CN105717811B - 光幕灵敏度优化 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于调节光幕的操作裕量的光幕控制器、光幕控制系统及方法，所述光幕控制器在初始化序列期间串行地调整或优化每个通道的操作裕量。所述控制器单独地测量并且调节每个发射器接收器配对的操作裕量，以使得每个通道的裕量满足限定的优化标准。如此，在调整每个通道时考虑了光幕的独特环境和安装条件。通过单独地调整每个发射器接收器配对，每个通道的操作裕量被设置得足够高以确保准确的对象检测，同时限制过度的裕量以防止信号处理错误，例如与相邻通道信号渗透、易受内部噪声和外部噪声干扰等相关联的那些信号处理错误。

Description

光幕灵敏度优化

技术领域

本文中公开的主题一般地涉及工业光幕，并且更具体地涉及用于针对每个通道单独地调整光幕的操作裕量以促进在可变操作条件范围内的最优对象检测的技术。

发明内容

下面给出简化概要以便提供对在本文中所描述的一些方面的基本理解。本概要既不是详尽性概述，也非意在识别关键/重要要素或限定在本文中所述的各个方面的范围。本概要的唯一目的是以简化的形式给出一些概念作为随后给出的更为详细的描述的前序。

在一种或更多种实施方式中，提供了一种光幕控制系统，包括：发射器控制组件，被配置成选择光幕的通道的发射器元件并且指示发射器元件发射光束；裕量测量组件，被配置成基于由通道的接收器元件响应于接收到光束而生成的测量信号来确定通道的操作裕量；以及裕量调节组件，被配置成基于操作裕量与限定的裕量标准的比较来调节通道的操作裕量。

还描述了一种用于调整光幕的操作裕量的方法，其中，所述方法包括：通过包括处理器的系统来选择光幕的通道以用于调整；通过所述系统指示通道的发射器元件发射光束；通过所述系统基于通道的接收器元件处的测量信号来测量通道的操作裕量；以及通过所述系统，响应于确定操作裕量不满足限定的裕量标准来调节通道的操作裕量。

此外，在一种或更多种实施方式中，提供了一种存储有指令的非暂态计算机可读介质，所述指令响应于执行使包括处理器的系统执行操作，所述操作包括：选择光幕的发射器接收器配对；指示发射器接收器配对中的发射器元件发射光束；基于由发射器接收器配对中的接收器元件响应于接收到光束而生成的信号的大小来测量发射器接收器配对的操作裕量；以及响应于确定操作裕量不满足限定的裕量标准，来调整发射器接收器配对的操作裕量。

为了实现前述目的以及相关目的，在本文中结合下面的描述以及附图描述了某些说明性方面。这些方面表示可以实现的各种方式，所有这些方式意在被本文所覆盖。当结合附图考虑时，根据下面的详细描述，其他优点和新颖特征会变得明显。

附图说明

图1是示出了示例光幕的操作的图；

图2是示出了通过光幕检测对象的图；

图3是示出示例光幕的发射器元件和接收器元件的图；

图4是具有灵敏度优化能力的示例光幕控制器的框图；

图5是示出了具有灵敏度优化能力的示例光幕的一般化组件互连的框图；

图6是示出了测量单个发射器接收器配对的操作裕量的图；

图7是示出了调节光束强度设置以促进调整光幕通道的操作裕量的图；

图8是示出了在完成裕量调整序列之后光幕的前三个通道的图；

图9是示出了通过调节接收器元件增益来调整操作裕量的实施方式的图；

图10是示出了测量单个发射器接收器配对的操作裕量的图；

图11是示出了调节接收器元件增益设置以促进调整光幕通道的操作裕量的图；

图12是示出了在完成裕量调整序列之后光幕的前三个通道的图；

图13是用于单独地调整光幕的各个通道的操作裕量的示例方法的流程图；

图14是示例计算环境；以及

图15是示例联网环境。

具体实施方式

现在，参照附图描述本主题公开内容，其中，贯穿全文，相同的附图标记用于指代相同的元件。在以下描述中，为便于说明起见，阐述多个具体细节以提供对以下描述的透彻理解。然而，可以明显的是，在没有这些具体细节的情况下也可以对主题公开内容进行实践。在其他示例中，以框图的形式示出公知的结构和设备，以便有助于对主题公开内容的描述。

如在本申请中所使用的，术语“组件”、“系统”、“平台”、“层”、“控制器”、“端子”、“站”、“节点”、“接口”意在指代计算机相关实体或者与具有一个或更多个具体功能的操作设备有关或作为具有一个或更多个具体功能的操作设备的一部分的实体，其中，这样的实体可以为硬件、硬件和软件的组合、软件或者执行中的软件。例如，组件可以为但不限于处理器上运行的处理、处理器、硬盘驱动器、包括附加固态存储驱动器(螺丝拧紧或螺栓固定的)或者可移除的附加固态存储驱动器(光存储介质或磁存储介质的)的多个存储驱动器、对象、可执行软件、执行的线程、计算机可执行程序和/或计算机。通过例示，服务器上运行的应用和服务器二者均可以为组件。一个或更多个组件可以存在于处理和/或执行的线程内，并且组件可以位于一个计算机上和/或分布在两个或更多个计算机之间。另外，本文中所描述的组件可以从存储有各种数据结构的各种计算机可读存储介质来执行。组件可以例如根据具有一个或更多个数据包(例如，来自与本地系统、分布式系统中的另一组件交互的一个组件的数据和/或来自经由信号跨网络例如因特网与其他系统交互的组件的数据)的信号经由本地处理和/或远程处理进行通信。作为另一示例，组件可以为具有由电路或电子电路操作的机械零件提供的特定功能的设备，电路或电子电路由处理器执行的软件应用或固件应用来操作，其中，处理器可以位于设备内部或设备外部并且执行软件应用或固件应用的至少一部分。作为又另一示例，组件可以为通过没有机械部分的电子组件提供特定功能的设备，电子组件可以包括其中的处理器以执行提供电子组件的至少一部分功能的软件或固件。作为再又另一示例，一个或更多个接口可以包括输入/输出(I/O)组件以及相关联的处理器、应用或者应用程序接口(API)组件。虽然上述示例涉及组件的各个方面，所例示的方面或特征还应用于系统、平台、接口、层、控制器、终端等。

如本文中所使用的，术语“进行推断”和“推断”大体是指根据如经由事件和/或数据捕获的观察的集合推理或推断系统、环境和/或用户的状态的过程。推断可以用于识别具体内容或动作，或者可以生成例如针对状态的可能性分布。推断可以为或然性的，即是说基于数据和事件的考虑对所关注的状态的可能性分布的计算。推断也可以指从事件和/或数据的集合组成较高水平的事件所采用的技术。这样的推断导致从所观察的事件和/或存储的事件数据的集合构建新的事件或动作，无论事件在时间上是否密切相关、事件和数据是否来自一个或若干个事件和数据源。

此外，术语“或者”意在指包括“或者”而非排除“或者”。也就是说，除非特别指出，或者文本中明确说明，短语“X采用A或者B”意在指自然包括排列中的任何一个。也就是说，下述示例中任何示例均满足短语“X采用A或者B”：X采用A；X采用B；或者X采用A和B二者。此外，除非特别指出或者文本中明确说明是指单数形式，否则本申请及所附权利要求中所使用的词语“一个(a)”和“一个(an)”通常应当理解为意指“一个或更多个”。

此外，本文中所使用的术语“集合”不包括空集，例如其中没有元素的集合。因此，主题公开内容中的“集合”包括一个或更多个元素或实体。作为例示，控制器的集合包括一个或更多个控制器；数据源的集合包括一个或更多个数据源等。类似地，本文中所使用的术语“组”是指一个或更多个实体的聚集，例如，一组节点是指一个或更多个节点。

将根据可以包括许多设备、组件、模块等的系统来给出各个方面或特征。应当理解和明白的是，所述各种系统可以包括附加的设备、组件、模块等，和/或可以不包括结合附图讨论的所有设备、组件、模块等，还可以使用这些方法的组合。

许多工业自动化系统结合光幕来检测在受控过程或机器周围的特定位置处对象或人的存在。图1是示出了示例光幕108的操作的图。光幕通常包括发送器单元102和接收器单元104。发送器单元102包括以串联方式安装在条形构件上的发射器元件110的阵列。每个发射器元件110被配置成朝向接收器单元104的对应接收器元件112发射调制光束106。每个接收器元件112被配置成检测是否存在由其对应的发射器元件110发射的光束。

光幕的控制器被配置成只要每个接收器元件112检测到其对应的光束便生成表示安全状态的输出信号。只要所有的光束都被它们相关联的接收器元件检测到，便假定没有对象位于发送器单元和接收器单元之间。图2是示出了通过光幕108检测对象202的图。当对象202(例如，人体附肢或其他障碍物)经过发送器单元102与接收器单元104之间时，对象202阻挡了发射光束中的一个或更多个光束，阻止相应的接收器元件112接收光束。当在任意接收器元件处检测到一个或更多个光束丢失时，光幕控制器改变其输出信号的状态以表示不安全状态。取决于使用光幕的具体工业应用，不安全状态输出通常会使该工业系统的相关部分切换为安全模式以防止可能的伤害或设备损坏。

例如，光幕可以用作以下安全系统的一部分，所述安全系统被设计成防止在正常操作期间操作员将手臂伸进工业系统的潜在危险部分而引起的伤害。在这样的应用中，发送器单元和接收器单元可以彼此面对地安装在只要工业系统不运行便允许操作员进入危险区的入口前。由于光束106横跨该入口被发射，所以人手穿过该入口将中断光束106中的一个或更多个光束，而使得光幕用信号通知不安全状态。如果光幕在工业系统运行时检测到该不安全状态，则不安全状态输出将使安全系统系统的所选设备断电，从而使系统停止运行并且解除危险。

图3是更为详细地示出了示例光幕的发送器元件和接收器元件的图。应当理解，结合图3描述的光发射与检测技术仅意在为示例性，并且在本文中描述的灵敏度优化技术不限于图3所示出的特定类型的发射器和接收器。在该示例中，发射器元件110包括脉冲发生器302(也称为振荡器)，脉冲发生器302将光束调制成指向接收元件112的高频光脉冲308的流。光脉冲308可以经由发光二极管(LED)、激光器、或其他电流驱动式光源投射。通过发射作为一系列脉冲的光束，发射器元件110产生接收器元件112可以识别并且可以与环境(非脉冲)光区分的独特光模式。接收器元件112经由窗310接收脉冲光束。光束被转换成通过放大器304的电信号，并且幅度水平比较器306确定经放大的信号的大小是否超过表明光束在窗310处被接收的阈值。接收器元件112基于比较结果来控制至光幕控制器的输出312。

接收器元件112根据接收器元件112所检测的发射光的量而生成的信号的强度被称为特定发射器接收器配对的操作裕量。给定的接收元件要求一定最小量的光或对应的最小信号电平以确认发射光束的存在。因此，裕量必需足够高以确保准确报告对象是否存在。裕量通常给出为需要将输出从不安全状态切换为安全状态的光的最小量(X)的倍数(例如，2X、3X等)。

许多变量影响每个发射器接收器配对的裕量，包括但不限于发射器元件所发射的光束的强度、发送器单元与接收器单元之间的距离、发送器单元与接收器单元之间的对准准确度、接收器元件的放大器304的增益设置、发射器元件与接收器元件之间的污染物(例如颗粒或烟)的量、上面安装有光幕的构件所引入的机械振动的量以及其他这样的变量。通常，安装者通过将发送器与接收器尽可能精确地对准来尝试优化发射器接收器配对的裕量。然而，虽然精确对准可以得到每个发射器接收器配对的保证最小操作裕量，但是该过程可能导致某些对的过度裕量。给定发射器接收器配对——也称为通道——的过高的操作裕量可能通过以下而影响该配对中的接收器的信号处理：使得接收器元件的放大器饱和，或者使得接收器更容易受来自各种内部源和外部源的噪声影响，所述内部源和外部源包括但不限于电磁干扰、相邻通道信号渗透等。与过高的操作裕量相关联的这些问题可能会妨碍光幕对对象的检测。因为常规光幕没有用于控制接收器增益的装置，或者仅具有全局地施加至所有通道的数量有限的可选增益设置，所以难以限制过度裕量。

为了解决这些问题以及其他问题，本文中所述的一种或更多种实施方式提供了一种在初始期间串行地优化每个发射器接收器配对的操作裕量的光幕。为此，光幕的初始化算法包括以下裕量优化序列：单独地测量并且调节每个发射器接收器配对的裕量以使每个通道符合限定的优化标准。通过在安装和通电后执行该初始化序列，在调节每个发射器接收器配对的裕量时考虑光幕的环境和安装的独特条件。在一些实施方式中，通过修改接收器元件的放大器的增益来调节裕量。在另一些实施方式中，通过修改发射器元件所发射的光束的强度来调节裕量。在又一些实施方式中，可以调节光束强度和接收器增益两者来得到满足优化标准的操作裕量。

图4是根据本公开内容的一种或更多种实施方式的支持灵敏度优化的示例光幕控制器402的框图。在本公开内容中说明的系统、设备或处理的方面可以构成包括在机器内例如包括在与一个或更多个机器相关联的一个或更多个计算机可读介质(媒介)内的机器可执行组件。这样的组件，当通过一个或更多个机器例如计算机、装置、自动化装置、虚拟机等执行时，可以使所述机器执行所述操作。

光幕控制器402可以包括发射器控制组件404、裕量测量组件408、裕量调节组件410、输出组件412、一个或更多个处理器414、以及存储器416。在各种实施方式中，发射器控制组件404、裕量测量组件408、裕量调节组件410、输出组件412、所述一个或更多个处理器414、以及存储器416中的一个或更多个可以彼此电耦接和/或通信地耦接以执行光幕控制器402的一个或更多个功能。在一些实施方式中，组件404、408、410和412中的一个或更多个可以包括存储在存储器416上并且通过处理器414执行的软件指令。光幕控制器402还可以与在图4中未示出的其他硬件和/或软件组件交互。例如，处理器414可以与一个或更多个外部用户接口装置例如键盘、鼠标、显示监视器、触摸屏或其他这样的接口装置交互。此外，光幕控制器402可以包括用于将状态信息传递给用户的LED指示器或其他类型的指示器。光电传感器还可以包括用于传达以下信息的通信链路(有线或无线)，该信息是例如针对光幕的存在对象指示、健康和/或状态信息的信息或者其他这样的信息。

发射器控制组件404可以被配置成对光幕的发射器元件的调制光束发射进行控制。在初始化序列期间，发射器控制组件404可以选择用于光束发送的各个发射器元件，使得当测量所选择的发射器元件的相应的接收器元件时，只有所选择的发射器元件发射光束。裕量测量组件408可以被配置成基于发射器元件所生成的信号的大小来测量光幕的接收器单元的每个接收器元件的操作裕量，所述信号的大小是在接收器单元处接收的发射的光的量的函数。裕量调节组件410可以被配置成修改每个单独的发射器接收器配对的操作裕量。在各种实施方式中，裕量调节组件410可以通过以下来设置裕量：修改接收器元件的放大器的增益；修改发射器元件所产生的光束强度；或者上述两种调节的组合。

输出组件412可以被配置成基于在接收器单元处对所发射的光束的检测来控制输出信号。所述一个或更多个处理器414可以执行参考所公开的系统和/或方法在本文中描述的一个或更多个功能。存储器416可以是存储用于参考所公开的系统和/或方法来执行在本文中描述的功能的计算机可执行指令和/或信息的计算机可读存储介质。

图5是具有裕量优化能力的示例光幕的框图。发送器单元502包括可以与发射器元件110功能类似的多个发射器元件504。例如，每个发射器元件可以被配置成发射脉冲调制光束508。在与接收器单元506并行对准安装的情况下，光束508在接收器单元506的相应接收器元件510处被接收。接收器元件510将入射光束转换成电输出，该电输出被解调以得到电信号。解调可以使用模拟函数实现，或者在模数转换后使用数字信号处理滤波和检测算法用软件实现。然后接收器元件510可以使用模拟滤波或数字滤波(或模拟滤波和数字滤波的组合)选择性对电信号进行滤波，并且检查经滤波的信号以确定调制信号是否在预期幅度处。如此，接收器元件510可以将发射光束与环境(未调制的)光或噪声区分开。然后输出组件412基于确定经滤波的信号是否与调制光束508对应来控制输出信号的状态。特别地，输出组件412在正常光幕操作期间监测所有的接收器元件。如果所有接收器元件报告检测到它们对应的发射光束，则输出组件412将输出信号设置成表示安全状态(通常，导通(ON)信号表示安全状态)。可替代地，如果接收器元件中的一个或更多个未能检测到与其相关联的光束，则输出组件412将输出信号的状态切换成表示不安全状态(通常通过将输出信号关断(OFF))。

应当理解，用于确定接收器元件处存在发射光束的上述技术仅意在为示例性，并且在不偏离本公开内容的范围的情况下可以在光幕中实施用于检测发射光束的其他技术。总的来说，本文中描述的裕量调整技术不依赖于接收器元件所使用的用于检测发射光束是否存在的特定技术。

使用初始化序列来配置光幕，该初始化序列使发送器单元和接收器单元(及其相关联的组件)准备好用于正常操作。该初始化序列可以在光幕通电时自动地执行，也可以手动启动(例如，响应于重启命令)，以及/或者可以在正常操作期间定期地执行。根据一种或更多种实施方式，初始化序列包括裕量优化例程，其中，光幕控制器402单独地测量每个发射器接收器配对的操作裕量，并且基于测量结果对裕量进行调节以满足限定的优化标准。光幕控制器402可以以串行模式一次一个通道来执行该操作，直至所有的发射器接收器配对被处理为止。

为了促进串行裕量优化，光幕控制器402包括裕量测量组件408，裕量测量组件408通信地连接至接收器单元506的每个接收器元件510。裕量测量组件408被配置成：当接收器元件的对应发射器元件504发射测试光束时测量每个接收器元件510的操作裕量。为了在初始化序列期间使用裕量测量结果来协调光束发射，发射器控制组件404被配置成针对每个发射器元件504控制光束发射。特别地，发射器控制组件404可以选择单独的发射器元件(例如，属于在给定时刻正被测试的发射器接收器配对的发射器元件)并且指示所选择的发射器元件发出光束508。发射器控制元件404可以基于来自裕量测量组件408的指令来选择发射器元件，所述指令向发射器控制组件404指示当前所测量和调节的是哪个发射器接收器配对。

图5中描绘的示例表示通过单独地修改发射器元件所发射的光束的强度来调节操作裕量的配置(如下文更详细描述的那样，还可以通过修改接收器元件增益来调节操作裕量)。因此，裕量调节组件410通信地连接至每个发射器元件并且被配置成根据从裕量测量组件408接收的指令来针对每个发射器元件单独地设置光束强度。

图6是示出了测量单个发射器接收器配对的操作裕量的图。在该示例中，假设发射器元件504和接收器元件510包括光幕的第一发射器接收器配对，并且假设发射器元件504被初始地设置成以强度水平Y来发射其光束。当光幕的初始化序列开始时(例如，当光幕通电时)，发射器控制组件404指示发射器元件504发射其光束508。在裕量优化例程期间，输出组件412被禁用以防止光幕的输出信号非期望间断。接收器元件510接收光束508，并且裕量测量组件408通过测量由接收器元件510生成的放大电信号的大小来确定操作裕量602，放大电信号的大小是入射在接收器元件510上的光的量的函数。

裕量测量组件408确定所测量的操作裕量是否满足限定的操作裕量标准。例如，在一些实施方式中，裕量测量组件408可以被配置成对所有光幕通道强加3X的操作裕量(即，接收器元件记录光束的检测所需的最小信号强度的三倍)，由此确保足够强的裕量用于准确的信号切换同时还对操作裕量设置上限。以此方式限制操作裕量可以防止放大器饱和以及相邻通道信号渗透。应当理解，该示例中的3X目标裕量仅意在为示例性，并且用于调节操作裕量的任何适当标准都在本公开内容的一种或更多种实施方式的范围内。

如果裕量测量组件408确定所测量的裕量在限定的容差内满足限定的标准，则不对发射器元件504进行调节，并且裕量测量元件408指示发射器控制组件404选择系列中的下一个发射器元件用于裕量调整。可替选地，如果所测量的裕量不满足标准，则裕量测量组件408命令裕量调节组件410通过修改发射器元件504的光束强度水平来调节操作裕量。发射器控制组件404基于所测量的裕量602与裕量标准之间所测量的偏差程度来确定强度调节的方向和大小。在本示例中，裕量测量组件408确定在发射器元件被设置成其当前强度水平Y的情况下所测量的操作裕量大约为裕量标准所限定的目标操作裕量的五分之一。因此，如图7所示，裕量调节组件410向发射器元件504发送强度调节信号702，从而将元件的光束强度设置增加至5Y或者其初始强度设置的五倍，由此将操作裕量增加到大致期望水平。

在一些实施方式中，该调节可以结束针对第一发射器接收器配对的裕量调整序列，以及光幕控制器402将选择系列中的下一个发射器接收器配对用于裕量调整。可替选地，在一些实施方式中，裕量测量组件408可以对操作裕量进行后续测量以确定强度调节是否使通道的操作裕量遵从限定的裕量标准。在这样的实施方式中，裕量测量组件408和发射器控制组件404可以迭代地测量操作裕量并且根据所需来调节强度水平，直至操作裕量满足裕量标准为止，这时光幕控制器402将选择下一个发射器接收器配对并且针对下一个通道重复该调整处理。该调整序列针对每个发射器接收器配对顺序地重复，直至所有光幕通道被调整为止。

使用上述技术，光幕控制器402通过针对每个发射器元件单独地调节光束强度来调整每个光幕通道的操作裕量，从而实质上优化每个通道的操作裕量。图8是示出了在裕量调整序列完成之后光幕的前三个通道的图。因为每个发射器元件可以被单独地调整，所以发射器元件的强度设置可以取决于影响每个通道的操作裕量的变量(例如，每个通道经历的振动程度、每对发射器元件和接收器元件之间的污染物的量、由于不完全对准引起的发射器元件与接收器元件之间变化的距离等)而因通道而异。

如上所述，裕量调节组件410的一些实施方式可以通过替代修改发射器元件的光束强度(或另外地)调节接收器元件的放大器增益来调整发射器接收器配对的操作裕量。图9是示出了通过调节接收器元件增益来调整裕量的实施方式的图。类似于图5中描绘的实施方式，光幕控制器402包括：发射器控制组件404和裕量测量组件408，发射器控制组件404控制发送器单元的哪个发射器元件504将发射调制光束，裕量测量组件408测量每个光幕通道的操作裕量并且确定所测量的裕量是否满足限定的裕量标准。在该示例中，裕量调节组件410通信地连接至每个接收器元件510，使得裕量调节组件410可以基于所测量的操作裕量来单独地设置每个接收器元件的增益值。

图10是示出了测量单个发射器接收器配对的操作裕量的图。初始地，将该配对中的接收器元件510的放大器设置成Z。当在裕量优化序列期间选择该配对用于调整时，发射器控制组件404指示该配对中的发射器元件504发射光束，该光束在接收器元件510处被接收。然后，裕量测量组件408测量在接收器元件的增益被设置成其初始值Z的情况下的操作裕量1002，并且确定该测量的裕量1002是否满足限定的裕量标准。如果裕量1002满足该标准，则发射器控制组件404和裕量测量组件408选择系列中的下一个发射器接收器配对用于裕量调整。可替选地，如果裕量1002不满足标准，则裕量测量组件408确定方向以及裕量相对于限定的裕量标准的偏差的大小以使得可以计算出适当增益调节。例如，如图11所示，如果裕量标准指定每个光幕通道要具有3X的操作裕量，并且所测量的裕量1002被确定为大致6X，则裕量调节组件410可以向接收器元件510发送以因子2来减小元件的增益(增益＝-2Z)的增益调节命令1102。在一些实施方式中，该调节可以用信号通知针对所选择的发射器接收器配对的调整处理结束，并且光幕控制器402然后将选择下一个光幕通道用于调整。可替选地，一些实施方式的光幕控制器402可以在对接收器单元的增益设置进行调节之后采取后续裕量测量，以验证新操作裕量满足限定的标准。在这样的实施方式中，如果新操作裕量仍不满足限定的标准，则裕量调节组件410可以对增益值进行另外的调节。该处理可以针对通道迭代地进行，直至操作裕量满足限定的裕量标准为止。

图12是示出了在裕量调整序列完成之后光幕的前三个通道的图。因为可以针对每个接收器元件单独地调节增益，所以可以使每个通道遵从限定的操作裕量，而不管影响每个单独的通道的不同的环境变量(例如，污染物、振动、光噪声、对准等)。

如上所述，一些实施方式的光幕控制器可以对光束强度和接收器增益值两者进行调节以针对给定通道对裕量进行优化。为了使接收器对噪声的灵敏度最小，这样的实施方式的光幕控制器可以被配置成当对操作裕量进行调节时相比较高的接收器增益而言偏好较高的光束强度。例如，如果裕量测量组件408确定针对某个通道应当增大操作裕量以满足限定的裕量标准，则裕量调节组件410将首先增大发射器元件的光束强度，直至期望操作裕量被达到或光束强度达到其最大强度为止。如果光束强度变为最大并且操作裕量仍被确定为太低，则裕量调节组件410接着将开始增大接收器增益，直至操作裕量满足限定的裕量标准为止。

相反地，如果裕量测量组件408确定操作裕量应当减小，则裕量调节组件410将首先减小接收器增益，直至操作裕量满足裕量标准或者接收器增益达到其最小值为止。如果在增益达到其最小值之后操作裕量必须被进一步减小，则裕量调节组件410接着将开始减小发射器元件的光束强度，直至操作裕量满足裕量标准为止。

上述裕量调整技术可以确保跨光幕的所有通道使用一致的操作裕量。由裕量测量组件和裕量调节组件施加的限定的裕量标准可以确保足够高的裕量用于准确的对象检测和信号处理，同时通过针对所有通道限制过度裕量来防止相邻通道信号渗透。对所有通道施加最优操作裕量还可以使接收器元件对外界光噪声的灵敏度最小。

如上所述，裕量调整序列可以在光幕通电时作为光幕的初始化序列的一部分自动地执行。在一些实施方式中，光幕控制器还可以被配置成在正常操作期间定期地重新执行调整序列以补偿影响操作裕量的环境变量的变化。例如，在光幕安装于在其制造过程期间生成微粒或烟雾的生产区时，发送器单元与接收器单元之间的空气污染物的量可能在整个工作班次中变化。为了针对所有光幕通道保持一致的操作裕量，光幕控制器402可以被配置成定期地重新执行裕量调整序列，以便根据所需重新调节光束强度或接收器增益以确保一致的操作，而不论环境因素如何变化。

图13示出了根据本申请的一种或更多种实施方式的方法。尽管，出于简化说明起见，将方法示出并描述为一系列动作，然而应当理解和领会，本发明并不被动作的序列所限制，因为根据本发明一些动作可以按照不同的顺序发生以及/或者与本文中所示和描述的其他动作同时发生。例如，本领域技术人员应当理解和领会，方法可以替选地例如以状态图表示为一系列相互关联的状态或事件。此外，不一定需要所有示出的动作来执行根据本发明的方法。此外，当完全不同的实体扮演方法的完全不同的部分时，交互图可以表示根据本公开内容的方法(methodology)或方法(method)。

图13示出了用于针对光幕的各个通道单独地调整操作裕量的示例方法1300。在一些方案中，方法1300可以作为在光幕通电时被触发的初始化例程的一部分来执行。方法1300还可以由光幕定期地执行以保持光幕的一致操作裕量，而不论操作条件如何变化。

初始地，在1300处，将变量N设置为1。在1304处，选择光幕的第N通道用于调整。在1306处，指示所选择的通道的发射器元件发射光束，并且在通道的接收器元件处测量裕量。在1308处，对在步骤1306处测量的裕量是否满足优化标准进行确定。如果裕量满足标准(在步骤1308处为“是”)，则方法移动至步骤1312，而不对通道进行进一步调节。可替选地，如果裕量不满足标准(步骤1308处为“否”)，则方法移动至步骤1310，在步骤1310处，基于所测量的裕量与优化标准的比较来调节发射器光束强度或接收器增益中的一者或两者。

在1312处，对是否测量了所有光幕通道进行确定。如果并非测量了所有通道(步骤1312处为“否”)，则方法移动至步骤1314，在步骤1314处，增大变量N。接着方法返回至步骤1304，在步骤1304处，选择下一个光幕通道用于调整，并且针对下一个通道重复步骤1306至步骤1312。如果在步骤1312处确定测量了所有通道(步骤1312处为“是”)，则方法结束。

本文中所描述的实施方式、系统和组件，以及其中可以实施本说明书中阐述的各个方面的工业控制系统和工业自动化环境可以包括：能够跨网络交互的计算机或者网络组件，例如服务器、客户端、可编程逻辑控制器(PLC)、自动化控制器、通信模块、移动计算机、无线组件、控制组件等。计算机和服务器包括一个或更多个处理器——采用电信号执行逻辑运算的电子集成电路——所述一个或更多个处理器被配置成执行存储在以下介质中的指令：例如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、硬盘驱动器以及可移动存储器设备，可移动存储器设备可以包括存储棒、存储卡、闪存驱动器、外部硬盘驱动器等。

类似地，本文中使用的术语PLC或自动化控制器可以包括能够跨多个组件、系统和/或网络共享的功能。作为示例，一个或更多个PLC或自动化控制器可以跨网络与各个网络设备进行通信与协作。这可以基本上包括经由网络(包括控制网络、自动化网络和/或公共网络)通信的任何类型的控制、通信模块、计算机、输入/输出(I/O)设备、传感器、执行器以及人机接口(HMI)。PLC或自动化控制器还可以与下述各种其他设备通信以及控制下述各种其他设备：例如包括模拟、数字的标准I/O模块或安全额定的I/O模块、编程/智能I/O模块、其他可编程控制器、通信模块、传感器、执行器、输出设备等。

网络可以包括公共网络(例如因特网、内联网)以及自动化网络，例如包括设备网(DeviceNet)、控制网(ControlNet)以及以太网/IP在内的控制与信息协议(CIP)网络。其他网络包括以太网、DH/DH+、远程I/O、现场总线、Modbus、过程现场总线、CAN、无线网络、串行协议等。此外，网络设备可以包括各种可能性(硬件组件和/或软件组件)。这些包括以下组件：例如具有虚拟局域网(VLAN)性能的交换机、LAN、WAN、代理、网关、路由器、防火墙、虚拟专用网(VPN)设备、服务器、客户端、计算机、配置工具、监测工具和/或其他设备。

为了提供所公开主题的各个方面的情境，图14和图15以及以下描述意在对其中可以实现所公开主题的各个方面的适当环境提供简要、概括的描述。

参照图14，用于实现上述主题的各个方面的示例环境1410包括计算机1412。计算机1412包括处理单元1414、系统存储器1416以及系统总线1418。系统总线1418将系统组件(包括但不限于系统存储器1416)耦接至处理单元1414。处理单元1414可以是各种可利用的处理器中的任一种。还可以将多核微处理器和其他多处理器架构用作处理单元1414。

系统总线1418可以是使用以下任意多种可利用总线架构的、包括存储器总线或存储器控制器、外围总线或外部总线、和/或局部总线的若干类型的一个或更多个总线结构中的任意一类，可利用总线架构包括但不限于8位总线、工业标准架构(ISA)、微通道架构(MSA)、扩展型ISA(EISA)、智能驱动电子设备(IDE)、VESA局部总线(VLB)、外围组件互连(PCI)、通用串行总线(USB)、高级图形端口(AGP)、个人计算机存储卡国际协会总线(PCMCIA)以及小型计算机系统接口(SCSI)。

系统存储器1416包括易失性存储器1420和非易失性储存器1422。包含基本例程以在计算机1412内的元件之间传输信息(例如在启动期间)的基本输入/输出系统(BIOS)存储在非易失性存储器1422中。以说明性而非限制性的方式，非易失性存储器1422可以包括：只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除PROM(EEPROM)或者闪存。易失性存储器1420包括随机存取存储器(RAM)，RAM用作外部缓存存储器。以说明性而非限制性的方式，RAM可以以下述多种形式获得：例如同步RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双倍数据率SDRAM(DDR SDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链接DRAM(SLDRAM)以及直接Rambus RAM(DRRAM)。

计算机1412还包括可移除/不可移除计算机存储介质、易失性/非易失性计算机存储介质。图14示出了例如盘存储设备1424。盘存储设备1424包括但不限于下述设备：如磁盘驱动器、软盘驱动器、磁带驱动器、Jaz驱动器、Zip驱动器、LS-100驱动器、闪存卡或者存储棒。此外，盘存储设备1424可以单独地包括存储介质或者可以与下述其他存储介质组合地包括存储介质，所述其他存储介质包括但不限于：光盘驱动器例如致密盘ROM设备(CD-ROM)、CD可记录驱动器(CD-R驱动器)、CD可重写驱动器(CD-RW驱动器)或者数字通用盘ROM驱动器(DVD-ROM)。为了利于盘存储设备1424连接至系统总线1418，通常使用可移除或不可移除接口例如接口1426。

应当理解，图14描述了用作在适当的操作环境1410中描述的用户与基本计算机资源之间的媒介的软件。这样的软件包括操作系统1428。操作系统1428可以存储在盘存储设备1424上，操作系统1428用于控制和分配计算机1412的资源。系统应用程序1430由操作系统1428通过存储在系统存储器1416中或者盘存储设备1424上的程序模块1432和程序数据1434来利用资源的管理。应当理解，本公开内容的一种或更多种实施方式可以用各种操作系统或者操作系统的组合来实现。

用户通过输入设备1436将命令或信息输入计算机1412。输入设备1436包括但不限于：指示设备例如鼠标、轨迹球、笔(stylus)、触摸板、键盘、麦克风、控制杆、游戏垫、碟式卫星天线、扫描仪、TV调整卡、数码相机、数码摄像机、网络摄像头等。这些和其他输入设备通过系统总线1418经由接口端口1438连接至处理单元1414。接口端口1438包括：例如串行端口、并行端口、游戏端口以及通用串行总线(USB)。输出设备1440使用与输入设备1436的端口类型相同的端口中的一些端口。因此，例如USB端口可以用于向计算机1412提供输入，以及将信息从计算机1412输出至输出设备1440。提供了输出适配器1442以说明在其他输出设备1440中存在需要特别的适配器的一些输出设备1440，如监视器、扬声器以及打印机。以说明而非限制性的方式，输出适配器1442包括在输出设备1440与系统总线1418之间提供连接的方式的显卡与声卡。要注意的是，其他设备和/或设备的系统(例如远端计算机1444)提供输入和输出性能两者。

计算机1412可以使用至一个或更多个远端计算机(例如远端计算机1444)的逻辑连接在联网环境中操作。远端计算机1444可以是个人计算机、服务器、路由器、网络PC、工作站、基于微处理器的装置、对等设备或其他共用网络节点等，并且远端计算机1444通常包括相对于计算机1412描述的元件中的许多元件或所有元件。出于简要起见，与远端计算机1444一起仅示出了存储器存储设备1446。远端计算机1444通过网络接口1448在逻辑上连接至1412，并且然后经由通信连接1450被物理地连接。网络接口1448包括通信网络，例如局域网(LAN)和广域网(WAN)。LAN技术包括光纤分布式数据接口(FDDI)、铜分布式数据接口(CDDI)、以太网/IEEE 802.3、令牌环/IEEE 802.5等。WAN技术包括但不限于：点对点链路、如综合服务数字网络(ISDN)及其变型的电路交换网络、分组交换网络以及数据用户线(DSL)。

通信连接1450指的是用于将网络接口1448连接至系统总线1418的硬件/软件。尽管为了说明的清楚性，通信连接1450示出为在计算机1412的内部，但是通信连接1450还可以在计算机1412的外部。仅为了示例性目的，对于至网络接口1448的连接来说需要的硬件/软件包括内部技术和外部技术，例如包括常规电话级调制解调器的调制解调器、线缆调制解调器与DSL调制解调器、ISDN适配器以及以太网卡。

图15是采样计算环境1500的示意性框图，所公开的主题可以与采样计算环境1500进行交互。采样计算环境1500包括一个或更多个客户端1502。客户端1502可以是硬件和/或软件(例如，线程、进程、计算设备)。采样计算环境1500还包括一个或更多个服务器1504。服务器1504还可以是硬件和/或软件(例如，线程、进程、计算设备)。例如，服务器1504可以通过采用本文中描述的一种或更多种实施方式来保持(house)线程以执行转换。客户端1502与服务器1504之间的一个可能的通信可以为适于在两个或更多个计算机进程之间传输的数据包的形式。采样计算环境1500包括通信架构1506，通信架构1506可以被采用以利于客户端1502与服务器1504之间的通信。客户端1502可操作地连接至一个或更多个客户端数据库1508，客户端数据库1508可以用来存储一个或更多个客户端1502本地的信息。类似地，一个或更多个服务器1504可操作地连接至一个或更多个服务器数据库1510，服务器数据库1510可以用来存储服务器1504本地的信息。

上面已经描述的内容包括本发明的示例。当然，不可能出于描述所公开的主题起见而描述组件或方法的每个可能的组合，但是本领域的普通技术人员可以理解，本发明的许多进一步的组合和排列是可能的。因此，所公开的主题意为包含落入所附权利要求书的精神和范围内的所有这样的改变、修改以及变型。

特别地并且对于由上述的组件、设备、电路、系统等执行的各种功能，除非另外地指明，用于描述这样的组件的术语(包括对“装置”的引用)意为与执行所描述的组件的特定功能(例如，功能性等同)的任何组件相对应，即使在结构上未与所公开的结构等同，所描述的组件执行在本文中所公开主题的示例性方面示出的功能。鉴于此，还应当理解，所公开的主题包括系统以及具有计算机可执行指令以执行所公开主题的各种方法的动作和/或事件的计算机可读介质。

此外，尽管可能只针对几种实现方式之一公开了所公开主题的具体特征，然而，在可以利于给定或特定应用或者被给定或特定应用所需要的情况下，这样的特征可以与其他实现方式的一个或更多个其它特征相组合。此外，就术语“包括(includes)”、“包括(including)”及其变型用于具体实施方式或权利要求书中而言，这些术语以与术语“包括(comprising)”类似的方式意为包括在内。

在本申请中，词语“示例性”用来表示用作示例、实例或说明。本文中描述的作为“示例性”的任何方面或设计不必认为是比其他方面或设计优选或是最好。更确切地说，词语示例性的使用意为以具体的方式来呈现构思。

本文中所描述的各个方面和特征可以被实现为方法、装置、或使用标准编程和/或工程技术的制造的物品。本文中所使用的术语“制造的物品”意在包括能够从任何计算机可读设备、载体或介质访问的计算机程序。例如，计算机可读介质可以包括但不限于：磁存储设备(例如，硬盘、软盘、磁条……)、光盘(例如，致密盘(CD)、数字多功能盘(DVD)……)、智能卡和闪存设备(例如，卡、条、键驱动器……)。

Claims (20)

1.一种光幕控制系统，包括：

存储有计算机可执行组件的存储器；以及

与所述存储器操作地耦接的处理器，所述处理器执行所述计算机可执行组件，所述计算机可执行组件包括：

发射器控制组件，被配置成：选择光幕的通道的发射器元件并且指示所述发射器元件发射光束；

裕量测量组件，被配置成：基于由所述通道的接收器元件响应于接收到所述光束而生成的测量信号来确定所述通道的操作裕量；以及

裕量调节组件，被配置成：响应于确定所述操作裕量不满足限定的裕量标准，通过增大或减小所述接收器元件的放大器增益设置来单独调节所述通道的操作裕量，直至所述放大器增益设置达到所述接收器元件的最大增益或最小增益中之一为止，并且所述裕量调节组件被配置成：响应于确定在所述放大器增益处于所述最大增益或最小增益的情况下所述操作裕量不满足所述限定的裕量标准，增大或减小所述发射器元件的光束强度设置。

2.根据权利要求1所述的光幕控制系统，其中，所述发射器控制组件、所述裕量测量组件和所述裕量调节组件被配置成：以串行方式测量并且单独调节所述光幕的多个通道中的每个通道的操作裕量。

3.根据权利要求1所述的光幕控制系统，其中，所述限定的裕量标准包括限定的操作裕量或限定的操作裕量范围。

4.根据权利要求1所述的光幕控制系统，其中，所述发射器控制组件、所述裕量测量组件和所述裕量调节组件被配置成：响应于所述光幕的通电来测量并且单独调节所述操作裕量。

5.根据权利要求1所述的光幕控制系统，其中，所述发射器控制组件、所述裕量测量组件和所述裕量调节组件被配置成：在所述光幕的操作期间定期测量并且单独调节所述操作裕量。

6.根据权利要求1所述的光幕控制系统，其中，所述发射器控制组件、所述裕量测量组件和所述裕量调节组件被配置成：迭代地测量并且调节所述操作裕量，直至所述操作裕量满足所述限定的裕量标准为止。

7.根据权利要求1所述的光幕控制系统，其中，所述裕量调节组件被配置为：使所述接收器元件的放大器增益设置增大或减小基于所述操作裕量相对于所述限定的裕量标准的偏差的大小而确定的程度。

8.一种用于调整光幕的操作裕量的方法，包括：

通过包括处理器的系统来选择所述光幕的多个通道中的通道以用于调整；

通过所述系统指示所述通道的发射器元件发射光束；

通过所述系统基于所述通道的接收器元件处的测量信号来测量所述通道的操作裕量；以及

通过所述系统，响应于确定所述操作裕量不满足限定的裕量标准来单独调节所述通道的操作裕量，其中，所述单独调节包括：

增大或减小所述接收器元件的放大器增益，直至所述放大器增益达到所述接收器元件的最大增益或最小增益为止，并且

响应于确定在所述放大器增益被设置为所述最大增益或最小增益的情况下所述操作裕量不满足所述限定的裕量标准，增大或减小所述发射器元件的光束强度设置。

9.根据权利要求8所述的方法，还包括：针对所述光幕的多个通道中的每个通道以串行方式重复所述选择、所述指示、所述测量以及所述单独调节。

10.根据权利要求8所述的方法，还包括：基于所述操作裕量与指定的操作裕量或指定的操作裕量范围中的至少之一的比较来确定所述操作裕量不满足所述限定的裕量标准。

11.根据权利要求8所述的方法，还包括：根据所述光幕的初始化序列来执行所述选择、所述指示、所述测量以及所述单独调节。

12.根据权利要求8所述的方法，还包括：在所述光幕的操作期间定期执行所述选择、所述指示、所述测量以及所述单独调节。

13.根据权利要求9所述的方法，还包括：针对所述通道迭代地执行所述选择、所述指示、所述测量以及所述单独调节，直至所述操作裕量满足所述限定的裕量标准为止。

14.根据权利要求8所述的方法，其中，所述增大或减小所述放大器增益包括：使所述放大器增益增大或减小基于所述操作裕量与所述限定的裕量标准之间的偏差的大小而确定的大小。

15.一种存储有指令的非暂态计算机可读介质，所述指令响应于执行使包括处理器的系统执行操作，所述操作包括：

选择光幕的发射器接收器配对组中的发射器接收器配对；

指示所述发射器接收器配对中的发射器元件发射光束；

基于由所述发射器接收器配对中的接收器元件响应于接收到所述光束而生成的信号的大小来测量所述发射器接收器配对的操作裕量；以及

响应于确定所述操作裕量不满足限定的裕量标准，来单独调节所述发射器接收器配对的操作裕量，

其中，所述单独调节包括：

指示所述接收器元件增大或减小所述接收器元件的放大器增益设置，直至所述放大器增益设置达到所述接收器元件的最大增益或最小增益中之一为止，并且

响应于确定在所述接收器元件处于所述最大增益或最小增益的情况下所述操作裕量不满足所述限定的裕量标准，指示所述发射器元件增大或减小光束强度设置。

16.根据权利要求15所述的非暂态计算机可读介质，其中，所述操作还包括：响应于确定所述发射器接收器配对不是所述光幕的发射器接收器配对组中的最后一个发射器接收器配对，选择所述光幕的发射器接收器配对组中的下一个发射器接收器配对，并且针对所述下一个发射器接收器配对重复所述指示、所述测量以及所述单独调节。

17.根据权利要求15所述的非暂态计算机可读介质，还包括：响应于所述光幕的初始化序列的开始来执行所述选择、所述指示、所述测量以及所述单独调节。

18.根据权利要求15所述的非暂态计算机可读介质，还包括：在所述光幕的操作期间定期执行所述选择、所述指示、所述测量以及所述单独调节。

19.根据权利要求15所述的非暂态计算机可读介质，还包括：针对所述发射器接收器配对迭代地执行所述选择、所述指示、所述测量以及所述单独调节，直至所述操作裕量满足所述限定的裕量标准为止。

20.根据权利要求15所述的非暂态计算机可读介质，其中，所述指示所述接收器元件包括：基于所述操作裕量相对于所述限定的裕量标准的偏差的大小确定所指示的所述放大器增益设置的增大或减小的大小。