DE29912572U1 - Device for opening or closing a gate - Google Patents
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Description
19.07.1999 02028-99 La/Ga/bg19.07.1999 02028-99 La/Ga/bg
Vorrichtung zum Öffnen beziehungsweise Schließen eines ToresDevice for opening or closing a gate
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Öffnen bezie-"bungsweise Schließen eines Tores; wie zum Beispiel eines Garagentores.The present invention relates to a device for opening or closing a door, such as a garage door.
Beim Schließen eines Garagentores muß darauf geachtet werden, daß ein irrtümlich im Schließbereich des Tores stehendes Hindernis, wie zum Beispiel ein nicht -ganz in die Garage-eingefahrenes-Fahrzeug oder eine schlafende Katze nicht urtümlich durch das sich schließende Tor mit Druck beaufschlagt werden. Dies kann im ungünstigsten Fall zu Beschädigungen beziehungsweise Verletzungen führen, lh einigen Ländern 1st deshalb zum Beispiel eine Lichtschranke zum Überwachen des Schließvorganges vorgeschrieben, so daß bei Erkennen eines Hindernisses das Garagentor automatisch angehalten wird.When closing a garage door, care must be taken to ensure that an obstacle accidentally placed in the closing area of the door, such as a vehicle that has not fully entered the garage or a sleeping cat, is not accidentally subjected to pressure by the closing door. In the worst case, this can lead to damage or injuries. For example, some countries require a light barrier to monitor the closing process so that the garage door is automatically stopped when an obstacle is detected.
Jedoch führen die bekannten optischen Überwachungsmechanismen häufig zu einem irrtümlichen Anhalten des Garagentores, da aufgrund von vorbeilaufenden Haustieren oder ähnlichem irrtümlich von einem Überwachungssensor angezeigt wird, daß sich ein Gegenstand im Schließbereich des Tores befindet.However, the known optical monitoring mechanisms often lead to the garage door stopping accidentally because a monitoring sensor mistakenly indicates that an object is in the closing area of the door due to pets running past or similar.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zum öffnen beziehungsweise Schließen eines Tores vorzuschlagen, mit welcher eine präzise Überwachung eines Schließvorganges des Tores vorgenommen werden kann.It is the object of the present invention to propose a device for opening or closing a gate, with which a precise monitoring of a closing process of the gate can be carried out.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is achieved by a device having the features of claim 1. Preferred embodiments emerge from the subclaims.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum öffnen beziehungsweise Schließen eines Tores weist ein bewegtes Tor, wie zum Beispiel ein aufrollbares Sektionaltor auf. Jedoch kann auch ein starres Eisentor oder ein beliebiges anderes Tor-vorgesehen sein. Dieses Tor wird von einem Antrieb bewegt, welcher eine öffnungs- beziehungsweise Schließbewegung auf das Tor übertragen kann. Im Bereich des Tores, wie zum Beispiel im Antriebskopf, oder bei einem nach oben öffnenden Garagentor im oberen Bereich der Garagenöffnung oder im Boden eingelassen, ist eiri'üetöktor vorgesehen, mit welchem die Lage des Tores oder auch das Umfeld des Tores erfaßt werden kann. Eine Steuereinheit steuert den Torantrieb in Abhängigkeit von den vom Detektor ausgegebenen Signalen. Der Detektor weist eine Lichtquelle zum Aussenden von Licht einer bestimmten Wellenlänge &lgr; auf; wie zum Beispiel eine Infrarotlampe oder einen Laser. Das von der Lichtquelle ausgesandte Licht wird von einem Sensor des Detektors zum Erfassen von Licht dieser bestimmten Wellenlänge &lgr;, wie zum Beispiel einem Infrarotsensor aufgenommen. Werden von der Lichtquelle zum Beispiel Lichtimpulse ausgesandt, so-kann anhand der von dem Sensor empfangenen reflektierten Lichtimpulse durch eine Laufzeitmessung die Entfernung des reflektierenden Gegenstandes von der Lichtquelle beziehungsweise dem Sensor ermittelt werden. Durch eine solche Anordnung kann eine Abstandsmessung vorgenommen werden.The device according to the invention for opening or closing a gate has a moving gate, such as a roll-up sectional gate. However, a rigid iron gate or any other gate can also be provided. This gate is moved by a drive which can transmit an opening or closing movement to the gate. In the area of the gate, such as in the drive head, or in the case of an upward-opening garage door in the upper area of the garage opening or embedded in the floor, a detector is provided with which the position of the gate or the area around the gate can be detected. A control unit controls the gate drive depending on the signals emitted by the detector. The detector has a light source for emitting light of a certain wavelength λ ; such as an infrared lamp or a laser. The light emitted by the light source is received by a sensor of the detector for detecting light of this certain wavelength λ, such as an infrared sensor. If, for example, light pulses are emitted from the light source, the distance of the reflecting object from the light source or the sensor can be determined by measuring the time of flight based on the reflected light pulses received by the sensor. A distance measurement can be carried out using such an arrangement.
Zusätzlich ist bei dem Detektor ein weiterer Sensor zur Aufnahme von Licht vorgesehen, mit welchem eine bekannte Bildauswertung vorgenommen werden kann. Durch die Verwendung eines solche Bildsensors zusammen mit einem speziellen Sensor zur Entfernungsmessung kann sowohl eine bekannte Bildauswertung, als auch eine Abstandsmessung der in diesem Bild enthaltenen Objekte vorgenommenIn addition, the detector is provided with another sensor for recording light, with which a known image evaluation can be carried out. By using such an image sensor together with a special sensor for distance measurement, both a known image evaluation and a distance measurement of the objects contained in this image can be carried out.
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werden. Es ist somit möglich zum Beispiel eine in den Schließbereich des Tores hineinlaufende Katze mittels des Bildsensors zu erkennen und über die Laufzeitmessung zu ermitteln, daß die in den Schließbereich des Tores hineinlaufende Katze noch ausreichend weit von dem Tor entfernt ist, so daß die^ Schließbewegung erst dann angehalten wird, wenn sich die Katze auch dann noch im Schließbereich befindet, wenn das Tor nahe an die Katze herangefahren ist.It is therefore possible, for example, to detect a cat running into the closing area of the gate using the image sensor and to determine via the running time measurement that the cat running into the closing area of the gate is still sufficiently far away from the gate so that the closing movement is only stopped when the cat is still in the closing area even when the gate has moved close to the cat.
Es ist jedoch auch möglich mit den genannten Sensoren die Lage des Tores selbst zu überwachen, so daß andere Sensoren zum Bestimmen der Position oder Geschwindigkeit des Tores, wie zum Beispiel bekannte Inkrementalgeber, nicht mehr bei der Torsteuerung eingesetzt werden müssen. Bei Überwachen der Position eines bestimmten Torelements, wie zum Beispiel der Hauptschließkante, kann die Lage des Tores immer genau festgestellt werden, so daß aus dieser ermittelten Position Steuersignale für den Antrieb, wie zum Beispiel ein langsames'Bremsen vor Erreichen der Schließstellung, oder Ähnliches ausgegeben werden können.However, it is also possible to use the sensors mentioned to monitor the position of the door itself, so that other sensors for determining the position or speed of the door, such as known incremental encoders, no longer have to be used in the door control. When monitoring the position of a specific door element, such as the main closing edge, the position of the door can always be determined precisely, so that control signals for the drive, such as slow braking before reaching the closed position or similar, can be issued from this determined position.
Durch die Kombination eines Bildsensors und eines Sensors zur Entfernungsmessung kann also sowohl ein erfaßtes Bild hinsichtlich der darin enthaltenen Objekte ausgewertet werden, wobei für jedes einzelne Objekt der Abstand dieses Objekts vom Sensor bestimmt werden kann, so daß eine Information bezüglich der dreidimensionalen Anordnung der erfaßten Objekte gewonnen werden kann. Aus dieser erhaltenen dreidimensionalen Information können für den Öffnungs- oder Schließvorgangs eines Tores gewünschte Steuersignale gewonnen werden.By combining an image sensor and a distance measuring sensor, a captured image can be evaluated in terms of the objects it contains, whereby the distance of this object from the sensor can be determined for each individual object, so that information can be obtained regarding the three-dimensional arrangement of the captured objects. The desired control signals for the opening or closing process of a gate can be obtained from this three-dimensional information.
Bevorzugt sind eine Mehrzahl der Sensoren zum Erfassen von Licht bestimmter Wellenlänge zur Laufzeitmessung abwechselnd neben Bildsensoren angeordnet, um einzelnen empfangenen Bildsignalen eindeutig eine zugehörige Entfernungsinformation zuordnen zu können. Die einzelnen Sensorelemente können zum Beispiel in Form eines Schachbrettmusters abwechselnd angeordnet sein.Preferably, a plurality of sensors for detecting light of a specific wavelength for measuring the time of flight are arranged alternately next to image sensors in order to be able to clearly assign associated distance information to individual received image signals. The individual sensor elements can be arranged alternately in the form of a checkerboard pattern, for example.
Vorteilhaft wird bei Verwendung mehrerer Sensoren jedem Paar, bestehend aus einem Bildsensorelement und einem Sensorelement zum Erfassen von Licht be-When using multiple sensors, each pair consisting of an image sensor element and a sensor element for detecting light is advantageously assigned
stimmter Wellenlänge zur Ermittlung der Laufzeit beziehungsweise einer Entfernung, ein Auswerteelement zugeordnet, welches vorteilhaft neben den Sensoren angeordnet ist, so daß unmittelbar nach Erfassen der Signale eine Signalverarbeitung erfolgen kann. Die einzelnen von den jeweiligen Auswertevorrichtungen ermittelten Informationen können dann zu einer zentralen Stelle übertragen werden, welche nach Auswertung aller Bildinformationen Steuersignale an eine Antriebsvorrichtung des Tores ausgibt.A specific wavelength for determining the travel time or a distance is assigned to an evaluation element, which is advantageously arranged next to the sensors so that signal processing can take place immediately after the signals are recorded. The individual pieces of information determined by the respective evaluation devices can then be transmitted to a central location, which, after evaluating all image information, issues control signals to a drive device of the gate.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen;The invention is described below using a preferred embodiment with reference to the accompanying drawings.
Figur 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum öffnen und Schließen eines Tores;Figure 1 shows a device according to the invention for opening and closing a gate;
* Figur 2 das Funktionsprinzip der Sensoren für die erfindungsgemäße Vorrichtung; und
Figur 3 ein Ausführungsbeispiel der Sensoranordnung.* Figure 2 shows the functional principle of the sensors for the device according to the invention; and
Figure 3 shows an embodiment of the sensor arrangement.
Figur 1 zeigt ein Sektionaltor 3, welches auf eine Rolle 4 beimöffnen aufgewickelt beziehungsweise von dieser Rolle 4 beim Schließen abgewickelt werden kann. Am unteren Ende des Tores 3 befindet sich die Hauptschließkante 2 mit darauf angeordneten Reflektorelementen zum Erhalten eines möglichst guten Reflektlonsgrades bei einfallendem Licht. Im oberen Bereich des Tores 3 istneben-der Rolle 4 ein erster Detektor angeordnet, mit welchem sowohl die Position beziehungsweise Geschwindigkeit des Tores 3 über die Erfassung der Lage der Hauptschließkante 2 ermittelt werden kann. Weiterhin kann mit dem Detektor 1 eine Überwachung des gesamten Schließbereiches des Tores 3 durchgeführt werden, um so in diesem Bereich befindlichen Gegenstände oder Lebewesen zu erfassen, welche bei einer Schließbewegung des Tores 3 zu Problemen führen können. Zusätzlich ist ein weiterer Detektor 1 im Boden eingelassen, mit welchem ebenfalls sowohl die momentane Lage des Tores 3 beziehungsweise der Hauptschließkante 2, als auch im Schließbereich des Tores 3 befindliche Elemente erfaßt werden können. In Abhängigkeit von den von den Detektoren erfaßten Signalen wird die AntriebsvorrichtungFigure 1 shows a sectional door 3 which can be wound onto a roller 4 when opening or unwound from this roller 4 when closing. At the lower end of the door 3 there is the main closing edge 2 with reflector elements arranged on it to obtain the best possible degree of reflection of incident light. In the upper area of the door 3, next to the roller 4, a first detector is arranged, with which the position or speed of the door 3 can be determined by detecting the position of the main closing edge 2. Furthermore, the detector 1 can be used to monitor the entire closing area of the door 3 in order to detect objects or living beings in this area which could cause problems when the door 3 closes. In addition, a further detector 1 is embedded in the floor, with which both the current position of the door 3 or the main closing edge 2 and elements located in the closing area of the door 3 can be detected. Depending on the signals detected by the detectors, the drive device
der Rolle 4 angesteuert, um somit das Tor 3 rechtzeitig zu stoppen, bevor es aufgrund von Gegenständen oder Lebewesen im Schließbereich des Tores 3 zu einem Schaden kommt. Weiterhin kann die Bewegung des Tores 3 so gesteuert werden, daß unmittelbar vor der vollständig geschlossenen beziehungsweise geöffneten Stellung der Antrieb verlangsamt wird, um keine ruckartigen Bewegungen zu erhalten. the roller 4 in order to stop the gate 3 in time before damage occurs due to objects or living beings in the closing area of the gate 3. Furthermore, the movement of the gate 3 can be controlled in such a way that the drive is slowed down immediately before the fully closed or opened position in order to avoid jerky movements.
Figur 2 zeigt das Funktionsprinzip der Sensoren für die vorliegende Erfindung. Eine Infrarot-Lampe oder ein Laser sendet Licht einer bestimmten Wellenlänge aus. Das ausgesandte Licht trifft auf einen Gegenstand, wie zum Beispiel die Hauptschließkante 2 des Tores, und wird von diesem Gegenstand reflektiert. Das reflektierte Licht wird von einem in diesem Wellenlängenbereich ansprechenden Sensor 1b empfangen. Werden zum Beispiel von dem Laser 1a Lichtimpulse ausgesandt, so kann anhand einer Laufzeitmessung der Abstand des Gegenstandes "2 von dem Sensor 1b ermittelt werden. Weiterhin ist ein Bildsensor 1c vorgesehen, welcher sowohl Licht im Wellenlängenbereich des Lasers 1a als auch Licht aus einem anderen Wellenlängenbereich empfangen kann. Es ist möglich als Bildsensor 1c einen beliebigen lichtempfindlichen Sensor zu verwenden, welcher-L-icht-einer beliebigen Wellenlänge empfangen und auswerten kann. Die Sensoren 1b und 1c können somit sowohl eine Bildinformation, das heißt zum Beispiel die Klassifikation bestimmter Objekte in einem Überwachungsbereich, als auch eine Entfernungsinformation der jeweils erfaßten Objekte ermitteln. Hierdurch kann eine dreidimensionale Information der in dem Erfassungsbereich der Sensoren 1b und 1c liegenden Objekte erhalten werden.Figure 2 shows the functional principle of the sensors for the present invention. An infrared lamp or a laser emits light of a certain wavelength. The emitted light strikes an object, such as the main closing edge 2 of the door, and is reflected by this object. The reflected light is received by a sensor 1b that responds in this wavelength range. If, for example, light pulses are emitted by the laser 1a, the distance of the object "2" from the sensor 1b can be determined by measuring the time of flight. An image sensor 1c is also provided, which can receive light in the wavelength range of the laser 1a as well as light from a different wavelength range. It is possible to use any light-sensitive sensor as the image sensor 1c, which can receive and evaluate light of any wavelength. The sensors 1b and 1c can thus determine both image information, i.e. for example the classification of certain objects in a surveillance area, and distance information of the objects detected. This makes it possible to obtain three-dimensional information about the objects lying in the detection range of the sensors 1b and 1c.
Figur 3 zeigt eine bevorzugte Anordnung der Sensorelemente 1b und 1c in einem allgemeinen 3D-Sensorelement 1e. Dabei ist der Bildsensor 1c benachbart zu dem Sensor 1b für die Entfernungsmessung angeordnet, wobei an beide Sensoren 1b und 1c angrenzend eine Auswerteelektronik 1d vorgesehen ist. Mit den drei Elementen 1b, 1c und 1d kann ein Punkt beziehungsweise Pixel eines Bildes mit zugehöriger Entfernungsinformation aufgenommen und ein entsprechendes Signal von der Auswerteelektronik 1d ausgegeben werden. Dabei können eine VielzahlFigure 3 shows a preferred arrangement of the sensor elements 1b and 1c in a general 3D sensor element 1e. The image sensor 1c is arranged adjacent to the sensor 1b for distance measurement, with an evaluation electronics 1d being provided adjacent to both sensors 1b and 1c. With the three elements 1b, 1c and 1d, a point or pixel of an image with associated distance information can be recorded and a corresponding signal can be output by the evaluation electronics 1d. A large number of
der gezeigten Anordnungen der Elemente 1b, 1c und 1d nebeneinander in dem SD-Bildsensor 1e angeordnet sein. Bevorzugt wird der 3D-Bildsensor 1e unter Verwendung einer CMOS-Technik gefertigt. Jedoch können auch andere Technologien verwendet werden.the arrangements shown of the elements 1b, 1c and 1d can be arranged next to one another in the SD image sensor 1e. The 3D image sensor 1e is preferably manufactured using CMOS technology. However, other technologies can also be used.
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