[发明专利]一种无专用同步线的光幕检测装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学计算机设备领域，特别是一种无专用同步线的光幕检测装置及其方法。

背景技术

光幕是一种由上到下安装一列红外发射管、光接收管的同步对射式检测装置。普通光幕由发射器、接收器以及连接发射接收部分的专用同步电缆组成，发射器沿长度方向，每隔一定间距驱动一个红外管发出一束红外线，产生交流红外光脉冲，接收器按照相同间距安排相同数量的光接收管。工作时首先一个红外发射管发出光脉冲而对应的光接收管同时来寻找该脉冲，当找到后即完成一个通道的扫描，接着转向下一个通道，直到所有的扫描都完成。当一个周期扫描完成后，系统判断是否有通道被遮挡，从而实现物体到位检测功能。

在光幕工作过程中，连接发射器和接收器的专用同步电缆是非常重要的。每个红外发射管在某个时间片内发出瞬时光脉冲，对应的光接收管必需在相同时间片内检测是否收到光信号，如果时间错位，由于光的散射效应，就会收到相邻红外发射管发出的光脉冲，导致判决错误。光幕接收器通过同步电缆将必要的时钟信号和启动信号传给发射器，使发射器上的红外发射管按照固定的顺序和时间轮流发射红外光脉冲，这样才能保证光幕稳定工作。

光幕广泛应用于高速公路收费站车辆分类检测计重、电梯门开关控制、工业生产安全防护、冶金工业螺纹钢生产过程等多种场合。在这些应用环境中，连接光幕发射器和接收器的同步电缆会导致很多问题，例如电梯门的开关会使同步线磨损、老化,导致电梯门的误动作；螺纹钢生产中安装光幕必需在生产线地下开挖通道，施工麻烦，而且工业现场的变频器、电机干扰严重，同步线屏蔽不好的话会容易受到现场各种电磁干扰，从而影响正常工作。现有的普通光幕由于设计方案的局限性，很难解决这些问题。

专利申请号为201510180138.9的文献中给出了“无线安全光幕检测方法及其光幕”，由主从两个传感器阵列组成，每个传感器阵列交叉排列发光和受光器件，各个光路使用不同的地址编码方式通信，实现主从传感器之间的可靠通信。由于光幕接收器要使用运放芯片将收到的微弱光信号放大，电路中通过交流信号的电容必然会导致多地址编码方法的通信时间要比较大，否则作为地址编码的交流信号无法通过耦合电容，再加上在发射和接收之间使用交互式令牌传递而导致的双倍通信时间，此方法的通信时间会达到几百毫秒甚至秒量级。这种方案可以用于电梯门开关控制场合，但在工业生产安全防护、螺纹钢生产过程等实时性要求较高的场合就无法使用。另外在两个传感器上交叉排列发光和受光器件，成本增加一倍，不利于批量生产。

专利申请号为201210246711.8的文献中给出了“安全光幕的动态自检方法”，提出了一种电梯安全光幕的自检方法，但在发射器和接收器之间仍需要使用专用同步线。专利申请号为201010150301.4的文献中给出了“纵向式电梯光幕系统及纵向式电梯光幕探测方法”，为了解决电梯门开关造成同步电缆断路问题，提出将通常左右安装的光幕发射器和接收器改为上下纵向安装，但这需要电梯机械结构加以改造，并且没有解决同步电缆容易受到电磁干扰的问题。

在多篇论文中提出了各种光幕检测器的设计方案，其中有一篇论文提出在接收器上增加一个红外发射管，在发射器上增加一个光接收管，通过在接收端逆向发送光同步窄脉冲的方法，从而取消连接发射器和接收器的同步电缆，论文名称如下：

陈杰,秦荪榛,徐寅林.光触发同步的安全光幕设计和实现[J].南京师范大学学报(工程技术版),2013,13(2):13-17.

这篇论文提出的这种无专用同步线的光幕检测器实现方案，存在下面两个问题：额外增加了一对红外发射器和接收管，增加了成本和光路设计难度；接收端发出的光同步脉冲使用100us的窄脉冲，和发射器的16路红外光脉冲相同，容易误同步导致检测错误。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种可以克服普通光幕发射器和接收器中间的同步电缆容易折断、易受电磁干扰等问题，响应速度快、抗干扰能力强、升级方便、可用于各种工业恶劣环境，可对高速运动物体实现到位检测的无专用同步线的光幕检测装置及其方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现。