[發明專利]用柱面鏡設計的無縫安全光幕

無效

• 申請號: 200610116604.8
• 申請日: 2006-09-27
• 公開（公告）號: CN101153917A
• 公開（公告）日: 2008-04-02
• 發明（設計）人: 韓超;楊永才;呂瑋閣;潘日敏;王麟;肖如吾
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G01V8/20
• 分類號: G01V8/20;G01B11/02;G02B3/06
• 代理公司: 上海光華專利事務所
• 代理人: 寧芝華

技術領域

本發明涉及一種用柱面鏡設計的無縫安全光幕，用于保護人體或物體安全。

背景技術

目前，工業生產所采用的安全光幕一般是由面對面放置的紅外發射部件與紅外接收部件組成。發射端為紅外發光二極管陣列，接收端為紅外接收管陣列；每一個發光二極管都與對面的一個紅外接收管對應，且安裝在同一條直線上。當發光部件與受光部件之間沒有遮光物時，紅外發光二極管發出的紅外光經調制后能順利到達紅外接收管被接收，否則產生報警信號。由于發光二極管總是具有一定的發射角，可能同時覆蓋幾個相鄰的光電接收二極管，造成發送/接收單元之間的串擾；因此傳統的做法是在二極管間設置較大的間距，并采用逐個掃描的方式，使各個發送/接收單元依次工作，或者采用交叉掃描方式，使一個發射管對應多個相鄰的接收管，分別掃描。但是由于二極管間存在間距，二極管發出的光束之間也存在空隙，使得安全光幕實際上存在無法探測到的盲區。并且，發散的光束在遠距離使用時，被接收到的光能大大降低，容易造成錯誤判斷，必須采取措施把光束的發散角控制在允許范圍內。

發明內容

為克服上述缺點，本發明提出了應用柱面鏡設計的無縫安全光幕。其基本思路是：利用柱面鏡的光學原理，將發射方的帶有一定擴散角度的散射光，經柱面鏡轉變為平行光，在接收方，再經柱面鏡將平行光聚焦到接收管的感光面上。通過接收柱面鏡聚焦光的強度來判斷有無遮光情況以及遮光物的尺寸大小。

本發明的技術方案是：在發射管前方放置柱面鏡，使點光源沿發射管陣列的縱向擴散為平行光；同時，在接收管前方也放置柱面鏡，使平行光聚焦到接收管的感光面上；柱面鏡緊密排列，使光束相接，形成覆蓋全部探測空間的無縫光幕；為防止光線串擾，在每個紅外發射管LED之間加上攔光板，避免超出柱面鏡尺寸的發散光進入其他柱面鏡造成干擾。

用柱面鏡設計的無縫安全光幕，光幕由面對面放置的紅外發射部件P1與紅外接收部件P2組成。發射部件為紅外發光二極管LED陣列及其控制電路，接收端為紅外接收管PD陣列及其控制電路；每一個發光二極管與對面的一個紅外接收管對應，且安裝在同一條直線上，其特點是：發光面與接受面前方各有一個柱面鏡共軸放置。

在每個紅外發射管和紅外接收管的前方放置柱面鏡Li、Li’，使發射/接收管分別位于Li、Li’的焦點處(i＝1，2，…n)。

多個發送管及接收管組成發射/接收陣列，多個發射/接收陣列之間可以通過選通信號級聯。

在每個發射端柱面鏡之前，紅外發射管LED之間加上攔光板。

本發明利用光學設計減小發射/接收單元之間串擾的影響，可有效消除探測盲區，結構簡單，探測靈敏、精確，不僅適用于遠距離探測，同時可判斷遮光物尺寸的大小。

附圖說明

以下結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明。

圖1是本發明無縫安全光幕結構示意圖；

圖2是本發明的障礙物遮光情況示意圖；

圖3是本發明無縫安全光幕系統結構示意圖。

1.紅外發射管LED_i，2.紅外接收管PD_i，3.發射端柱面鏡L_i，4.接收端柱面鏡L_i’，5.遮光物，6.遮光物，7攔光板。θ為發射端發散角，θ’為接收角。w為柱面鏡的寬度，l為柱面鏡的長度，s為光幕發送/接收端之間的距離。

具體實施方式

實施例1：

本實施例選擇發送及接收陣列各由4個發送管及接收管組成。通過本實施例說明柱面鏡的設計原理。在每個紅外發射管1(以LED₁為例)和紅外接收管2(以PD₁為例)的前方放置發射端柱面鏡3(L₁)、接收端柱面鏡4(L₁’)，使發射/接收管分別位于L₁、L₁’的焦點處，LED₁發射的大角度發散光經過柱面鏡近似為平行光束，可以在較遠的距離上傳輸，而在接收端，展寬的光束又經過柱面鏡聚焦在紅外接收管的感光面上。而整個發射端的柱面鏡無間隙地緊密排列，使得LED陣列發出的光經過柱面鏡后成為緊密相接的平行光光幕，覆蓋全部探測空間。設柱面鏡的孔徑為d，焦距為f，LED₁的發散角為θ，則平行光束緊密相接的條件是：

d/f≤2tg(θ/2)?????????????????(1)