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DE102024105237A1 - Monitoring system and laser processing machine arrangement - Google Patents

Monitoring system and laser processing machine arrangement

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Publication number
DE102024105237A1
DE102024105237A1 DE102024105237.6A DE102024105237A DE102024105237A1 DE 102024105237 A1 DE102024105237 A1 DE 102024105237A1 DE 102024105237 A DE102024105237 A DE 102024105237A DE 102024105237 A1 DE102024105237 A1 DE 102024105237A1
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DE
Germany
Prior art keywords
monitoring
sight
units
designed
monitoring units
Prior art date
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Pending
Application number
DE102024105237.6A
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German (de)
Inventor
Andreas Schumacher
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Trumpf Tracking Tech GmbH
Trumpf Tracking Technologies GmbH
Original Assignee
Trumpf Tracking Tech GmbH
Trumpf Tracking Technologies GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Trumpf Tracking Tech GmbH, Trumpf Tracking Technologies GmbH filed Critical Trumpf Tracking Tech GmbH
Priority to DE102024105237.6A priority Critical patent/DE102024105237A1/en
Priority to PCT/EP2025/055060 priority patent/WO2025181093A1/en
Publication of DE102024105237A1 publication Critical patent/DE102024105237A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Überwachungssystem (1), umfassend: eine Mehrzahl von Überwachungseinheiten (2, 3), wobei das Überwachungssystem (1) zur Überwachung einer Sichtlinie (4) zwischen einer ersten und einer zweiten Überwachungseinheit (2, 3) durch eine Signalübertragung zwischen der ersten Überwachungseinheit (2) und der zweiten Überwachungseinheit (3) ausgebildet ist. Das Überwachungssystem (1) ist zur Überwachung der Sichtlinie (4) durch eine Signalübertragung in Form einer Funkübertragung, insbesondere durch eine UWB-Funkübertragung, zwischen der ersten Überwachungseinheit (2) und der zweiten Überwachungseinheit (3) ausgebildet. Die Erfindung betrifft auch eine Laserbearbeitungsmaschinen-Anordnung, die ein solches Überwachungssystem (1) aufweist. The invention relates to a monitoring system (1) comprising: a plurality of monitoring units (2, 3), wherein the monitoring system (1) is designed to monitor a line of sight (4) between a first and a second monitoring unit (2, 3) by means of a signal transmission between the first monitoring unit (2) and the second monitoring unit (3). The monitoring system (1) is designed to monitor the line of sight (4) by means of a signal transmission in the form of a radio transmission, in particular by means of a UWB radio transmission, between the first monitoring unit (2) and the second monitoring unit (3). The invention also relates to a laser processing machine arrangement having such a monitoring system (1).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Überwachungssystem, umfassend: eine Mehrzahl von Überwachungseinheiten, wobei das Überwachungssystem zur Überwachung einer Sichtlinie zwischen einer ersten und einer zweiten Überwachungseinheit durch eine Signalübertragung zwischen der ersten Überwachungseinheit und der zweiten Überwachungseinheit ausgebildet ist. Die Erfindung betrifft auch eine Laserbearbeitungsmaschinen-Anordnung mit einem solchen Überwachungssystem.The present invention relates to a monitoring system comprising: a plurality of monitoring units, wherein the monitoring system is configured to monitor a line of sight between a first and a second monitoring unit by signal transmission between the first monitoring unit and the second monitoring unit. The invention also relates to a laser processing machine arrangement with such a monitoring system.

In der EP 2886242 A1 ist eine Laserbearbeitungsmaschinen-Anordnung beschrieben, die ein Überwachungssystem aufweist, das das Betreten eines Kontrollbereichs registriert. Der Kontrollbereich umfasst zumindest einen Gefahrenbereich um einen Laserbearbeitungskopf. Das Überwachungssystem ist ausgebildet, den Laserbearbeitungskopf automatisch abzuschalten, wenn es ein Betreten des Kontrollbereichs registriert.In the EP 2886242 A1 A laser processing machine arrangement is described that has a monitoring system that registers entry into a controlled area. The controlled area comprises at least one danger zone around a laser processing head. The monitoring system is designed to automatically shut down the laser processing head when it registers entry into the controlled area.

Bei dem Überwachungssystem kann es sich um ein optisches Überwachungssystem handeln, das ein Lichtgitter oder eine Lichtschranke umfasst, um wenigstens einen Grenzabschnitt zu überwachen, der einen Zugang zu dem Kontrollbereich ermöglicht. Das optische Überwachungssystem kann zwei Teilgeräte aufweisen, beispielsweise ein Sendergerät und ein Empfängergerät. Das Sendergerät kann einen oder mehrere Kontrollstrahlen aussenden, die vom Empfängergerät registriert werden. Ein Durchtritt durch den Grenzabschnitt kann durch das Unterbrechen eines jeweiligen Kontrollstrahls registriert werden.The monitoring system can be an optical monitoring system comprising a light grid or a light barrier to monitor at least one boundary section that allows access to the controlled area. The optical monitoring system can comprise two sub-devices, for example, a transmitter device and a receiver device. The transmitter device can emit one or more control beams, which are registered by the receiver device. Passage through the boundary section can be registered by interrupting a respective control beam.

Bei der Überwachung einer Sichtlinie bzw. eines Kontrollbereichs mit einer Lichtschranke bzw. mit einem Lichtgitter besteht das Problem, dass das Sendegerät und das Empfängergerät genau zueinander ausgerichtet sein müssen und sich ggf. verstellen können. Dies kann dazu führen, dass der Kontrollstrahl vom Empfängergerät nicht empfangen wird, obwohl dieser nicht unterbrochen wird (sog. False-Positive).When monitoring a line of sight or a controlled area with a light barrier or light grid, the problem is that the transmitter and receiver must be precisely aligned and can potentially become misaligned. This can lead to the control beam not being received by the receiver, even though it is not interrupted (a so-called false positive).

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Überwachungssystem bereitzustellen, bei dem keine präzise Ausrichtung der Überwachungseinheiten zueinander erfolgen muss. Der Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, eine Laserbearbeitungsanordnung mit einem solchen Überwachungssystem bereitzustellen.The invention is based on the object of providing a monitoring system in which precise alignment of the monitoring units to one another is not necessary. The invention is also based on the object of providing a laser processing arrangement with such a monitoring system.

Gegenstand der ErfindungSubject of the invention

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Überwachungssystem der eingangs genannten Art, das zur Überwachung der Sichtlinie durch eine Signalübertragung in Form einer Funkübertragung zwischen der ersten Überwachungseinheit und der zweiten Überwachungseinheit ausgebildet ist.This object is achieved by a monitoring system of the type mentioned above, which is designed to monitor the line of sight by means of a signal transmission in the form of a radio transmission between the first monitoring unit and the second monitoring unit.

Bei dem erfindungsgemäßen Überwachungssystem wird an Stelle einer Lichtschranke zur Überwachung der Sichtlinie eine Funkschranke verwendet. An Stelle eines Lichtstrahls zur Überwachung der Sichtlinie wird bei der Funkschranke eine Funkübertragung in Form von Funksignalen verwendet. Das funkbasierte Überwachungssystem bzw. ein jeweilige Überwachungseinheit sind ausgebildet, um zu erkennen, wenn ein funkabsorbierender Körper, beispielsweise ein Mensch, die Sichtlinie, d.h. eine in der Regel geradlinige, direkte Linie zwischen den beiden Überwachungseinheiten, verdeckt bzw. unterbricht. Für den Fall, dass die Sichtlinie teilweise durch einen funkabsorbierenden Körper unterbrochen wird, nimmt das Funksignal einen Umweg über eine Reflexion an anderen Gegenständen im Raum, der in der Messung der Funkübertragung, genauer gesagt in den Signallaufzeiten der Funksignale, sichtbar wird. Die Verlässlichkeit einer solchen Überwachung liegt darin begründet, dass übliche Reflexionen des Funksignals bei der Funkübertragung zwischen den Überwachungseinheiten erkannt werden können und nicht zu False-Positives führen. Die hier beschriebene Funkschranke kann eine Lichtschranke ersetzen. Ebenso können Lichtgitter, die eine Mehrzahl von Sichtlinien überwachen, durch ein Funkgitter bzw. einen funkbasierten Schutzzaun ersetzt werden, wie weiter unten näher beschrieben wird.In the monitoring system according to the invention, a radio barrier is used instead of a light barrier for monitoring the line of sight. Instead of a light beam for monitoring the line of sight, the radio barrier uses radio transmission in the form of radio signals. The radio-based monitoring system or a respective monitoring unit is designed to detect when a radio-absorbing body, for example a person, obscures or interrupts the line of sight, i.e., a generally straight, direct line between the two monitoring units. In the event that the line of sight is partially interrupted by a radio-absorbing body, the radio signal takes a detour via a reflection from other objects in the room, which becomes visible in the measurement of the radio transmission, more precisely in the signal propagation times of the radio signals. The reliability of such monitoring is based on the fact that common reflections of the radio signal during radio transmission between the monitoring units can be detected and do not lead to false positives. The radio barrier described here can replace a light barrier. Likewise, light grids that monitor multiple lines of sight can be replaced by a radio grid or a radio-based safety fence, as described in more detail below.

Bei einer Ausführungsform sind die Überwachungseinheiten zur UWB(Ultrabreitband)-Funkübertragung ausgebildet. Die Erkennung von kleinen Gegenständen, welche die Sichtlinie teilweise verdecken, erfordert eine hohe Genauigkeit bei der Messung der Funksignale, genauer gesagt bei der Messung der Signallaufzeiten der Funksignale oder - äquivalent dazu - des aus der jeweiligen Signallaufzeit bestimmten Abstands zwischen den Überwachungseinheiten. Die erforderliche Genauigkeit liegt typischerweise in der Größenordnung von wenigen Millimetern. Mit Hilfe von geeigneten Maßnahmen (s.u.) kann mit einer UWB-Funkübertragung eine Abstandsmessung mit einer Auflösung bzw. Messgenauigkeit im Millimeter-Bereich realisiert werden.In one embodiment, the monitoring units are configured for UWB (ultra-wideband) radio transmission. The detection of small objects that partially obscure the line of sight requires high accuracy in measuring the radio signals, more precisely in measuring the signal propagation times of the radio signals or, equivalently, the distance between the monitoring units determined from the respective signal propagation times. The required accuracy is typically on the order of a few millimeters. With the help of suitable measures (see below), distance measurement with a resolution or measurement accuracy in the millimeter range can be realized using UWB radio transmission.

Bislang konnte mit der UWB-Funkübertragung typischerweise nur eine Auflösung in der Größenordnung von ca. 10 cm erreicht werden. Auch eine UWB-Funkübertragung mit einer solchen Genauigkeit ist jedoch viel präziser als andere für die Lokalisierung verwendete Funktechnologien. Die Weiterentwicklung der UWB-Funkübertragung auf Millimetergenauigkeit (s.u.) vergrößert den Vorteil, den die UWB-Funkübertragung gegenüber anderen kurzreichweitigen Funktechnologien wie Wi-Fi und BLE(Bluetooth low energy) aufweist, wenn es um eine präzise Lokalisierung geht.So far, UWB radio transmission has typically only achieved a resolution of approximately 10 cm. However, even UWB radio transmission with such accuracy is much more precise than other The radio technologies used for localization. The further development of UWB radio transmission to millimeter accuracy (see below) increases the advantage that UWB radio transmission has over other short-range radio technologies such as Wi-Fi and BLE (Bluetooth Low Energy) when it comes to precise localization.

Da die UWB-Funkübertragung in einem saubereren, höheren Frequenzband betrieben wird als Wi-Fi und BLE, beeinträchtigt diese zudem nicht den Betrieb anderer drahtloser Protokolle. Die UWB-Funkübertragung bzw. die UWB-Lokalisierung kann in bestehende drahtlose Betriebsumgebungen integriert werden, ohne störende Signalinterferenzen zu verursachen. Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal der UWB-Technologie stellt das inhärent hohe Maß an Sicherheit dar. Während andere Technologien die Signalstärke (RSSI) zur Bestimmung von Entfernung und Standort nutzen, basiert die UWB-Technologie auf Time-of-Flight bzw. Time-of-Arrival-Berechnungen. Daher ist es viel schwieriger, UWB-Messungen zu verändern und die Technologie ist weit weniger anfällig für Relais-Angriffe. Zudem lassen sich mit UWB-Technologie ggf. auch größere Entfernungen überbrücken. Grundsätzlich kann die Funkübertragung auch auf andere Weise als durch UWB erfolgen, beispielsweise durch Radar, allerdings sind langwellige Radiofrequenzen aufgrund der geringen Auflösung in der Regel ungeeignet.Furthermore, because UWB radio transmission operates in a cleaner, higher frequency band than Wi-Fi and BLE, it does not interfere with the operation of other wireless protocols. UWB radio transmission, or UWB localization, can be integrated into existing wireless operating environments without causing disruptive signal interference. Another advantageous feature of UWB technology is its inherently high level of security. While other technologies use signal strength (RSSI) to determine distance and location, UWB technology is based on time-of-flight or time-of-arrival calculations. Therefore, it is much more difficult to alter UWB measurements and the technology is far less vulnerable to relay attacks. Furthermore, UWB technology can potentially bridge longer distances. In principle, radio transmission can also be achieved using methods other than UWB, such as radar, but long-wave radio frequencies are generally unsuitable due to their low resolution.

Bei einer weiteren Ausführungsform weisen die Überwachungseinheiten einen Transceiver, bevorzugt einen UWB-Transceiver, auf oder sind als Transceiver, bevorzugt als UWB-Transceiver bzw. UWB-Anker, ausgebildet. Grundsätzlich kann eine erste Überwachungseinheit nur als Sender ausgebildet sein und eine zweite Überwachungseinheit kann nur als Empfänger ausgebildet sein, oder umgekehrt. Für die weiter unten beschriebenen Abstandsmessverfahren sowie für die Verwendung der Überwachungseinheiten als Knotenpunkte eines Überwachungsnetzwerks (s.u.) ist es jedoch günstig, wenn die Überwachungseinheiten als Transceiver ausgebildet sind bzw. einen Transceiver, d.h. sowohl einen Sender als auch einen Empfänger, aufweisen. UWB-Transceiver senden und empfangen omnidirektional und müssen daher nicht ausgerichtet werden. Die Abdeckung der Überwachungseinheiten bzw. der UWB-Transceiver muss nicht optisch durchlässig sein und ermöglicht daher zudem ggf. neue Design-Varianten.In a further embodiment, the monitoring units have a transceiver, preferably a UWB transceiver, or are designed as a transceiver, preferably as a UWB transceiver or UWB anchor. In principle, a first monitoring unit can be designed only as a transmitter and a second monitoring unit can be designed only as a receiver, or vice versa. However, for the distance measurement methods described below and for the use of the monitoring units as nodes of a monitoring network (see below), it is advantageous if the monitoring units are designed as transceivers or have a transceiver, i.e., both a transmitter and a receiver. UWB transceivers transmit and receive omnidirectionally and therefore do not need to be aligned. The cover of the monitoring units or the UWB transceivers does not have to be optically transparent and therefore also enables new design variants if necessary.

Die Überwachungseinheiten des Überwachungssystems können grundsätzlich mit einer zentralen Einheit verbunden sein, welche eine Auswertung der Funkübertragung vornimmt, um eine Unterbrechung der Sichtlinie zu detektieren, es ist aber auch möglich, dass die Überwachungseinheiten autonom sind, d.h. dass diese selbst eine Unterbrechung der Sichtlinie detektieren und bei der Detektion geeignete Maßnahmen einleiten bzw. auslösen. In diesem Fall weist das Überwachungssystem in der Regel keine zentrale Überwachungseinheit auf.The monitoring units of the surveillance system can generally be connected to a central unit that evaluates the radio transmission to detect a line-of-sight interruption. However, it is also possible for the monitoring units to be autonomous, i.e., they themselves detect a line-of-sight interruption and initiate or trigger appropriate measures upon detection. In this case, the surveillance system generally does not have a central monitoring unit.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist das Überwachungssystem zur Überwachung der Sichtlinie anhand einer Signallaufzeit der Funkübertragung zwischen der ersten Überwachungseinheit und der zweiten Überwachungseinheit, insbesondere anhand eines aus der Signallaufzeit bestimmten Abstands zwischen der ersten Überwachungseinheit und der zweiten Überwachungseinheit, ausgebildet. Anhand der Signallaufzeit der Funkübertragung, genauer gesagt von einem oder von mehreren Funksignalen, die von einer Überwachungseinheit zur anderen gesendet werden, kann auf bekannte Weise eine Abstandmessung zwischen den beiden Überwachungseinheiten realisiert werden. Die Übertragung von Funksignalen zwischen den beiden Überwachungseinheiten findet mit möglichst großer Wiederholfrequenz statt, um eine kontinuierliche Überwachung der Sichtlinie zu gewährleisten.In a further embodiment, the monitoring system is designed to monitor the line of sight based on a signal propagation time of the radio transmission between the first monitoring unit and the second monitoring unit, in particular based on a distance between the first monitoring unit and the second monitoring unit determined from the signal propagation time. Based on the signal propagation time of the radio transmission, more precisely, on one or more radio signals sent from one monitoring unit to the other, a distance measurement between the two monitoring units can be realized in a known manner. The transmission of radio signals between the two monitoring units takes place with the highest possible repetition frequency to ensure continuous monitoring of the line of sight.

Bei einer Weiterbildung dieser Ausführungsform ist das Überwachungssystem ausgebildet, anhand einer Abweichung der Signallaufzeit von einer Soll-Signallaufzeit, insbesondere anhand einer Abweichung des aus der Signallaufzeit bestimmten Abstands von einem Soll-Abstand zwischen der ersten und der zweiten Überwachungseinheit, ein Unterbrechen der Sichtlinie zu detektieren. Aufgrund der präzisen Abstandsmessung durch die UWB-Funktechnologie kann ein funkabsorbierender Körper, z.B. ein Mensch oder ein Körperteil eines Menschen, detektiert bzw. registriert werden, der zwischen den beiden Überwachungseinheiten positioniert wird und die Sichtlinie verdeckt bzw. unterbricht. In diesem Fall weicht der gemessene Abstand vom Soll-Abstand zwischen den beiden Überwachungseinheiten ab oder es tritt ggf. ein kompletter Paketverlust bei der Funkübertragung auf. Ist dies der Fall, löst die Funkschranke aus, d.h. das Überwachungssystem detektiert das Unterbrechen der Sichtlinie.In a further development of this embodiment, the monitoring system is designed to detect an interruption of the line of sight based on a deviation of the signal propagation time from a target signal propagation time, in particular based on a deviation of the distance determined from the signal propagation time from a target distance between the first and second monitoring units. Due to the precise distance measurement using UWB radio technology, a radio-absorbing body, e.g., a person or a part of a person's body, positioned between the two monitoring units and obscuring or interrupting the line of sight can be detected or registered. In this case, the measured distance deviates from the target distance between the two monitoring units, or a complete packet loss may occur during radio transmission. If this is the case, the radio barrier is triggered, i.e., the monitoring system detects the interruption of the line of sight.

Der Soll-Abstand entspricht typischerweise dem tatsächlichen, d.h. minimalen Abstand zwischen den beiden Überwachungseinheiten, die in der Regel ortsfest angeordnet sind. Es ist theoretisch auch möglich, dass der Soll-Abstand anhand einer Strecke bestimmt wird, die über einen Reflektor für die Funksignale führt. In diesem Fall führt die überwachte Sichtlinie ebenfalls über den Reflektor. Der Soll-Abstand kann mit Hilfe der Überwachungseinheiten oder ggf. durch eine andere Art der Abstandsmessung bestimmt werden. Typischerweise ist der gemessene Abstand bei einer Unterbrechung der Sichtlinie größer als der Soll-Abstand. Die Überwachungseinheiten können stationär installiert sein, es ist aber auch möglich, dass diese z.B. in Form von tragbaren UWB-Transceivern lösbar an Wänden oder anderen Gegenständen befestigt werden, um eine Sichtlinie zu überwachen. Auf diese Weise kann ein mobiles Überwachungssystem realisiert werden.The target distance typically corresponds to the actual, i.e., minimum distance between the two monitoring units, which are usually fixed. It is theoretically also possible for the target distance to be determined based on a path that passes over a reflector for the radio signals. In this case, the monitored line of sight also passes over the reflector. The target distance can be determined using the monitoring units or, if necessary, by another type of distance measurement. Typically, the measured distance is greater than the target distance when the line of sight is interrupted. The monitoring units can be installed stationary, However, it is also possible for these devices, for example in the form of portable UWB transceivers, to be detachably attached to walls or other objects to monitor a line of sight. In this way, a mobile surveillance system can be realized.

Wird an einer Überwachungseinheit ein Soll-Abstand zu einer anderen Überwachungseinheit eingestellt bzw. vorgegeben und dort gespeichert oder wird der Soll-Abstand mit Hilfe der Überwachungseinheiten an einer unterbrechungsfreien Sichtlinie eingemessen, kann eine jeweilige Überwachungseinheit autonom entscheiden, ob eine signifikante Abweichung der Signallaufzeit von der Soll-Signallaufzeit bzw. des Abstands vom Soll-Abstand bzw. ein vollständiger Paktverlust bei der Funkübertragung vorliegt und ein Verdecken bzw. Unterbrechen der Sichtlinie detektieren. Beispielsweise kann hierbei geprüft werden, ob die Abweichung vom Soll-Abstand einen Schwellwert überschreitet. Ist dies der Fall, kann die jeweilige Überwachungseinheit einen Alarm auslösen, beispielsweise indem diese selbst ein akustisches und/oder optisches Alarmsignal erzeugt. Alternativ oder zusätzlich kann ein Alarmsignal an eine Alarmzentrale übermittelt werden, die Teil des Überwachungssystems sein kann oder bei der es sich um eine externe Alarmzentrale handeln kann.If a target distance to another monitoring unit is set or specified on a monitoring unit and saved there, or if the target distance is measured using the monitoring units along an uninterrupted line of sight, each monitoring unit can autonomously decide whether there is a significant deviation of the signal propagation time from the target signal propagation time or the distance from the target distance, or whether there is a complete loss of packet during radio transmission, and detect whether the line of sight has been obscured or interrupted. For example, it can be checked whether the deviation from the target distance exceeds a threshold. If this is the case, the respective monitoring unit can trigger an alarm, for example by generating an acoustic and/or visual alarm signal itself. Alternatively or additionally, an alarm signal can be transmitted to an alarm center, which can be part of the monitoring system or an external alarm center.

Bei einer weiteren Weiterbildung sind die Überwachungseinheiten zur Messung des Abstands durch ein zeitstempel-basiertes Abstandsmessverfahren, bevorzugt durch Two-Way-Ranging, d.h. durch Zweiweg-Entfernungsmessung, und/oder durch ein phasenbasiertes Abstandsmessverfahren ausgebildet. Der Abstand zwischen zwei nicht zeitlich synchronisierten Überwachungseinheiten kann z.B. durch das sogenannte Two-Way-Ranging erfolgen, vgl. beispielsweise den Artikel „ https://en.wikipedia.org/wiki/Symmetrical_double-sided_two-way_ranging“ oder den Artikel „Error Corrections for Ultrawideband Ranging“, J. Sidorenko et al., IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, Vol. 69, No. 11, November 2020 , die jeweils durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht werden. Für die Messung des Abstands zwischen den beiden Überwachungseinheiten kann insbesondere ein phasenbasiertes Abstandsmessverfahren verwendet werden, wie es in der DE 102022202846A1 beschrieben ist, die durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht wird. Insbesondere mit dem dort beschriebenen Verfahren kann eine Genauigkeit der Abstandsmessung im Millimeterbereich realisiert werden, vgl. auch den link „https://www.nxp.com/company/blog/nxp-continues-to-advance-uwbtaking-accuracy-to-mm-level:BL-NXP-ADVANCE-UWB-ACCURACY-MM-LEVEL“. Die von der Fa. NXP vertriebenen UWB-Transceiver erlauben die Realisierung einer Entfernungsauflösung im niedrigen Millimeterbereich, unabhängig von der überbrückten Strecke.In a further development, the monitoring units are designed to measure the distance using a time-stamp-based distance measurement method, preferably two-way ranging, i.e., two-way distance measurement, and/or a phase-based distance measurement method. The distance between two non-synchronized monitoring units can be determined, for example, using so-called two-way ranging, see, for example, the article " https://en.wikipedia.org/wiki/Symmetrical_double-sided_two-way_ranging” or the article “Error Corrections for Ultrawideband Ranging”, J. Sidorenko et al., IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, Vol. 69, No. November 11, 2020 , each of which is incorporated in its entirety by reference into this application. For measuring the distance between the two monitoring units, a phase-based distance measuring method can be used, as described in DE 102022202846A1 , which is incorporated by reference in its entirety into this application. In particular, the method described therein enables distance measurement accuracy in the millimeter range to be achieved; see also the link "https://www.nxp.com/company/blog/nxp-continues-to-advance-uwbtaking-accuracy-to-mm-level:BL-NXP-ADVANCE-UWB-ACCURACY-MM-LEVEL." The UWB transceivers marketed by NXP enable distance resolution in the low millimeter range, regardless of the distance covered.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist das Überwachungssystem zur Überwachung von Sichtlinien zwischen mindestens zwei Paaren von Überwachungseinheiten durch eine Funkübertragung zwischen den beiden Überwachungseinheiten eines jeweiligen Paars von Überwachungseinheiten ausgebildet. Wie dies bei Lichtschranken üblich ist, können auch mehrere Funkschranken, die jeweils eine Sichtlinie überwachen, ein Funkgitter bilden und beispielsweise einen funkbasierten Zaun erzeugen, der zur Überwachung eines Flächenbereichs dient. Insbesondere bei der Realisierung eines solchen Funkgitters ist es vorteilhaft, dass die Überwachungseinheiten nicht relativ zueinander ausgerichtet werden müssen. Es versteht sich, dass die Sichtlinien nicht zwingend in einer gemeinsamen Fläche verlaufen müssen, sondern auch zur Überwachung eines Kontrollvolumens bzw. eines Kontrollbereichs in drei oder mehr unterschiedlichen Richtungen verlaufen können.In a further embodiment, the monitoring system is designed to monitor lines of sight between at least two pairs of monitoring units by radio transmission between the two monitoring units of a respective pair of monitoring units. As is common with light barriers, several radio barriers, each monitoring a line of sight, can form a radio grid and, for example, create a radio-based fence that serves to monitor a surface area. Particularly when implementing such a radio grid, it is advantageous that the monitoring units do not have to be aligned relative to one another. It is understood that the lines of sight do not necessarily have to run in a common area, but can also run in three or more different directions to monitor a controlled volume or a controlled area.

Bevorzugt ist mindestens eine Überwachungseinheit zur Überwachung von mindestens zwei Sichtlinien zwischen der Überwachungseinheit und mindestens zwei anderen Überwachungseinheiten durch eine Funkübertragung zwischen der Überwachungseinheit und den mindestens zwei anderen Überwachungseinheiten ausgebildet. Anders als bei Lichtschranken bzw. Lichtgittern, bei denen ein jeweiliger Sender bzw. Empfänger aufgrund des Erfordernisses der gegenseitigen Ausrichtung nur zur Überwachung einer Sichtlinie dienen kann, können die hier beschriebenen Überwachungseinheiten, insbesondere in Form von Transceivern, als Knoten bzw. als (mehrdimensionale) Knotenpunkte eines Überwachungsnetzwerks dienen und mehrere Sichtlinien gleichzeitig überwachen. Bei den weiter oben beschriebenen zwei oder mehr Paaren von Überwachungseinheiten muss es sich daher nicht zwingend um unterschiedliche Überwachungseinheiten handeln, vielmehr kann ein- und dieselbe Überwachungseinheit zwei oder mehr Paaren von Überwachungseinheiten zugeordnet sein, die jeweils eine gemeinsame Sichtlinie überwachen.Preferably, at least one monitoring unit is designed to monitor at least two lines of sight between the monitoring unit and at least two other monitoring units by radio transmission between the monitoring unit and the at least two other monitoring units. Unlike light barriers or light grids, in which a respective transmitter or receiver can only be used to monitor one line of sight due to the requirement of mutual alignment, the monitoring units described here, particularly in the form of transceivers, can serve as nodes or (multidimensional) nodes of a monitoring network and monitor multiple lines of sight simultaneously. The two or more pairs of monitoring units described above therefore do not necessarily have to be different monitoring units; rather, one and the same monitoring unit can be assigned to two or more pairs of monitoring units, each of which monitors a common line of sight.

Bei einer Weiterbildung ist zur Überwachung eines Flächenbereichs, insbesondere eines Grenzabschnitts eines Kontrollbereichs, eine erste Gruppe von Überwachungseinheiten an einem ersten Rand des Flächenbereichs und eine zweite Gruppe von Überwachungseinheiten an einem zweiten Rand des Flächenbereichs angeordnet, um Sichtlinien zwischen den Überwachungseinheiten der ersten Gruppe von Überwachungseinheiten und den Überwachungseinheiten der zweiten Gruppe von Überwachungseinheiten zu überwachen. In diesem Fall kann der Flächenbereich überwacht werden, indem mehrere Überwachungseinheiten z.B. in einer Matrix angeordnet werden. Beispielsweise können die Überwachungseinheiten einer Gruppe in einer Überwachungssäule oder dergleichen übereinander angeordnet sein, um eine Mehrzahl von Sichtlinien zu den Überwachungseinheiten der anderen Gruppe zu überwachen. Hierbei kann grundsätzlich eine Eins-zu-Eins Zuordnung zwischen den Überwachungseinheiten der jeweiligen Gruppen erfolgen, d.h. jedes Paar von Überwachungseinheiten überwacht genau eine Sichtlinie. In der Regel ist es jedoch günstig, wenn eine N-zu-N Zuordnung zwischen den N Überwachungseinheiten der jeweiligen Gruppen erfolgt, d.h. wenn jede Überwachungseinheit der ersten Gruppe eine Anzahl von N Sichtlinien zu den N Überwachungseinheiten der zweiten Gruppe überwacht. Werden die Überwachungseinheiten einer jeweiligen Gruppe oder von beiden Gruppen zeitlich synchronisiert, kann ein optimiertes Messverfahren angewendet werden, um die Messfrequenz und/oder die Messgenauigkeit zu erhöhen. Für die zeitliche Synchronisation kann beispielsweise ein gemeinsames Taktsignal verwendet werden. Es versteht sich, dass die Anzahl der Überwachungseinheiten der beiden Gruppen auch unterschiedlich sein kann.In a further development, for monitoring a surface area, in particular a boundary section of a control area, a first group of monitoring units is arranged at a first edge of the surface area and a second group of monitoring units is arranged at a second edge of the surface area in order to monitor lines of sight between the monitoring units of the first group of monitoring units and the monitoring units of the second group of monitoring units. In this case The area can be monitored by arranging several monitoring units, e.g. in a matrix. For example, the monitoring units of one group can be arranged one above the other in a monitoring column or the like in order to monitor a plurality of lines of sight to the monitoring units of the other group. In principle, a one-to-one assignment can be made between the monitoring units of the respective groups, i.e. each pair of monitoring units monitors exactly one line of sight. As a rule, however, it is advantageous if an N-to-N assignment is made between the N monitoring units of the respective groups, i.e. if each monitoring unit of the first group monitors a number of N lines of sight to the N monitoring units of the second group. If the monitoring units of a respective group or of both groups are synchronized in time, an optimized measuring method can be used to increase the measuring frequency and/or the measuring accuracy. For example, a common clock signal can be used for the temporal synchronization. It goes without saying that the number of monitoring units in the two groups can also be different.

Bei dem überwachten Flächenbereich kann es sich beispielsweise um einen Grenzabschnitt eines Kontrollbereichs in Form eines Arbeitsbereichs handeln, der einen Gefahrenbereich um einen Laserbearbeitungskopf umfasst, wie dies in der EP 2886242 A1 beschrieben ist, die durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht wird. Durch das Überwachungssystem, insbesondere mit der N-zu-N-Linienverbindung, kann das Betreten des Kontrollbereichs detektiert werden und erforderlichenfalls der Laserbearbeitungskopf abgeschaltet werden. Das Überwachungssystem, insbesondere mit der N-zu-N-Linienverbindung, kann neben der Absicherung von Arbeitsbereichen von Maschinen, insbesondere von Werkzeugmaschinen, auch als Sicherheitseinrichtung z.B. zum Diebstahlschutz in größeren Räumen verwendet werden.The monitored area may, for example, be a boundary section of a control area in the form of a working area that includes a danger zone around a laser processing head, as described in the EP 2886242 A1 which is incorporated by reference in its entirety into this application. The monitoring system, particularly with the N-to-N line connection, can detect entry into the controlled area and, if necessary, shut down the laser processing head. The monitoring system, particularly with the N-to-N line connection, can be used not only to secure the working areas of machines, especially machine tools, but also as a security device, e.g., for theft protection in larger rooms.

Bei einer weiteren Ausführungsform sind die Überwachungseinheiten zur Radarüberwachung, insbesondere in Form von Näherungssensoren, ausgebildet. Zusätzlich zur Nutzung der Überwachungseinheiten als Knotenpunkte zur Überwachung von Sichtlinien können diese, insbesondere wenn sie in Form von UWB-Transceivern ausgebildet sind bzw. UWB-Transceiver aufweisen, als Radargeräte bzw. als Näherungssensoren dienen. Durch den Radar kann beispielsweise überwacht werden, ob sich Personen in einem überwachten Raum befinden. Auf diese Weise ermöglicht das Überwachungssystem zusätzlich bzw. parallel zu einer Zutrittsüberwachung auch eine Raumüberwachung eines Kontrollbereichs bzw. eines überwachten Volumens.In a further embodiment, the monitoring units are designed for radar monitoring, particularly in the form of proximity sensors. In addition to using the monitoring units as nodes for monitoring lines of sight, they can serve as radar devices or proximity sensors, particularly if they are designed in the form of UWB transceivers or have UWB transceivers. The radar can be used, for example, to monitor whether people are present in a monitored room. In this way, the monitoring system also enables spatial monitoring of a controlled area or a monitored volume in addition to or in parallel to access monitoring.

Bei einer weiteren Ausführungsform sind die Überwachungseinheiten zur Ortung bzw. Verfolgung („tracking“), zur Positionierung und/oder zum Navigieren von mobilen Objekten ausgebildet, die bevorzugt einen UWB-Tag aufweisen, wobei das Überwachungssystem insbesondere zwischen einem ersten Betriebsmodus zur Überwachung der mindestens einen Sichtlinie und einem zweiten Betriebsmodus zur Ortung, zur Positionierung und/oder zur Navigation der mobilen Objekte umschaltbar ist. Das Überwachungssystem kann zur Ortung und/oder zur Positionierung von mobilen Objekten ausgebildet sein, die in der Regel mit einem UWB-Tag versehen sind, welche die Lokalisierung, Positionierung bzw. Navigation mittels der Überwachungseinheiten in Form von UWB-Ankern ermöglichen. In dem ersten Betriebsmodus, der z.B. nachts aktiviert ist, kann das Überwachungssystem als Alarmanlage dienen und den Zutritt zu einem überwachten Kontrollbereich, z.B. in einem Museum, überwachen: Sobald eine Sichtlinie durchbrochen wird, löst das Überwachungssystem einen Alarm aus. In dem zweiten Betriebsmodus, der z.B. tagsüber bzw. während der Öffnungszeiten des Museums aktiviert ist, können Objekte z.B. in Form von Besuchern lokalisiert und positioniert bzw. durch das Museum navigiert werden (z.B. basierend auf omlox oder fira). Die Überwachungseinheiten werden in diesem Fall im Dual-Use-Betrieb genutzt. Es ist auch möglich, im zweiten Betriebsmodus eines oder mehrere mobile Objekte zu positionieren, beispielsweise eine Drohne, um eine automatische Inventur in einem Warenlager oder dergleichen durchzuführen und in dem ersten Betriebsmodus die Alarmfunktion des Überwachungssystems zu nutzen. Unabhängig davon, ob ein Umschalten zwischen den beiden Betriebsmodi möglich ist oder nicht, können auch Objekte z.B. in Form von Wertgegenständen mit einem UWB-Tag versehen und lokalisiert bzw. verfolgt werden. Es ist auch möglich, eine „Wurflichtschranke“ zu verwenden, bei der eine oder mehrere Sichtverbindungen zwischen einer mobilen Überwachungseinheit und einer oder mehreren stationären Überwachungseinheiten überwacht werden und eine Unterbrechung der Sichtverbindung(en) einen Alarm auslöst.In a further embodiment, the monitoring units are designed for tracking, positioning, and/or navigating mobile objects, which preferably have a UWB tag. The monitoring system is switchable, in particular, between a first operating mode for monitoring the at least one line of sight and a second operating mode for locating, positioning, and/or navigating the mobile objects. The monitoring system can be designed for locating and/or positioning mobile objects, which are generally provided with a UWB tag, which enables localization, positioning, or navigation using the monitoring units in the form of UWB anchors. In the first operating mode, which is activated, for example, at night, the monitoring system can serve as an alarm system and monitor access to a monitored control area, e.g., in a museum: As soon as a line of sight is breached, the monitoring system triggers an alarm. In the second operating mode, which is activated during the day or during the museum's opening hours, objects such as visitors can be located and positioned or navigated through the museum (e.g., based on omlox or fira). In this case, the monitoring units are used in dual-use mode. It is also possible to position one or more mobile objects, such as a drone, in the second operating mode to conduct an automatic inventory in a warehouse or the like, and to use the alarm function of the monitoring system in the first operating mode. Regardless of whether switching between the two operating modes is possible or not, objects such as valuables can also be tagged with a UWB tag and located or tracked. It is also possible to use a "projected light barrier," in which one or more lines of sight between a mobile monitoring unit and one or more stationary monitoring units are monitored, and an interruption of the line of sight(s) triggers an alarm.

Die Erfindung betrifft auch eine Laserbearbeitungsmaschinen-Anordnung, umfassend: einen Kontrollbereich, in dem ein Laserbearbeitungskopf angeordnet ist, sowie ein Überwachungssystem, das wie weiter oben beschrieben ausgebildet ist, zum Detektieren des Betretens des Kontrollbereichs, bevorzugt zum Detektieren eines Durchtritts durch einen Grenzabschnitt des Kontrollbereichs. Das Überwachungssystem kann ausgebildet sein, den Laserbearbeitungskopf automatisch abzuschalten, wenn es ein Betreten des Kontrollbereichs registriert. Das Überwachungssystem kann insbesondere einen Durchtritt durch den Grenzabschnitt des Kontrollbereichs detektieren, der sich beispielsweise zwischen zwei Gruppen von Überwachungseinheiten befinden kann, die in dem Grenzabschnitt einen funkbasierten Schutzzaun erzeugen. Es versteht sich dass das Überwachungssystem auch zur Überwachung von anderen Bereichen als Kontrollbereichen von Laserbearbeitungsmaschinen ausgebildet sein kann, beispielsweise zur Überwachung von Bereichen in Gebäuden oder dergleichen.The invention also relates to a laser processing machine arrangement, comprising: a control area in which a laser processing head is arranged, and a monitoring system configured as described above for detecting entry into the control area, preferably for detecting passage through a boundary section of the control area. The monitoring system can be configured to automatically deactivate the laser processing head when it detects entry into the control area. The monitoring system can, in particular, detect a passage through the boundary section of the controlled area, which can be located, for example, between two groups of monitoring units that create a radio-based protective fence in the boundary section. It is understood that the monitoring system can also be designed to monitor areas other than the controlled areas of laser processing machines, for example, to monitor areas in buildings or the like.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.Further advantages of the invention will become apparent from the description and the drawings. Likewise, the above-mentioned and further listed features can be used individually or in combination. The embodiments shown and described are not intended to be exhaustive, but rather serve as examples for describing the invention.

Es zeigen:

  • 1a,b eine schematische Darstellung eines Überwachungssystems, das zwei Überwachungseinheiten zur Überwachung einer Sichtlinie durch UWB-Funkübertragungen aufweist,
  • 2 eine schematische Darstellung eines Überwachungssystems, das zur Überwachung eines Flächenbereichs zwei Gruppen von Überwachungseinheiten an Rändern des Flächenbereichs aufweist, und
  • 3 eine schematische Darstellung einer Laserbearbeitungsmaschinen-Anordnung mit einem Überwachungssystem zum Detektieren des Betretens eines Kontrollbereichs.
They show:
  • 1a ,b a schematic representation of a surveillance system comprising two monitoring units for monitoring a line of sight by UWB radio transmissions,
  • 2 a schematic representation of a monitoring system having two groups of monitoring units at the edges of an area for monitoring the area, and
  • 3 a schematic representation of a laser processing machine arrangement with a monitoring system for detecting entry into a controlled area.

In der folgenden Beschreibung der Zeichnungen werden für gleiche bzw. funktionsgleiche Bauteile identische Bezugszeichen verwendet.In the following description of the drawings, identical reference symbols are used for identical or functionally identical components.

1a,b zeigen ein funkbasiertes Überwachungssystem 1, das zwei Überwachungseinheiten 2, 3 in Form von UWB-Transceivern aufweist. Die beiden stationären Überwachungseinheiten 2, 3 sind entlang einer Sichtlinie 4 in einem Abstand A angeordnet, der im gezeigten Beispiel bei 10 Metern liegt. Das Überwachungssystem 1 ist zur Überwachung der Sichtlinie 4 durch eine Signalübertragung in Form einer UWB-Funkübertragung zwischen den beiden Überwachungseinheiten 2, 3 ausgebildet, die beide zur UWB-Funkübertragung ausgebildet sind. 1a ,b show a radio-based surveillance system 1 comprising two monitoring units 2, 3 in the form of UWB transceivers. The two stationary monitoring units 2, 3 are arranged along a line of sight 4 at a distance A, which in the example shown is 10 meters. The surveillance system 1 is configured to monitor the line of sight 4 by transmitting signals in the form of UWB radio transmission between the two monitoring units 2, 3, both of which are configured for UWB radio transmission.

Die Überwachung der Sichtlinie 4 mit Hilfe der UWB-Funkübertragung erfolgt anhand einer Signallaufzeit bzw. anhand von Signallaufzeiten T, T' von UWB-Funksignalen, die zwischen den beiden Überwachungseinrichtungen 2, 3 ausgetauscht werden. Wie in 1a zu erkennen ist, kann die Übertragung der UWB-Funksignale zwischen den beiden Überwachungseinheiten 2, 3 auf zwei unterschiedlichen Signalwegen 5, 5' erfolgen, wobei der erste, kürzere Signalweg 5 entlang der Sichtlinie 4 verläuft und der zweite, längere Signalweg 5' über einen Reflektor 6 verläuft. Der Reflektor 6 ist nicht zum Zweck der Funkübertragung zwischen den beiden Überwachungseinheiten 2, 3 angeordnet, vielmehr werden die UWB-Funksignale praktisch an jedem in einem Raum vorhandenen Objekt reflektiert.The monitoring of the line of sight 4 using UWB radio transmission is carried out based on a signal propagation time or propagation times T, T' of UWB radio signals exchanged between the two monitoring devices 2, 3. As in 1a As can be seen, the transmission of the UWB radio signals between the two monitoring units 2, 3 can take place on two different signal paths 5, 5', whereby the first, shorter signal path 5 runs along the line of sight 4 and the second, longer signal path 5' runs via a reflector 6. The reflector 6 is not arranged for the purpose of radio transmission between the two monitoring units 2, 3; rather, the UWB radio signals are reflected by practically every object present in a room.

Die Signallaufzeit T' entlang des zweiten Signalwegs 5', der über den Reflektor 6 führt, ist länger als entlang des ersten Signalwegs T. Die beiden Überwachungseinheiten 2, 3 sind zur Bestimmung eines Abstands AT zwischen den beiden Überwachungseinheiten 2, 3 anhand der Signallaufzeit T, T' ausgebildet, wobei bei der Bestimmung des Abstands AT nur die kürzere bzw. minimale Signallaufzeit T berücksichtigt wird. Der über die Signallaufzeit T, T' bestimmte Abstand AT entspricht einem Soll-Abstand, der mit dem Ist-Abstand A zwischen den beiden Überwachungseinheiten 2, 3 von A = 10 m übereinstimmt.The signal propagation time T' along the second signal path 5', which leads via the reflector 6, is longer than along the first signal path T. The two monitoring units 2, 3 are designed to determine a distance A T between the two monitoring units 2, 3 based on the signal propagation time T, T', whereby only the shorter or minimum signal propagation time T is taken into account when determining the distance A T. The distance A T determined via the signal propagation time T, T' corresponds to a target distance that corresponds to the actual distance A between the two monitoring units 2, 3 of A = 10 m.

Während bei dem in 1a gezeigten Beispiel die Sichtlinie 4 zwischen den beiden Überwachungseinheiten 2, 3 nicht unterbrochen ist, ist bei dem in 1b gezeigten Beispiel die Sichtlinie 4 zwischen den beiden Überwachungseinheiten 2, 3 unterbrochen, da sich eine Person 7 auf der Sichtlinie 4 befindet. Da der entlang der Sichtlinie 4 verlaufende kürzere Signalweg 5 unterbrochen ist, kann die Signalübertragung nur entlang des zweiten, längeren Signalwegs 5' mit der längeren Signallaufzeit T' erfolgen. Der aufgrund der längeren Signallaufzeit über den Reflektor 6 von den Überwachungseinheiten 2, 3 bestimmte Abstand AT' liegt in dem in 1b gezeigten Beispiel, bei dem der Reflektor 6 in der Mitte zwischen den beiden Überwachungseinheiten 2, 3 angeordnet ist und einen Abstand von 10 cm von der Sichtlinie 4 aufweist, bei AT' = 10,002 m.While in 1a shown example, the line of sight 4 between the two monitoring units 2, 3 is not interrupted, in the case of 1b In the example shown, the line of sight 4 between the two monitoring units 2, 3 is interrupted because a person 7 is located on the line of sight 4. Since the shorter signal path 5 running along the line of sight 4 is interrupted, the signal transmission can only take place along the second, longer signal path 5' with the longer signal propagation time T'. The distance A T' determined by the monitoring units 2, 3 due to the longer signal propagation time via the reflector 6 lies in the 1b shown example, in which the reflector 6 is arranged in the middle between the two monitoring units 2, 3 and is at a distance of 10 cm from the line of sight 4, at A T' = 10.002 m.

Bei dem in 1b gezeigten Beispiel wird anhand der Abweichung der Signallaufzeit T' von der Soll-Signallaufzeit T entlang der Sichtlinie 4, genauer gesagt anhand der Abweichung des aus der Signallaufzeit T' bestimmten Abstands AT' vom Soll-Abstand AT (der dem Ist-Abstand entspricht) durch das Überwachungssystem 1 ein Unterbrechen der Sichtlinie 4 detektiert. Das Überwachungssystem 1 bzw. eine jeweilige Überwachungseinheit 2, 3 kann beim Detektieren des Unterbrechens der Sichtlinie 4 einen Alarm auslösen und/oder andere Maßnahmen vornehmen bzw. initiieren.In the 1b In the example shown, an interruption of the line of sight 4 is detected by the monitoring system 1 based on the deviation of the signal propagation time T' from the target signal propagation time T along the line of sight 4, more precisely based on the deviation of the distance A T' determined from the signal propagation time T' from the target distance A T (which corresponds to the actual distance). The monitoring system 1 or a respective monitoring unit 2, 3 can trigger an alarm and/or take or initiate other measures upon detecting the interruption of the line of sight 4.

Anhand des in 1a,b beschriebenen Beispiels wird deutlich, dass die Genauigkeit bei der Bestimmung des Abstands AT, AT' im Bereich weniger Millimeter liegen sollte, damit das Unterbrechen der Sichtlinie 4 sicher erkannt werden kann. Um diese Genauigkeit zu ermöglichen, sind die Überwachungseinheiten 2, 3 zur Messung des Abstands AT, AT, durch ein zeitstempel-basiertes Abstandsmessverfahren, genauer gesagt durch Two-Way-Ranging, und/oder durch ein phasenbasiertes Abstandsmessverfahren ausgebildet, wie dies beispielsweise in der DE102022202846A1 beschrieben ist. Die Soll-Signallaufzeit T, die der Signalausbreitung entlang der Sichtlinie 4 entspricht, kann in den beiden Überwachungseinheiten 2, 3 hinterlegt bzw. gespeichert werden. Die Soll-Signallaufzeit T kann beispielsweise in einem Kalibrationsbetrieb des Überwachungssystems 1 bestimmt werden, in dem sichergestellt wird, dass die Sichtlinie 4 nicht unterbrochen ist. Die Soll-Signallaufzeit T kann aber auch auf andere Weise bestimmt werden.Based on the 1a ,b described example, it becomes clear that the accuracy in determining the distance A T , A T' should be in the range of a few millimeters, so that the interruption the line of sight 4 can be reliably detected. To enable this accuracy, the monitoring units 2, 3 are designed to measure the distance A T , A T , by a time stamp-based distance measuring method, more precisely by two-way ranging, and/or by a phase-based distance measuring method, as is the case, for example, in the DE102022202846A1 The target signal propagation time T, which corresponds to the signal propagation along the line of sight 4, can be stored in the two monitoring units 2, 3. The target signal propagation time T can be determined, for example, in a calibration operation of the monitoring system 1, in which it is ensured that the line of sight 4 is not interrupted. However, the target signal propagation time T can also be determined in another way.

2 zeigt ein Überwachungssystem 1, das zwei Gruppen G1, G2 mit jeweils vier Überwachungseinheiten 2a-d, 3a-d aufweist, die zur Überwachung eines Flächenbereichs F dienen. Die Überwachungseinheiten 2a-d der ersten Gruppe G1 sind an einem ersten, linken Rand des Flächenbereichs F in einer Überwachungssäule 8a übereinander angeordnet. Entsprechend sind die Überwachungseinheiten 3a-d der zweiten Gruppe G2 in einer Überwachungssäule 8b an einem zweiten, rechten Rand des Flächenbereichs F übereinander angeordnet, um Sichtlinien 4 zwischen den Überwachungseinheiten 2a-d der ersten Gruppe G1 von Überwachungseinheiten 2a-d und den Überwachungseinheiten 3a-d der zweiten Gruppe G2 von Überwachungseinheiten 3a-d zu überwachen. Aufgrund der Vielzahl von überwachten Sichtlinien 4 kann der gesamte Flächenbereich F zwischen den beiden Überwachungssäulen 8a, 8b überwacht werden. 2 shows a surveillance system 1 having two groups G1, G2, each with four monitoring units 2a-d, 3a-d, which serve to monitor a surface area F. The monitoring units 2a-d of the first group G1 are arranged one above the other in a monitoring column 8a at a first, left edge of the surface area F. Correspondingly, the monitoring units 3a-d of the second group G2 are arranged one above the other in a monitoring column 8b at a second, right edge of the surface area F in order to monitor lines of sight 4 between the monitoring units 2a-d of the first group G1 of monitoring units 2a-d and the monitoring units 3a-d of the second group G2 of monitoring units 3a-d. Due to the large number of monitored lines of sight 4, the entire surface area F between the two monitoring columns 8a, 8b can be monitored.

Eine jeweilige Überwachungseinheit 2a-d der ersten Gruppe G1 ist zur gleichzeitigen Überwachung von vier Sichtlinien 4 zu jeweils einer der vier Überwachungseinheiten 3a-d der zweigen Gruppe G2 ausgebildet. Entsprechend ist eine jeweilige Überwachungseinheit 3a-d der zweiten Gruppe G2 zur gleichzeitigen Überwachung von vier Sichtlinien 4 zu jeweils einer der vier Überwachungseinheiten 3a-d der ersten Gruppe G1 ausgebildet. Das in 2 gezeigte Überwachungssystem 1 dient somit der Überwachung von 4 x 4 = 16 Sichtlinien 4, die ein flächiges Netz bzw. einen funkbasierten Schutzzaun zur Überwachung des Flächenbereichs F bilden. Das Überwachungssystem 1 kann somit einen Durchtritt einer Person durch den Flächenbereich F detektieren.A respective monitoring unit 2a-d of the first group G1 is designed for the simultaneous monitoring of four lines of sight 4 to one of the four monitoring units 3a-d of the second group G2. Similarly, a respective monitoring unit 3a-d of the second group G2 is designed for the simultaneous monitoring of four lines of sight 4 to one of the four monitoring units 3a-d of the first group G1. 2 The surveillance system 1 shown thus serves to monitor 4 x 4 = 16 lines of sight 4, which form a planar network or a radio-based protective fence for monitoring the area F. The surveillance system 1 can thus detect a person passing through the area F.

Der Flächenbereich F kann beispielsweise einen von vier Grenzabschnitten 9a-d eines in 3 gezeigten Kontrollbereichs 10 bilden, dessen Betreten mit Hilfe einer Überwachungseinrichtung 1 überwacht wird, die vier der in 2 gezeigten Überwachungssäulen 8a-d aufweist, die in 3 in einer Draufsicht dargestellt sind. Zwischen jeweils zwei der Überwachungssäulen 8a-d ist ein Flächenbereich in Form eines Grenzabschnitts 9a-d gebildet. Der Durchtritt durch den jeweiligen Grenzabschnitt 9a-d wird auf die weiter oben in Zusammenhang mit 2 beschriebene Weise überwacht.The area F can, for example, be one of four boundary sections 9a-d of a 3 shown control area 10, the entry to which is monitored by means of a monitoring device 1, which has four of the 2 shown monitoring columns 8a-d, which are in 3 are shown in a plan view. Between each two of the monitoring columns 8a-d, a surface area in the form of a boundary section 9a-d is formed. The passage through the respective boundary section 9a-d is limited to the distances mentioned above in connection with 2 monitored in the manner described.

In dem Kontrollbereich 10 ist eine Laserbearbeitungsmaschine 11 angeordnet, die einen Laserbearbeitungskopf 12 aufweist, der bei der Laserbearbeitung Laserstrahlung emittiert. Wird von dem Überwachungssystem 1 ein Durchtritt durch einen der Grenzabschnitte 9a-d detektiert, wird der Laserbearbeitungskopf 12 abgeschaltet. Die Laserbearbeitungsmaschine 11 bildet zusammen mit der Überwachungseinrichtung 1 eine Laserbearbeitungsmaschinen-Anordnung 13.A laser processing machine 11 is arranged in the control area 10. The machine has a laser processing head 12 that emits laser radiation during laser processing. If the monitoring system 1 detects a passage through one of the boundary sections 9a-d, the laser processing head 12 is switched off. The laser processing machine 11, together with the monitoring device 1, forms a laser processing machine arrangement 13.

Das Überwachungssystem 1 kann auch zur Überwachung von anderen Räumen bzw. Bereichen und zusätzlich zu anderen Zwecken als zur Überwachung von Sichtlinien 4 bzw. von Flächenbereichen F dienen. Hierbei wird ausgenutzt, dass die Überwachungseinheiten 2, 3 in Form der UWB-Transceiver auch für andere Zwecke eingesetzt werden können. Beispielsweise können einer oder mehrere der Überwachungseinheiten 2a-d, 3a-d, ... einer jeweiligen Überwachungssäule 8a-d auch zur Radarüberwachung bzw. als Näherungssensoren dienen und detektieren, wenn sich eine Person oder ein Gegenstand der jeweiligen Überwachungssäule 8a-d bis auf eine vorgegebene Distanz D annähert, wie dies in 3 beispielhaft für die erste Überwachungssäule 8a dargestellt ist.The surveillance system 1 can also be used to monitor other rooms or areas and for purposes other than monitoring lines of sight 4 or surface areas F. This utilizes the fact that the surveillance units 2, 3 in the form of UWB transceivers can also be used for other purposes. For example, one or more of the surveillance units 2a-d, 3a-d, ... of a respective surveillance column 8a-d can also be used for radar surveillance or as proximity sensors and detect when a person or object approaches the respective surveillance column 8a-d to within a predetermined distance D, as shown in 3 is shown as an example for the first monitoring column 8a.

Das Überwachungssystem 1, genauer gesagt die Überwachungseinheiten 2, 3, 2a-d, 3a-d können auch zur Ortung und/oder zur Positionierung von mobilen Objekten dienen, die in der Regel einen UWB-Tag aufweisen. Ein solches mobiles Objekt 14, das sich außerhalb des Kontrollbereichs 10 befindet, ist beispielhaft in 3 dargestellt. Es ist möglich, dass das Überwachungssystem 1 zwischen einem ersten Betriebsmodus zum Überwachen mindestens einer Sichtlinie 4 einem zweiten Betriebsmodus zur Ortung, Positionierung und/oder zur Navigation von mobilen Objekten 14 umschaltbar ist. Beispielsweise kann bei der Verwendung des Überwachungssystems 1 in einem Museum oder dergleichen der zweite Betriebsmodus tagsüber aktiviert sein, um Personen durch das Museum zu navigieren und nachts kann der erste Betriebsmodus aktiviert sein, um das Überwachungssystem 1 als Alarmanlage zu verwenden.The monitoring system 1, more precisely the monitoring units 2, 3, 2a-d, 3a-d, can also be used to locate and/or position mobile objects, which usually have a UWB tag. Such a mobile object 14, which is located outside the control area 10, is shown, for example, in 3 It is possible for the surveillance system 1 to be switchable between a first operating mode for monitoring at least one line of sight 4 and a second operating mode for locating, positioning, and/or navigating mobile objects 14. For example, when using the surveillance system 1 in a museum or the like, the second operating mode can be activated during the day to navigate people through the museum, and the first operating mode can be activated at night to use the surveillance system 1 as an alarm system.

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Claims (12)

Überwachungssystem (1), umfassend: eine Mehrzahl von Überwachungseinheiten (2, 2a-d, 3, 3a-d), wobei das Überwachungssystem (1) zur Überwachung einer Sichtlinie (4) zwischen einer ersten und einer zweiten Überwachungseinheit (2, 3) durch eine Signalübertragung zwischen der ersten Überwachungseinheit (2) und der zweiten Überwachungseinheit (3) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Überwachungssystem (1) zur Überwachung der Sichtlinie (4) durch eine Signalübertragung in Form einer Funkübertragung zwischen der ersten Überwachungseinheit (2) und der zweiten Überwachungseinheit (3) ausgebildet ist.Monitoring system (1), comprising: a plurality of monitoring units (2, 2a-d, 3, 3a-d), wherein the monitoring system (1) is designed to monitor a line of sight (4) between a first and a second monitoring unit (2, 3) by means of a signal transmission between the first monitoring unit (2) and the second monitoring unit (3), characterized in that the monitoring system (1) is designed to monitor the line of sight (4) by means of a signal transmission in the form of a radio transmission between the first monitoring unit (2) and the second monitoring unit (3). Überwachungssystem nach Anspruch 1, bei dem die Überwachungseinheiten (2, 2a-d, 3, 3a-d) zur UWB-Funkübertragung ausgebildet sind.Monitoring system according to Claim 1 , in which the monitoring units (2, 2a-d, 3, 3a-d) are designed for UWB radio transmission. Überwachungssystem nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Überwachungseinheiten (2, 2a-d, 3, 3a-d) einen Transceiver, bevorzugt einen UWB-Transceiver, aufweisen oder als Transceiver, bevorzugt als UWB-Transceiver, ausgebildet sind.Monitoring system according to Claim 1 or 2 , in which the monitoring units (2, 2a-d, 3, 3a-d) have a transceiver, preferably a UWB transceiver, or are designed as a transceiver, preferably as a UWB transceiver. Überwachungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches zur Überwachung der Sichtlinie (4) anhand einer Signallaufzeit (T, T') der Funkübertragung zwischen der ersten Überwachungseinheit (2) und der zweiten Überwachungseinheit (3), insbesondere anhand eines aus der Signallaufzeit (T, T') bestimmten Abstands (AT, AT') zwischen der ersten Überwachungseinheit (2) und der zweiten Überwachungseinheit (3), ausgebildet ist.Monitoring system according to one of the preceding claims, which is designed to monitor the line of sight (4) based on a signal propagation time (T, T') of the radio transmission between the first monitoring unit (2) and the second monitoring unit (3), in particular based on a distance (A T , A T' ) between the first monitoring unit (2) and the second monitoring unit (3) determined from the signal propagation time (T, T'). Überwachungssystem nach Anspruch 4, das ausgebildet ist, anhand einer Abweichung der Signallaufzeit (T') von einer Soll-Signallaufzeit (T), insbesondere anhand einer Abweichung des aus der Signallaufzeit (T') bestimmten Abstands (AT') von einem Soll-Abstand (AT) zwischen der ersten und der zweiten Überwachungseinheit (2, 3), ein Unterbrechen der Sichtlinie (4) zu detektieren.Monitoring system according to Claim 4 which is designed to detect an interruption of the line of sight (4) on the basis of a deviation of the signal propagation time (T') from a target signal propagation time (T), in particular on the basis of a deviation of the distance (A T ' ) determined from the signal propagation time (T') from a target distance (A T ) between the first and the second monitoring unit (2, 3). Überwachungssystem nach Anspruch 4 oder 5, bei dem die Überwachungseinheiten (2, 3) zur Messung des Abstands (AT, AT') durch ein zeitstempel-basiertes Abstandsmessverfahren, bevorzugt durch Two-Way-Ranging, und/oder durch ein phasenbasiertes Abstandsmessverfahren ausgebildet sind.Monitoring system according to Claim 4 or 5 , in which the monitoring units (2, 3) are designed to measure the distance (A T , A T' ) by a time stamp-based distance measuring method, preferably by two-way ranging, and/or by a phase-based distance measuring method. Überwachungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches zur Überwachung von Sichtlinien (4) zwischen mindestens zwei Paaren von Überwachungseinheiten (2a-d, 3a-d) durch eine Funkübertragung zwischen den beiden Überwachungseinheiten (2a-d, 3a-d) eines jeweiligen Paars von Überwachungseinheiten (2a-d, 3a-d) ausgebildet ist.Monitoring system according to one of the preceding claims, which is designed to monitor lines of sight (4) between at least two pairs of monitoring units (2a-d, 3a-d) by radio transmission between the two monitoring units (2a-d, 3a-d) of a respective pair of monitoring units (2a-d, 3a-d). Überwachungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches mindestens eine Überwachungseinheit (2a-d, 3a-d) aufweist, die zur Überwachung von mindestens zwei Sichtlinien (4) zwischen der Überwachungseinheit (2a-d, 3a-d) und mindestens zwei anderen Überwachungseinheiten (3a-d, 2a-d) durch eine Funkübertragung zwischen der Überwachungseinheit (2a-d, 3a-d) und den mindestens zwei anderen Überwachungseinheiten (3a-d, 2a-d) ausgebildet ist.Monitoring system according to one of the preceding claims, which has at least one monitoring unit (2a-d, 3a-d) which is designed to monitor at least two lines of sight (4) between the monitoring unit (2a-d, 3a-d) and at least two other monitoring units (3a-d, 2a-d) by radio transmission between the monitoring unit (2a-d, 3a-d) and the at least two other monitoring units (3a-d, 2a-d). Überwachungssystem nach Anspruch 7 oder 8, bei dem zur Überwachung eines Flächenbereichs (F), insbesondere eines Grenzabschnitts (9a-d) eines Kontrollbereichs (10), eine erste Gruppe (G1) von Überwachungseinheiten (2a-d) an einem ersten Rand des Flächenbereichs (F) und eine zweite Gruppe (G2) von Überwachungseinheiten (3a-d) an einem zweiten Rand des Flächenbereichs (F) angeordnet ist, um Sichtlinien (4) zwischen den Überwachungseinheiten (2a-d) der ersten Gruppe (G1) von Überwachungseinheiten (2a-d) und den Überwachungseinheiten (3a-d) der zweiten Gruppe (G2) von Überwachungseinheiten (3a-d) zu überwachen.Monitoring system according to Claim 7 or 8 , in which, for monitoring a surface area (F), in particular a boundary section (9a-d) of a control area (10), a first group (G1) of monitoring units (2a-d) is arranged at a first edge of the surface area (F) and a second group (G2) of monitoring units (3a-d) is arranged at a second edge of the surface area (F) in order to monitor lines of sight (4) between the monitoring units (2a-d) of the first group (G1) of monitoring units (2a-d) and the monitoring units (3a-d) of the second group (G2) of monitoring units (3a-d). Überwachungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Überwachungseinheiten (2, 3, 2a-d, 3a-d) zur Radarüberwachung, insbesondere in Form von Näherungssensoren, ausgebildet sind.Monitoring system according to one of the preceding claims, in which the monitoring units (2, 3, 2a-d, 3a-d) are designed for radar monitoring, in particular in the form of proximity sensors. Überwachungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Überwachungseinheiten (2, 3, 2a-d, 3a-d) zur Ortung, zur Positionierung und/oder zur Navigation von mobilen Objekten (14) ausgebildet sind, die bevorzugt einen UWB-Tag aufweisen, wobei das Überwachungssystem (1) bevorzugt zwischen einem ersten Betriebsmodus zur Überwachung von einer oder mehreren Sichtlinien (4) und einem zweiten Betriebsmodus zur Ortung, zur Positionierung und/oder zur Navigation der mobilen Objekte (14) umschaltbar ist.Surveillance system according to one of the preceding claims, in which the monitoring units (2, 3, 2a-d, 3a-d) are designed for locating, positioning and/or navigating mobile objects (14), which preferably have a UWB tag, wherein the monitoring system (1) is preferably switchable between a first operating mode for monitoring one or more lines of sight (4) and a second operating mode for locating, positioning and/or navigating the mobile objects (14). Laserbearbeitungsmaschinen-Anordnung (13), umfassend: einen Kontrollbereich (10), in dem ein Laserbearbeitungskopf (12) angeordnet ist, sowie ein Überwachungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Detektieren des Betretens des Kontrollbereichs (10), bevorzugt zum Detektieren eines Durchtritts durch einen Grenzabschnitt (9a-d) des Kontrollbereichs (10).A laser processing machine arrangement (13), comprising: a control area (10) in which a laser processing head (12) is arranged, and a monitoring system (1) according to one of the preceding claims for detecting entry into the control area (10), preferably for detecting passage through a boundary section (9a-d) of the control area (10).
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