DE69525981T2

DE69525981T2 - Vorrichtung zum erfassen der gegenwart und der passierrichtung von beweglichen gegenständen und personen mit der absicht, diese zu zählen

Info

Publication number: DE69525981T2
Application number: DE69525981T
Authority: DE
Inventors: Michel Leblanc
Original assignee: BRIME TECHNOLOGIES PARIS
Current assignee: BRIME TECHNOLOGIES PARIS
Priority date: 1994-06-08
Filing date: 1995-12-14
Publication date: 2002-11-21
Anticipated expiration: 2015-12-15
Also published as: PT867018E; FR2721126A1; EP0867018B1; ES2173212T3; FR2721126B1; EP0867018A1; WO1997022089A1; DE69525981D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, mit der die Anwesenheit von beweglichen Gegenständen erfasst und deren Passierrichtung bestimmt werden kann, um diese zu zählen. Der Begriff "beweglicher Gegenstand" bezieht sich sowohl auf Objekte als auch auf Lebewesen.
Die Erfassung der Anwesenheit und die Bestimmung der Passierrichtung von beweglichen Gegenständen erfolgen gewöhnlich mit Hilfe einer mechanischen Infrastruktur des Drehkreuz- oder Steuertortyps oder mit optischen Systemen, bei denen Strahlen geschnitten werden. Drehkreuze verfügen im Allgemeinen über drei Arme. Eine durch das Drehkreuz gehende Person dreht dieses um eine drittel Drehung. Diese Rotation stellt die Erfassung dar, und ein externes System kann die Zahl der Personen zählen, die passiert sind. Diese Vorrichtung erfordert eine Infrastruktur am Boden, die aufwändig und kostspielig ist. Sie verursacht eine Verlangsamung des Fußgängerflusses vor dem Passieren des Drehkreuzes, erzeugt so einen Engpass und kann nur in einer Passierrichtung arbeiten. Eine weitere bekannte Vorrichtung arbeitet mit einer Infrarotschranke, bestehend aus einem Sendeteil und einem diesem gegenüber liegenden Empfangsteil, die somit eine immaterielle Linie bilden. Ein diese Linie überquerender Fußgänger wird dadurch erfasst, dass der vom Sender ausgesendete Lichtstrahl nicht empfangen wird. Somit kann ein externes System die Zahl der die Schränke durchquerenden Personen zählen. Infrarotschranken müssen in einem Abstand vom Boden platziert werden, der mit der Größe der zu erfassenden beweglichen Gegenstände kompatibel ist. Daher erfordert die Erfassung von Personen eine Platzierung der Schranke in einer Höhe von etwa einem Meter, was eine Tragvorrichtung notwendig macht. Diese Anordnung des Sensors einen Meter vom Boden bietet keinerlei Schutz vor Vandalismus.
Die FR-2 431 738 beschreibt eine Erfassungsvorrichtung, bei der die Empfangselemente in Richtung der Erfassungszonen geneigt sein müssen, was den Einbau von speziellen empfindlichen, aufwändigen und kostspieligen Regelmitteln in die Anlage erfordert, und die teuer in der Herstellung ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile zu überwinden und eine Vorrichtung bereitzustellen, die Anspruch 1 entspricht.
Die Unteransprüche betreffen weitere Ausgestaltungen der Erfindung.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird vertikal zu den zu erfassenden beweglichen Gegenständen befestigt (z. B. an der Decke), so dass keinerlei Infrastruktur am Boden erforderlich ist und die Vorrichtung vor eventuellen vandalistischen Übergriffen geschützt ist. Ferner hat sie die Form eines Monoblocks, so dass keine zwei separaten Elemente erforderlich sind, im Gegensatz zur Infrarotschranke. Diese Anordnung verursacht keine Verlangsamung des Flusses von beweglichen Gegenständen. Gemäß einer ersten Charakteristik beinhaltet die Vorrichtung ein Gehäuse, das Folgendes umfasst: erstens zwei Sender (1 und 4), deren Aufgabe es ist, mit Hilfe von optischen Mitteln jeweils einen Strahl in der Richtung eines beweglichen Gegenstandes zu senden, und zweitens ein Empfangssystem, das von zwei Elementen (2 und 3) gebildet wird, die den Strahl, der von dem die Erfassungszone passierenden beweglichen Gegenstand reflektiert wird, mit Hilfe einer Empfangsoptik erfasst, und drittens Elektronik zum Steuern der Sendeelemente (1 und 4) und zur Verarbeitung der von den Empfangselementen (2 und 3) empfangenen Signale. Der erste und der zweite Sender (1 und 4) sind, wie die Empfangselemente, Infrarotdioden. Die Steuerelektronik jedes Sendeelementes und jedes Elementes zum Verarbeiten der von jedem Empfangselement empfangenen Signale beinhaltet einen Taktimpulsgeber (17) zum Steuern jedes Sendeelementes, einen Verstärker (18) zum Verstärken der von jedem Empfangselement erzeugten Lichtsignale und eine Sperrsonde (19), die mit dem genannten Taktgeber synchron ist und es ermöglicht, die verstärkten Signale zu sperren und sie mit Hilfe eines Komparators (20) mit einer Referenzspannung zu vergleichen.
Die Anordnung des Sende- und des Empfangssystems entspricht den folgenden Beziehungen:
wobei:
t die Größe der Empfangselemente (2 und 3) ist;
dmin1 der Minimalabstand (12) ist;
dmax1 der Maximalabstand (14) ist;
dmin2 der Minimalabstand (13) ist;
dmax2 der Maximalabstand (15) ist;
D1 der Achsabstand zwischen der ersten Sendeoptik (5) und der Empfangsoptik (6) ist;
D2 der Achsabstand zwischen der zweiten Sendeoptik (7) und der Empfangsoptik (6) ist;
f der Fokalabstand (16) des Empfangs ist;
x1 der Abstand (9) zwischen dem ersten Empfangselement (3) und der Achse der Empfangsoptik (6) ist;
x2 der Abstand (8) zwischen dem zweiten Empfangselement (2) und der Achse der Empfangsoptik (6) ist.
Die Vorrichtung beinhaltet zwei Infrarotsender und zwei Infrarotempfänger, die synchron zueinander sind und mit denen in der Passierrichtung von beweglichen Gegenständen zwei Erfassungszonen im Raum erzeugt werden können. Die Existenz dieser beiden virtuellen Erfassungszonen erlaubt die Bestimmung der Passierrichtung von beweglichen Gegenständen durch direkte Reflexion.
Die Sendeelemente strahlen permanent Lichtimpulse aus. Im Ruhezustand, wenn kein beweglicher Gegenstand anwesend ist, empfangen die Empfänger kein Signal. Wenn ein beweglicher Gegenstand die Erfassungszone des Sensors passiert, wobei diese Zone zwischen einem Minimalabstand und einem Maximalabstand liegt, trifft er auf einen ersten Strahl. Dieser Strahl wird von dem beweglichen Gegenstand reflektiert und vom ersten Empfänger erfasst. Der bewegliche Gegenstand schneidet dann im Laufe seiner Fortbewegung den zweiten Strahl. Der zweite Strahl wird von dem beweglichen Gegenstand reflektiert und vom zweiten Empfänger erfasst. Anhand der Chronologie der empfangenen Lichtstrahlen kann die Passierrichtung des beweglichen Gegenstandes bestimmt werden.
Die an den Empfangselementen (2 und 3) empfangenen Signale erlauben die Erkennung der Anwesenheit und der Passierrichtung des beweglichen Gegenstandes. Wenn das erste Empfangselement (3) ein Signal vor dem zweiten Empfangselement (2) empfängt, dann bewegt sich der bewegliche Gegenstand in einer Richtung, die vom ersten Sendeelement (1) zum zweiten Sendeelement (4) verläuft. Wenn das zweite Empfangselement (2) ein Signal vor dem ersten Empfangselement (3) empfängt, dann bewegt sich der bewegliche Gegenstand in einer Richtung, die vom zweiten Sendeelement (4) zum ersten Sendeelement (1) verläuft.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht die Erfassung von beweglichen Gegenständen, die den von dem ersten Sender (1) ausgesendeten Strahl in einer Zone zwischen einem Minimalabstand (12) und einem Maximalabstand (14) schneiden. Sie erlaubt die Erfassung von beweglichen Gegenständen, die den von dem zweiten Infrarotsender (4) ausgestrahlten Strahl in einer Zone zwischen einem Minimalabstand (13) und einem Maximalabstand (15) schneiden. Der maximale (14) und der minimale (12) Abstand werden durch die Brennweite (16) der Empfangsoptik (6), die Größe der sensiblen Oberfläche des ersten Empfangselementes (3), den Abstand (9) zwischen dem ersten Empfangselement (3) und der Achse der Empfangsoptik (6), den Achsabstand zwischen der Sendeoptik (5) und der Empfangsoptik (6) bestimmt. Der maximale (15) und der minimale (13) Abstand werden durch die Brennweite (16) der Empfangsoptik (6), die Größe der sensiblen Oberfläche des ersten Empfangselementes (2), den Abstand (8) zwischen dem zweiten Empfangselement (2) und der Achse der Empfangsoptik (6), den Achsabstand zwischen der Sendeoptik (7) und der Empfangsoptik (6) bestimmt.
Gemäß Fig. 3 werden die Sendeelemente (1 und 4) durch von einem Taktgeber (17) gesendete Impulse gesteuert. Die von den Empfangselementen (2 und 3) empfangenen pulsierten Lichtsignale werden mit Hilfe eines Verstärkers (18) verstärkt. Nach dem Verstärken werden die empfangenen Signale mit Hilfe einer Sperrsonde (19) synchron zum Sendetaktgeber gesperrt, damit sie in einem Komparator (20) mit einer Referenzspannung verglichen werden können. Das Ergebnis dieses Vergleichs ergibt das Ausgangssignal 1 und das Ausgangssignal 2.
Fig. 4 zeigt die Chronogramme von Ausgangssignalen (Ausgang 1 und Ausgang 2) für einen beweglichen Gegenstand, der in der Richtung vom ersten Sendeelement (1) zum zweiten Sendeelement (2) passiert. Signale in der Form von Strobeimpulsen erscheinen in dem Moment, in dem die Empfangselemente kein Signal mehr empfangen.
Fig. 5 zeigt die Chronogramme von Ausgangssignalen (Ausgang 1 oder Ausgang 2) für einen beweglichen Gegenstand, der in der Richtung vom zweiten Sendeelement (2) zum ersten Sendeelement (1) passiert. Signale in der Form von Strobeimpulsen erscheinen in dem Moment, in dem die Empfangselemente kein Signal mehr empfangen.
Anhand dieser Chronogramme kann die Passierrichtung von beweglichen Gegenständen bestimmt werden, indem eine Verarbeitung mit Hilfe eines Zustandsdiagramms erfolgt.
Gemäß einer nicht dargestellten Variante kann die Vorrichtung mit zwei Empfangsoptiken ausgestattet sein, die jeweils mit einem Empfangselement (2 und 3) verbunden sind.
Die prinzipiellen industriellen Anwendungen der Vorrichtung sind insbesondere die Erfassung und die Bestimmung der Passierrichtung von beweglichen Gegenständen, die sich alleine oder gruppenweise und an diversen Orten bewegen, um diese zu zählen. Es handelt sich beispielsweise um das Zählen von Personen, die ein Personentransportmittel (U-Bahn, Bus, Zug...) betreten oder verlassen oder um einen öffentlichen oder privaten Ort, um das Zählen insbesondere von Objekten, die auf einem Förderband passieren, um das Zählen von Fahrzeugen...
Es können mehrere erfindungsgemäße Vorrichtungen verbunden werden, um von vorne kommende bewegliche Gegenstände zu erfassen und deren Passierrichtung zu bestimmen, um diese zu zählen (z. B. bei Personen, die sich durch einen U-Bahn-Korridor bewegen). Die Zahl der einzusetzenden Vorrichtungen ist abhängig von Größe, Form und Typ der zu erfassenden beweglichen Gegenstände. Die auf die oben beschriebene Weise eingesetzten Vorrichtungen müssen so synchronisiert werden, dass es zu keinen optischen Störungen kommt. Die oben beschriebene Anordnung von Vorrichtungen erlaubt eine höher entwickelte Verarbeitung von am Ausgang von Vorrichtungen bereitgestellten Informationen. Es sind die folgenden Verarbeitungen möglich:
Redundanz: die von benachbarten Vorrichtungen kommenden Signale können zum Erhalten einer zuverlässigen Information verglichen werden.
Analyse: die von den Vorrichtungen gesendeten Signale können analysiert werden, um die Anwesenheit von beweglichen Gegenständen zu erfassen und deren Passierrichtung zu bestimmen, die sich in einer wenig definierten Achse bewegen (wie z. B. bei Fußgängern in einem U-Bahn-Korridor).

Claims

1. Vorrichtung zur Erfassung der Anwesenheit und der Passierrichtung von beweglichen Gegenständen, um diese zu zählen, umfassend zwei Infrarotsender (1, 4), deren Aufgabe es ist, jeweils einen Strahl in der Richtung eines beweglichen Gegenstands zu senden, und zwei Infrarot- Empfangselemente (2, 3), wobei die zwei Sender (1, 4) und die zwei Empfangselemente (2, 3) so gestaltet sind, dass sie in der Passierrichtung der beweglichen Gegenstände zwei Erfassungszonen im Raum erzeugen, so dass die Passierrichtung der beweglichen Gegenstände bestimmt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Gehäuse aufweist, das folgendes beinhaltet: die beiden Sender (1, 4), die beiden Empfangselemente (2, 3), optische Sendemittel (5, 7), die das von den Sendern (1, 4) ausgesandte Licht fokussieren, optische Empfangsmittel (6), die den Lichtstrahl erfassen und fokussieren, der von einem eine Erfassungszone passierenden beweglichen Gegenstand reflektiert wird, und Elektronik zum Steuern der Sendeelemente (1, 4) und zur Verarbeitung der von den Empfangselementen (2, 3) empfangenen Signale, dadurch, dass die beiden Empfangselemente (2, 3) in einem Abstand von der optischen Achse der optischen Empfangsmittel (6) angeordnet sind, dadurch, dass die optische Achse der optischen Empfangsmittel (6) parallel zu den optischen Achsen der optischen Sendemittel ist, die zueinander parallel sind, dadurch, dass die Empfangselemente (2, 3) Infrarotdioden sind, die lotrecht zu den optischen Achsen der optischen Sendemittel (5, 7) ausgerichtet sind, und dadurch, dass die Anordnung des Sende- und des Empfangssystems den folgenden Beziehungen entspricht:

wobei

t die Größe der Empfangselemente (2 und 3) ist;

d min 1 der minimale Erfassungsabstand (12) des ersten Senders (1) und des ersten Empfangselementes (3) ist;

d max 1 der maximale Erfassungsabstand (14) des ersten Senders (1) und des ersten Empfangselementes (3) ist;

d min 2 der minimale Erfassungsabstand (13) des zweiten Senders (4) und des zweiten Empfangselementes (2) ist;

d max 2 der maximale Erfassungsabstand (15) des zweiten Senders (4) und des zweiten Empfangselementes (2) ist;

D1 der Achsabstand zwischen der ersten Sendeoptik (5) und den optischen Empfangsmitteln (6) ist;

D2 der Achsabstand zwischen der zweiten Sendeoptik (7) und den optischen Empfangsmitteln (6) ist;

f der Fokalabstand (16) der optischen Empfangsmittel (6) ist;

x1 der Abstand (9) zwischen dem ersten Empfangselement (3) und der Achse der optischen Empfangsmittel (6) ist;

x2 der Abstand (8) zwischen dem zweiten Empfangselement (2) und der Achse der optischen Empfangsmittel (6) ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangselemente (2, 3) in derselben Ebene liegen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sender (1, 4) und die Empfangselemente (2, 3) in derselben Ebene lotrecht zu den optischen Achsen der optischen Sendemittel (5, 7) liegen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Empfangsoptik (6) umfasst, die von den Reflexionsstrahlen (10, 11) durchquert wird, die von den beiden Sendern (1, 4) ausgesendet wurden.

5. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronik zum Steuern jedes Sendeelementes und zum Verarbeiten der von jedem Empfangselement empfangenen Signale einen Taktgeber (17) für Impulse zum Steuern jedes Senders, einen Verstärker (18) zum Verstärken der von jedem Empfangselement erzeugten Lichtsignale und eine Sperrsonde (19) umfasst, die mit dem genannten Taktgeber synchron ist und es ermöglicht, die verstärkten Signale zu sperren und sie mit Hilfe eines Komparators (20) mit einer Referenzspannung zu vergleichen.