ITFI990142A1 - Sorgenti e ricevitori ottici estesi continui e barriere otticheutilizzanti dette sorgenti e detti ricevitori - Google Patents

Description

"Sorgenti e ricevitori ottici estesi continui e barriere ottiche utilizzanti dettasorgenti e detti ricevitori"

Descrizione

Campo Tecnico

La presente invenzione riguarda un modo di realizzare sorgenti estese di radiazione elettromagnetica, in specie nel campo del visibile e dell'infrarosso, e di corrispondenti ricevitori ottici, in particolare per la realizzazione di barriere ottiche anti-intrusione, per la sorveglianza di spazi controllati e simili.

Stato della Tecnica

Nel brevetto italiano n. 1.291.835 è descritta una barriera ottica bidimensionale a guida di luce particolarmente utile per sorvegliare piccole zone controllate, ad esempio la zona di accesso allo spazio di lavoro di una macchina utensile, per arrestarne od inibirne il funzionamento quando nello spazio di lavoro si trova un corpo estraneo, ad esempio una parte del corpo dell'operatore. Questa barriera ottica utilizza, come sorgente di luce, una lampada tubolare. Essa, pertanto, pur essendo più vantaggiosa delle barriere realizzate con singole coppie di emettitori/ricevitori puntiformi, presenta alcune limitazioni in termini di dimensione e forma della sorgente luminosa e quindi della barriera e pertanto anche della zona controllabile.

Inoltre, la lunghezza d'onda impiegabile è imposta dalla natura delle lampade .disponibili che abbiano una forma tubolare adatta all'impiego specifico. Scopi deU'invenzione

Un primo scopo della presente invenzione è la realizzazione di una sorgente ottica estesa continua che consenta di generare in modo efficiente un fascio ottico a geometrìa estesa, ad esempio per realizzare barriere di controllo ed anti-intrusione di elevato sviluppo lineare e di forma non necessariamente rettilinea, oppure per realizzare dispositivi di illuminazione che forniscono effetti ottici particolari.

Un secondo scopo della presente invenzione è la realizzazione di un ricevitore ottico atto a ricevere un fascio ottico a geometria estesa, ad esempio per realizzare, in combinazione con una analoga sorgente ottica, una barriera antiintrusione di elevato sviluppo lineare e di forma qualsiasi.

Ancora uno scopo della presente invenzione è la realizzazione di una barriera ottica bidimensionale continua a guida di luce che presenta una sorgente ottica ed un ricevitore ottico sostanzialmente lineari, che possa svilupparsi per notevoli lunghezze e che possa avere configurazioni anche non rettilinee. In particolare, scopo della presente invenzione è la realizzazione di barriere di questo tipo che possano essere utilizzate non solo come barriere anti-intrusione, ma anche come sistemi per la misura di forme e/o dimensioni di oggetti.

E' scopo dell'invenzione anche la realizzazione di sorgenti ottiche e ricevitori ottici che possono eventualmente emettere e ricevere fasci a geometria estesa su più direzioni, per realizzare un perimetro controllato con un numero limitato di sorgenti e ricevitori.

Ancora uno scopo della presente invenzione è la realizzazione di una barriera ottica che possa fere uso di radiazioni infrarosse anziché visibili.

Sommario dell'Invenzione

Questi, ed ulteriori scopi e vantaggi, che appariranno chiari agli esperti del ramo dalla lettura del testo che segue, sono ottenuti in sostanza con una sorgente ottica estesa comprendente: una barra allungata con una superficie laterale e due superfici frontali; davanti ad almeno una di dette superfici frontali, almeno un emettitore ottico, disposto in modo tale da emettere un fascio ottico verso la superficie frontale; e lungo lo sviluppo longitudinale della barra, sulla superficie laterale di essa almeno una strìscia diffondente. La barra è realizzata in un materiale otticamente trasparente alla lunghezza d'onda di emissione dell'emettitore ottico. Questo può essere un diodo emettitore di luce (led), che emette ad una lunghezza d'onda visibile od anche non visibile, ad esempio nel vicino infrarosso. Con un led od ima serie di led disposti su Una o su entrambe le facce frontali della barra si possono ottenere fasci di luce di estensione qualsiasi, corrispondenti allo sviluppo della strìscia diffondente realizzata lungo la superficie laterale della barra.

Una sorgente di luce così costituita può essere utilizzata per la realizzazione di una barriera anti-intrusione, ad esempio utilizzando come ricevitore un ricevitore ottico del tipo descritto in IT-B-1.291.835. Tuttavia, per ottenere il massimo vantaggio dal concetto alla base dell'invenzione, è opportuno realizzare anche il ricevitore ottico con gli .stessi criteri con cui si realizza la sorgente ottica. Infatti, come apparirà chiaro dalla descrizione che segue, lo stesso principio può essere usato per ricevere od emettere un fascio a geometria estesa.

Pertanto, secondo un altro aspetto dell'invenzione, viene previsto un ricevitore ottico esteso, comprendente una barra allungata con ima superficie laterale e due superfici frontali; davanti ad almeno una delle superfici frontali, almeno ,un sensore ottico, disposto in modo tale da ricevere un fascio ottico convogliato lungo detta barra verso detta superficie frontale; e lungo lo sviluppo longitudinale della barra, sulla superficie laterale di essa almeno una striscia diffondente. Anche in questo caso la barra è realizzata in un materiale otticamente trasparente alla lunghezza d'onda di ricezione del sensore ottico che corrisponderà alla lunghezza d'onda di emissione della sorgente.

Quando la sorgente ed il ricevitore sono destinati a cooperare per formare una barriera ottica, le due barre che costituiscono il ricevitore e la sorgente hanno sostanzialmente lo stesso sviluppo.

Le barre possono essere generalmente di forma qualsiasi e non necessariamente rettilinee. Tipicamente, la loro sezione traversale sarà costante per avere Lo stesso comportamento ottico lungo tutto lo sviluppo longitudinale. Secondo una possibile forma di attuazione esse saranno cilindriche, eventualmente ma non necessariamente di sezione circolare. Tuttavia, si possono anche realizzare barre arcuate, ondulate o di altra forma, in base al tipo di volume che si desidera controllare.

Secondo una possibile forma di attuazione, la striscia diffondente sulla superficie laterale della barra della sorgente e/o del ricevitore può essere costituita da una zona smerigliata della superficie laterale. Secondo una forma di attuazione preferita, tuttavia, la striscia diffondente è costituita da una striscia di materiale diffondente e riflettente, opaca alla radiazione dell'emettitore ottico, applicata sull'esterno della superficie laterale della barra della sorgente e/o del ricevitore. La striscia può essere costituita ad esempio da una vernice bianca opaca.

La sorgente ottica realizzata secondo l'invenzione può prevedere l'impiego di un emettitore o di un complesso di emettitori applicati ad una sola delle estremità della barra, mentre all'altra estremità è applicata una superfìcie riflettente. Viceversa, si possono disporre emettitori ad entrambe le estremità della barra. In modo reciproco, sul ricevitore può essere previsto uno o più sensori ottici ad una delle estremità frontali della barra, mentre l'altra è corredata di una superficie riflettente. Tuttavia, è preferibile disporre i sensori ad entrambe le estremità della barra, in quanto questo consente di ottenere un segnale più forte in caso di intrusione.

L'intrusione di un corpo estraneo attraverso la barriera formata dalla sorgente e dal ricevitore ottici si rileva, come nella tecnica precedente, attraverso una riduzione del segnale rilevato dal sensore ottico. Maggiori dettagli circa le modalità di rilevamento del passaggio di un corpo estraneo attraverso la barriera ottica si possono trovare nel suddetto brevetto italiano.

Per generare due o più fasci ottici a geometria estesa e per ricevere due o più fasci ottici si può prevedere che la barra della sorgente ottica e/o la barra del ricevitore ottico siano corredate di due o più strisce diffondenti disposte in modo angolarmente sfalsato.

Ulteriori vantaggiose caratteristiche della sorgente ottica, del ricevitore ottico e della barriera ottica con essi realizzabile sono indicate nelle allegate rivendicazioni dipendenti e verranno illustrate nel seguito con riferimento ad esempi di attuazione dell'invenzione.

Breve descrizione dei disegni

Il trovato verrà meglio compreso seguendo la descrizione e l'unito disegno, il quale mostra una pratica forma di attuazione non limitativa dell'invenzione. Più in particolare, nel disegno mostrano: la

Fig.l una sezione longitudinale schematica di una barra di materiale trasparente formante una guida di luce, con l'indicazione dei percorsi ottici dei fasci emessi dall'emettitore ottico; la

Fig.2 una rappresentazione schematica del percorso dei fasci in corrispondenza di una zona di superficie resa diffondente della guida di luce di Fig.l; la

Fig.3 un ingrandimento schematico della zona diffondente; la

Fig.4 una vista prospettica schematica del percorso dei fasci in una guida di luce corredata di una zona diffondente lungo una striscia longitudinale della propria superficie; la

Fig.4A una sezione trasversale della barra di Fig.4; la

Fig.5 una sezione trasversale schematica di una guida di luce corredata di una striscia laterale longitudinale opaca diffondente e riflettente; la

Fig.6 una sezione longitudinale di una forma di attuazione particolare della barra sorgente; la

Fig.7 una sezione trasversale di una guida di luce comprendente due strisce laterali longitudinali diffondenti e riflettenti disposte a 90° l'una rispetto all'altra; la Fig.8 uno schema di disposizione di quattro guide di luce, due aventi funzione di sorgente ottica e due di ricevitore ottico; e la

Fig.9 una vista frontale schematica di una barriera ottenuta con due guide di luce realizzate secondo l'invenzione, corredate di emettitori ottici e ricevitori ottici ad entrambe le estremità.

Descrizione Dettagliata di una Forma di Attuazione dell'Invenzione

Con riferimento alle Figg.l a 4A verrà in primo luogo illustrato il principio di funzionamento su cui si basa la presente invenzione. In Fig.l è mostrata una sezione longitudinale, secondo un piano contenente l’asse, di una barra di materiale otticamente trasparente alla lunghezza d’onda dell’emettitore ottico, che viene utilizzato per generare il fascio ottico a geometria estesa.

In generale, per questa applicazione verranno di preferenza utilizzati emettitori nel campo del visibile o dell'infrarosso, tuttavia le considerazioni che seguono ed il principio su cui si basa l'invenzione rimangono validi anche per altre lunghezze d'onda della radiazione elettromagnetica impiegata. Pertanto, il termine "luce" o "radiazione luminosa" devono intendersi in senso generico e ricomprendono qualunque lunghezza d'onda della radiazione elettromagnetica che possa essere guidata in barre di guida utilizzate come sorgenti ottiche o come ricevitori ottici.

Nell'esempio illustrato la barra 1 presenta una sezione circolare ed uno sviluppo rettilineo, benché ciò non sia vincolante, essendo comunque sufficiente che essa abbia uno sviluppo allungato, di sezione non necessariamente circolare ed eventualmente ad asse curvilineo.

Con 1A è indicata una delle due estremità della barra 1. Davanti all'estremità 1A è affacciato un emettitore ottico 5, ad esempio un diodo emettitore di luce ad ampio angolo di emissione. Essendo R la normale alla superficie piana 1A di estremità della barra 1, con ø1 e φτ sono indicati gli angoli di incidenza e di rifrazione per il raggio più esterno del fascio emesso dall'emettitore 5. Essendo na ed np l'indice di rifrazione rispettivamente dell'aria e del materiale di cui è costituita la barra 1 (ad esempio plexiglas ) ed essendo na = 1 e np>1, l'angolo φΙ è minore dell'angolo

Ciascun raggio emesso dall'emettitore 5 che penetra per rifrazione attraverso la superficie 1A nella barra 1 incide sulla superficie laterale 1B della barra stessa con un angolo di incidenza, rispetto alla retta normale RI, indicato con 63⁄4. A seconda del valore dell'angolo di incidenza e degli indici di rifrazione del materiale di cui è costituita la barra e dell’aria, il raggio incidente può essere in teoria rifratto verso l'esterno o riflesso verso l'interno con un angolo θr rispetto alla

normale alla superficie laterale 1B. Dall'applicazione della legge di Snell risulta

che tutti i raggi emessi dall'emettitore 5 penetrano nella barra 1 attraverso la

superficie frontale 1A e tutti vengono riflessi dalla superficie laterale 1B verso

l 'interno della barra, così che essi raggiungono la superficie frontale opposta alla

superficie 1A.

Infatti, applicando la legge di Snell si ha:

dove na = 1 e ^ sono gli indici di rifrazione dell'aria e del materiale della barra,

come sopra specificato. Il valore limite #lL dell'angolo per il quale si ha

riflessione verso Tintemo si ottiene ponendo θ{ = 90° e quindi:

Per i raggi incidenti sulla superficie frontale 1 A la legge di Snell si scrive:

Essendo:

e quindi

si ha:

da cui, essendo

si ottiene

e quindi

Pertanto, tutti i raggi che incidono sulla parete laterale 1 A di ingresso si propagano lungo lo sviluppo longitudinale della barra 1 per riflessione sulla superficie laterale 1B, colpendo tale superficie con angoli sempre maggiori di quello limite e quindi non potranno mai uscire dalla barra.

Viceversa, rendendo diffondente una porzione della superfìcie laterale 1B, si ottiene in questa zona una estrazione dei raggi. Ciò può essere ottenuto, ad esempio, smerigliando la superficie laterale esterna 1B della barra 1. Ciò provoca la formazione di micro-asperità sulla superfìcie che separa il materiale della barra 1 dall'aria. A seconda dell'orientamento (casuale) della superficie delle asperità e dell'angolo di incidenza del singolo raggio su questa superficie, il raggio può essere riflesso verso l'intemo della barra 1, diffuso verso l'intemo della barra 1, oppure ritratto verso l'esterno. In Fig.2 è mostrato schematicamente il comportamento dei raggi incidenti su una porzione S della superfìcie laterale 1B della barra 1: alcuni vengono riflessi o diffusi verso l'interno della barra, con angoli diversi a seconda dell'orientamento della superficie smerigliata, ed altri fuoriescono dalla barra. In Fig.3 è schematicamente indicato in forte ingrandimento l'effetto ottenuto dalla smerigliatura sulla superficie 1B, che chiarisce questo comportamento del materiale: un graffio 9 realizzato sulla superficie 1B modifica in pratica l'orientamento della superficie di interfaccia tra il materiale formante la barra 1 e l'aria circostante, per cui il raggio luminoso L indicato esemplificativamente in Fig.3 risulta ortogonale alla superficie del graffio 9 e passa attraverso la superficie del graffio senza deviazione. Essendo l'orientamento delle superfici delle asperità realizzate per smerigliatura del tutto casuale e variabile, i raggi incidenti sulla superfìcie smerigliata possono essere diffusi, riflessi o rifratti all'esterno. Pertanto, in corrispondenza della zona resa diffondente si ha una fuoriuscita di raggi luminosi dalla guida 1.

L'invenzione si basa sull'idea di creare un fascio a geometria estesa, in pratica una lama di luce, rendendo diffondente una stretta striscia longitudinale della barra 1, come mostrato in Figg.4 e 4A. Qui la striscia diffondente è indicata con 11. Essa presenta una larghezza molto modesta rispetto allo sviluppo della superficie laterale 1B della barra 1. Ad esempio con una barra 1 di 2-2,5 cm di diametro la striscia diffondente longitudinale può presentare una larghezza di 2-6 mm.

Si ottiene in questo modo il seguente risultato: i raggi luminosi emessi dall'emettitore 5, che penetrano nella barra 1 attraverso la superficie frontale 1A, due dei quali sono indicati con LI e L2 in Fig.4, si dividono in tre categorie:

<• >quelli (ad esempio il raggio L2) emessi dall'emettitore 5 che riflettendosi contro la superficie laterale 1B non diffondente subiscono (qualunque sia il loro angolo di incidenza, per il motivo sopra esposto) la riflessione totale e raggiungono l'estremità opposta ancora indicata con 1A della barra 1 per riflessioni successive, con attenuazione dipendente alla trasparenza del materiale;

<• >quelli emessi dall'emettitore 5 che colpiscono la striscia diffondente 11 e che vengono riemessi con angolo di riflessione maggiore di quello limite (raggio L3) e che quindi proseguono il loro cammino entro la barra 1;

• quelli che colpiscono la striscia diffondente 11 e vengono da questa riemessi con angolo minore di quello limite e quindi subiscono in parte una rifrazione uscendo dalla superfìcie laterale 16 in corrispondenza della striscia 11 (raggio rifratto L4), ed in parte vengono diffusi con angolo tale da incidere successivamente sulla superficie 1B non diffondente con un angolo minore dell'angolo limite e fuoriescono da essa (raggio L5).

In questo modo, di tutti i raggi che penetrano nella barra 1 attraverso la superficie frontale 1A solo pochi escono dalla barra stessa, prevalentemente lungo la striscia diffondente 11, mentre la maggior parte di essi prosegue il cammino finò all'estremità 1A opposta. Lungo la striscia diffondente si genera un fascio luminoso sostanzialmente piano, o comunque di forma corrispondente allo sviluppo dell'asse della barra 1 che - come accennato - può anche essere curva, di intensità uniforme lungo lo sviluppo assiale della barra 1. Questa barra costituisce, quindi, una sorgente lineare di luce. La luce che esce dal lato opposto della striscia diffondente 11 (fasci L5) è sostanzialmente non utilizzata, oppure può costituire un secondo fascio a geometria estesa, parallelo al fascio fuoriuscente dalla porzione diffondente 11.

Le considerazioni sopra svolte per la barra 1 usata come sorgente lineare di luce sono reciproche, nel senso che una seconda barra analoga alla barra 1, con una striscia diffondente orientata verso la striscia diffondente della barra 1 raccoglie la luce del fascio generato dalla striscia diffondente 11 e convoglia per riflessioni successive la luce raccolta verso le due estremità della barra stessa con leggi ottiche identiche. In questo modo la barra costituisce un ricevitore ottico, alle cui estremità possono essere posti due sensori, ad esempio due fotodiodi, che determinano l'intensità del segnale luminoso raccolto.

Disponendo l'una di fronte all'altra due barre di questo tipo, una corredata ad almeno un estremo di almeno un emettitore di luce e l'altra corredata ad almeno un estremo di un sensore di luce, si genera un fascio di luce a geometria estesa che può formare una barriera di controllo di un volume controllato. Il passaggio di un oggetto opaco attraverso questo fascio a geometria estesa determina una riduzione del segnale ottico ricevuto dal o dai sensori posti alle estremità della barra ricevente e può essere utilizzato, ad esempio, per remissione di un segnale di allarme.

Secondo una forma di attuazione perfezionata dell'invenzione, allo scopo di evitare la dispersione di luce da parte opposta rispetto alla zona da cui deve fuoriuscire il fascio a geometria estesa, viene previsto di sostituire la striscia smerigliata 11 con ima striscia di vernice bianca opaca od altra applicazione di materiale opaco ed avente effetto diffondente e riflettente. In questo modo l'estrazione laterale dei raggi luminosi avviene solo dal lato opposto rispetto alla posizione della striscia diffondente e riflettente. Questa situazione è mostrata in Fig.5, che illustra una sezione trasversale di una barra 1 ancora a sezione circolare. La striscia diffondente è ancora indicata con 11. Essa diffonde i raggi incidenti con angoli tali per cui essi incidono sulla porzione contrapposta della superficie laterale 1B della barra 1 con un angolo inferiore all'angolo limite e fuoriescono dalla barra, come indicato in L6.

In pratica, in questo modo si genera un fascio a geometria estesa che presenta- una lunghezza pari alla lunghezza assiale della barra 1 ed uno spessore pari al diametro della barra stessa. La particolare sezione circolare offre un vantaggio fondamentale ulteriore in questo caso: i raggi L6 emergenti dalla superficie laterale 1B della barra 1 subiscono una rifrazione nell'attraversare la superficie 1B di separazione tra barra e aria. La rifrazione provoca una focalizzazione con una tendenza al parallelismo dei raggi che si propagano in aria. In questo modo si ottiene un fascio a geometria estesa di spessore circa costante lungo il percorso tra la barra sorgente e la barra ricevente. Sagomando opportunamente il profilo della direttrice del cilindro (o di altra superficie anche ad asse curvo) formante la barra è possibile imprimere al fascio emergente dalla barra 1 una forma qualsiasi, anche con uno spessore inferiore al diametro della barra 1.

Reciprocamente, la rifrazione subita dai raggi che entrano nella barra opposta, avente funzione di barra ricevente, produce un effetto di concentrazione in prossimità della striscia diffondente. Questa striscia, a sua volta genera fasci che si propagano verso le sezioni terminali per riflessioni totali successive. Qui vengono raccolti da uno o più sensori ottici applicati ad una o ad entrambe le facce frontali.

Se alla barra sorgente viene applicato un solo emettitore 5, o comunque un gruppo di emettitori 5 su una sola delle facce frontali lA, e se sulla faccia frontale opposta viene posta una superficie riflettente, i raggi che dall'emettitore giungono alla superficie frontale opposta subiranno ima riflessione raddoppiando l’effetto di estrazione laterale e vi saranno alcuni che sì rifletteranno anche sulla faccia di estremità ove è posta la sorgente emittente e per essi vi sarà una nuova riflessione e così via.

Questa situazione è mostrata schematicamente in Fig.6, dove con 13 è indicata una lamina riflettente applicata sulla superficie 1 A della barra 1 opposta rispetto alla superficie 1A davanti a cui si pone l'emettitore 5. Per reciprocità, anche nella barra ricevente può essere realizzata una configurazione analoga, con un sensore di luce associata ad una delle superfici frontali di estremità ed una lamina riflettente alla superficie frontale opposta.

Se si realizza la striscia diffondente 11 in più porzioni tra loro distanziate lungo la direttrice della rigata formante la superficie laterale 1B della barra 1, ad esempio in due posizioni sfalsate di 90° come mostrato nella sezione trasversale di Fig.7 ed ivi indicate con HA ed 11B, sia per la barra sorgente che per la barra ricevente, si possono realizzare più fasci a geometria estesa, fuoriuscenti dalla barra sorgente con due angoli sfasati in modo corrispondente alla sfasatura delle due strisce diffondenti e riflettenti 11A, 118. Con due coppie di barre di questo tipo, rispettivamente una barra sorgente ed una barra ricevente per ciascuna coppia, si possono definire volumi controllati a sezione rettangolare, come mostrato in Fig.8: qui due barre lx ed lx' sono usate come sorgenti di luce, che emettono ciascuna due fasci a geometria planare Fp, che vengono ricevuti da due barre riceventi ly ed ly'. In questo modo può venire generato un segnale di allarme o comunque segnalato il passaggio di un oggetto dall'interno all'esterno del volume controllato e viceversa.

Con gli elementi a barra ottica descritti si possono realizzare configurazioni anche diverse, grazie al fatto che le barre non devono necessariamente avere la forma di un cilindro (di sezione qualsiasi), ma possono anche essere costituite da superfici chiuse sviluppantisi lungo un asse curvilineo. Ad esempio, con due barre trasmittente e ricevente, di sviluppo toroidale aperto (per consentire di realizzare comunque le due superfici frontali 1A) si può controllare un volume cilindrico.

In Fig.9 è mostrata una diversa configurazione, in cui una barriera a sviluppo planare verticale viene generata tramite una barra sorgente superiore lx ed una barra ricevente inferiore ly, tra loro parallele. Con Fp è indicato il fascio planare generato dalla barra superiore e captato dalla barra inferiore. In questo schema sono anche indicati due emettitori o complesso di emettitori 5 associati alle due estremità della barra sorgente lx e due sensori di luce 17 associati alle estremità della barra ricevente inferiore ly, collegati ad un circuito elettronico di controllo 19, che può essere analogo a quello già descritto nel brevetto italiano n.

1.291.835.

Con una configurazione di questo tipo, ma a barre verticali, è stata realizzata una barriera lineare con una barra sorgente lunga 1 m ed una barra ricevente della stessa lunghezza, poste a 6 m di distanza tra loro. La barra trasmittente è stata realizzata con un cilindro di sezione circolare di plexiglas<® >di 25 mm di diametro. Alle due estremità sono stati piazzati sette emettitori all’infrarosso per parte ad ampio angolo di emissione (SFH485P, di produzione Siemens, Germania) percorsi da corrente ad onda quadra di ampiezza 180 mA e frequenza 1 kHz. La larghezza della striscia diffondente e riflettente 11 realizzata con vernice sintetica bianca opaca è di 5 mm.

La barra ricevente è stata realizzata con un cilindro di plexiglas<®>

di 20 mm di diametro con una striscia diffondente di 4 mm di larghezza ottenuta con la stessa vernice bianca opaca. Alle due estremità è stato posto un sensore per parte costituito da un fotodiodo con amplificatore integrato tipo TSL260 della Texas Instruments (USA).

Con la barriera così realizzata è stato possibile rivelare in modo affidabile l'intrusione, attraverso di essa, di un tondino di 8 mm di diametro in qualunque punto dell'area racchiusa dalle due barre parallele, entro tutta la distanza di 6 m tra di esse.

Aumentando la distanza reciproca tra le barre sorgente e ricevente la sensibilità diminuisce. Con la stessa configurazione sopra descritta, ma una distanza reciproca di 12 m tra le barre è stato possibile rilevare in modo affidabile l'intrusione di un tondino dì 25 mm di diametro in qualunque punto dell'area racchiusa tra le barre.

Aumentando o diminuendo la potenza degli emettitori all'infraiosso possibile raggiungere una maggiore o minore sensibilità e cambia anche il diametro minimo dell'oggetto rilevabile.

Lo spessore del fascio, con le barre disposte a 6 m, è di circa 3,5 cm misurato a metà barriera.

L'allineamento delle due barre ed il loro parallelismo non sono parametri critici, il che rende l'installazione particolarmente semplice. Inoltre, l'impiego di componenti emettitori e ricevitori posti solo alle estremità delle barre rende il dispositivo più economico (minore numero di componenti) e più facile da assemblare ed installare rispetto ai sistemi tradizionali.

In quanto precede si è fatto particolare riferimento all'impiego delle sorgenti e dei ricevitori ottici secondo la presente invenzione per la realizzazione di barriere anti-intrusione. In realtà, tuttavia, questo è solo uno dei possibili impieghi delle sorgenti e/o dei ricevitori ottici realizzati secondo il principio su cui si basa l'invenzione.

Infatti, ad esempio, la sorgente ottica può essere usata anche indipendentemente dal ricevitore ottico, nel qual caso essa può servire come elemento di illuminazione per soddisfare specifiche esigenze di illuminotecnica, oppure anche semplicemente esigenze di arredamento e/o di design.

La barriera ottica utilizzante una sorgente ottica ed un ricevitore ottico secondo l'invenzione (od eventualmente, ma meno vantaggiosamente, un ricevitore a sviluppo lineare di altro tipo, ad esempio realizzato come in ΓΓ-Β-1.291.8359), può servire non solo come barriera anti-intrusione, ma anche come dispositivo trasduttore per la misura di dimensioni e/o forme di oggetti tridimensionali.

Infatti, da quanto precede è chiaro che il segnale ottico raccolto dal o dai sensori associati al ricevitore ottico è proporzionale all'ombra proiettata dall'oggetto che si intromette nel fascio a geometria estesa generato dalla sorgente e captato dal ricevitore. Questa ombra dipende dalla forma e dalla dimensione dell'oggetto stesso. Questa proprietà può essere utilizzata per l'esecuzione di misure dimensionali e di forma. Nel caso più semplice, una sorgente ed un ricevitore ottici disposti ad asse verticale possono servire a misurare l'altezza di un oggetto opaco che passa tra di essi. La riduzione del segnale ottico ricevuto dal ricevitore è direttamente propoizionale all'altezza dell'oggetto. Inoltre, se l'oggetto si muove tra la sorgente ed il ricevitore circa ortogonalmente al piano del fascio esteso, conoscendo la velocità di avanzamento dell'oggetto e misurando il tempo intercorrente tra l'inizio e la fine del segnale di intrusione dell'oggetto nel fascio ottico si può determinare la dimensione nella direzione ortogonale allo sviluppo assiale della sorgente e del ricevitore. Con una seconda coppia sorgente -ricevitore • disposti ad asse orizzontale si può misurare la terza dimensione dell'oggetto. Se questo è un oggetto a forma di parallelepipedo correttamente orientato rispetto al verso di avanzamento si ottiene in questo modo una misura completa di tutte le sue dimensioni.

Con disposizioni più complesse eventualmente di più coppie sorgenti -ricevitori, dotate di opportuni movimenti relativi all'oggetto da misurare si possono effettuare misure anche più complesse, sempre basate sulla variazione del segnale luminoso captato dal ricevitore, in base alle quali determinare le dimensioni in varie direzioni dell'oggetto e/o la sua forma, quando le misure vengono effettuate ad esempio "sezionando" l'oggetto a quote diverse tramite lo stesso fascio esteso che si muove rispetto all'oggetto stesso. Una stessa barriera ottica può essere dotata di più movimenti relativi rispetto all'oggetto da misurare, ad esempio un movimento di rotazione attorno ad un asse ortogonale al piano del fascio generato dalla sorgente ed un movimento di traslazione parallelo all'asse di rotazione.

In questo modo la barriera ottica secondo l'invenzione può essere usata in varie applicazioni industriali, ad esempio per controllare il corretto svolgimento di cicli produttivi, per fornire segnali di consenso a determinate operazioni in funzione di un segnale fornito da una o più barriere ottiche, per impostare parametri di un ciclo produttivo o di ima operazione in funzione delle misure effettuate dalla barriera ottica, per smistare oggetti in funzione delle loro dimensioni controllate tramite barriere ottiche, e cosi via.

E' inteso che il disegno non mostra che pratiche forme di attuazione dell'invenzione, la quale può variare nelle forme e disposizioni, senza peraltro uscire dall'ambito del concetto alla base dell'invenzione. Eventuali numeri di riferimento nelle rivendicazioni accluse ha lo scopo di facilitarne la lettura alla luce del testo che precede e degli allegati disegni, e non ne limita l'ambito di protezione.

Claims (22)

1. Rivendicazioni 1. Una sorgente ottica estesa comprendente: una barra allungata (1) con una superficie laterale (1B) e due superfici frontali (1A); davanti ad almeno una di dette superfici frontali (1A), almeno un emettitore ottico (5), disposto in modo tale da emettere un fascio ottico verso detta superfìcie frontale, detta barra essendo realizzata in un materiale otticamente trasparente alla lunghezza d'onda di emissione di detto emettitore ottico (5); e lungo lo sviluppo longitudinale di detta barra, sulla superficie laterale (1B) di essa, almeno una strìscia diffondente (11).
2. 2. Sorgente ottica come da rivendicazione 1, in cui detta barra ha una sezione trasversale costante.
3. 3. Sorgente ottica come da rivendicazione 2, in cui detta barra è cilindrica.
4. 4. Sorgente ottica come da rivendicazione 2 o 3, in cui detta barra ha una sezione circolare.
5. 5. Sorgente ottica come da una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detta striscia diffondente è costituita da una zona smerigliata della superficie laterale (1B) di detta barra.
6. 6. Sorgente ottica come da una o più delle rivendicazioni 1 a 4, in cui detta striscia diffondente è costituita da una striscia di materiale diffondente e riflettente (11) opaca alla radiazione dell'emettitore ottico.
7. 7. Sorgente ottica come da rivendicazione 6, in cui detto materiale diffondente e riflettente è una vernice bianca opaca.
8. 8-. Sorgente ottica come da una o più delle rivendicazioni precedenti, comprendente almeno un emettitore ottico (5) davanti a ciascuna di dette superfici frontali (1A).
9. 9. Sorgente ottica come da una o più delle rivendicazioni 1 a 7, in cui davanti ad una di dette superfici frontali è disposto detto almeno un emettitore ottico (5) e davanti alla superficie frontale opposta è applicata una superficie riflettente (13).
10. 10. Sorgente ottica come da una o più delle rivendicazioni precedenti, comprendente almeno due strisce diffondenti (11) disposte angolarmente sfalsate lungo la superficie laterale (1B) di detta barra.
11. 11. Un ricevitore ottico esteso, comprendente una barra allungata (1) con una superficie laterale (1B) e due superfici frontali (1A); davanti ad almeno una di dette superfici frontali (1A), almeno un sensore ottico (17), disposto in modo tale da ricevere un fascio ottico convogliato lungo detta barra (1) verso detta superficie frontale, detta barra essendo realizzata in un materiale otticamente trasparente alla lunghezza d'onda di ricezione di detto sensore ottico (17); e lungo lo sviluppo longitudinale di detta barra, sulla superficie laterale (1B) di essa, almeno una striscia diffondente (11).
12. 12. Ricevitore ottico come da rivendicazione 11, in cui detta barra ha una sezione trasversale costante.
13. 13. Ricevitore ottico come da rivendicazione 12, in cui detta barra è cilindrica.
14. 14. Ricevitore ottico come da rivendicazione 12 o 13, in cui detta barra ha una sezione circolare.
15. 15. Ricevitore ottico come da una o più delle rivendicazioni 11 a 14, in cui detta striscia diffondente è costituita da una zona smerigliata della superficie laterale (1B) di detta barra.
16. 16. Ricevitore ottico come da una o più delle rivendicazioni 11 a 14, in cui detta strìscia diffondente è costituita da una strìscia di materiale diffondente e riflettente (11) opaca alla radiazione rilevata dal sensore ottico.
17. 17. Ricevitore ottico come da rivendicazione 16, in cui detto materiale diffondente e riflettente è una vernice bianca opaca.
18. 18. Ricevitore ottico come da una o più delle rivendicazioni 11 a 17, comprendente almeno un sensore ottico (17) davanti a ciascuna di dette superfici frontali (1A).
19. 19. Ricevitore ottico come da una o più delle rivendicazioni 11 a 17, in cui davanti ad una di dette superfici frontali è disposto detto almeno un sensore ottico (17) e davanti alla superficie frontale opposta è applicata ima superficie riflettente.
20. 20. Ricevitore ottico come da una o più delle rivendicazioni 11 a 19, comprendente almeno due strisce diffondenti (11) disposte angolarmente sfalsate lungo la superficie laterale (1B) di detta barra.
21. 21. Una barriera ottica estesa anti-intrusione, comprendente in combinazione: una sorgente ottica estesa (lx) ed un ricevitore ottico esteso (ly), al quale è associato almeno un sensore ottico (17) disposto ad un estremo di detto ricevitore ottico (14), ed un circuito di controllo (19) associato a detto almeno un sensore ottico per rilevare una riduzione del segnale ottico raccolto da detto almeno un sensore, caratterizzata dal fatto che: detta sorgente ottica estesa (lx) è realizzata secondo una o più delle rivendicazioni 1 a 10, e detto ricevitore ottico (ly) è realizzato secondo una o più delle rivendicazioni 11 a 20.
22. 22. Una barriera ottica estesa anti-intrusione, comprendente in combinazione: una sorgente ottica estesa (lx) ed un ricevitore ottico esteso (ly), al quale è associato almeno un sensore ottico (17) disposto ad un estremo di detto ricevitore ottico (14), ed un circuito di controllo (19) associato a detto almeno un sensore ottico per rilevare una riduzione del segnale ottico raccolto da detto almeno un sensore, caratterizzata dal fatto: * che detta sorgente ottica estesa comprende: una barra allungata (1) con una superficie laterale (1B) e due superfici frontali (1A); davanti ad almeno una di dette superfici frontali (1A), detto almeno un emettitore ottico (5), disposto in modo tale da emettere un fascio ottico verso detta superficie frontale, detta barra essendo realizzata in un materiale otticamente trasparente alla lunghezza d'onda di emissione di detto emettitore ottico (5); e lungo lo sviluppo longitudinale di detta barra, sulla superficie laterale (1B) di essa, almeno ima striscia diffondente • e che detto ricevitore ottico esteso comprende una barra allungata (1) con una superficie laterale (1B) e due superfici frontali (1A); davanti ad almeno una di dette superfici frontali (1A), detto almeno un sensore ottico (17), disposto in modo tale da ricevere un fascio ottico convogliato lungo detta barra (1) verso detta superficie frontale, detta barra essendo realizzata in un materiale otticamente trasparente alla lunghezza d'onda di ricezione di detto sensore ottico (17); e lungo lo sviluppo longitudinale di detta barra, sulla superficie laterale (1B) di essa, almeno una striscia diffondente (11).