Wie kann eine Kamera Menschen warnen, die einem Roboter zu nahe kommen?
DBR77 Team · Veröffentlicht am
Eine Kamera kann messen, wie weit eine Person von einem Roboter entfernt ist, und die Person warnen, bevor sie ihm zu nahe kommt. In DBR77 IIoT übernimmt das Vision AI. Die Kamera blickt von oben auf die Zelle. Betritt jemand die Warnzone, warnt ihn das System in unter 150 ms ab der Erkennung. In der Alarmzone löst es Alarm aus und protokolliert einen Beinaheunfall mit Uhrzeit und Ort. Vision AI verlangsamt oder stoppt den Roboter nicht und sendet ihm keine Befehle. Das bleibt Aufgabe der zertifizierten Sicherheitstechnik der Zelle.
Dieser Artikel gehört zu unserer Serie über Kameras in der Produktion. Die anderen Teile zeigen, wie eine Kamera prüft, ob jeder Montageschritt in der richtigen Reihenfolge erledigt wurde und wie sie eine Zeitaufnahme macht, ohne jemanden zu identifizieren.
Bei welchen Arbeiten es an Robotern zu Unfällen kommt
Die US-Arbeitsschutzbehörde OSHA weist darauf hin, dass viele Roboterunfälle außerhalb des Normalbetriebs passieren, etwa beim Programmieren, bei der Instandhaltung, beim Testen, Einrichten oder Justieren. Bei solchen Arbeiten kann sich ein Beschäftigter im Arbeitsraum des Roboters aufhalten.
Die Zahlen zu tödlichen Unfällen in den USA zeigen in dieselbe Richtung. Eine Studie zählte dort zwischen 1992 und 2017 41 tödliche Arbeitsunfälle mit Robotern. In 24 davon (58,5 %) wird die Instandhaltung des Roboters erwähnt. Die meisten Fälle (83 %) betrafen stationäre Roboter, und in 78 % der Fälle traf der Roboter die Person, während er sich mit eigenem Antrieb bewegte.
Was die Kamera an einer Roboterzelle tut
Die Kamera blickt von oben auf die Zelle und misst für jede Person den Abstand zum Roboter. Um den Roboter herum liegen zwei Zonen:
- Abstand. Das System erkennt eine Person und misst Bild für Bild, wie weit sie vom Roboter entfernt ist.
- Warnzone. Kommt jemand näher als 3,0 m, warnt ihn das System in unter 150 ms ab der Erkennung.
- Alarmzone. Unter 1,5 m löst das System Alarm aus und protokolliert einen Beinaheunfall mit Uhrzeit und Ort in der Zelle.
- Wieder frei. Geht die Person weg, hält das Ereignisprotokoll fest, dass zuerst die Alarmzone und dann die Warnzone wieder frei sind.
Die Zonen von 3,0 m und 1,5 m stammen aus der Demo und lassen sich für jede Zelle einstellen.
Beispieldarstellung nach der Präsentation zu DBR77 Vision AI: Die Kamera warnt und protokolliert einen Beinaheunfall. Sie sendet keine Befehle an den Roboter; Verlangsamen und Stoppen bleiben Aufgabe der Sicherheitstechnik der Zelle.
Im Beispiel geht eine Person auf Roboterzelle 4 zu und entfernt sich wieder. Unter 3,0 m springt der Status auf Warnung, unter 1,5 m auf Alarm, und der Zähler der Beinaheunfälle steht auf 1. Vision AI sendet nichts an den Roboter. Ob er langsamer wird oder stoppt, entscheidet allein die zertifizierte Sicherheitstechnik der Zelle.
| Was die Kamera tut | Was Aufgabe der zertifizierten Sicherheitstechnik bleibt |
|---|---|
| Misst den Abstand zwischen Person und Roboter | Den Roboter verlangsamen |
| Warnt Personen in der Warnzone | Den Roboter stoppen |
| Löst in der Alarmzone Alarm aus | Den Sicherheitsabstand aus der Risikobeurteilung einhalten |
| Protokolliert Beinaheunfälle mit Uhrzeit und Ort | Die Zelle mit Schutzzaun, Lichtvorhang oder Sicherheitsscanner absichern |
Sehen Sie Ihre Zelle mit den Augen der Kamera
Schicken Sie uns einige Fotos und ein oder zwei kurze Videos einer Roboterzelle, aufgenommen gemäß Ihrer Fotorichtlinie. Wir zeigen Ihnen, was das System erkennt und was es übersieht.
Warum die Kamera warnt und den Roboter nicht stoppt
Einen Roboter zu stoppen, wenn sich ein Mensch nähert, ist eine Sicherheitsfunktion, und die Anforderungen daran regeln Normen. Die ISO 10218-2 in der Ausgabe 2025 legt Sicherheitsanforderungen an Industrieroboteranwendungen und Roboterzellen fest. Sie richtet sich an Roboterhersteller, Integratoren und Anwender. Die sicherheitsbezogenen Teile der Steuerung werden nach ISO 13849-1 mit einem Performance Level (PL) bewertet. Welchen PL eine Funktion braucht, ergibt sich aus der Risikobeurteilung der jeweiligen Zelle.
Auch wo eine Schutzeinrichtung sitzen muss, wird berechnet. Die ISO 13855 enthält Anforderungen an die Anordnung und Bemessung von Schutzeinrichtungen. Grundlage sind die Annäherungsgeschwindigkeit des Menschen und die Gesamtnachlaufzeit von Maschine und Schutzeinrichtung. Die Zonen von 3,0 m und 1,5 m in unserem Beispiel dienen der Warnung und wurden nicht so berechnet.
Kameras können als Schutzeinrichtung dienen, ihre Eignung muss aber nachgewiesen sein. Das IFA, das Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung, hat ein kamerabasiertes Messverfahren geprüft, das sich für sicherheitstechnische Anwendungen nicht als geeignet erwiesen hat. Andere Bauarten haben die Prüfung bestanden. Bei KI-basierter Erkennung ist die Lage noch offener: IFA-Forscher schrieben 2022, es gebe keine Vorschriften, die das Verhältnis von funktionaler Sicherheit und künstlicher Intelligenz klären.
Deshalb bleibt Vision AI beim Warnen. Unsere Geräte lesen nur: Sie senden nie Befehle an den Roboter und greifen nicht in seine Steuerung ein. Die Warnung ist ein zusätzlicher Hinweis für die Menschen an der Zelle. Schutzzaun, Lichtvorhang, Sicherheitsscanner und LOTO-Verfahren ersetzt sie nicht, und auf den Sicherheitsabstand wird sie nicht angerechnet.
Die Angabe „unter 150 ms“ gilt ab dem Moment, in dem das System eine Person erkennt. Wen die Kamera nicht sieht, weil eine Palette oder eine andere Person die Sicht verdeckt, der wird nicht gewarnt. Die Reaktionszeit des Menschen kommt noch hinzu.
Was Beinaheunfälle verraten
Der National Safety Council definiert einen Beinaheunfall als ein ungeplantes Ereignis, bei dem niemand verletzt oder getötet wird, obwohl es dazu hätte kommen können. Gemeldet wird so ein Ereignis nur, wenn jemand es bemerkt und aufschreibt. Die Kamera protokolliert jedes Betreten der Alarmzone mit Uhrzeit und Ort, ob es jemand meldet oder nicht.
Nach einigen Wochen zeigt das Protokoll, von welcher Seite die Beschäftigten in die Zelle gehen und zu welcher Tageszeit. Gleichen Sie das mit dem Schichtplan ab, dann sehen Sie, bei welchen Tätigkeiten jemand die Zelle betritt. Geht in einer Zelle bei jedem Umrüsten jemand hinein, braucht sie vielleicht eine andere Materialzuführung, ein zweites Bedienpult oder einen geänderten Rüstablauf. Das klären Sie mit Ihrer Arbeitssicherheit und dem Integrator der Zelle.
Die Zahl der Beinaheunfälle sagt keine Unfälle voraus. Sie zeigt, wo und wann Sie sich die Zelle genauer ansehen sollten.
Warnungen wirken nur, wenn die Menschen ihnen vertrauen. Unser Artikel darüber, warum Maschinenalarme in der Fertigung ins Leere laufen, zeigt, wie Menschen bei zu vielen Alarmen lernen, sie zu überhören. Für eine Warnung an der Roboterzelle gilt dasselbe.
Was Sie klären sollten, bevor die erste Kamera hängt
Eine Kamera an einer Roboterzelle berührt Maschinensicherheit, Arbeitsrecht und Datenschutz. Das sind die wichtigsten Punkte. Gehen Sie sie mit Ihrem Sicherheitsingenieur, dem Integrator der Zelle und Ihrem Datenschutzbeauftragten durch:
- Risikobeurteilung. Führen Sie die Kamera in der Dokumentation der Zelle als Warnung für Menschen, nicht als Sicherheitsfunktion. Sicherheitsabstand und Schutzeinrichtungen bleiben so, wie die Risikobeurteilung sie festgelegt hat.
- Maschinenverordnung. Ab dem 20. Januar 2027 gilt für Maschinen in der EU die Verordnung (EU) 2023/1230, bis dahin die Maschinenrichtlinie 2006/42/EG. Für Sicherheitsbauteile, die ihr Verhalten mit maschinellem Lernen ganz oder teilweise selbst weiterentwickeln und Sicherheitsfunktionen gewährleisten, verlangt die Verordnung eine Konformitätsbewertung durch Dritte. Vision AI in der hier beschriebenen Form erfüllt keine Sicherheitsfunktion und ist nicht als Sicherheitsbauteil zertifiziert.
- Warnung und Reaktion. Legen Sie fest, wie die Warnung die Menschen an der Zelle erreicht, wer bei einem Alarm benachrichtigt wird und wer jede Woche das Ereignisprotokoll durchsieht.
- Ihre Belegschaft. Die Kamera sieht Menschen, während sie die Bilder auswertet. In diesem Moment sind die Bilder personenbezogene Daten, auch wenn kein Video aufgezeichnet wird. Erklären Sie in der Halle, was die Kamera tut und wofür das Protokoll da ist. Die arbeitsrechtlichen Punkte aus unserem Artikel zur Zeitaufnahme gelten auch hier.
So testen Sie es an einer Zelle
Der Test läuft ab wie bei jeder Vision-AI-Prüfung: eine Demo und ein Blick auf Ihre Zelle, ein Test mit einigen Fotos und kurzen Videos unter NDA, ein Proof of Concept an einer Zelle und ein Rollout nur dann, wenn die Ergebnisse Sie überzeugen.
- Kamera. Geeignet ist jede handelsübliche IP-Kamera; im Beispiel blickt sie von oben auf die Zelle. Jedes Bild wird in etwa 25 ms auf einem Rechner in Ihrem Werk ausgewertet.
- Zonen. Die Größe von Warnzone und Alarmzone stellen Sie für jede Zelle ein.
- Reaktion. Sie legen fest, was passiert: warnen, protokollieren oder eine Person benachrichtigen. Programmieren müssen Sie dafür nicht. Das System verlangsamt oder stoppt den Roboter nicht und sendet ihm keine Befehle.
- Kosten. Sie setzen sich aus der Edge-Einheit, dem KI-Chip, den Kameras und einer monatlichen Softwarelizenz pro Einheit zusammen. Eine Einheit kann 1 bis 40 Kameras parallel auswerten.
Wann eine Kamera der bessere Sensor für eine Aufgabe ist und wann nicht, klärt unser Artikel über Kameras als Sensoren.
Wie sich das in DBR77 IIoT einordnet
Vision AI ist die Kameraebene von DBR77 IIoT. Es gelten dieselben Regeln wie im übrigen System:
- Unsere Geräte lesen nur. Sie senden nie Befehle an Ihre Maschinen und greifen nicht in die Steuerung ein.
- Die Bilder werden vor Ort ausgewertet, Videos werden nicht aufgezeichnet.
- Vision AI läuft auf DBR77 Vector, unserer eigenen Industrie-KI, die sich auf Ihren Servern betreiben lässt. Ohne Ihre schriftliche Zustimmung wird mit Ihren Daten kein Modell trainiert. DBR77 ist nach ISO/IEC 27001:2022 zertifiziert.
- Die Ereignisse aus Vision AI landen in IRIS, neben den Maschinendaten.
Häufige Fragen
Kann die Kamera den Roboter stoppen?
Nein. Vision AI warnt Menschen, löst Alarm aus und protokolliert Beinaheunfälle. An den Roboter sendet es keine Befehle. Ob der Roboter langsamer wird oder stoppt, regelt die zertifizierte Sicherheitstechnik der Zelle.
Ersetzt sie einen Lichtvorhang oder einen Sicherheitsscanner?
Nein. Sie ergänzt die vorhandene Absicherung um eine Warnung für Menschen. Sicherheitsabstand und Schutzeinrichtungen bleiben so, wie die Risikobeurteilung sie festgelegt hat.
Was umfasst „unter 150 ms“?
Die Zeit vom Moment, in dem das System eine Person in der Zone erkennt, bis zur Warnung. Wen die Kamera nicht sehen kann, der ist nicht erfasst, und die Reaktionszeit des Menschen kommt noch hinzu.
Können wir eigene Zonen festlegen?
Ja. Die Warnzone von 3,0 m und die Alarmzone von 1,5 m stammen aus der Demo. Die Zonen stellen Sie für jede Zelle ein.
Was steht im Ereignisprotokoll?
Uhrzeit, Zone und die Stelle in der Zelle, an der die Person war. Daran sehen Sie, was sich an der Zelle wiederholt, etwa wo und wann Menschen hineingehen.
Fazit
Wählen Sie eine Roboterzelle, die beim Einrichten, beim Umrüsten oder bei der Materialversorgung oft betreten wird. Schreiben Sie vor dem Test auf, wo Warnzone und Alarmzone liegen sollen, wer die Warnung bekommen soll und wer das Ereignisprotokoll durchsieht. Prüfen Sie dann mit dem Integrator der Zelle, ob die Kamera in der Dokumentation nur als Warnung steht und nicht als Sicherheitsfunktion. Damit haben Sie die Grundlage für einen ersten Test mit Fotos und kurzen Videos aus der Zelle.
Bringen Sie eine Roboterzelle mit in die Demo
Zeigen Sie uns die Zelle, die Wege der Beschäftigten und die Stellen, an denen sie hineingehen. Wir zeigen Ihnen Zonen und Ereignisprotokoll an einem ähnlichen Beispiel und sagen Ihnen, was dafür in Ihrem Werk nötig wäre.
Quellen
- OSHA, Robotics
- L.A. Layne, Robot-related fatalities at work in the United States, 1992 to 2017, American Journal of Industrial Medicine, 2023
- ISO, ISO 10218-2:2025 Robotics, Safety requirements, Part 2: Industrial robot applications and robot cells, 2025
- ISO, ISO 13855:2024 Safety of machinery, Positioning of safeguards with respect to the approach of the human body, 2024
- IFA (DGUV), Vision-based protective devices, project IFA 5100
- A. Steimers, M. Schneider, Sources of Risk of AI Systems, International Journal of Environmental Research and Public Health, 2022
- Europäische Union, Regulation (EU) 2023/1230 on machinery, 2023
- National Safety Council, Near Miss Reporting
- DBR77, DBR77 IIoT, 2026
- DBR77, Kundenpräsentation zu IIoT und Vision AI, 2026