CN104795010B - 无线安全光幕检测方法及其光幕 - Google Patents

Abstract

一种无线安全光幕检测方法及其光幕，光幕由主传感器扫描阵列和从传感器扫描阵列组成，每个传感器扫描阵列交叉排列发光和受光器件，整个光幕的扫描光线在两个传感器阵列之间交叉传输组成交叉光幕，光路采用光脉冲的编码通信方式发射和接收，各个光路使用不同的地址编码。本发明整个光幕系统光路识别性高、抗光干扰电磁干扰能力强、扫描控制逻辑安全可靠性高，不需要布线麻烦且易受电磁干扰、长度受限的信号电缆，安装使用方便、灵活，可实现远距离保护。

Description

无线安全光幕检测方法及其光幕

技术领域

本发明涉及安全生产中的光电保护，尤其是一种无线安全光幕在安全生产中的检测方法及其所用的光幕。

背景技术

光电保护器是安全生产不可或缺的设备，已大量应用于工业现场，保护人身和设备安全。现有的安全光幕由发光器、受光器、连接发受光器的信号电缆和受光器输出的控制信号电缆组成。发光器的发光阵列和受光器的受光阵列在同步扫描时序控制下形成光幕。当光幕中的光线被遮挡时，受光器相应的光路接收不到光信号，控制电路就发出设备停车的控制信号。但该种类的光幕存在以下缺陷：整个光幕的同步扫描系统通过通信电缆传输的同步与时钟信号达到同步，电缆易受强电磁环境干扰致使光幕扫描时序错误，且电缆长度受限、保护距离短；光幕的光路在相应的扫描时刻同步发光和接收，但无法识别光路接收光的合法性，无法区别是本路的合法发光还是其它的干扰光。以上缺陷会影响光幕的安全控制可靠性。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于光通信技术的无线安全光幕检测方法及其光幕，解决原安全光幕抗光电干扰能力弱、需要信号电缆和保护距离短的缺陷。

本发明的目的是以如下方式实现的：光幕由主传感器扫描阵列和从传感器扫描阵列组成，每个传感器扫描阵列交叉排列发光和受光器件，整个光幕的扫描光线在两个传感器阵列之间交叉传输组成交叉光幕，光路采用光脉冲的编码通信方式发射和接收，各个光路使用不同的地址编码，光幕的形成是主传感器的第一路发光和从传感器的第一路受光组成光幕的第一路主光束是一个编址，从传感器的第一路发光和主传感器的第一路受光组成光幕的第一路从光束是另一个编址，一对编址组成光幕的第一组光束交互应答单元；主传感器的第二路发光和从传感器的第二路受光组成光幕的第二路主光束，从传感器的第二路发光和主传感器的第二路受光组成光幕的第二路从光束，再分别编址，这两个编址组成光幕的第二组光束交互应答单元；依此类推，整个光幕由若干个光束交互应答单元组成；光幕的扫描采用令牌链路扫描方式，令牌是一种操作使能信号，只有得到令牌的光束交互应答单元才能进行光路的发受光操作；首先控制系统把令牌交给第一组光束交互应答单元，第一组光束交互应答单元交互应答正确后输出单元应答正确信号并把令牌交给链路的下一个单元，直到最后一组光束交互应答单元把令牌交回控制系统，完成光幕的一个扫描帧；扫描帧结束后，由控制系统进行光幕的检测处理，控制系统汇总全部单元的应答正确信号，如果交互单元全部应答正确，且最后一组光束交互应答单元按时交回令牌，则光幕正确通光；如果光束交互应答单元没有全部应答正确或最后一组光束交互应答单元没有按时交回令牌，则光幕有遮光或故障，系统输出停车信号；每个扫描帧期间只有一个令牌，多于一个则由控制系统收回令牌并报告错误，光幕的整个工作期循环以上扫描检测过程。令牌是触发使能控制单元工作的概念性信号。它可以是一个触发脉冲、一个电平信号或一个指令信息。由于采用编码发受光技术的主动识别方法，识别入射光的合法性，抗光干扰能力强；采用交叉交互式编址协议通信和令牌控制链路扫描技术构建的安全的光幕扫描方式，无需信号电缆，抗工业现场的电磁干扰的能力强，保护距离远。

实现以上无线安全光幕检测方法所使用的光幕由主扫描阵列和从扫描阵列构成，主扫描阵列由若干发光单元和受光单元依次交叉排列组成，从扫描阵列由若干受光单元和发光单元依次交叉排列组成，主扫描阵列和从扫描阵列各光路按编址顺序交叉发光识别组成交叉光幕。

本发明的有益效果是：光幕的发光和收光采用编码方式，只有正确的编码光才能得到受光输出，保证接收光的合法性，消除了环境杂散光和相邻通道的同频光的干扰光而产生的虚假通光；光路交叉交互式编址协议通信和令牌控制链路扫描技术，扫描控制逻辑安全可靠性高，扫描链路容易扩展，光幕的保护高度扩展性好；光幕的检测处理由两种不同技术的组成冗余，即全部单元的交互应答信号汇总和令牌循环的按时正确返回，安全等级提高并消除了共因失效隐患。整个光幕系统光路识别性高、抗光干扰电磁干扰能力强、扫描控制逻辑安全可靠性高，不需要布线麻烦且易受电磁干扰、长度受限的信号电缆，安装使用方便、灵活，可实现远距离保护。

附图说明

图1是本发明的光幕构成图。

图2是本发明的原理框图。

具体实施方式

参照图1，光幕由主扫描阵列MS和从扫描阵列SS构成，主扫描阵列MS由若干发光单元E1..En和受光单元S1..Sn依次交叉排列组成，从扫描阵列SS由若干受光单元S1..Sn和发光单元E1..En依次交叉排列组成，主扫描阵列MS和从扫描阵列SS各光路按编址顺序MB1、SB1、MB2、SB2..MBn、SBn交叉发光识别组成交叉光幕。

主阵列MS的扫描控制链路由主控制单元MC、交互单元A1至An环接组成。扫描控制逻辑是：首先主控单元MC把令牌MK1交给交互单元A1，A1得到令牌后发出编码光MB1，并准备接收交互回光SB1。如果接收识别失败，则输出给MC错误信号，不把令牌交给A2。A2得不到令牌，扫描循环中断。如果A1接收识别正确，则A1输出给主控单元MC正确信号并把令牌交给单元A2，本单元停止工作，等待下次得到令牌。A2得到令牌后，进行类似过程，编址为MB2、SB2，直至An交出令牌MKn给主控单元MC，完成一帧扫描。控制单元MC在一帧扫描结束后，每帧由交互单元数决定扫描帧计时，处理检测结果。各单元均返回正确信号且单元An交回令牌MKn，则MC发出光幕通光信号输出开机信号，否则发出光幕遮光信号并输出停机信号。扫描帧期间，主扫描链路中只能有一个令牌，否则错误，MC发出故障信号并输出停机信号。

从阵列SS的扫描控制链路由从控制单元SC、交互单元B1至Bn环接组成。扫描逻辑是被动式的，得到令牌的单元只有正确识别出主阵列的发光并编址应答后才把令牌交出。单元B1拥有永久令牌，其它单元循环拥有令牌。只要B1有识别输出，控制单元就收回别的令牌。控制逻辑是：B1收到主阵列的发光MB1后，应答编址光SB1，然后交给B2单元一个令牌SK，A1则准备识别下一次的MB1。B2得到令牌后，受光单元等待主阵列的MB2，正确识别出MB2后，应答编址光SB2，把令牌交给下一单元，本单元停止工作。后续扫描循环如B2直至令牌SKn交回从控制单元，完成一个扫描帧。扫描帧期间除B1外只有一个令牌，否则控制单元SC收回令牌并报错。

参照图2，本发明的主扫描阵列的逻辑控制结构为：主控单元MC链接交互单元A1，A1又链接A2，依次链接到An，An又链接MC。链路传送令牌信号，令牌由MC首先发给A1，然后各单元顺序交接，最后由An交回到MC。所有的交互单元A1..An又都通过总线连接到控制单元MC，传输交互识别的结果和令牌传递情况。MC根据交互识别结果和令牌的传递情况，判定光幕的检测结果并输出控制信号。

参照图2，本发明的从扫描阵列的逻辑控制结构为：交互单元B1链接B2，B2又链接B3，依次链接到Bn，Bn又链接SC。链路传送令牌信号，B1本身有永久令牌。B1识别到光束MB1后，发一个令牌信号给B2，然后各单元顺序交接，最后由Bn交回到SC。所有的交互单元B1..Bn又都通过总线连接到控制单元SC，传输令牌的传递情况，SC根据令牌传输情况，输出故障信号。

参照图1、图2，该无线安全光幕用于安全检测的方法是：光幕由主传感器扫描阵列和从传感器扫描阵列组成，每个传感器扫描阵列交叉排列发光和受光器件，整个光幕的扫描光线在两个传感器阵列之间交叉传输组成交叉光幕，光路采用光脉冲的编码通信方式发射和接收，各个光路使用不同的地址编码，光幕的形成是主传感器的第一路发光和从传感器的第一路受光组成光幕的第一路主光束是一个编址MB1，从传感器的第一路发光和主传感器的第一路受光组成光幕的第一路从光束是另一个编址SB1，一对编址MB1、SB1组成光幕的第一组光束交互应答单元U1；主传感器的第二路发光和从传感器的第二路受光组成光幕的第二路主光束，从传感器的第二路发光和主传感器的第二路受光组成光幕的第二路从光束，再分别编址MB2、SB2，这两个编址MB2、SB2组成光幕的第二组光束交互应答单元U2；依此类推，整个光幕由N个光束交互应答单元U1..Un组成；光幕的扫描采用令牌链路扫描方式，令牌是一种操作使能信号，只有得到令牌的光束交互应答单元才能进行光路的发受光操作；首先控制系统把令牌交给第一组光束交互应答单元U1，第一组光束交互应答单元U1交互应答正确后输出单元应答正确信号并把令牌交给链路的下一个单元，直到最后一组光束交互应答单元Un把令牌交回控制系统，完成光幕的一个扫描帧；扫描帧结束后，由控制系统进行光幕的检测处理，控制系统汇总全部单元的应答正确信号，如果交互单元全部应答正确，且最后一组光束交互应答单元Un按时交回令牌，则光幕正确通光；如果光束交互应答单元没有全部应答正确或最后一组光束交互应答单元Un没有按时交回令牌，则光幕有遮光或故障，系统输出停车信号；每个扫描帧期间只有一个令牌，多于一个则由控制系统收回令牌并报告错误，光幕的整个工作期循环以上扫描检测过程。

Claims (2)

1.一种无线安全光幕检测方法，其特征在于：光幕由主传感器扫描阵列和从传感器扫描阵列组成，每个传感器扫描阵列交叉排列发光和受光器件，整个光幕的扫描光线在两个传感器阵列之间交叉传输组成交叉光幕，光路采用光脉冲的编码通信方式发射和接收，各个光路使用不同的地址编码，光幕的形成是主传感器的第一路发光和从传感器的第一路受光组成光幕的第一路主光束是一个编址（MB1），从传感器的第一路发光和主传感器的第一路受光组成光幕的第一路从光束是另一个编址（SB1），一对编址（MB1、SB1）组成光幕的第一组光束交互应答单元（U1）；主传感器的第二路发光和从传感器的第二路受光组成光幕的第二路主光束，从传感器的第二路发光和主传感器的第二路受光组成光幕的第二路从光束，再分别编址（MB2、SB2），这两个编址（MB2、SB2）组成光幕的第二组光束交互应答单元（U2）；依此类推，整个光幕由若干个光束交互应答单元（U1..Un）组成；光幕的扫描采用令牌链路扫描方式，令牌是一种操作使能信号，只有得到令牌的光束交互应答单元才能进行光路的发受光操作；首先控制系统把令牌交给第一组光束交互应答单元（U1），第一组光束交互应答单元（U1）交互应答正确后输出单元应答正确信号并把令牌交给链路的下一个单元，直到最后一组光束交互应答单元（Un）把令牌交回控制系统，完成光幕的一个扫描帧；扫描帧结束后，由控制系统进行光幕的检测处理，控制系统汇总全部单元的应答正确信号，如果交互单元全部应答正确，且最后一组光束交互应答单元（Un）按时交回令牌，则光幕正确通光；如果光束交互应答单元没有全部应答正确或最后一组光束交互应答单元（Un）没有按时交回令牌，则光幕有遮光或故障，系统输出停车信号；每个扫描帧期间只有一个令牌，多于一个则由控制系统收回令牌并报告错误，光幕的整个工作期循环以上扫描检测过程。

2.一种实现权利要求1所述的无线安全光幕检测方法所使用的光幕，其特征在于：由主扫描阵列（MS）和从扫描阵列（SS）构成，主扫描阵列（MS）由若干发光单元（E1..En）和受光单元（S1..Sn）依次交叉排列组成，从扫描阵列（SS）由若干受光单元（S1..Sn）和发光单元（E1..En）依次交叉排列组成，主扫描阵列（MS）和从扫描阵列（SS）各光路按编址顺序（MB1、SB1、MB2、SB2..MBn、SBn）交叉发光识别组成交叉光幕。