车辆的周围环境的防护制造技术

本申请涉及车辆的周围环境的防护。提出了一种用于防护车辆(50)的周围环境的安全系统(10、64)，该安全系统具有：光电安全传感器(10)，其用于监控周围环境；第一输入端(40)，其可与第一运动传感器(56)连接，以用于确定车辆(50)的速度的第一速度值；以及控制和评估单元(34、64)，其被设计用于基于安全传感器(10)的传感器数据来检测周围环境中的对象，并且在考虑到车辆(50)的速度的情况下评估是否防护车辆(50)。在此，设置了惯性测量单元(38)，以确定车辆(50)的运动信息，并且控制和评估单元(34、64)还被设计用于将第一速度值和运动信息彼此进行比较。

【技术实现步骤摘要】
车辆的周围环境的防护本专利技术涉及根据权利要求1或12的前述部分的用于防护车辆的周围环境的安全系统和方法。为了防止事故发生，使用监控车辆的周围环境的光电传感器。对此，一个大的应用领域是无人驾驶运输系统，例如物流领域中的无人驾驶运输系统。当对象穿过道路时，传感器便会识别到，以便在即将与人员发生碰撞时及时制动或转向车辆。特别适用于此的传感器是激光扫描仪。其中，激光器产生的光束借助偏转单元周期性地扫描周围环境的一部分。光在位于那里的对象上被漫反射(remittieren)，并在激光扫描仪中进行评估。根据偏转单元的角位置来确定对象的角位置，此外，还利用光速从光飞行时间推断出对象与激光扫描仪的距离。利用角和距离信息，对象在监控区域中的位置被记录在二维极坐标中。安全技术中使用的传感器必须特别可靠地工作，因此必须满足高安全要求，例如关于机器安全性的标准EN13849和关于非接触式保护装置(BWS)的设备标准EN61496。需要采取一系列措施来满足这些安全标准，例如通过冗余、多样化的电子设备进行可靠的电子评估、功能监控或监控光学部件(特别是前面板)的污染。满足这些要求的激光扫描仪被称为安全激光扫描仪，并且例如从DE4340756A1中已知。在这里，保护区域受到监控，不允许对象位于该保护区域中，或者在更复杂的评估下，不允许非期望的对象位于该保护区域中。在保护区域中发生不允许的侵入时，启动防护措施。通常在保护区域前面有警告区域，在警告区域中，侵入最初仅会导致发出警告，以防止侵入保护区域，从而及时进行防护，并提高车辆和周围系统的可用性。r>由于在防护车辆时碰撞的风险与速度有关，因此，一些已知的安全激光扫描仪提供了改变或切换保护区域几何形状的选项。此外，这些已知的安全激光扫描仪还允许连接旋转编码器或编码器，这些编码器测量车轮的旋转运动，从而测量车辆的位置或速度。这样，可以使保护区域与车辆速度相匹配，以确保在保护区域受到损害的情况下始终保持足够的制动距离。这允许更动态的车辆行为和更有效地使用车辆。然而，车辆的速度随后变成与安全相关的测量值，并且必须在相关标准的意义上(例如，性能水平)以适合于所需安全水平的可靠性来检测。一个可设想的要求是单一故障安全性，这意味着如果发生随机故障，速度确定系统将继续可靠地运行或识别故障，并确保车辆过渡到安全状态。这种安全性可以通过检测来自两个源的速度来实现。在一个变型中，连接的旋转编码器的非安全速度信号与根据安全激光扫描仪的随时间变化的距离测量值的光学速度相结合。这里的问题是在视野中必须存在合适的、不移动的对象，例如一面固定的墙，其与车辆的相对运动被转换成速度。因此，存在许多的场景，在这些场景中光学速度确定不够可靠或完全失败。这些场景包括平移不变的周围环境，例如在宽阔的空地或具有光滑侧壁的长廊上行驶，不太实际的旋转不变的周围环境和视野中的大型移动对象，例如其速度不被安全激光扫描仪所知并且被错误地假设为静止的或者被适于确定速度的静止对象遮挡的其他车辆。在另一种变型中，使用两个独立的旋转编码器，这两个旋转编码器都将它们的信号传输到安全激光扫描仪，由此测量的速度之间的差值必须在预先规定的公差范围内。在这里，必要的故障安全性通过冗余产生。这里的主要缺点在于第二旋转编码器的成本和所需的空间，除了第一旋转编码器之外，第二旋转编码器必须机械和电气地连接到驱动系统，这导致设计上的难度，特别是在小型车辆时如此。安全激光扫描仪上还需要两个附加的输入端子，用于安全、双通道地传输第二旋转编码器的信号。即使所有这些都被接受，以这种方式也只能检测到由于超过预先指定的差值公差阈值而导致的故障，包括其中一个旋转编码器故障。然而，仍然存在无法检测到故障的情况，特别是在两个旋转编码器都提供零值时。从EP2302416A1中已知借助安全激光扫描仪进行的车辆防护，该安全激光扫描仪具有根据速度而变化的保护区域。在这里，速度检测的安全性是通过除旋转编码器的信号之外安全激光扫描仪还获得车辆控制装置的目标速度信号并对其进行比较来实现的。然而，目标速度并不总是可靠的比较值，此外，还必须在车辆控制装置中创建合适的接口，而这些接口对于这样的功能扩展甚至通常是不可访问的。因此，本专利技术的任务在于实现安全的速度检测，而没有上述缺点。该任务通过根据权利要求1或12的用于防护车辆的周围环境的安全系统和方法来解决。特别地，车辆是无人驾驶车辆(AGV(AutomatedGuidedVehicle)或AGC(AutomatedGuidedContainer))。车辆周围环境用安全传感器进行光学监控。术语“安全性”和“安全”在整个说明书中应表示相关标准意义上的故障安全或故障检测。安全系统的输入端获得来自第一运动传感器的信号，利用该信号可以为被监控车辆的速度确定第一速度值。第一运动传感器已经为此提供了速度信号，或者可替代地提供了可以从中确定速度的信号，例如位置或行进的距离。控制和评估单元根据安全传感器的传感器数据来检测周围环境中的对象，并评估检测到的对象之一是否有危险。在危险即将到来的情况下，优选通过车辆控制装置实施安全相关的反应，例如紧急制动、规避或减速。该危险评估考虑了车辆的速度。例如，对于行驶路径中的远处对象，在高速时制动，但在低速时却不必，而是在稍后的时间制动(如果该对象成为行驶路径中的近处对象的话)。根据实施方式，控制和评估单元集成在安全传感器中，在连接到安全传感器的安全控制装置中实施，或者各种子功能分布在两个部件上。本专利技术基于这一基本思想，即附加地使用惯性测量单元(IMU(Inertialeasurementunit))，以便利用其运动信息通过第一运动传感器来检查对车辆速度的测量。通过利用惯性测量单元的运动信息对第一运动传感器的第一速度值进行的这种可信度测试，检测到的速度是安全的。在这种情况下，显然不可能对不同的物理量进行直接比较，惯性测量单元最初测量加速度，而不是速度。然而，加速度的期望值(Erwartung)很有可能从第一速度值或其历史记录中推导出来，或者反过来，速度的期望值很有可能从加速度中推导出来。检测到速度确定中的误差会导致安全相关的反应，这可能与原因的指示有关。可替代地，如果速度确定不再是可靠的，则可以使用最坏情况假设，例如最大车辆速度。优选地，第一运动传感器的第一速度值用于危险评估，运动信息则只是一个辅助值，旨在使速度检测变得安全。然而，也可以设想的是，例如对加速度进行积分，从而借助惯性测量单元来确定速度，并将该值用于进一步评估，或者将两个源的速度信息进行比较(verrechnen)。本专利技术的优点在于，即使在引言中描述的不利场景下，也可以可靠地检测速度。不再需要两个冗余旋转编码器或与车辆控制装置进行通信来获取附加的速度信息。如果仍使用这些信息源，可以实现甚至更高的安全水平。可以识别到许多故障场景，例如车轮被阻止或部分阻止。优选地，控制和评估单元被设计用于借助光学速度估计根据安全传感器的传感器数据来确定车辆速度的第二速度值。第二速度测量提高了安全水平。对于光学速度估计，可以设想到各种方法，例如光流、用于导航的SL本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于防护车辆(50)的周围环境的安全系统(10、64)，所述车辆(50)特别是无人驾驶车辆，其中所述安全系统(10、64)具有：光电安全传感器(10)，其用于监控周围环境；第一输入端(40)，其能够与第一运动传感器(56)连接，以用于确定所述车辆(50)的速度的第一速度值；以及控制和评估单元(34、64)，其被设计用于基于所述安全传感器(10)的传感器数据来检测周围环境中的对象，并且在考虑到所述车辆(50)的速度的情况下评估是否防护所述车辆(50)，/n其特征在于，/n设置了惯性测量单元(38)，以确定所述车辆(50)的运动信息，并且所述控制和评估单元(34、64)还被设计用于将所述第一速度值和所述运动信息彼此进行比较。/n

【技术特征摘要】
20190506 DE 102019111642.21.一种用于防护车辆(50)的周围环境的安全系统(10、64)，所述车辆(50)特别是无人驾驶车辆，其中所述安全系统(10、64)具有：光电安全传感器(10)，其用于监控周围环境；第一输入端(40)，其能够与第一运动传感器(56)连接，以用于确定所述车辆(50)的速度的第一速度值；以及控制和评估单元(34、64)，其被设计用于基于所述安全传感器(10)的传感器数据来检测周围环境中的对象，并且在考虑到所述车辆(50)的速度的情况下评估是否防护所述车辆(50)，
其特征在于，
设置了惯性测量单元(38)，以确定所述车辆(50)的运动信息，并且所述控制和评估单元(34、64)还被设计用于将所述第一速度值和所述运动信息彼此进行比较。


2.根据权利要求1所述的安全系统(10、64)，其中，所述控制和评估单元(34、64)被设计用于根据所述安全传感器(10)的传感器数据借助光学速度估计确定所述车辆(50)的速度的第二速度值。


3.根据权利要求1所述的安全系统(10、64)，所述安全系统(10、64)具有第二输入端(42)，所述第二输入端能够与第二运动传感器(62)连接，以用于确定所述车辆(50)的速度的第二速度值。


4.根据前述权利要求中任一项所述的安全系统(10、64)，其中，所述第一运动传感器(56)和/或所述第二运动传感器(62)是旋转编码器，所述旋转编码器至少间接地与所述车辆(50)的车轴连接。


5.根据权利要求2至4中任一项所述的安全系统(10、64)，其中，所述控制和评估单元(34、64)被设计用于将所述第一速度值与所述第二速度值和/或所述第二速度值与所述运动信息彼此进行比较。


6.根据前述权利要求中任一项所述的安全系统(10、64)，其中，所述控制和评估单元(34、64)被设计用于借助所述第一运动传感器(56)、根据所述安全传感器(10)的传感器数据的光学速度估计和所述惯性测量单元(38)的运动信息以可靠的方式确定所述车辆(50)的速度。


7.根据权利要求3至5中任一项所述的安全系统(10、...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·米斯巴赫，乔纳斯·里斯特，克里斯蒂安·马特，
申请(专利权)人：西克股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE