NO159624B

NO159624B - MICROPROCESSOR CONTROL LIGHT SCREEN.

Info

Publication number: NO159624B
Application number: NO84843254A
Authority: NO
Inventors: Nils Joensson
Original assignee: Innovationsteknik Inst Ab
Priority date: 1982-12-16
Filing date: 1984-08-15
Publication date: 1988-10-10
Also published as: NO159624C; NO843254L

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en mikroprosessorstyrt lysskjerm av den art som er angitt i innledningen til krav 1, og som er ment å beskytte mot uhell når det arbeides med farlige maskiner, f.eks. presser dersom en gjenstand skulle bli anbragt feilaktig i skjermåpningen. The present invention relates to a microprocessor-controlled light screen of the type stated in the introduction to claim 1, which is intended to protect against accidents when working with dangerous machines, e.g. presses if an object should be placed incorrectly in the screen opening.

Slike lysskjermer eller barrierer må være svært pålitelige. Lysskjermen innbefatter en rekke elektriske lyssendere som er anbrakt i en holder på en side av teppeskjermen og som er anordnet for å sende ut et tog av lyspulser (koder), mens et korresponderende antall lyspulsdetektorer er anordnet i en holder på motsatt side av åpningen for å detektere tilstedeværelsen av en gjenstand i skjermåpningen som følge av at en eller flere av strålene blir blokkert av gjenstanden. De anvendte senderne kan være lysdioder som sender usynlig IR-lys. Lysskjermen er forbundet med separate avfølingsanord-ninger, som stopper maskinen dersom en gjenstand skulle bli ført inn i åpningen eller det skulle oppstå en feil i overvåkningssystemet. Such light screens or barriers must be very reliable. The light screen includes a number of electrical light emitters which are housed in a holder on one side of the carpet screen and which are arranged to emit a train of light pulses (codes), while a corresponding number of light pulse detectors are arranged in a holder on the opposite side of the opening to detecting the presence of an object in the screen opening as a result of one or more of the beams being blocked by the object. The transmitters used can be LEDs that emit invisible IR light. The light screen is connected to separate sensing devices, which stop the machine if an object should be introduced into the opening or if a fault occurs in the monitoring system.

Fra US-patent nr. 3.742.222 er det kjent et system med pulserende lyskilder for avføling av flere lysstråler. Systemet består av et antall lyssensorer og en digitalkrets, idet sensorene er ansvarlig for oppdagelse av avbrudd i lyset til noen av sensorene. Systemet omfatter en lyskildeanordning for å projisere et antall parallelle lysstråler gjennom et diffundert område, og en oscillatoranordning for å generere periodisk gjentagende pulser og er tilsluttet nevnte lyskildeanordning, hvorved nevnte lysstråler pulseres i samsvar hermed. Videre innbefatter systemet flere lyssensorer tilsvarende nevnte antall lysstråler og som hver og en er lokalisert for å oppta ulike lysstråler for således å frembringe et pulset signal avhengig av mottagningen av tilsvarende pulsede lysstråler, og videre innbefatter den en digital detektoranordning med flere signal innganger som hver og en er koblet med en respektiv av nevnte lyssensorer for å frembringe et første utgangssignal. Det første utgangssigna-let Indikerer fraværet av en gjenstand Innenfor det definerte området under mottagning av pulsede lysstråler ved hver inngang. Et andre utgangssignal indikerer tilstedeværelsen . av en gjenstand innenfor det definerte området ved avbrudd av noen av de pulsede lysstrålene. Utgangssignalene fra den digitale detektoren kan også være avhengig av inngangssignal-ene . From US patent no. 3,742,222, a system with pulsating light sources for sensing several light beams is known. The system consists of a number of light sensors and a digital circuit, as the sensors are responsible for detecting interruptions in the light of some of the sensors. The system comprises a light source device for projecting a number of parallel light beams through a diffused area, and an oscillator device for generating periodically repeating pulses and is connected to said light source device, whereby said light beams are pulsed accordingly. Furthermore, the system includes several light sensors corresponding to said number of light rays and each of which is located to receive different light rays in order to thus produce a pulsed signal depending on the reception of corresponding pulsed light rays, and further it includes a digital detector device with several signal inputs each and one is connected with a respective one of said light sensors to produce a first output signal. The first output signal indicates the absence of an object within the defined area during reception of pulsed light beams at each input. A second output signal indicates the presence. of an object within the defined area upon interruption of any of the pulsed light beams. The output signals from the digital detector can also depend on the input signals.

Det er også kjent fra svensk patentpublikasjon nr. 417.462 en såkalt lysbarriere, dvs. en fotocellestyrt anordning for å forhindre personskade ved maskinarbeid. Denne anordningen innbefatter lyskilder og lyssensorer som danner forskjellige inngangs- og utgangsstråler, idet de er plassert den ene over den andre i et definert område hvorved lyssensorene styrer på-/avslåingen av et maskineri. Lyssensorene hos den nedre lysstrålen er derved anordnet på en slik måte at et minimalt avbrudd av nevnte lysstråle ikke forårsaker stopp av maskin- It is also known from Swedish patent publication no. 417,462 a so-called light barrier, i.e. a photocell controlled device to prevent personal injury during machine work. This device includes light sources and light sensors which form different input and output beams, as they are placed one above the other in a defined area whereby the light sensors control the switching on/off of a machinery. The light sensors of the lower light beam are thereby arranged in such a way that a minimal interruption of said light beam does not cause the machine to stop

en. Således foreligger en første lysstråle fra en lyskilde på en første side, hvilken lysstråle mottas på en andre side og starter en gjenoverføring av en andre lysstråle fra den andre siden til den første siden. one. Thus, a first light beam from a light source is present on a first side, which light beam is received on a second side and starts a retransmission of a second light beam from the second side to the first side.

Som det fremgår av ovenfor nevnte kjente systemer, foreligger det ingen sikkerhet innebygget mot forsøk på utilbørlig kontroll av systemet og Ingen av disse systemene er inn-bruddssikre ettersom de kan manipuleres. As can be seen from the above-mentioned known systems, there is no built-in security against attempts to improperly control the system and none of these systems are burglar-proof as they can be manipulated.

Foreliggende oppfinnelse har til formål å- eliminere enhver - mulighet til kontroll ved at den ene siden er uavhengig, av] :: den andre siden og ved at ulike pulstog utsendes hele tiden;-De karakteristiske trekk ved oppfinnelsen fremgår av kravene-. The purpose of the present invention is to - eliminate any - possibility of control by one side being independent of] :: the other side and by different pulse trains being sent out all the time; - The characteristic features of the invention appear in the claims -.

Oppfinnelsen skal nå beskrives nærmere med henvisning til medfølgende tegninger, hvor: The invention will now be described in more detail with reference to accompanying drawings, where:

Lysskjermen innbefatter to totalt separate mikroprosessorer som er adskilt galvanisk og som kommuniserer med hverandre via lysgardin, dvs. en dataprosessor sender informasjon med usynlig infrarødt lys til den andre prosessoren og motsatt. Med hensyn til hardwaren er de to prosessorsystemene identiske mens deres software (datakort) er innbyrdes ulike. Når programmert, antar den ene dataprosessoren form av en Master og den andre av en Slave. Dette betyr kun at en dataprosessor er predominerende ved oppstartingen og lignende. Forbundet med dataprosessorene på tegningene er fire identiske senderenheter og fire identiske mottagerenheter, f.eks. lysdioder for usynlilg lys og fotodioder eller fototransisto-rer. I tillegg er tilveiebrakt en strømforsyning for forskjellige datasystemer. The light screen includes two completely separate microprocessors that are galvanically separated and that communicate with each other via a light curtain, i.e. one computer processor sends information with invisible infrared light to the other processor and vice versa. With regard to the hardware, the two processor systems are identical, while their software (computer cards) are mutually different. When programmed, one data processor assumes the form of a Master and the other of a Slave. This only means that a data processor is predominant at startup and the like. Connected to the data processors in the drawings are four identical transmitter units and four identical receiver units, e.g. LEDs for invisible light and photodiodes or phototransistors. In addition, a power supply is provided for various computer systems.

Lysdioden blir drevet av en driver (en strømforsterker), fig. The LED is driven by a driver (a current amplifier), fig.

2. Strømforsterkeren på mottagersiden er følsom mot en gitt frekvens, f.eks. 42 kHz og følgelig må også senderen bli pulset med samme frekvens. Dette blir bevirket ved hjelp av en oscillator, hvis frekvens er satt til 42 kHz. Oscillator-pulser blir addert logisk til informasjonsbærende pulser i dataprosessoren ved hjelp av en såkalt port. Anordnet på mottagersiden er en fotodiode som innbefatter en tilknyttet forsterker i et aluminiumhus. Signalet føres så til en tonedekoder, som kan være en faselåst krets med en frekvens på 42 kHz, fig. 3. 2. The power amplifier on the receiver side is sensitive to a given frequency, e.g. 42 kHz and consequently the transmitter must also be pulsed with the same frequency. This is effected by means of an oscillator, the frequency of which is set to 42 kHz. Oscillator pulses are added logically to information-carrying pulses in the data processor by means of a so-called gate. Arranged on the receiver side is a photodiode which includes an associated amplifier in an aluminum housing. The signal is then fed to a tone decoder, which can be a phase-locked circuit with a frequency of 42 kHz, fig. 3.

Hovedprinsippet ved foreliggende oppfinnelse er å bevirke to fullstendig separate dataprosessorer til å kommunisere med hverandre på en samvirkende måte, dvs. en dataprosessor styrer operasjonsmodusen til den andre dataprosessoren og motsatt. Dette betyr at den totale funksjonen er dobbelt sikret. Prinsippet ved kommunikasjonen er at senderen Sl til Masteren sender en kodekommunikasjon til mottageren M i samsvar med fig. 4. Denne koden kan inneholde to enere (11). Slaven sender på nytt gjennom sendere Sl en ny kode til mottageren Ml til Masteren, nemlig to nuller (00), dvs. den inverterer f.eks. begge databitene. Dersom denne koden (00) når mottageren Ml til Masteren sender senderen S2 til Masteren en ny kode, i dette tilfellet en ener og en nuller (10). Dersom lysskjermen forblir uforstyrret, dvs. ingen gjenstand er tilstede i skjermåpningen, blir alle kodeordene sendt i samsvar med fig. 4 hvorpå Masteren begynner igjen fra begynnelsen. Skulle en lysstråle bli brudt, dvs. lysstrålen sendt fra senderen S2 i Masteren til mottageren M2 i Slaven ville Slaven vente forgjeves på en puls på fem ms og når den ikke mottar noen puls innen denne tidsperioden vil den starte et alarmsignal eller vil aktivere et rele eller lignende anordning for å stoppe maskinen. Etter at ytterligere et par mikrosekunder har gått vil mottageren M2 til masteren blir klar over at kjeden har blitt brudt, dvs. mottageren mottar-, ikke noe signal og går umiddelbart inn i en alarmtilstand.' Ved samme tidspunkt som Masteren kobler til en alarmtilstand '. begynner den å sende signal til senderen Ml etc. for således» å kunne kontrollere om feilen er midlertidig eller permanent. Dersom feilen fremdeles finnes når signalet når mottageren, M2 vil alarmtilstanden•til Masteren fortsette. Dette betyr at hver dataprosessor ikke bare overvåkes av lysskjermen og.den-andre dataprosessoren,. men også; av alle komponentene: i de to systemene. Dette dobler funksjonsslkkerheten til systemene*-Formen eller slik som pulsene fremtrer er vist på flg. 5. Hver puls begynner ved en såkalt startbit som har en varighet på en ms, idet startbiten blir fulgt av to databiter. Hver databit har en lengde på en ms. Når en databit har en lengde på en ms, sender senderen pulserende infrarødt lys som har en frekvens på 42 kHz. Fig. 6 viser et flytdiagram for program-mene til de to dataprosessorene. The main principle of the present invention is to cause two completely separate data processors to communicate with each other in a cooperative manner, i.e. one data processor controls the operating mode of the other data processor and vice versa. This means that the overall function is doubly secured. The principle of the communication is that the transmitter Sl to the Master sends a coded communication to the receiver M in accordance with fig. 4. This code can contain two ones (11). The slave sends again through transmitters Sl a new code to the receiver Ml to the Master, namely two zeros (00), i.e. it inverts e.g. both data bits. If this code (00) reaches the receiver Ml to the Master, the transmitter S2 sends a new code to the Master, in this case a one and a zero (10). If the light screen remains undisturbed, i.e. no object is present in the screen opening, all the code words are sent in accordance with fig. 4 whereupon the Master begins again from the beginning. Should a light beam be broken, i.e. the light beam sent from the transmitter S2 in the Master to the receiver M2 in the Slave, the Slave would wait in vain for a pulse of five ms and when it does not receive a pulse within this time period it will start an alarm signal or will activate a relay or similar device to stop the machine. After a further couple of microseconds have passed, the receiver M2 until the master becomes aware that the chain has been broken, i.e. the receiver receives no signal and immediately enters an alarm state.' At the same time that the Master connects to an alarm state '. it begins to send a signal to the transmitter Ml etc. in order to thus" be able to check whether the fault is temporary or permanent. If the fault is still present when the signal reaches the receiver, M2, the alarm condition•to the Master will continue. This means that each computer processor is not only monitored by the light screen and.the-other computer processor,. but also; of all the components: in the two systems. This doubles the functional reliability of the systems* - The shape or the way the pulses appear is shown on page 5. Each pulse begins with a so-called start bit which has a duration of one ms, as the start bit is followed by two data bits. Each data bit has a length of one ms. When a data bit has a length of one ms, the transmitter sends pulsed infrared light that has a frequency of 42 kHz. Fig. 6 shows a flow chart for the programs of the two data processors.

For å unngå optisk aktivitet i banene utbredt av lysstrålen er hver av senderne S og mottageren M montert tilnærmet 40 mm inne i deres respektive hull i tidligere nevnte holdere. Dette tilveiebringer en viss grad av kollimering av strålene. På tross av disse hullene spres strålen eller utvides betydelig, som betyr at lysdioden eller senderen 1 kan bli avfølt av både mottageren 1 og 2 og muligens også av mottageren 3. Dette gjør ikke noen forskjell siden hver dataprosessor selv velger på en intelligent måte hvilken mottager som skal være aktiv hvert øyeblikk. In order to avoid optical activity in the paths propagated by the light beam, each of the transmitters S and the receiver M is mounted approximately 40 mm inside their respective holes in previously mentioned holders. This provides a certain degree of collimation of the beams. Despite these gaps, the beam is spread or broadened significantly, which means that the LED or emitter 1 can be sensed by both receivers 1 and 2 and possibly also by receiver 3. This makes no difference since each data processor itself intelligently selects which receiver which must be active every moment.

Claims

1. Microprocessor-controlled light screen made up of a number of light transmitters and light receivers arranged on one side of a screen opening and a corresponding number of light receivers and light receivers arranged on the opposite side, the mutually opposite light transmitters and light receivers being sequentially actuable in pairs from a computer processor over a given time period, characterized in that the data processor for each light transmitter via a current amplifier, respectively each light receiver via an amplifier, is arranged .._■ to transmit from a first light transmitter on a first side and receive in a first light receiver on the other side, light pulse trains ( codes), whereby the received code is changed and sent back from said second side via a second light transmitter to a second light receiver on said first side.

2. Light screen according to claim 1, characterized in that the light emitters and light receivers on respective sides are connected with identical data processors.

3. Light screen according to claim 1, characterized in that with respect to the hardware, the data processors on both sides of the screen opening are identical, but mutually different software.

4. Light screen according to claim 3, characterized in that the data processor on one side of the opening acts as a Master and that the data processor on the other side acts as a Slave.

5. Light screen according to one of the preceding claims, characterized in that the data processor is programmed to change received codes and to send changed codes to the opposite side.

6. Light screen according to claim 5, characterized in that the data processor on one side is arranged to invert received codes and to send inverted codes to the receiver on the opposite side.

7. Light screen according to any of the preceding claims, characterized in that each data processor has several or light emitters and light receivers and also a power supply.