[发明专利]用于测试传感器阵列中的像素性能的系统

说明书

技术领域

本文公开的主题涉及用在安全系统中的光学传感器，，更具体地，涉及用于测试用在光学传感器中的光学接收器的性能的系统。

背景技术

光学传感器包括将入射至传感器的光转换为电信号的接收器。该接收器可以包括单个感光装置或像素阵列，例如电荷耦合装置（CCD）或互补金属氧化物半导体（CMOS）传感器。每个像素将入射至像素的光转换为分离的电信号。光学传感器通常具有光通过其的开口，并且还可以包括在该开口上的透镜或滤光器以将光聚焦至检测器上。取决于传感器的应用要求和配置，光学传感器适于如下的多种用途：从指示光束的存在到再现对象的三维（3D）图像。

已知接收器的灵敏性随着时间而变化。尽管无疑会出现各个像素的改变速率的变化，但是平均起来像素阵列的性能将以大体均匀的速率变化。通过对像素阵列的一部分的性能进行抽样，可以监控整个阵列的状态而不会受到来自单独像素的变化的影响。通过将参考光源导向待测试像素阵列的一部分并测量得到的电信号，可以测试检测器的性能。将得到的电信号与期望值进行比较可用于检测传感器性能的变化。

然而，光学传感器常用在不利于为测试传感器提供参考光的应用中。例如，传感器可以是安全系统的部件，例如监控对工业机器或工艺线的访问或操作的光幕或3D相机。该机器或工艺线可以借助于所安排的每月一次或甚至更长间隔的定期维护来近似连续地操作。由于安全系统通常保护操作者不受潜在的危险工作区域或条件的影响，所以较之单独的定期维护所实现的监控，工业标准需要更加频繁地监控操作性能。

因此，期望提供如下的一种系统：其定期测试传感器的操作而不需要妨碍传感器的正常工作。

发明内容

本文公开的主题描述了一种用于测试用在安全系统中的光学传感器操作的方法及设备。光学传感器包括被配置将光转换为电信号的一个或更多个感光装置。测试光源和参考目标包括在光学传感器的壳体内。测试光源被安装成接近于感光装置，并且参考目标被布置为与测试光源相对。周期性触发测试光源以发射已知波长的光。光从参考目标被反射回感光装置的至少一部分。逻辑电路使用在感光装置的该部分处接收的反射光来确定光源与参考目标之间的距离。将所计算出的距离与已知距离进行比较以验证光学传感器的正确操作。

根据本发明的一个实施方式，用在安全系统中的光学传感器包括壳体以及安装在该壳体内的光学接收器。光源安装在壳体内并被配置成发射待由光学接收器的至少一部分接收的某一波长的辐射。逻辑电路被配置成接收来自光学接收器的该部分的、与光学接收器的该部分接收的辐射对应的至少一个信号，并且根据从光学接收器的该部分接收的信号来确定与光从光源行进至光检测器的一部分的时间或者光源与光检测器的该部分之间的距离相对应的值。逻辑电路将该值与预定阈值进行比较并当该值超过预定阈值时生成信号。

根据本发明的另一个实施方式，公开了一种验证用在安全系统中的光学传感器的操作的方法。该光学传感器具有多个接收元件以及安装在壳体内的光源。光源按第一周期间隔发射某一波长的辐射。该辐射被接收元件的第一部分接收。根据从接收元件的第一部分接收的辐射来确定与光从光源行进至接收元件的第一部分的时间或者光源与接收元件的第一部分之间的距离相对应的值。将该值与预定阈值进行比较，当该值大于预定阈值时生成信号。

根据本发明的又一个实施方式，用在安全系统中的光学传感器系统包括被配置成在定义路径中发射光的第一光源以及光学传感器单元。该光学传感器单元包括具有如下开口的壳体：该开口被设置成接收直接沿定义路径的或者被对象反射通过定义路径的来自第一光源的光。安装在壳体内的接收元件阵列接收通过开口进入的光。参考目标位于壳体的内部并邻近于开口，并且测试光源被配置成朝向参考目标发射光，该参考目标继而朝向接收元件阵列的一部分反射光。与第一光源、测试光源以及接收元件阵列中的每个通信的控制器被配置成从第一光源或测试光源周期性发射光，在接收元件阵列处检测来自第一光源或测试光源的光的存在，在第一光源正在发射的情况下确定在定义路径上是否存在对象，并且在测试光源正在发射的情况下根据从测试光源发射的光来评估接收元件阵列的性能。

根据详细描述以及附图，本发明的这些以及其他优点和特征对本领域的技术人员将变得明显。然而，应当理解，指示本发明的优选实施方式的详细描述和附图仅作为说明给出而非作为限制给出。在不偏离本发明的精神的前提下可以在本发明的范围内进行许多改变和修改，并且本发明包括所有这样的修改。

附图说明

附图中图示了本文公开的主题的各个示例性实施方式，其中相同的附图标记通篇表示相同的元件，其中：