DE19804631A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Ansteuerung und/oder Überwachung eines motorisch angetriebenen Flügels - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrich­ tung zur Ansteuerung und/oder Überwachung eines motorisch angetriebenen Flügels, insbesondere einer Tür, eines Fen­ sters oder vergleichbarer Einrichtungen. Dazu sind übli­ cherweise nachfolgend auch als Erfassungs- und Überwa­ chungsmittel bezeichnete Einrichtungen vorgesehen, wie sie auch unter den Begriffen "Sensoren" allgemein oder bei­ spielsweise "Bewegungsmelder" im besonderen bekannt sind. Ferner ist üblicherweise eine Auswert- und Steuerungsein­ richtung vorgesehen, die getrennt oder gemeinsam aufgebaut sein kann. Darüber wird letztlich der Antrieb eines Flü­ gels gesteuert.

Die nachfolgend allgemein auch als Sensoren bezeichneten Überwachungs- und Erfassungsmittel, wie sie üblicherweise zur Steuerung und Überwachung von Türen eingesetzt werden, unterscheiden sich im Hinblick auf ihre technische Funk­ tion und/oder Anwendung.

Bewegungsmelder arbeiten dabei üblicherweise nach dem Dop­ pelprinzip, d. h. daß ein Signal in den Überwachungs- und Auslösebereich der zu überwachenden Tür (gleichgültig ob es sich um eine Flügeltür, eine Schiebetür, Karusselltür oder dgl. handelt) abgestrahlt und die reflektierte Strah­ lung empfangen und ausgewertet wird. Fällt die Strahlung auf eine bewegte Person, so ergibt sich in Abhängigkeit der Relativbewegung der bewegten Person auf den Strahler zu oder von diesem weg eine Frequenzverschiebung. Grund­ sätzlich können derartige Bewegungsmelder auf der Basis von Ultraschall, Infrarotstrahlung oder nach dem Radar­ prinzip arbeiten.

Daneben sind auch sogenannte Zustandsmelder bekannt, die, ebenfalls auf unterschiedlichen technischen Prinzipien, häufig im Infrarotbereich arbeiten. Dabei sind in der Regel Zustandsmelder bekannt, die die sogenannte Passiv- Infrarotstrahlung auswerten. Durch Messung der im Überwa­ chungs- und Auslösebereich abgegebenen Strahlung durch die Sensoren und Detektoren kann in Abhängigkeit der sich ver­ ändernden Intensität der Strahlung eine entsprechende Aus­ wertung und Ansteuerung der zu öffnenden und zu schließen­ den Tür vorgenommen werden.

Ferner sind auch sogenannte Präsens-Detektoren, insbeson­ dere zum Absichern von Quetsch- und Scherkanten bekannt. Der einfachste Detektor dieser Art ist die sogenannte Lichtschranke, die beispielsweise bei Schiebetüranordnun­ gen zur Absicherung eingesetzt wird. Weiterhin ist eine Reihe von Geräten, Tastern und Tastsensoren bekannt, die häufig auf der Aktiv-Infrarot-Technik basieren. Ebenso sind in diesem Bereich auch Geräte mit Ultraschall, Laser­ technik und Bilderkennung (CCD) anzutreffen.

Da die vorstehend genannten Präsensdetektoren teurer als Bewegungsmelder sind und zudem auch nur ein sehr begrenz­ tes Erfassungsfeld, d. h. ein sehr begrenztes Überwachungs- und Auslösefeld aufweisen, sind auch schon kombinierte Steuerungs- und Überwachungseinrichtungen und -geräte vor­ geschlagen worden, die einen Bewegungsmelder und einen Aktiv-Infrarot-Taster enthalten.

Alle bisherigen Überwachungs- und Steuerungseinrichtungen für bewegte Flügel, insbesondere Türen, weisen aber stets den Nachteil auf, daß entweder der Überwachungs- und Aus­ lösebereich nicht ideal gewählt ist, wenn nämlich ins­ besondere in dem zu überwachenden Bereich noch sogenannte Totzonen vorhanden sind, oder aber die Gefahr einer Selbstauslösung der Tür besteht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es von daher ein verbessertes Verfahren sowie eine zugehörige Vorrichtung zur Ansteuerung und/oder Überwachung eines angetriebenen Flügels, insbesondere einer Tür oder dgl. zu schaffen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bezüglich des Verfahrens entsprechend den im Anspruch 1 und bezüglich der Vorrich­ tung entsprechend den im Anspruch 14 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Das Hauptproblem bei Sensoren und Bewegungsmeldern nach dem Stand der Technik sind Störungen, die durch Selbstaus­ lösung verursacht werden. Bei einem schlecht eingestellten Sensor kann die sich schließende Tür einen Öffnungsimpuls auslösen, der die Tür wieder öffnet bevor sie ganz ge­ schlossen ist. Eine solche Tür kommt also nie mehr zur Ruhe, da sie ständig vor Erreichen der endgültigen Schließstellung wieder in Öffnungsstellung zurückverfahren wird.

Es wird häufig versucht, derartige beispielsweise durch eine schlechte Antennencharakteristik und/oder durch vor­ handene Reflexionen provozierte Selbstauslösungen der Tür durch Verstellung und/oder unterschiedliche Ausrichtung des Sensors oder Bewegungsmelders zu unterbinden, bei­ spielsweise dadurch, daß dessen Antenne verstellt und/oder dessen Seitenkeulen durch optimale Montage der Aufputzge­ räte abgeschirmt werden. Dies hat aber zwangsläufig auch zur Folge, daß der Überwachungs- und Auslösebereich ver­ kleinert wird, so daß in gefährlichen Randbereichen un­ erwünschte Totzonen entstehen können, in denen keine Per­ sonensicherheit mehr gewährleistet ist.

Demgegenüber schlägt die vorliegende Erfindung vor, daß eine Sensoreinrichtung und eine Auswert- und Steuerungs­ elektronik und/oder eine Sensoreinrichtung dergestalt verwendet und eingesetzt wird, daß hierüber zwischen den Sensorsignalen, die durch die sich schließende Tür erzeugt und ausgelöst werden, und echten Auslösesignalen, die dadurch verursacht werden, daß sich eine oder mehrere Personen (oder bewegte Objekte) dem Überwachungs- und Auslösebereich nähern, unterschieden und differenziert werden kann. Dabei läßt sich das erfindungsgemäße Verfah­ ren gleichermaßen für Bewegungsmelder wie für statische Sensoren anwenden.

Die Erfindung basiert darauf, daß die von der Sensorein­ richtung bezüglich des erfaßten und überwachten, nachfol­ gend auch als Überwachungs- und Auslösezone bezeichneten Bereiches stets in der Zeiteinheit ein Auslösesignal emp­ fängt, daß bei Abwesenheit bewegter oder positionsver­ ändernder Objekte (in der Regel Personen) je nach Sensor­ typ von der Position und/oder Geschwindigkeit der sich schließenden Tür abhängig ist. Diese Signale oder Signal­ muster können in einem Teach-In-Verfahren während des gesamten Schließvorganges der Tür gemessen und in einem Speicher abgelegt werden.

Im Betrieb kann dann während des Schließens der Tür durch einen Vergleich der abgespeicherten Signalmuster und - kurven, die nachfolgend teilweise auch allgemein als Si­ gnaldaten bezeichnet werden, mit den jeweils aktuell ge­ messenen und entsprechend ausgewerteten Signaldaten in der Auswertelektronik entschieden werden, ob eine Überein­ stimmung oder zumindest weitgehende Übereinstimmung zwi­ schen diesen Daten vorliegt, oder ob im Hinblick auf eine quantitative und/oder qualitative Abweichung zwischen den Signaldaten der Schluß gezogen wird, daß nunmehr in der Überwachungs- und Auslösezone sich nunmehr ein neues, in der Regel bewegtes (möglicherweise aber auch dort für eine bestimmte Zeitphase abgestelltes oder stehendes Objekt) befindet. Infolgedessen wird der Schließvorgang der Tür gestoppt und bevorzugt wieder sofort in Öffnungsstellung umgeschaltet.

Solange die Tür geschlossen oder geöffnet ist, kann ohne­ hin keine Fehlfunktion ausgelöst werden. Während des Öff­ nungsvorganges hätte ein steuerungs- und auswertbedingtes verändertes Bewegungssignal ohnehin nur die Folge, daß in Öffnungsstellung umgesteuert wird, so daß dieser Status "Tür oder Flügel öffnen" ohnehin unproblematisch ist.

Auf diese Weise läßt sich ein extrem großer Bereich vor einer zu überwachenden Tür überwachen und erfassen, so daß keine gefährlichen Totzonen entstehen oder vorhanden sind, die die Sicherheit von Personen gefährden könnten.

Insbesondere dann, wenn die Sensoreinrichtung oder die Sensoren in der Lage sind auch stehende Objekte zu erken­ nen, kann beispielsweise auch auf die ansonsten in der Regel verwendeten (und beispielsweise vom TÜV vorgeschrie­ benen) Lichtschranken im Bereich vor (oder hinter) einer Schiebetüranordnung verzichtet werden.

Sind beispielsweise stehende Objekte (Pflanzenschalen etc.) in der Nähe einer zu überwachenden Tür aber noch in der Überwachungs- und Auslösezone angeordnet positioniert, so könnte dies bei Verwendung entsprechender, auch stati­ sche Objekte dedektierender Sensoren zu gegenüber den ur­ sprünglich abgespeicherten Signalmustern (Signaldaten) ab­ weichenden Signalmustern (Signaldaten) kommen. Entweder manuell oder automatisch (beispielsweise nach Ablauf einer bestimmten Zeit) könnte dann in einer bevorzugten Aus­ führungsform ein automatisches Selbst-Teach-In-Verfahren (in Abwesenheit von bewegten Personen und Objekten) durch­ geführt werden, um dieses den geänderten dauerhaften "Raumverhältnissen" entsprechende neue Signalmuster zu ermitteln und abzuspeichern und als Grundlage für einen zukünftigen Datenvergleich heranzuziehen.

Gemäß der DE 196 53 026 ist es bereits vorgeschlagen wor­ den, den bewegten Türbereich nicht mit einer Sensorein­ richtung, sondern mittels eines Bilderfassungsgerätes in Form beispielsweise einer CCD-Kamera oder einer Video- Kamera zu überwachen und in Abhängigkeit der ermittelten Daten dann eine Überwachung und Steuerung der Tür vor­ zunehmen. Zum einen handelt es sich dabei aber um bereits sehr viel länger bekannte Verfahren bzw. Methoden, wie sie üblicherweise auch in der Fertigungssteuerung und Roboter­ technik angewandt werden. Dort ist es seit Dekaden be­ kannt, Kameras und beispielsweise CCD-Kameras einzusetzen, um reale Bilder zu erfassen, in der Regel zu digitalisie­ ren und mit entsprechenden Softwarelösungen die auf dem Bild erfaßten einzelnen Gegenstände mit anderen Daten zu vergleichen (beispielsweise abgespeicherten Daten über diese Gegenstände). In Abhängigkeit davon können dann Gegenstände entsprechend erkannt und bestimmte Arbeits­ schritte ausgelöst werden. Derartige Verfahren sind zum einen sehr teuer und zum anderen problematisch, wobei das Problem nicht der Einsatz einer derartigen Kamera als solches ist (was für sich genommen naheliegend ist), son­ dern die softwaremäßige Aufbereitung der Daten, um die - gewünschten Folgeschritte in Abhängigkeit der erkannten Bilddaten auszulösen.

Demgegenüber basiert die vorliegende Erfindung auf einer höchst einfachen und dadurch auch höchst kostengünstig zu realisierenden Überwachungseinrichtung, da es auf der Verwendung herkömmlicher Sensoren und Sensorelemente ba­ siert und aufbaut.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungs­ beispieles näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen im einzelnen:

Fig. 1 eine schematische Frontansicht einer zweiflügeligen Schiebetüranordnung mit Sensoreinrichtung;

Fig. 2 eine schematische Horizontalschnittdar­ stellung durch das Ausführungsbeispiel ge­ mäß Fig. 1 mit unterschiedlichen Überwa­ chungs- und Auslösebereichen;

Fig. 3 eine schematische Schaltungsanordnung un­ ter Einbezug einer Sensoreinrichtung und einer Antriebseinrichtung; und

Fig. 4 eine entsprechende Darstellung zu Fig. 2 für den Fall einer einflügeligen Schwenk­ tür im geschlossenen Zustand.

In Fig. 1 ist in schematischer Darstellung eine zweiflü­ gelige Schiebetür 1 mit zwei Türflügeln 1a und 1b im ge­ schlossenen Zustand gezeigt. Die Tür ist in einer Wand 5 vorgesehen.

Die Türflügel werden in bekannter Weise über eine oberhalb des Türdurchbruches horizontal verlaufende und in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 7 bezeichnete Laufschiene verfahrbar gehalten und über beispielsweise einen nicht näher ge­ zeigten Elektromotor unter Zwischenschaltung eines um­ laufenden Zahnriemens zwischen Öffnungs- und Schließstel­ lung verfahren.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist oberhalb des Tür­ durchbruches, d. h. im Bereich der Aufhäng- und Laufanord­ nung der verfahrbaren Türflügel 1a und 1b eine Sensorein­ richtung 9 vorgesehen, bevorzugt mittig oberhalb des Tür­ durchbruches. Unter Sensoranordnung bzw. Sensoreinrichtung 9 werden alle geeigneten Überwachungs- und/oder Erfas­ sungseinrichtungen verstanden, mit denen in technischer Hinsicht sich bewegende Objekte (insbesondere Personen) und/oder auch unbewegte Objekte erfaßt oder dedektiert werden können. Abweichend von dieser Sensoranordnung 9 können auch mehrere einzelne Sensoren 9' über einen größe­ ren Teil der Breite der Tür oder über die gesamte Tür­ breite oder darüberhinausgehend oder ein durchgängiger Sensorbalken vorgesehen sein. Ergänzend und alternativ können die Sensoren auch auf den Türflügeln selbst oben mittig und/oder unten und/oder eher an den Schließkanten 13 und/oder an den jeweils gegenüberliegenden Außenkanten 15 und/oder an der Wand 5 selbst (beispielsweise auch über eine vertikale Wegstrecke verlaufend, z. B. als Vertikal­ balken) vorgesehen oder angeordnet sein.

Die einen einzelnen Sensor oder mehrere Sensoren 9', bei­ spielsweise in Form von Infrarotsensoren oder Radarsenso­ ren etc., umfassende Sensoranordnung 9 ermöglicht es, bei­ spielsweise den vor der Tür befindlichen und auf dem Boden 17 (Fig. 2) strichliert gezeichneten Überwachungs- und Auslösebereich zu überwachen.

Nähert sich eine Person der Tür und kommt in den Bereich der Überwachungs- und Auslösezone 19, so wird über die Sensoranordnung (bei einem Radarsensor in Form der emp­ fangenen, vom Objekt reflektierten Strahlen; im Falle eines Infrarotsensors durch die Infrarotstrahlung) ein entsprechendes Signal empfangen, welches entsprechend der schematischen Schaltungsanordnung nach Fig. 3 in einer Auswertstufe 23 ausgewertet und in einer nachfolgenden Steuerungsstufe 25 umgesetzt wird, um eine Antriebsanord­ nung 27 zum Öffnen der Schiebetür 1 anzusteuern. Abwei­ chend zu Fig. 3 kann die Auswert- und Steuerungsstufe 23, 25 auch zu einer einheitlichen Stufe 24 zusammengefaßt sein. Sie kann entweder hartverdrahtet aufgebaut sein, besteht aber vorzugsweise aus einer mikroprozessorgesteu­ erten Elektronik.

Die Auslösezone 19 ist in den Figuren flächig dargestellt. Die Auslösezone ist jedoch räumlich zu verstehen. Sie erstreckt sich in dem Raum oberhalb des eingezeichneten Bereiches. In unterschiedlichen Parallelebenen zum Boden kann sie auch unterschiedlich groß dimensioniert sein.

Wie anhand der Darstellung gemäß den Fig. 1 und 2 zu sehen ist, ist die Überwachungs- und Auslösezone 19 so groß gewählt, daß sie den gesamten Türbereich über die Türflügel 1a und 1b im geschlossenen Zustand hinaus über­ wacht, so daß keine oder keine relevanten Totzonen 20 entstehen und selbst sich sehr stark seitlich auf die Tür zubewegende Personen frühzeitig erkannt werden können. In Fig. 2 sind die Totzonen 20 beispielsweise für den Fall einer kleiner dimensionierten Überwachungs- und Auslösezo­ ne 19' eingezeichnet.

Anhand der schematischen Horizontalquerschnittdarstellung mit dem beispielsweise im Bodenbereich oder in einer pa­ rallelen Ebene dazu höherliegenden Radarauslösebereich ist ersichtlich, daß dieser auch so groß gewählt werden kann, daß er (bei geöffneten Flügeln 1a, 1b) Primär auf der Zugangsseite, gleichzeitig aber auch durch den Türdurch­ bruch hindurch bis auf die rückwärtige Seite der Tür reicht.

Vor dem Betrieb der in Fig. 1 und 2 wiedergegebenen zweiflügeligen Schiebetür werden in einem Teach-In-Verfah­ ren die Sensorsignale gemessen, die bei der Schließbewe­ gung der Türflügel entstehen und aufgefangen werden. Diese Sensordaten, die teilweise nachfolgend auch als Datenmu­ ster oder Datenkurve bezeichnet werden, werden in einer geeignete Speichereinrichtung, bevorzugt dauerhaften Spei­ chereinrichtung 26 (Fig. 3) abgelegt und gespeichert.

Während des Betriebs der Tür werden zum einen stets die aktuell gemessenen und empfangenen Sensorsignale in der Auswert- und Steuerungsstufe 43, 25 verarbeitet, wobei ein ständiger Vergleich der aktuell gemessenen und empfangenen Sensorsignaldaten mit den abgelegten Signaldaten erfolgt, um in Abhängigkeit von erkannten sich quantitativ und/oder qualitativ in ausreichendem Maße unterscheidenden Signal­ daten dann eine Interpretation der Daten dahingehend in der Elektronik vornehmen zu können, daß sich in der über­ wachten Auslösezone 19 eine bewegte Person oder gegenüber den ursprünglichen Daten bzw. dem ursprünglichen Zustand ein dort nicht befindliches stehendes Objekt befindet, um den Schließvorgang sofort zu stoppen und bevorzugt wieder sofort in Öffnungsstellung umzusteuern.

Zumindest durch Verwendung einer zweiten an der anderen Türseite vorgesehenen Sensoreinrichtung 9' kann ein ent­ sprechend groß dimensionierter Überwachungs- und Auslöse­ bereich auch auf der gegenüberliegenden Türseite ebenso überwacht werden, wobei auch für diese weitere Sensorein­ richtung entsprechende Vergleichsdaten zunächst ermittelt und abgespeichert werden.

Anhand von Fig. 4 ist nur schematisch erläutert, daß die Erfindung sich gleichermaßen auch bei einem Schwenkflügel, beispielsweise einer Schwenktür anwenden läßt.

Claims (8)

1. Verfahren zur Ansteuerung und/oder Überwachung eines angetriebenen Flügels (1a, 1b, 1c), insbesondere einer Tür (1), eines Fensters oder dgl., mit einer Sensoreinrichtung (9, 9') zur Überwachung und Erfassung eines zumindest einem Flügel (1a, 1b, 1c) zugeordneten Überwachungs- und Auslösebereiches (19, 19'), wobei die Bewegungsbahn des zumindest einen Flügels (1a, 1b, 1c) zumindest teilweise in der Überwachungs- und Auslösezone (19, 19') liegt, da­ durch gekennzeichnet, daß zum einen sensorabhängige und zum anderen positions- und/oder geschwindigkeitsabhängige Sensorsignale bezüglich der Schließbewegung des zumindest einen Flügels (1a, 1b, 1c) in Abwesenheit von im üblichen Betrieb zu dedektierenden bewegten Objekten erfaßt und als Grunddaten abgespeichert werden, und daß im automatischen Öffnungs- und Schließbetrieb des zumindest einen Flügels (1a, 1b, 1c) zumindest während des Schließvorganges des Flügels (1a, 1b, 1c) die jeweils aktuell gemessenen Sen­ sordaten, Datenmuster und/oder Signalkurven mit den Grund­ daten verglichen werden, wobei in Abhängigkeit von erkann­ ten qualitativen und/oder quantitativen Abweichungen der jeweils aktuell gemessenen Signaldaten zu den vorab abge­ legten Grunddaten die Schließbewegung des zumindest einen Türflügels (1a, 1b, 1c) gestoppt und vorzugsweise in Öff­ nungsrichtung umgesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Sensoreinrichtung (9) Bewegungssensoren verwendet wer­ den.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Sensoreinrichtung (9) auch statische Objekte erkennende Sensoren umfaßt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß nach Erkennen von gegenüber den abgeleg­ ten Grunddaten abweichenden gemessenen Sensorsignaldaten, die für eine Mindestdauer unverändert dedektiert werden, ein erneutes Teach-In-Verfahren zur Ermittlung neuer als Vergleichsdaten zur Verfügung stehender Grunddaten durch­ geführt wird.

5. Vorrichtung zur Ansteuerung und/oder Überwachung eines angetriebenen Flügels (1a, 1b, 1c), insbesondere einer Tür (1), eines Fensters oder dergleichen, mit einer Sensorein­ richtung (9, 9') zur Überwachung und Erfassung eines zu­ mindest einem Flügel (1a, 1b, 1c) zugeordneten Überwachungs- und Auslösebereiches (19, 19'), wobei die Bewegungsbahn des zumindest eines Flügels (1a, 1b, 1c) zumindest teilweise in der Überwachungs- und Auslösezone (19, 19') liegt und mit einer elektronischen Auswert- und Steuerungsstufe (23, 25; 24) insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Speichereinrichtung vorgesehen ist, in welcher zum einen sensorabhängige und zum anderen positions- oder geschwindigkeitsabhängige Sensorsignale bezüglich der Schließbewegung des zumindest einen Flügels (1a, 1b, 1c) in Abwesenheit von im üblichen Betrieb zu dedektierenden bewegten Objekten als Grunddaten ablegbar sind, und daß im automatischen Öffnungs- und Schließbe­ trieb in der Auswert- und/oder Steuerungsstufe (23, 25; 24) die jeweils mittels der Sensoreinrichtung (9, 9') je­ weils aktuell gemessenen Sensordaten, Datenmuster und/oder Signalkurven mit den abgespeicherten Grunddaten verglichen werden, und daß in Abhängigkeit von erkannten qualitativen und/oder quantitativen Abweichungen der jeweils aktuell gemessenen Signaldaten zu den vorab abgelegten Grunddaten die Schließbewegung der Tür unterbrech- und vorzugsweise eine Umsteuerung in Öffnungsrichtung durchführbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung (9) Bewegungssensoren umfaßt oder aus diesen besteht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Sensoreinrichtung (9) statische Objekte erkennende Sensoren umfaßt oder aus diesen besteht.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein erneutes automatisches Teach-In- Verfahren zur Ermittlung neuer Grunddaten durchführbar ist, wenn nach Erkennen von gegenüber den abgelegten Grunddaten abweichend gemessenen Sensorsignaldaten diese für eine vorgebbare oder voreinstellbare Mindestdauer un­ verändert dedektiert werden, um in dem Teach-In-Verfahren neue Grunddaten zu ermitteln und abzuspeichern.