[發明專利]一種無專用同步線的光幕檢測裝置及其方法

在審

• 申請號: 201510740977.1
• 申請日: 2015-11-04
• 公開（公告）號: CN105259588A
• 公開（公告）日: 2016-01-20
• 發明（設計）人: 徐強;楊曉云;莊燕濱;沈利香
• 申請（專利權）人: 常州工學院
• 主分類號: G01V8/12
• 分類號: G01V8/12
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 高桂珍

技術領域

本發明涉及光學計算機設備領域，特別是一種無專用同步線的光幕檢測裝置及其方法。

背景技術

光幕是一種由上到下安裝一列紅外發射管、光接收管的同步對射式檢測裝置。普通光幕由發射器、接收器以及連接發射接收部分的專用同步電纜組成，發射器沿長度方向，每隔一定間距驅動一個紅外管發出一束紅外線，產生交流紅外光脈沖，接收器按照相同間距安排相同數量的光接收管。工作時首先一個紅外發射管發出光脈沖而對應的光接收管同時來尋找該脈沖，當找到后即完成一個通道的掃描，接著轉向下一個通道，直到所有的掃描都完成。當一個周期掃描完成后，系統判斷是否有通道被遮擋，從而實現物體到位檢測功能。

在光幕工作過程中，連接發射器和接收器的專用同步電纜是非常重要的。每個紅外發射管在某個時間片內發出瞬時光脈沖，對應的光接收管必需在相同時間片內檢測是否收到光信號，如果時間錯位，由于光的散射效應，就會收到相鄰紅外發射管發出的光脈沖，導致判決錯誤。光幕接收器通過同步電纜將必要的時鐘信號和啟動信號傳給發射器，使發射器上的紅外發射管按照固定的順序和時間輪流發射紅外光脈沖，這樣才能保證光幕穩定工作。

光幕廣泛應用于高速公路收費站車輛分類檢測計重、電梯門開關控制、工業生產安全防護、冶金工業螺紋鋼生產過程等多種場合。在這些應用環境中，連接光幕發射器和接收器的同步電纜會導致很多問題，例如電梯門的開關會使同步線磨損、老化,導致電梯門的誤動作；螺紋鋼生產中安裝光幕必需在生產線地下開挖通道，施工麻煩，而且工業現場的變頻器、電機干擾嚴重，同步線屏蔽不好的話會容易受到現場各種電磁干擾，從而影響正常工作。現有的普通光幕由于設計方案的局限性，很難解決這些問題。

專利申請號為201510180138.9的文獻中給出了“無線安全光幕檢測方法及其光幕”，由主從兩個傳感器陣列組成，每個傳感器陣列交叉排列發光和受光器件，各個光路使用不同的地址編碼方式通信，實現主從傳感器之間的可靠通信。由于光幕接收器要使用運放芯片將收到的微弱光信號放大，電路中通過交流信號的電容必然會導致多地址編碼方法的通信時間要比較大，否則作為地址編碼的交流信號無法通過耦合電容，再加上在發射和接收之間使用交互式令牌傳遞而導致的雙倍通信時間，此方法的通信時間會達到幾百毫秒甚至秒量級。這種方案可以用于電梯門開關控制場合，但在工業生產安全防護、螺紋鋼生產過程等實時性要求較高的場合就無法使用。另外在兩個傳感器上交叉排列發光和受光器件，成本增加一倍，不利于批量生產。

專利申請號為201210246711.8的文獻中給出了“安全光幕的動態自檢方法”，提出了一種電梯安全光幕的自檢方法，但在發射器和接收器之間仍需要使用專用同步線。專利申請號為201010150301.4的文獻中給出了“縱向式電梯光幕系統及縱向式電梯光幕探測方法”，為了解決電梯門開關造成同步電纜斷路問題，提出將通常左右安裝的光幕發射器和接收器改為上下縱向安裝，但這需要電梯機械結構加以改造，并且沒有解決同步電纜容易受到電磁干擾的問題。

在多篇論文中提出了各種光幕檢測器的設計方案，其中有一篇論文提出在接收器上增加一個紅外發射管，在發射器上增加一個光接收管，通過在接收端逆向發送光同步窄脈沖的方法，從而取消連接發射器和接收器的同步電纜，論文名稱如下：

陳杰,秦蓀榛,徐寅林.光觸發同步的安全光幕設計和實現[J].南京師范大學學報(工程技術版),2013,13(2):13-17.

這篇論文提出的這種無專用同步線的光幕檢測器實現方案，存在下面兩個問題：額外增加了一對紅外發射器和接收管，增加了成本和光路設計難度；接收端發出的光同步脈沖使用100us的窄脈沖，和發射器的16路紅外光脈沖相同，容易誤同步導致檢測錯誤。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供了一種可以克服普通光幕發射器和接收器中間的同步電纜容易折斷、易受電磁干擾等問題，響應速度快、抗干擾能力強、升級方便、可用于各種工業惡劣環境，可對高速運動物體實現到位檢測的無專用同步線的光幕檢測裝置及其方法。

本發明的目的通過以下技術方案實現。