellen.
Im Rahmen der Erfindung ist aber auch eine automatische Identifikation von Fehlentnahmen möglich:
Je nach Einsatzgebiet des Schubladenschrankes kann es erforderlich sein, eine Fehlentnahme unmittelbar nach dessen Auftreten anzuzeigen, beispielsweise wenn mit einer Fehlentnahme ein konkretes Sicherheitsrisiko verbunden ist (Entnahme einer falschen Medikamentenpackung) oder wenn damit Störungen im Betriebsablauf verbunden sind (hohe Anzahl von Fehlentnahmen).
Die automatische Identifikation von Fehlentnahmen wird über die Ausführung von Bildverarbeitungsalgorithmen realisiert, die üblicherweise direkt nach der Bildaufnahme auf die Dokumentationsbilder angewendet werden. Die Bildauswertung erfolgt in einer typischen Ausführung dieser Erfindung direkt auf dem Rechner 16 im Schubladenschrank. Wenn die Bildverarbeitungsalgorithmen eine Fehlentnahme erkennen, so kann dies dem Anforderer optional durch akustische oder optische Warnhinweise (Warnton, Text auf einem Bildschirm, separate optische Anzeige) angezeigt werden. Das System kann optional so konfiguriert werden, dass Warnhinweise vom Anforderer quittiert werden müssen. Je nach Einsatzgebiet kann dem Anforderer optional die Gelegenheit gegeben werden, die Fehlentnahme zu beheben. Wenn in diesem Fall keine Korrektur der Fehlentnahme erfolgt, kann der Schubladenschrank für weitere Entnahmen gesperrt werden. Ebenso kann ein Abmelden des Anforderers vom System verhindert werden.
Im Folgenden sind mehrere erfindungsgemäße Vorgehensweisen bei der automatischen Identifikation von Fehlentnahmen beschrieben. Es werden drei unterschiedliche Vorgehensweisen A1 bis A3 vorgestellt, die auch kombiniert werden können. Die Verfahren greifen dabei auf folgendes Bildmaterial zu: Zu jedem einzelnen Entnahmevorgang liegen zwei Dokumentationsbilder vor, die mit n1 (Hin-Dokumentationsbild, Bild VOR dem Entnahmevorgang) bzw. mit n2 (Rück-Dokumentationsbild, Bild NACH dem Entnahmevorgang) bezeichnet werden. Daraus werden zusätzlich zwei sog. Gegenstandbilder g1 bzw. g2 berechnet: Das Gegenstandsbild g1 (Hin-Gegenstandsbild, Gegenstandsbild VOR dem Entnahmevorgang) berechnet sich als Differenzbild (H3) zwischen n1 und dem dazugehörigen Leerbild (H1); analog erfolgt die Berechnung von g2 (Rück-Gegenstandsbild, Gegenstandsbild NACH dem Entnahmevorgang). In den Gegenstandsbildern ist der Schubladenhintergrund ausgeblendet, d. h. er erscheint als homogene einfarbige Fläche.
(A1) Identifikation von geleerten Abschnitten:
Im Gegenstandsbild g1 werden räumlich voneinander getrennte Gegenstände identifiziert und deren Lage in der Schublade bestimmt (z. B. mittels der dem Fachmann bekannten Blobanalyse-Technik aus der Bildverarbeitung). Über die Hilfsfunktion (H2) wird jedem Gegenstand zusätzlich das dazugehörige Schubladenabteil zugeordnet. Als Ergebnis liegt zu dem Gegenstandsbild g1 eine Objektliste vor, in der die einzelnen Gegenstände aufgelistet sind, mitsamt Informationen zu den jeweils vom Gegenstand überdeckten Bildpixeln und dem zugeordneten Abteil. Analog wird eine weitere Objektliste für das Gegenstandsbild g2 berechnet.
Durch einen Vergleich der beiden Objektlisten kann unmittelbar identifiziert werden, welche Abteile geleert wurden. Ist in jedem Abteil nur ein Gegenstand eingestellt, lässt sich direkt auch die Anzahl der entnommenen Gegenstände ablesen.
Auf Basis der automatischen Auswertung (A1) wird erkannt, ob ein oder mehrere Abschnitte geleert wurden. Zudem kann optional durch den Abgleich mit dem Lagerbestandsystem geprüft werden, ob die Abteile wie vorgesehen geleert wurden.
(A2) Bildbasierte Identifikation von Gegenständen:
Analog zum Vorgehen in (A1) wird zunächst eine Objektliste zum Gegenstandsbild g1 (Bild VOR dem Entnahmevorgang) berechnet. Zusätzlich wird zu jedem identifizierten Gegenstand eine eigene Bilddatei erzeugt, die im Weiteren als Wiedererkennungsmaske (sog. Template) dient. Die Bilddateien werden aus dem Gegenstandsbild g1 extrahiert; sie enthalten nur die Bildpixel, die unmittelbar zum Gegenstand gehören.
Das Gegenstandsbild g2 (Bild NACH dem Entnahmevorgang) wird anschließend dahingehend untersucht, ob darin weiterhin die identifizierten Gegenstände enthalten sind. Dabei kommt in einer typischen Ausführung dieser Erfindung das Bildverarbeitungsverfahren „Pattern Matching” zum Einsatz, das die hinterlegten Bilddateien korrelationsbasiert (z. B. anhand der Bildintensitäten) oder merkmalsbasiert (z. B. anhand von Kanten) wiederfindet. Das Verfahren erkennt Gegenstände dabei auch nach einer Lageänderung (Translation bzw. Rotation) wieder. Als Ergebnis liefert das „Pattern Matching” die aktuelle Lage der Gegenstände. Über die Hilfsfunktion (H2) wird jedem identifizierten Gegenstand optional das dazugehörige Abteil zugeordnet.
) zeigt eine Schublade vor dem Entnahmevorgang (Gegenstandsbild g1), ) zeigt extrahierte Bilddateien als Templates und ) zeigt die Schublade nach dem Entnahmevorgang (Gegenstandbild g2) mit Markierung der durch Pattern-Matching-Verfahren identifizierten Objekte.
Durch eine Analyse der wiedergefundenen Gegenstände kann unmittelbar identifiziert werden, welche Gegenstände entnommen wurden. Es wird optional geprüft, ob sich bei den verbliebenen Gegenständen die Abteilzuordnung geändert hat, ob also Vertauschungen stattgefunden haben.
Besondere Voraussetzungen für die Anwendbarkeit dieses Verfahrens (A2) sind: Zu jedem Gegenstand muss sich automatisch eine Bilddatei erzeugen lassen. Dies gelingt regelmäßig nur dann, wenn die Gegenstände sich nicht berühren. Das kann dadurch gewährleistet werden, dass sich in jedem Abteil nur ein Gegenstand befindet oder dass mehrere Gegenstände in einem Abteil durch Objekthalter voneinander getrennt werden. Weiterhin dürfen sich die Ansichten von nicht entnommen Gegenständen nur in der Translation, Rotation und der Skalierung ändern; weitere Änderungen der Ansicht sind nicht erlaubt.
(A3) Datenbankbasierte Identifikation von Gegenständen:
Auf dem Rechner 16 wird eine Datenbank eingerichtet, in der Bilddateien zu denjenigen Gegenständen hinterlegt werden, die im Schubladenschrank vorhanden sein können. Sofern ein Gegenstand im Schubladenschrank in verschiedenen Ansichten vorliegen kann (z. B. Vorder- und Rückseite einer Medikamentenpackung), können mehrere Ansichten zu einem Gegenstand gespeichert werden. Sofern ein Gegenstand veränderliche Eigenschaften hat (z. B. ein Verfallsdatum), können ggf. auch nur Teilausschnitte der Ansichten gespeichert werden.
In den beiden Dokumentationsbildern n1 und n2 und/oder in den Gegenstandsbildern g1 und g2 (Bilder VOR und NACH dem Entnahmevorgang) werden die darin abgebildeten Gegenstände identifiziert. Dabei kommt in einer typischen Ausführung dieser Erfindung das Bildverarbeitungsverfahren „Pattern Matching” zum Einsatz, das nach Passungen für die in der Datenbank hinterlegten Bilder sucht. Vor der Durchführung des Pattern Matching werden die Bilddateien an die Skalierungsfaktoren der Dokumentationsbilder angepasst, die über die Hilfsfunktion (H1) zur Verfügung stehen. Als Ergebnis des Pattern Matching liegen die identifizierten Gegenstände und deren genaue Lage in der Schublade vor. Über die Hilfsfunktion (H2) wird jedem identifizierten Gegenstand optional das dazugehörige Abteil zugeordnet.
Um die Ausführungszeit für das Pattern Matching zu reduzieren, kann optional durch einen Abgleich mit dem Lagerbestandsystem zunächst ermittelt werden, welche Gegenstände sich vor dem Entnahmevorgang in der Schublade befinden. Beim Pattern Matching wird dann nur nach den Bilddateien dieser Gegenstände gesucht.
Anhand der Listen der identifizierten Gegenstände vor und nach dem Entnahmevorgang kann unmittelbar ermittelt werden, welche Gegenstände entnommen wurden. Es kann optional geprüft werden, ob sich bei den verbliebenen Gegenständen die Abteilzuordnung geändert hat, ob also z. B. Vertauschungen stattgefunden haben. Es kann optional geprüft werden, ob zusätzlich Gegenstände in den Schubladenschrank eingebracht wurden (Neu- oder Nachbefüllung); optional kann in diesem Fall der Lagerbestand aktualisiert werden.
Die Voraussetzung für die Anwendbarkeit dieses Verfahrens: Im Unterschied zum Verfahren (A2) ist dieses Verfahren auch für den Fall anwendbar, dass sich mehrere Gegenstände in einem Abteil befinden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann auch eine automatische Überprüfung von Mindesthaltbarkeitsdaten (abgekürzt: MHD) stattfinden:
Gegenstände in Schubladenschränken können mit einem Mindesthaltbarkeitsdatum (oder einem Verfallsdatum) versehen werden, nach deren Verstreichen eine Verwendung nicht mehr zulässig ist (z. B. Medikamente oder Lebensmittel). Wird ein Gegenstand derart im Schubladenschrank platziert, dass das Mindesthaltbarkeitsdatum in den Dokumentationsbildern sichtbar ist, so kann eine automatische Überprüfung des Datums erfolgen.
Für die automatische Erkennung wird das Dokumentationsbild n1 (Hin-Dokumentationsbild) mit einem Texterkennungsalgorithmus analysiert. Ein Mindesthaltbarkeitsdatum wird durch zwei nah beieinander liegende Komponenten identifiziert: Zum einen über eine Textmarkierung („Mindestens haltbar bis” oder ähnliche Markierungen), zum anderen über eine Datumsangabe.
Ist über diese Funktion ein Gegenstand mit einem abgelaufenen MHD identifiziert worden, so kann dies dem Anforderer optional durch akustische oder optische Warnhinweise (Warnton, Hinweis auf dem Bildschirm, separate optische Anzeige) angezeigt werden. Über die absolute Lage der Textkomponente im Dokumentationsbild kann das MHD einem konkreten Gegenstand zugeordnet werden.
Gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Lagervorrichtungen und Einlagerungs- und/oder Entnahmeverfahren sowie Dokumentationsverfahren weisen die Vorrichtung und das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung insbesondere die folgenden Vorteile auf:
Mit der Erfindung lassen sich Diskrepanzen im Lagerbestand von Schubladenschränken auf konkrete fehlerhafte Entnahmevorgänge zurückführen. Sofern die Entnahme mit einem Authentifizierungsvorgang verbunden ist, kann zudem die Person ermittelt werden, die den fehlerhaften Vorgang durchgeführt hat.
Mit der Erfindung kann eine höhere Kostengerechtigkeit bei der Verwendung von Schubladenschränken erzielt werden, da Fehlbestände direkt einem Verbraucher zugeordnet werden können (sofern ein Authentifizierungssystem vorhanden ist). Es kann somit eine Abrechnung der Kosten nach Organisationseinheiten (oder anderen Kategorisierungen der Anforderer) erfolgen.
Mit der Erfindung kann eine erhöhte Sicherheit im Umgang mit den ausgegebenen Gegenständen realisiert werden, da die Anforderer auf falsch entnommene Gegenstände hingewiesen werden (z. B. falsche Medikamentenpackung). Dies reduziert die Wahrscheinlichkeit, dass falsch entnommene Gegenstände versehentlich zum Einsatz gebracht werden.
Die Erfindung kann dazu beitragen, dass Anforderer die benötigten Gegenstände mit erhöhter Sorgfalt aus einem Schubladenschrank entnehmen und somit die Anzahl der fehlerhaften Entnahmevorgänge insgesamt reduziert wird.
Besonders vorteilhaft bei der vorliegenden Erfindung ist auch, dass die Bildaufnahmeeinheit 10, 11 innerhalb einer vollständig geschlossenen Rahmenstruktur bzw. innerhalb des Schubladenschrankes so angeordnet werden kann, dass ausschließlich die Lagerungsfläche L der Schubladen (abschnittsweise) erfassbar ist. Mit anderen Worten ist allein durch Vorhandensein der Kamera und durch Auswerten der aufgenommenen Kamerabilder keinerlei Rückschluss auf die Person, welche einen Entnahmevorgang getätigt hat, möglich. Sofern also kein Authentifizierungssystem gewünscht ist, kann die Vorrichtung auch so anonymisiert ausgebildet sein, dass ohne weitere Maßnahmen sämtlichen Erfordernissen des Datenschutzes genügt wird.
Die Anwendungsgebiete der vorliegenden Erfindung sind insbesondere:
Schubladenschränke für Gebrauchs- und Verbrauchsgüter wie beispielsweise Werkzeuge oder Medikamente, Kühlschränke mit Schubladensystem für verderbliche Gegenstände wie beispielsweise biologische Proben oder Lebensmittel und Umlaufregale und automatische Liftsysteme zur Lagerhaltung von Gegenständen.

Claims

Lagervorrichtung zum Lagern von Gegenständen mit einer Rahmenstruktur (1) und mindestens einer relativ zur Rahmenstruktur in zwei entgegen gesetzte Richtungen (Hinbewegungs- und Rückbewegungsrichtung) bewegbaren Lagerungseinheit (2), die eine Lagerungsfläche (L) zur Lagerung mindestens eines Gegenstandes darauf aufweist, einer Bildaufnahmeeinheit (10, 11) mit der die Lagerungsfläche der mindestens einen Lagerungseinheit bei deren Hin- und bei deren Rückbewegung relativ zur Rahmenstruktur zumindest abschnittsweise bildlich erfassbar ist und einer mit der Bildaufnahmeeinheit verbundenen und/oder mit dieser integriert ausgebildeten Bildauswerteeinheit (16), der durch die Bildaufnahmeeinheit erfasste Bilddaten übermittelbar sind und die ausgebildet ist zum Erzeugen eines Hin-Dokumentationsbilds aus zu mindestens einem Zeitpunkt während der Hinbewegung durch die Bildaufnahmeeinheit erfassten Hinbewegungs-Bilddaten und zum Erzeugen eines Rück-Dokumentationsbilds aus zu mindestens einem Zeitpunkt während der Rückbewegung durch die Bildaufnahmeeinheit erfassten Rückbewegungs-Bilddaten.
Lagervorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagevorrichtung und/oder die Bildauswerteeinheit eine Auswerteeinheit zum Auswerten des Hin- und des Rück-Dokumentationsbilds auf Änderungen des Zustands der Lagerungsfläche aufweist.
Lagervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerungsfläche der mindestens einen Lagerungseinheit bei deren Hin- und bei deren Rückbewegung relativ zur Rahmenstruktur abschnittsweise bildlich erfassbar ist, dass zu mehreren Zeitpunkten während der Hinbewegung durch die Bildaufnahmeeinheit Hinbewegungs-Bilddaten und/oder zu mehreren Zeitpunkten während der Rückbewegung durch die Bildaufnahmeeinheit Rückbewegungs-Bilddaten erfassbar sind, wobei die zu einem der Zeitpunkte erfassten Hinbewegungs- oder Rückbewegungs-Bilddaten jeweils einem auf die Bildaufnahmeeinheit abgebildeten Abschnitt dieser Lagerungsfläche entsprechen, und dass das Hin-Dokumentationsbild durch abschnittsweises Zusammensetzen von zu den mehreren Zeitpunkten während der Hinbewegung erfassten Hinbewegungs-Bilddaten und/oder das Rück-Dokumentationsbild durch abschnittsweises Zusammensetzen von zu den mehreren Zeitpunkten während der Rückbewegung erfassten Rückbewegungs-Bilddaten erzeugbar ist.
Lagervorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass bezüglich der relativen Position der Lagerungseinheit und der Rahmenstruktur gesehen das Hin-Dokumentationsbild ausschließlich aus bei der Hinbewegung erstmalig auftretenden Hinbewegungs-Bilddaten abschnittsweise zusammensetzbar ist und/oder dass bezüglich der relativen Position der Lagerungseinheit und der Rahmenstruktur gesehen das Rück-Dokumentationsbild ausschließlich aus bei der Rückbewegung letztmalig auftretenden Rückbewegungs-Bilddaten abschnittsweise zusammensetzbar ist und/oder dass die Lagerungsfläche abschnittsweise in Form von streifenförmigen Abschnitten senkrecht zur Hin- und/oder Rückbewegung bildlich erfassbar ist.
Lagervorrichtung nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hin-Dokumentationsbild und/oder das Rück-Dokumentationsbild aus mehreren zu unterschiedlichen Zeitpunkten bildlich erfassten Abschnitten der Lagerungsfläche genau einer Lagerungseinheit erzeugbar ist.
Lagervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens ein in vordefinierter, unveränderbarer Lage relativ zu einer der Lagerungseinheiten angeordnetes, mit der Bildaufnahmeeinheit bildlich erfassbares und von der Auswerteeinheit hinsichtlich seiner relativen Lage zur Rahmenstruktur auswertbares Positionselement (7) und/oder durch eine Vorrichtung zur Bestimmung der Position mindestens einer der Lagerungseinheiten relativ zur Position der Rahmenstruktur.
Lagervorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionselement fest an der einen Lagerungseinheit angebracht ist und/oder dass das Positionselement eine Leiste mit Positionsmarkierungen ist und/oder dass das Positionselement (7) eine Vielzahl von Positionsmarkierungen (8) aufweist und/oder dass das Positionselement (7) eine Vielzahl von binär codierten Positionsmarkierungen aufweist und/oder dass die Vorrichtung zur Bestimmung der Position mindestens einer der Lagerungseinheiten relativ zur Position der Rahmenstruktur eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Verfahrwegs eines Antriebs, eines Spindelantriebs und/oder eines Zahnstangenantriebs zur Bewegung mindestens einer der Lagerungseinheiten und der Rahmenstruktur relativ zueinander ist.
Lagervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der relativ zur Rahmenstruktur bewegbaren Lagerungseinheiten (2) eine aus der Rahmenstruktur zumindest abschnittsweise herausziehbare und wieder in die Rahmenstruktur einschiebbare Lagerungseinheit und/oder eine Schublade ist, deren Lagerungsfläche beim Herausziehen aus der Rahmenstruktur und beim Einschieben in die Rahmenstruktur zumindest abschnittsweise bildlich erfassbar ist.
Lagervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mehrere relativ zur Rahmenstruktur jeweils in die Hinbewegungs- und Rückbewegungsrichtung relativ zur Rahmenstruktur bewegbare Lagerungseinheiten (2) und/oder Schubladen, die jeweils eine Lagerungsfläche zur Lagerung mindestens eines Gegenstandes darauf aufweisen.
Lagervorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Lagerungseinheiten (2) und/oder Schubladen in einer Richtung senkrecht zur Hinbewegungs- und/oder Rückbewegungsrichtung übereinander gestapelt angeordnet sind.
Lagervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagervorrichtung ein Schubladenschrank, ein automatisches Liftsystem zur Lagerhaltung von Gegenständen oder ein Umlaufregal ist und/oder dass die Rahmenstruktur das Gehäuse und/oder der Rahmen eines Schubladenschranks, eines automatischen Liftsystems zur Lagerhaltung von Gegenständen oder eines Umlaufregals ist, wobei mindestens eine der Lagerungseinheiten eine an der Rahmenstruktur beweglich fixierte, in die Rahmenstruktur oder den Rahmen zumindest abschnittsweise einschiebbare und aus der Rahmenstruktur wieder herausziehbare Schublade ist.
Lagervorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Schubladenschrank ein Schubladenschrank und/oder ein Kühlschrank mit Schubladensystem für Verbrauchsgüter und/oder Lebensmittel oder ein Schubladenschrank für Gebrauchsgüter und/oder Werkzeuge ist.
Lagervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagervorrichtung und/oder die Bildauswerteeinheit eine Speicherund/oder Auswerteeinheit zum Abspeichern des Hin- und/oder des Rück-Dokumentationsbilds und/oder zum Auswerten des Hin- und/oder des Rück-Dokumentationsbilds mittels digitaler Bildverarbeitungsalgorithmen aufweist.
Lagervorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicher- und/oder Auswerteeinheit ausgebildet ist zum Auswerten des Hin- und des Rück-Dokumentationsbilds hinsichtlich vom Hin-Dokumentationsbild abgebildeter und vom Rück-Dokumentationsbild nicht abgebildeter Gegenstände und/oder dass die Speicher- und/oder Auswerteeinheit und/oder die Bildauswerteeinheit als Hardware und/oder Software innerhalb eines Rechnersystems und/oder eines PC ausgebildet ist.
Lagervorrichtung nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Speicher- und/oder Auswerteeinheit bildliche Aufnahmen der Lagerungsfläche ohne auf der Lagerungsfläche gelagerter Gegenstände mindestens einer der Lagerungseinheiten erzeugbar sind und/oder dass in der Speicher- und/oder Auswerteeinheit eine Lagerungsflächenstruktur der Lagerungsfläche mindestens einer der Lagerungseinheiten hinterlegbar ist und/oder dass mittels der Speicher- und/oder Auswerteeinheit aus Hin-Dokumentationsbildern, Rück-Dokumentationsbildern und/oder bildlichen Aufnahmen der Lagerungsfläche ohne auf der Lagerungsfläche gelagerte Gegenstände Differenzbilder erzeugbar sind.
Lagervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die Bildaufnahmeeinheit eine Kamera und/oder eine CCD- oder CMOS-Zeilenkamera und/oder eine CCD- oder CMOS-Matrixkamera umfasst.
Lagervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagervorrichtung als ein mehrere Schubladen umfassender Schubladenschrank, ein mehrere Lagerungseinheiten umfassendes automatisches Liftsystem zur Lagerhaltung von Gegenständen oder ein mehrere Lagerungseinheiten umfassendes Umlaufregal ausgebildet ist, bei dem aufgrund von mechanischen und/oder elektrischen Sicherungsvorrichtungen immer nur eine Schublade oder immer nur eine Lagerungseinheit herausziehbar ist.
Lagervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine das Innere der Rahmenstruktur, die Oberfläche mindestens einer der Lagerungseinheiten und/oder das Positionselement mindestens einer der Lagerungseinheiten zumindest abschnittsweise beleuchtende Beleuchtungsvorrichtung (13).
Lagervorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die das Innere der Rahmenstruktur, die Oberfläche mindestens einer der Lagerungseinheiten und/oder das Positionselement mindestens einer der Lagerungseinheiten zumindest abschnittsweise beleuchtende Beleuchtungsvorrichtung (13) im Inneren der Lagervorrichtung angeordnet und/oder ausgebildet und/oder schaltbar ist.
Lagervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beleuchtungsvorrichtung (14) und ein Lichtsensor (15) so angeordnet und/oder ausgebildet sind, dass der Lichtsensor durch diese Beleuchtungsvorrichtung abhängig von der Position mindestens einer der Lagerungseinheiten relativ zur Rahmenstruktur beleuchtbar oder nicht-beleuchtbar ist und dass bei einer Änderung seines Beleuchtungszustands durch den Lichtsensor der Beginn und/oder das Ende von Bildaufnahmen durch die Bildaufnahmeeinheit auslösbar ist/sind.
Lagervorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung (14) und der Lichtsensor (15) im Inneren der Lagervorrichtung angeordnet und/oder ausgebildet sind.
Lagervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zumindest die Bildaufnahmeeinheit und eine mit der Bildaufnahmeeinheit verbundene und/oder mit dieser integriert ausgebildeter Bildauswerteeinheit umfassender Vorrichtungsteil der Lagervorrichtung als Nachrüstsatz zum nachträglichen Hinzufügen zur Rahmenstruktur und der mindestens einen Lagerungseinheit eines bereits vorhandenen Teils der Lagervorrichtung ausgebildet ist.
Lagervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein zur personenbezogenen Zugangskontrolle zur Lagervorrichtung ausgebildetes Authentifizierungssystem und/oder durch ein zur Dokumentation von Lagerbeständen von in der Lagervorrichtung gelagerten Gegenständen auf Basis von Auswertungen von Hin- und/oder von Rück-Dokumentationsbildern ausgebildetes Dokumentationssystem.
Einlagerungs- und/oder Entnahmeverfahren zur Lagerung von Gegenständen in einer Lagervorrichtung wobei eine Rahmenstruktur (1) und mindestens eine relativ zur Rahmenstruktur in zwei entgegen gesetzte Richtungen (Hinbewegungs- und Rückbewegungsrichtung) bewegbare Lagerungseinheit (2), die eine Lagerungsfläche zur Lagerung mindestens eines Gegenstandes darauf aufweist, ausgebildet werden, wobei mit einer Bildaufnahmeeinheit (10, 11) die Lagerungsfläche mindestens einer Lagerungseinheit bei deren Hin- und bei deren Rückbewegung relativ zur Rahmenstruktur zumindest abschnittsweise bildlich erfasst wird und wobei eine Bildauswerteeinheit (16) mit der Bildaufnahmeeinheit verbunden wird und/oder mit dieser integriert ausgebildet wird, wobei durch die Bildaufnahmeeinheit erfasste Bilddaten an die Bildauswerteeinheit übermittelt werden und wobei mit der Bildauswerteeinheit aus zu mindestens einem Zeitpunkt während der Hinbewegung durch die Bildaufnahmeeinheit erfassten Hinbewegungs-Bilddaten ein Hin-Dokumentationsbild und aus zu mindestens einem Zeitpunkt während der Rückbewegung durch die Bildaufnahmeeinheit erfassten Rückbewegungs-Bilddaten ein Rück-Dokumentationsbild erzeugt wird.
Einlagerungs- und/oder Entnahmeverfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine nach einem der Ansprüche 2 bis 23 ausgebildete Lagervorrichtung zur Durchführung des Einlagerungs- und/oder Entnahmeverfahrens eingesetzt wird.