Opracowanie procedur oceny i zasad stosowania ochronnych systemów wizyjnych do zapewnienia bezpieczeństwa w środowisku przemysłowym.

Kierownik projektu: mgr inż. Tomasz Strawiński

Streszczenie projektu:

W kolejnych etapach zadania dokonano analizy parametrów i możliwości technicznych aktualnie dostępnych systemów wizyjnych w aspekcie ich zastosowania jako urządzeń ochronnych. Dokonano przeglądu metod przetwarzania i analizy pod kątem szybkiego wykrywania człowieka lub części jego ciała oraz przeglądu obecnie stosowanych systemów wizyjnych, których działanie jest zbliżone do VBPD. Uszczegółowiono wymagania dotyczące zasad kształtowania pasywnego tła odniesienia VBPD, określono zasadnicze cechy charakterystyczne strefy wykrywania tego systemu wizyjnego oraz przedstawiono podstawowe zasady określania i kształtowania stref wykrywania VBPD. Na podstawie zebranych materiałów opracowano projekt kryteriów oceny VBPD z pasywnym tłem odniesienia.

Informacje uzupełniajace

Postanowienia zawarte w dyrektywie maszynowej 98/37/EC, dotyczące zapewnienia bezpieczeństwa przy maszynach, nakazują stosowanie, tam gdzie to niezbędne, elementów bezpieczeństwa o wytrzymałej konstrukcji, które nie powodują dodatkowego zagrożenia i nie dają się w łatwy sposób obejść ani wyłączyć, dają się natomiast usytuować w odpowiedniej odległości od strefy zagrożenia i powodują tylko minimalne utrudnienia w obserwacji procesu produkcyjnego oraz umożliwiają dostęp do zamontowania lub wymiany narzędzi i prac konserwacyjnych
Postanowienia zawarte w tej dyrektywie zostały przeniesione do polskiego prawa rozporządzeniem Rady Ministrów z dnia 3.07.2001 r. w sprawie wymagań zasadniczych dla maszyn i elementów bezpieczeństwa podlegających ocenie zgodności warunków i trybu dokonywania oceny zgodności oraz sposobu oznakowania tych maszyn i elementów bezpieczeństwa (DzU nr 127, poz. 1391; zmiana: DzU z 2002 r. nr 231, poz.1945). Rola elementów bezpieczeństwa w ochronie użytkowników maszyn przed zagrożeniami jest na tyle istotna, że wprowadzono dla nich obowiązek poddania procedurze certyfikacji i wykonywania badań typu przez kompetentne jednostki notyfikowane, w celu potwierdzenia zgodności z wymaganiami zamieszczonymi w omawianej dyrektywie, tzn. ich zdolności do spełniania funkcji zadeklarowanych przez producenta i zapewnienia bezpieczeństwa użytkowania
Wśród elementów bezpieczeństwa, dla których certyfikacja jest obowiązkowa, znajdują się elektroczułe urządzenia ochronne, zaprojektowane specjalnie do wykrywania osób w celu zapewnienia im bezpieczeństwa. Należą do nich kurtyny i promienie świetlne, skanery laserowe oraz pasywne czujniki podczerwieni. Ostatnio coraz częściej wymienia się także systemy wizyjne, które ze względu na osiągnięcia techniki wizyjnej, prawdopodobnie w nieodległej przyszłości, również dołączą do zbioru praktycznie stosowanych elektroczułych urządzeń ochronnych
Centralny Instytut Ochrony Pracy w poprzednich latach uzyskał potwierdzenie kompetencji, między innymi w zakresie badań i certyfikacji grupy aktywnych optoelektronicznych urządzeń ochronnych (AOPD), obejmującej kurtyny i promienie świetlne. Uzyskanie analogicznych kompetencji w zakresie wizyjnych urządzeń ochronnych - w sytuacji, gdy brak jest odpowiedniej normy zharmonizowanej z dyrektywą maszynową, precyzującej wymagania i badania dla tej grupy urządzeń - wymaga opracowania własnych kryteriów oceny, co jest celem niniejszego zadania
W pierwszym etapie zadania dokonano analizy parametrów i możliwości technicznych dostępnych obecnie systemów wizyjnych w aspekcie ich zastosowań jako urządzenia ochronne Prace te obejmowały:
- przegląd metod przetwarzania obrazu w celu jego polepszenia ze względu na możliwości rozpoznawania obiektów
- przegląd metod analizy obrazów pod kątem szybkiego wykrywania obiektów typu człowiek lub część ciała człowieka
- porównanie metod analizy obrazów
- przegląd obecnie stosowanych systemów wizyjnych, których działanie jest zbliżone do wizyjnych systemów ochronnych
- analizę możliwości zastosowania obecnie dostępnych systemów wizyjnych jako systemów ochronnych
W zakresie przetwarzania obrazów omówiono kilka metod krawędziowych, metody progowe, możliwość wykorzystania ruchu do segmentacji obrazów oraz metody obróbki konturów obiektu. W zakresie analizy obrazów pod kątem wykrywania naruszenia strefy ochronnej zaprezentowano metody porównywania kolejnych obrazów w sekwencji, odejmowania tła oraz regionów. Przedstawiono także porównanie metod analizy obrazów według wielowymiarowego kryterium jakości oraz czasu wykonania poszczególnych algorytmów. Przegląd obecnie dostępnych systemów wizyjnych ograniczono do tych systemów, których funkcje są najbardziej zbliżone do funkcji urządzeń ochronnych przeznaczonych, a więc do zabezpieczania mienia oraz detekcji pojazdów w ruchu drogowym
W rezultacie wykonanych prac stwierdzono, że obecnie dostępne systemy wizyjne nie spełniają nawet ogólnie sformułowanych wymagań dotyczących urządzeń ochronnych. Niemniej jednak postępy techniki wizyjnej oraz informacje pochodzące z firm zajmujących się opracowywaniem i produkcją elektroczułych urządzeń ochronnych, a także prace międzynarodowych komitetów normalizacyjnych świadczą o nieodległej możliwości pojawienia się systemów wizyjnych, mogących pełnić funkcje ochronne przy maszynach. Opracowanie zasad stosowania i szczegółowych kryteriów oceny, odnoszących się do wizyjnych urządzeń ochronnych, pozwoli na należyte przygotowanie do realizacji wprowadzanych w Polsce wymagań zawartych w dyrektywach UE w zakresie tej grupy urządzeń.
W 2. etapie zadania skoncentrowano się na określeniu zakresu wykorzystania VBPD w warunkach środowiska przemysłowego na podstawie analizy przykładowych stanowisk roboczych i obiektów przemysłowych. Dokonano przeglądu możliwych rozwiązań technicznych VBPD, wskazano, które elementy i cechy konstrukcyjne będą miały istotny wpływ na ich funkcjonowanie, a tym samym powinny zostać objęte wymaganiami normatywnymi. Przeanalizowano także różne konfiguracje VBPD i określono podstawowe właściwości ich stref wykrywania. Następnie przedstawiono koncepcję VBPD opartego na pasywnym tle odniesienia. Stwierdzono, że obecnie jest to najbardziej zaawansowane rozwiązanie, dla którego stosunkowo najlepiej rozpoznano wpływ czynników środowiskowych. Przeszło ono pomyślnie fazę eksperymentów i ma szansę praktycznego zastosowania.
Wskazano również możliwy zakres wykorzystania VBPD z pasywnym tłem odniesienia na stanowiskach obsługi maszyn produkcyjnych. Najlepsze warunki do stosowania tych urządzeń występują w zakładach, w których są zamknięte hale produkcyjne, stabilne, prawie niezmienne oświetlenie, środowisko bez szczególnych zanieczyszczeń, przy wolno przemieszczających się taśmach produkcyjnych. Spodziewane cechy użytkowe VBPD będą mogły być najlepiej wykorzystane na stanowiskach z mobilnymi robotami, w miejscach występowania różnych środków transportowych do dostarczania podzespołów do montażu oraz osób współdziałających z robotami w wykonywaniu czynności montażowych.
Z przedstawionych w pracy analiz wynika, że w zakresie wymagań dotyczących VBPD szczególną uwagę należy zwrócić na kształtowanie i utrzymanie strefy obserwacji, dobór próbników testowych (prawdopodobnie ich rodzaj będzie zależny od przyjętej metody wykrywania) oraz czynniki środowiskowe, które mają bezpośredni wpływ na obraz otrzymywany z zespołu kamer (oświetlenie zewnętrzne, zanieczyszczenia typu pył lub dym, przedmioty w strefie ograniczonej zdolności wykrywania i inne). Pozostałe wymagania w znacznym stopniu będą mogły bazować na wymaganiach ogólnych, uwzględnionych w normie PN?EN 61496-1:2001.
Wyniki prac były na bieżąco przedstawiane na forum grupy roboczej WG10/44 Komitetu Technicznego IEC ds. bezpieczeństwa maszyn w aspekcie elektrotechnicznym.

Jednostka: Pracownia Elektronicznych Systemów Ochronnych

Okres realizacji: 01.01.2002 – 30.11.2004