[发明专利]安全光幕的动态自检方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种安全光幕的动态自检方法，是用于保护人身安全的4级安全光电保护传感器中检查扫描电路工作状态的自检方法。

背景技术

随着我国成为世界的加工和制造中心以及国家对安全生产的日益重视，防止重大事故的安全要求也越来越高。对锻压机械光电保护器（或安全光幕）的安全标准也提高到国际最高标准IEC61496（4级）。目前，取得IEC61496（4级）认证的光幕只有美国霍尼韦尔公司、德国施克公司、日本欧姆龙公司等少数几个国际巨头，借此认证，垄断高端市场，关键技术是光电保护器的自检覆盖率。4级标准要求自检必须覆盖全部光路，每条光路至少有一个检测电路，比较、检测输入和输出的信号状态，以检测信号的正确性。而且发光电路、受光电路必须各有一套检测系统。因此，光幕的光路越多，检测电路也越多越复杂，发、受光器之间的控制信号也越复杂。而且还必须保证检测电路本身出现故障时，也必须能自诊断出。因此整个光幕的自检系统非常复杂。国外的公司凭借其集成电路的设计和制造的优势，把光电转换电路和复杂的监测电路集成在一起，做成专用的集成电路芯片，既提高电路的可靠程度，又保护其知识产权，达到技术封锁。但是，以上自检电路也有无法克服的缺点：检测方法是被动的，不能识别光路的正确信号，抗干扰能力差；各个自检电路相互独立，不能保证整体的完整性；而且随着光路的增加，自检信号传输和可靠性更难保证。

发明内容

本发明的目的是提供一种安全光幕的动态自检方法，能识别出正确的光电信号，抗干扰能力强；无需复杂的分光路检测电路，对光路的扩展没有任何限制，自检只在受光侧完成，发光器、受光器之间的控制信号很少，保证自检的整体完整性；在传感器的响应时间内的能对整个光电保护器的接收信号进行动态检测，达到安全4级标准要求的诊断覆盖率。

本发明的目的是以如下方式实现的：该安全光幕的动态自检方法，包括由发光阵列、发光扫描电路、受光阵列、受光扫描阵列、光幕扫描逻辑电路、信号放大处理电路、光幕输出控制电路构成的光电保护传感器电路，另外有动态自检处理电路，动态自检处理电路连接信号放大处理电路的输出端并接入光幕输出控制电路；在光电保护的响应时间内，在正常光电扫描帧序列中插入一帧不发光扫描自检帧和一帧不接收扫描自检帧，通过动态自检处理电路分析处理在这两个自检帧期间的受光输出信号情况，达到检测整个扫描电路状态的目的。

光电保护传感器电路的构成方式为：光幕扫描逻辑电路的发光扫描信号输出端连接到发光扫描电路，发光扫描电路的输出端连接到发光阵列，光幕扫描逻辑电路的受光扫描信号输出端连接到受光扫描电路，受光扫描电路的输出端连接到受光阵列，发光阵列和受光阵列相对形成扫描光幕；受光阵列的信号输出端连接到信号放大处理电路，信号放大处理电路的输出端连接到光幕输出控制电路，动态自检处理电路的信号输入端连接信号放大处理电路的输出端，动态自检处理电路的信号输出端接入光幕输出控制电路。

自检过程是：正常的扫描帧是光幕扫描逻辑电路同时产生发光扫描信号和受光扫描信号送往发光扫描电路和受光扫描电路，在发光阵列和受光阵列之间形成扫描光幕；动态自检时，光幕扫描逻辑电路在正常的发受光扫描帧中插入一帧不发光只接收的自检帧和一帧不接受只发光自检帧送往发光扫描电路和受光扫描电路；光幕正常且没有受到干扰时，正常扫描帧受光阵列输出光路对应的光电脉冲信号，自检帧没有任何输出信号，经过信号放大处理电路输出送往光幕输出控制电路；当包括光幕扫描逻辑电路、发光扫描电路和发光阵列的发光电路故障，发光阵列有不受控制的发光信号输出或光路有干扰光干扰时，在不发光只接收自检帧内信号放大处理电路就会有信号输出；当包括光幕扫描逻辑电路、受光扫描电路和受光阵列的受光电路故障使受光阵列不受控制时，在不接受只发光自检帧内，信号放大处理电路也会有信号输出，动态自检处理电路检测到自检帧期间有输出脉冲信号时，就发出故障信号控制光幕输出控制电路关闭光幕的输出并使整个光幕进入故障停机状态；电路出现没有发光和输出的故障时，正常的扫描帧也没有完整的接收帧，光幕也不能正常工作。

本发明仅增加少数电路和控制逻辑，就能诊断覆盖全部发受光电路的各种故障；抗干扰能力强，结构简单、可靠，使用通用逻辑器件就能实现，利于实现4级安全光电保护器或安全光幕的国产化，打破国外垄断。

附图说明

图1是本发明的的原理框图。

图2是本发明的发光扫描时序图。

图3是本发明的受光扫描及接收信号时序图。

具体实施方式

参照图1，本发明包括由发光阵列1、发光扫描电路2、受光阵列3、受光扫描阵列4、光幕扫描逻辑电路5、信号放大处理电路6、光幕输出控制电路7和动态自检处理电路8构成的光电保护传感器电路，光幕扫描逻辑电路5的发光扫描信号输出端连接到发光扫描电路2，发光扫描电路2的输出端连接到发光阵列1，光幕扫描逻辑电路5的受光扫描信号输出端连接到受光扫描电路4，受光扫描电路4的输出端连接到受光阵列3，发光阵列1和受光阵列3相对形成扫描光幕；受光阵列3的信号输出端连接到信号放大处理电路6，信号放大处理电路6的输出端连接到光幕输出控制电路7，动态自检处理电路8的信号输入端连接信号放大处理电路6的输出端，动态自检处理电路8的信号输出端接入光幕输出控制电路7；正常的扫描帧是光幕扫描逻辑电路5同时产生发光扫描信号和受光扫描信号送往发光扫描电路2和受光扫描电路4，在发光阵列1和受光阵列3之间形成扫描光幕；动态自检时，光幕扫描逻辑电路5在正常的发受光扫描帧中插入一帧不发光只接收的自检帧和一帧不接受只发光自检帧送往发光扫描电路2和受光扫描电路4；光幕扫描逻辑电路5按照图2所示时序输出同步信号和时钟信号到发光扫描电路2控制发光阵列1顺序扫描发光，按照图3所示的时序输出同步和时钟信号的到受光扫描电路4控制受光阵列3，顺序扫描接收发光阵列1发出的扫描光，形成扫描光幕区域。信号放大处理电路6把接收的扫描光信号，形成一个和光路扫描对应的电脉冲串，输出到光幕输出控制电路7和动态自检处理电路8，动态自检处理电路8输出自检结果控制信号到光幕输出控制电路7，光幕输出控制电路7接受信号放大处理电路6和动态自检处理电路8的信号输入控制，决定输出开关信号。光幕正常且没有受到干扰时，正常扫描帧受光阵列3输出光路对应的光电脉冲信号，自检帧没有任何输出信号，经过信号放大处理电路6输出送往光幕输出控制电路7；当包括光幕扫描逻辑电路5、发光扫描电路2和发光阵列1的发光电路故障，发光阵列有不受控制的发光信号输出或光路有干扰光干扰时，在不发光只接收自检帧内信号放大处理电路6就会有信号输出；当包括光幕扫描逻辑电路5、受光扫描电路4和受光阵列3的受光电路故障受光阵列3不受控制时，在不接受只发光自检帧内，信号放大处理电路6也会有信号输出，动态自检处理电路8检测到自检帧期间有输出脉冲信号时，就发出故障信号控制光幕输出控制电路7关闭光幕的输出并使整个光幕进入故障停机状态；电路出现没有发光和输出的故障时，正常的扫描帧也没有完整的接收帧，光幕也不能正常工作。