Infrarot-Lichtvorhänge sind nach wie vor eine zuverlässige 2D-Lösung, da sie gepulste Infrarotstrahlen erzeugen und detektieren und bei Signalblockierung abschalten. Sie sind jedoch sperrig und bieten in der Regel keine Lande- oder 3D-Erkennung. 3D-IR-Anflüge und TOF-Verfahren versagen bei der Lichtabsorption durch Kleidung und haben Schwierigkeiten mit kleinen oder stationären Objekten. Die Anforderung der ASME 17.1-2019, Materialien mit einer Lichtabsorption von 95 Prozent zu detektieren, macht reflektierende Verfahren unzuverlässig. Einzelne Kameras liefern ohne Stereo-, Beleuchtungs- und aufwändige Bildverarbeitung keine Tiefeninformationen, und Labortests zeigen, dass Kamera- und TOF-Systeme durch das ASME-Testziel überlistet werden können. Die Kombination bewährter 2D-IR-Lichtvorhänge mit 3D-Radar ermöglicht eine robuste Detektion durch die Erfassung von Materie anstelle von Licht und erfüllt die neuen Normen.
Forschung kombiniert erprobte Technologie für dieses „intelligente“ System.
von Matt Davies
Infrarot (IR)-basierte Lichtvorhänge sind seit den 1990er Jahren die anerkannte Methode, um Passagiere vor dem Schließen von Aufzugstüren zu schützen. In den letzten fünf Jahren gab es jedoch zahlreiche Messeexponate mit neuen und aufregenden Technologien, die vorgeben, die Lichtvorhangtechnologie überflüssig zu machen. In jüngerer Zeit erfordert das Update auf ASME 17.1-2019 eine Erkennung nicht nur für den Bereich zwischen den sich schließenden Türen, sondern auch von sich nähernden Passagieren auf dem Treppenabsatz. Trotz dieser kühnen Ankündigungen auf dem Markt scheint sich jedoch wenig geändert zu haben. Dieser Artikel versucht, die Fakten von der Übertreibung zu trennen und so realistische Erwartungen zu setzen, was in den kommenden Jahren zu erwarten ist.
Die derzeitige IR-Lichtvorhang-Technologie ist konzeptionell relativ einfach. IR-Lichtwellen werden durch eine Reihe von Dioden gepulst, die über die Höhe der Tür verlaufen. Auf der anderen Seite der Türöffnung suchen IR-Detektoren, die in Höhe der Tür verlaufen, um diese IR-Lichtwellen zu erkennen. Eine Unterbrechung des Signals bedeutet, dass etwas den Durchgang dieser Wellen blockiert. Dieses System erzeugt sein eigenes Signal und hat dabei die volle Kontrolle über die verwendeten Frequenzen und das verwendete Timing. Diese Tatsache, kombiniert mit der Objekterkennung durch Signalblockierung statt durch Reflexion, macht IR-Lichtvorhänge von Natur aus zuverlässig.
Allerdings haben IR-Lichtvorhänge ihre Grenzen. Erstens erschweren ihre Größe und Form den Versand und die Lagerung. Zweitens (und mit der Einführung des ASME 17.1-2019-Codes heute relevanter denn je) bieten sie normalerweise keine Erfassung von Personen auf dem Treppenabsatz, die in der Aufzugsindustrie allgemein als „3D-Erkennung“ bekannt ist. Einige Lichtvorhänge bieten diese Funktion, aber sie verlassen sich darauf, IR-Lichtwellen auszusenden und alle resultierenden IR-Lichtwellen zu erkennen, die von Objekten (z. B. einer sich nähernden Person) auf der Landung reflektiert wurden. Leider hatte diese 3D-Lösung schon immer einige inhärente Probleme: Sie erkennt nur Objekte in einem relativ kleinen Bereich; es kann nicht zwischen bewegten und stationären Objekten unterscheiden; und das Schlimmste ist, dass das IR-Licht reflektiert werden muss. Somit werden lichtabsorbierende Objekte (zB Wollkleidung) nicht erkannt.
Lichtabsorbierende Kleidung hat das Code-Komitee der American Society of Mechanical Engineers (ASME) dazu veranlasst, die Notwendigkeit zu spezifizieren, Objekte zu erkennen, die 95 % des Lichts absorbieren, innerhalb seiner neuen Anforderungen für die 3D-Erkennung. Dies ist sehr wichtig, da jedes 3D-Erkennungssystem, das auf der Reflexion von Lichtwellen beruht, Schwierigkeiten hat, diesen Code zu erfüllen oder eine Person mit stark lichtabsorbierender Kleidung zu erkennen.
IR-Flugzeit (TOF), ein Verfahren zum Messen des Abstands zwischen einem Sensor und einem Objekt basierend auf der Zeitdifferenz zwischen der Emission eines Signals (z. B. IR und seiner Rückkehr zum Sensor, nachdem es von einem Objekt reflektiert wurde), ist weitaus fortschrittlicher als ein 3D-Lichtvorhang. Letztendlich scheitert es jedoch an den gleichen Problemen – nämlich, dass es fast unmöglich ist, ein zuverlässiges Erkennungssignal zu liefern, wenn die von ihm emittierten IR-Lichtwellen absorbiert und nicht reflektiert werden. Darüber hinaus hat es eine Vielzahl von Einschränkungen beim zuverlässigen Erfassen eines relativ kleinen Objekts (wie einer Hand), das gegen die Vorderkante einer sich schließenden Tür gedrückt wird.
Die andere viel diskutierte Technologie ist die Verwendung einer oder mehrerer Kameras zur Überwachung des Autoeingangs. Wird jedoch nur eine Kamera verwendet, erfolgt keine Tiefenwahrnehmung. Die Unterscheidung zwischen einem Schatten oder einem schwarzen Schuh, der die Schwelle überschreitet, wird zu einer Frage von tiefer künstlicher Intelligenz (KI) und High-Level-Processing. Bei ausreichender Rechenleistung kann es möglich sein, zuverlässige Ergebnisse zu liefern. Wie Hersteller autonomer Fahrzeuge und andere jedoch festgestellt haben, ist ein einzelner Kamerasensor keine realistische Lösung. Eine einzelne Kamera ist gut darin, sich ändernde Muster zu erkennen. Auf diese Weise kann es eine gute Verfolgung von Objekten bieten und dabei mit der entsprechenden Verarbeitung eine relativ effektive 3D-Erkennung bereitstellen, bei der eine Genauigkeit von 99% akzeptabel ist. Dies unterscheidet sich von der primären Sicherheitsfunktion von 2D, bei der eine Genauigkeit von 100 % (auch für stationäre Objekte) erforderlich ist.
Natürlich haben solche Systeme auch bei schlechten Lichtverhältnissen (z. B. Beleuchtungsausfall) Probleme mit Schatten und der Aufrechterhaltung ihrer Funktion, es sei denn, sie verfügen über eine eigene Lichtquelle. Damit eine Kameralösung zuverlässig funktioniert, bräuchte sie eine eigene Lichtquelle, Stereokameras, einen weiten Betrachtungswinkel und eine umfangreiche Verarbeitung. Dies ist heute technisch möglich, aber ein Produkt, das all dies zu einem marktgerechten Preis leistet, muss noch geschaffen werden und wird es möglicherweise nie werden.
Janus/Avire-Labortests haben gezeigt, wie leicht Kamera- oder TOF-Systeme zu umgehen sind, wenn sie dem Testziel ASME 17.1-2019 ausgesetzt sind. Unser Smart 3D erfüllt jedoch diesen Code. Es verwendet IR-Lichtvorhänge zur 2D-Erkennung in Kombination mit 3D-Radartechnologie. Durch die Verwendung von Radar für 3D, das die Erkennung von Reflexionen durch Materie (und nicht durch Licht) ermöglicht, soll diese Lösung Komplexität und Unzuverlässigkeit umgehen.
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