一种安全激光扫描仪及其光窗检测方法技术

本发明专利技术公开了一种安全激光扫描仪及其光窗检测方法，属于激光扫描技术领域，通过设计光窗检测反射镜环设在透光窗的外围，可以保证对透光窗监测的连续性；通过设计角度偏转扫描单元可绕竖直轴转动，实现激光测距单元周向检测被测物体的距离；通过设计光窗检测单元跟随角度偏转扫描单元绕竖直轴转动，实现光窗检测单元在360

【技术实现步骤摘要】
一种安全激光扫描仪及其光窗检测方法


[0001]本专利技术属于激光扫描
，具体地说，是涉及一种安全激光扫描仪及其光窗检测方法。

技术介绍

[0002]安全激光扫描仪是基于安全技术设计构造的激光扫描仪，其主要任务用于针对某一设定区域的危险源进行防护，如果有未经允许的物体进入防护区域时，安全激光扫描仪会输出相应信号切断正在运行的设备以防止发生意外危险。其对区域内物体进行探测的本质是基于TOF（激光飞行时间）技术的激光扫描仪，一方面通过直接测量光程和时间用于计算被测物体的距离，一方面通过激光扫描仪的扫描角度信息获取被测物体的方位，两方面信息综合即得到了被测物体的具体位置，同时与预设防护区域进行比对判断物体是否已经入侵。
[0003]用于安全场景使用的安全激光扫描仪必须能保证特别可靠地工作，因此必须满足很高的安全要求，如针对机器安全性的标准EN13849和针对非接触式防护装置的设备标准EN61496。需要采取多种措施和方法来满足这些安全标准，例如通过冗余设计、异构的电子器件进行安全电子评估、功能监控等。
[0004]安全要求中针对激光扫描仪的透射光窗需要进行自主检测评估，以排除光窗损伤或脏污造成的探测能力下降带来的安全风险，该功能是安全激光扫描仪较为显著的技术特点。
[0005]安全激光扫描仪光窗的脏污监测现有常见技术方案是采用固定点位的监视，即通过固定位置的个别取样点的脏污状态来判断，该方案取样点较少，且无法根据需要动态调整，监视的范围较小，无法全面监视光窗。而且，光窗脏污状态的判断不能有效的克服温漂等电路影响，容易发生漏报误报等情况。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了一种安全激光扫描仪，解决了现有技术中光窗监视范围小的技术问题。
[0007]为达到上述技术目的，本专利技术采用以下技术方案实现：一种安全激光扫描仪，包括：透光窗，其外围环设有光窗检测反射镜；激光测距单元，其用于发射和接收光线，测量与被测物体的距离；角度偏转扫描单元，其可绕竖直轴转动，其用于将所述激光测距单元发出的光线反射至所述透光窗，并将被测物体返回的光线反射至所述激光测距单元；光窗检测单元，其跟随所述角度偏转扫描单元绕所述竖直轴转动，其用于发出光线，且发出的光线穿过所述透光窗射入所述光窗检测反射镜，其接收经所述透光窗射入的光线，并进行光电转换，获得电信号值。
[0008]进一步的，所述透光窗的部分区域的外侧具有不透光保护结构，该部分区域为透光窗的洁净区；当光窗检测单元转动到设定角度时，接收经所述透光窗的洁净区射入的光线，此时进行光电转换获得的电信号值为参照值，该设定角度为参照角度。
[0009]进一步的，所述的光窗检测单元对称设置有两套。
[0010]一种基于上述安全激光扫描仪的光窗检测方法，所述光窗检测单元根据获得的电信号值与洁净基准值的比值判断透光窗是否脏污。
[0011]进一步的，所述根据获得的电信号值与洁净基准值的比值判断透光窗是否脏污，具体包括：计算比值k1=λ2/λ1；当比值k1＜设定比值k0时，判定透光窗发生脏污，并报警；其中，λ2为光窗检测单元在转动过程中通过光电转换获得的电信号值；λ1为洁净基准值；0＜k0＜1。
[0012]进一步的，所述根据获得的电信号值与洁净基准值的比值判断透光窗是否脏污，具体包括：计算比值k2=[λ2
’‑
（λ3
’‑
λ1）]/λ1；当比值k2＜设定比值k0时，判定透光窗发生脏污，并报警；其中，λ3
’
为光窗检测单元在转动到参照角度时通过光电转换获得的电信号值；λ2
’
为光窗检测单元在转动到其他角度时通过光电转换获得的电信号值；λ1为洁净基准值；0＜k0＜1。
[0013]进一步的，在所述安全激光扫描仪初始化时，所述光窗检测单元接收经所述透光窗射入的光线，并进行光电转换，获得电信号值，作为洁净基准值λ1，并保存。
[0014]进一步的，所述光窗检测单元在转动过程中，建立转动角度与比值k2的对应关系，并保存。
[0015]进一步的，所述光窗检测单元在不同角度发射光线的时机或/和频次可设置。
[0016]进一步的，当所述的光窗检测单元对称设置有两套时，两套光窗检测单元分别计算获得的电信号值与洁净基准值的比值，当计算出的这两个比值的差值大于设定差值时，判定光窗检测单元失效，发出维修提示。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果是：本专利技术的安全激光扫描仪及其光窗检测方法，安全激光扫描仪通过设计光窗检测反射镜环设在透光窗的外围，可以保证对透光窗监测的连续性；通过设计角度偏转扫描单元可绕竖直轴转动，实现激光测距单元周向检测被测物体的距离；通过设计光窗检测单元跟随角度偏转扫描单元绕竖直轴转动，进而实现光窗检测单元在360
°
的范围内对透光窗进行脏污监测；光窗检测单元根据获得的电信号值与洁净基准值的比值判断透光窗是否脏污，可以准确判断透光窗是否脏污。因此，本专利技术的安全激光扫描仪及其光窗检测方法，不仅扩大了对透光窗单次监测的范围，而且实现了透光窗全角度范围内动态可配置的监测，提高了安全激光扫描仪防止发生光窗失效的安全系数。
[0018]结合附图阅读本专利技术实施方式的详细描述后，本专利技术的其他特点和优点将变得更
加清楚。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1是本专利技术所提出的安全激光扫描仪的一个实施例的组成示意图；图2是本专利技术所提出的安全激光扫描仪的一个实施例的结构示意图；图3是光窗检测单元的一个实施例的结构示意图；图4是光窗检测单元的又一个实施例的结构示意图；图5是光窗检测单元的再一个实施例的结构示意图；图6是光窗检测发射电路、光窗检测接收处理电路的一个实施例的结构示意图；图7是光窗检测单元与角度偏转扫描单元的位置关系图。
[0021]附图标记：101、激光器；102、发射透镜；103、第一接收透镜；104、光接收管；105、发射光隔离筒；201、角度偏转反射镜；202、反射镜光隔离筒；301、供电发射电路；302、能量发射线圈；303、能量接收线圈；304、供电接收电路；401、驱动模块；501、光窗检测单元；511、光窗检测发射电路；5110、发射器；5111、发射准直透镜；5112、固定座；512、光窗检测接收处理电路；5120、接收器；5121、第二接收透镜；5122、接收光阑；5123、窄带滤波片；5124、处理电路；51211、第一光窗检测接收处理电路；51212、第二光窗检测接收处理电路；513、光窗检测反射镜；514、保护罩；5141、环形顶板；5142、环形侧板；5143、环形底板；515、第三反射镜；516、第四反射镜；601、下壳体；60本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种安全激光扫描仪，其特征在于：包括：透光窗，其外围环设有光窗检测反射镜；激光测距单元，其用于发射和接收光线，测量与被测物体的距离；角度偏转扫描单元，其可绕竖直轴转动，其用于将所述激光测距单元发出的光线反射至所述透光窗，并将被测物体返回的光线反射至所述激光测距单元；光窗检测单元，其跟随所述角度偏转扫描单元绕所述竖直轴转动，其用于发出光线，且发出的光线穿过所述透光窗射入所述光窗检测反射镜，其接收经所述透光窗射入的光线，并进行光电转换，获得电信号值。2.根据权利要求1所述的安全激光扫描仪，其特征在于：所述透光窗的部分区域的外侧具有不透光保护结构，该部分区域为透光窗的洁净区；当光窗检测单元转动到设定角度时，接收经所述透光窗的洁净区射入的光线，此时进行光电转换获得的电信号值为参照值，该设定角度为参照角度。3.根据权利要求1所述的安全激光扫描仪，其特征在于：所述的光窗检测单元对称设置有两套。4.一种基于权利要求1至3中任一项所述的安全激光扫描仪的光窗检测方法，其特征在于：所述光窗检测单元根据获得的电信号值与洁净基准值的比值判断透光窗是否脏污。5.根据权利要求4所述的光窗检测方法，其特征在于：所述根据获得的电信号值与洁净基准值的比值判断透光窗是否脏污，具体包括：计算比值k1=λ2/λ1；当比值k1＜设定比值k0时，判定透光窗发生脏污，并报警；其中，λ2为光窗检测单元在转动过程中通过光电转换获得的电信...

【专利技术属性】
技术研发人员：王艳，
申请(专利权)人：山东鼎瞰智能科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：