用于检测地板上的对象的设备和系统的制作方法

本发明涉及用于检测在地板面板上的对象的设备和系统。此外，本发明涉及相对应的方法。

背景技术：

1、制造系统的持续数字化不仅使得生产能够有更大的灵活性，而且还引起了人们在其中工作并利用其工作的网络化和智能技术系统的使用。尤其是由于人类与机器人或机器之间的交互越来越多，用于自动且安全的人员识别的传感器系统和测量方法正变得越来越重要。在该背景下，对于人而言良好的工作环境和安全性被越来越多地讨论，尤其是在工业4.0和“环境智能”的背景下。为了确保工作过程中人与机器之间的安全交互，必须始终确保人体被可靠地检测到。

2、单独的机器和机器人通常已经配备有适当的传感器。然而，在其中使用多个机器进行各种工作过程的生产大厅中，其中还使用了自动化引导车辆(agv)，例如，除了单独的机器可以提供的传感器技术之外，需要更全面的监控系统。全面的监控系统应当尽可能地监控所有运行的过程，即，全面的监控系统应当被设计成覆盖广泛的区域，并且以前瞻性的方式保护在此处工作的人免受危害。问题在于，不同的机器通常使用不同的传感器系统例如激光系统或雷达系统，这些不同的传感器系统既不能彼此兼容，也不能联网。此外，在于空间中移动的机器或系统的情况下，利用这样的单独的传感器系统几乎不可能确保足够的安全性。

3、除了生产本身的越来越多的数字化之外，还可以观察到，对于生产过程而言需要在空间方面的更大灵活性。工厂地板上的今天制造产品a的地方可以第二天用于另一产品b。这就是为什么在未来安全技术不应当如其过去那样被束缚于单个机器的另一原因，而是替代地，安全技术将被大规模地要求，并且需要在生产中能够被灵活地修改。为了满足这些要求，生产设施还必须满足对灵活性的越来越多的需求。因此，正在使用越来越复杂的基础设施概念。为了防止例如与越来越多的数字化同步发展的大量线缆和导线最终在生产大厅的地板上变为一团乱麻的线缆，他们越来越多地被藏在地板面板下方的地板中。由此，线缆和导线不会碍事，并且如果需要的话，仍然可以通过抬起适当的地板面板来容易地触及这些线缆和导线。

4、上面的基础设施系统已经被广泛地用于监控生产过程。例如，已知的是，地板面板可以配备有用于对象尤其是人的检测的重量传感器。然而，此处出现了重量传感器仅能检测到重量或重量变化的问题。因此，仍然不清楚是由何种对象引起了这种重量或变化。因此，无法区分地板面板上的重量变化是例如由在地板面板上驶过的托盘车等引起还是由在地板面板上行走的人引起。因此，已知的系统不能在确保顺利的生产和/或物流过程的同时可靠地保护人类免受由机器引起的危害。

5、尽管利用其通过使用适当的软件原则上可以在不同类型的对象之间进行区分的基于摄像装置的系统也是已知的，但是这些系统的工作可靠性远远不足以在操作过程中特别是针对安全相关的应用有意义地使用。实际上，这样的基于摄像装置的监视系统无法以所期望的可靠性工作，或者太昂贵而无法以有意义的方式使用。

技术实现思路

1、在该背景技术下，本发明的目的是提供一种使得能够检测地板面板上的对象的设备，并且利用该设备原则上可以在对象的类型之间进行区分(例如，在人类与机器之间进行区分)。同时，该设备应当不昂贵、可靠并且尽可能容易使用。

2、该问题通过一种用于检测地板面板上的对象的设备来解决，所述地板面板具有底侧和与底侧相反的可行走的顶侧，该设备包括：

3、保持器，其安装至地板面板、安装在地板面板中或者安装在地板面板下方；以及

4、雷达装置，其被配置成发射雷达信号，检测从对象反射的雷达回波以及基于雷达回波提供数据信号，

5、其中，保持器被配置成保持雷达装置。

6、因此，本公开内容的构想是提供一种用于检测对象的设备，该设备可以容易地整合至已经现有的基础设施系统中并且使用雷达技术来提供其信号原则上使得能够在不同类型的对象之间进行区分的低成本的传感器。特别地，使用所述设备可以执行人员识别。

7、地板面板可以例如是工厂大厅的地板的一部分或者形成工厂大厅的地板。保持器可以外部地安装在地板面板的一侧上，或者保持器可以被整合至地板面板中。可以想到，例如，地板面板包括腔或者具有在地板面板下方的腔，并且保持器与雷达装置一起被布置在该腔中。为了设备的利用率，地板面板的结构可以基本上具有任何设计。特别地，地板面板可以由若干层和地板覆盖物形成。所述层的材料可以以这样的方式进行选择：可以实现所限定的波束传播，使得可以获得最佳的空间分辨率。保持器还可以安装在地板面板下方，特别地安装至地板面板下方的物体。

8、特别地，雷达装置被配置成发射雷达信号通过地板面板和/或从地板面板发射雷达信号。雷达装置可以是能够发射雷达波束(或雷达信号)并且能够接收雷达波束(或雷达回波)的任何装置。雷达装置可以是例如pcb(印刷电路板)上的雷达天线。此外，雷达装置可以是集成电路(ic)。由雷达装置发射出的雷达圆锥体的孔径角度可以为90°以及更大。原则上，孔径角度越大，可以检测到对象的区域就越宽。

9、原则上，可以想到，保持器可以容纳若干雷达装置。此外，可以想到，多个安装件和雷达装置安装在地板面板上、安装在地板面板中或安装在地板面板下方，或者安装在地板面板的支撑件上或安装在地板面板的支撑件中。一方面，这确保了经由雷达可靠地检测到尽可能多的空间。其次，这样的布置使得能够对地板面板上方的空间进行冗余监控，这可以增加装置或系统的可靠性。冗余设计例如使得更高的安全类别和性能水平能够被涵盖。

10、可以预定保持器与地板面板之间的距离和/或雷达装置与地板面板之间的距离。从而，雷达装置以所限定的路径和方式发射雷达波束。这使得地板面板上方的要被监控的空间的尺寸能够以所限定的方式被设置。

11、此外，该设备可以以简单的方式被改装至现有的系统中。实际上，需要去做的所有是将保持器和雷达装置添加至现有的地板系统(例如，架空地板系统)。雷达装置可以以有利的方式检测并识别房间中的对象，并且因此预见对人的危险并发出适当的警告信号或将适当的警告信号发出。此外，该设备可以以设备不以任何方式进行干扰的方式安装。该设备使得现有基础设施能够被更好地利用。因此，完全解决了上面提及的目的。

12、在改进中，保持器安装在地板面板的底侧上或者安装在地板面板的顶侧上。将保持器安装在地板面板的顶侧上具有以下优点：雷达信号在从地板面板发射出去时不与地板面板发生干扰。换句话说，在这种情况下，地板面板的材料可以自由地选择。特别地，地板面板的材料还可以是仅允许少量或不允许雷达波束穿过的材料。另一方面，将保持器安装在地板面板的底侧(与地板面板的顶侧相比不能在其上行走)具有以下优点：雷达装置安装在没有人可以踩在它上的受保护区域中。

13、在另一改进中，保持器可以安装至地板面板的支撑件，特别地可以安装在支撑件的连接至地板面板的一侧上，或者保持器可以安装至地板面板的支撑件中。支撑件被布置在地板面板下方并且从下方支撑地板面板。保持器可以安装在支撑件上或者保持器可以被整合至支撑件的上表面中，其中，支撑件的上表面优选地与地板面板的顶侧表面平行或平齐。支撑件还可以包括雷达装置可以插入至其中的腔。

14、在各种实施方式中，保持器可以是载体膜、载体板、杯形元件、漏斗形元件和/或盘形元件。例如，保持器可以是将呈导电铜箔形式的雷达装置施加至其的载体膜。载体膜可以包括粘合剂层，使得载体膜可以被胶合至地板面板。还可以想到，载体膜是带静电的并且从而连接至地板面板。然而，保持器还可以是呈其上安装有雷达装置的电路板形式的载体板。然而，安装件同样可以包括更庞大的本体，例如被配置成包围和保持雷达装置的壳体。在由于需要更强的雷达信号而雷达装置很大的情况下，这是特别有利的。

15、在另外的改进中，利用紧固装置，保持器可以安装(至地板面板和/或支撑件)。特别地，保持器可以拧紧至、钉牢至、铆接至、粘附至或夹紧至地板面板和/或支撑件，或者印制至地板面板上。例如，保持器可以包括雷达装置放置在其中并且用螺钉或钉子附接至地板面板的底侧的篮或笼。然而，还可以想到，保持器包括被配置成磁性地附接至地板面板或支撑件的磁性材料。静态粘附或粘合剂粘附也是可以的。此外，保持器可以包括例如可以夹紧至支撑件的夹具、套圈等。另外，可以想到，保持器(优选地与雷达装置一起)被直接印制至地板面板上或压印至地板面板中。

16、在另外的改进中，该设备包括孔，该孔被配置成阻挡和/或重定向来自雷达装置的雷达信号的一部分。换句话说，孔可以被设计成使雷达装置的雷达波束聚焦。例如，孔可以包括绕雷达装置缠绕的金属护套，该金属护套阻挡沿护套的方向发射出的雷达信号。孔与保持器之间的距离优选地可调节。

17、在优选的改进中，保持器包括孔。例如，孔可以被整合至罐形保持器的壁中。然而，孔还可以被设计为板或箔，所述板或箔被附接至保持器。

18、在另外的改进中，该设备还包括地板面板和/或用于地板面板的支撑件。在这种情况下，保持器连接至地板面板和/或支撑件，优选地以可拆卸的方式连接。然而，还可以想到，地板面板本身形成保持器。在这样的情况下，雷达装置可以被直接布置在地板面板中或地板面板上。原则上，雷达装置可以(直接)印制至地板面板上。在雷达装置被放置在地板面板的顶部上的情况下，地板面板的材料可以自由地选择。用于地板面板的可能材料包括金属(尤其是钢)、塑料、玻璃、木材或混凝土。

19、在该设备包括地板面板和/或支撑件的优选改进中，地板面板和/或支撑件至少在一些区域中对于雷达信号和/或雷达回波是可透过的。换句话说，地板面板和/或支撑件至少在一些区域中具有等于或大于最小介电常数的介电常数。也就是说，地板面板或支撑件被设计成使得来自雷达装置的雷达波束不完全被阻挡。最小介电常数取决于材料。此外，最小介电常数取决于所使用的雷达信号的频率。优选地，整个地板面板具有等于或大于最小介电常数的介电常数。最小介电常数必须使得待检测的对象的距离、方向、速度或类型仍然可以从接收到的雷达回波中合理地推断出。

20、在另外的改进中，地板面板和/或支撑件是架空地板系统的一部分，架空地板系统优选地符合din en 12825。还可以想到，所述设备包括架空地板系统。架空地板系统通常被理解为包括以预定距离面向房间的地板的(优选地平行于房间的地板)的至少一个地板面板的系统。地板面板由(架空地板系统的)一个或更多个支撑件支撑，或者地板面板被支撑在一个或更多个支撑件上。原则上，其中若干地板面板平行地且以间隔开的方式面向地板的地板系统也是可以想到的。

21、前述问题还通过用于检测地板面板上的对象的系统来解决，该系统包括：

22、所描述的设备；以及

23、数据处理装置，其被配置成从雷达装置接收数据信号以及根据数据信号确定以下中的至少一项：(i)对象相对于地板面板和/或地板面板的支撑件的距离；(ii)对象相对于地板面板和/或支撑件的方向；(iii)对象的速度；以及(iv)对象的类型。

24、数据处理装置可以被整合至该设备中。例如，数据处理装置可以被整合至保持器或支撑件中，或者数据处理装置可以附接至地板面板(优选地附接至地板面板的下侧)。然而，数据处理装置还可以位于远离该设备的位置。数据处理装置可以利用线缆或无线地连接至雷达装置。

25、在该系统的改进中，数据处理装置被配置成对对象的类型进行分类，特别地在人与无生命对象之间进行区分。这使得该系统能够检测在雷达装置的区域中是否有人处于危险中，以及决定该系统是否应当发出警告信号。

26、在该系统的另一改进中，数据处理装置被配置成追踪对象的移动。根据若干对象的移动轮廓，例如，即将发生的危险可以然后通过外推未来的移动来检测。还可以想到，针对对象创建移动轮廓，并且当再次检测到该对象时，将当前移动轮廓与较旧的轮廓进行比较，以便得出关于在雷达装置的区域中的任何即将发生的危险的结论。

27、在另外的改进中，该系统还可以包括雷达反射器，该雷达反射器被配置成安装在面向地板面板的顶侧的一侧上以及从雷达装置接收雷达信号并反射相对应的雷达回波。雷达反射器可以例如安装在诸如工厂或展览大厅的房间的天花板上。雷达反射器可以是例如三面镜。雷达反射器的使用具有以下优点：在视野中不存在对象的情况下，雷达反射器提供限定的雷达回波。当存在对象时，这种限定的回波然后以特定的方式改变。换句话说，雷达反射器产生限定的参考回波。这使得能够更容易且更精确地检测到对象。换句话说，在功能安全性方面，雷达反射器的使用可以验证该系统在正确地运作。特别地，每次进行测量时，即每次发射雷达信号并接收回波时，即使不存在挡道的障碍物，也会获得系统在工作的确认。

28、最后，前述问题还通过一种用于检测地板面板上的对象的方法来解决，所述地板面板具有底侧和与底侧相反的可行走的顶侧，该方法包括：

29、将保持器安装至地板面板、安装在地板面板中或者安装在地板面板下方；以及

30、提供保持器中的雷达装置，其中，该雷达装置发射雷达信号，检测从对象反射的雷达回波以及基于雷达回波提供数据信号。

31、特别地，保持器可以安装在地板面板下方的支撑件(地板面板的支撑件)上或安装在地板面板下方的支撑件(地板面板的支撑件)中，并且雷达装置发射雷达信号通过地板面板以及/或者远离地板面板和/或支撑件。

32、应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，上面的特征和那些下面将要说明的特征不仅可以在每种情况下指示的组合中使用，而且还可以在其他组合中使用或单独使用。