用于使光電屏障的光學(xué)單元同步的方法以及光幕的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于使光電屏障的光學(xué)單元同步的方法，并且涉及這樣的光電屏障。該同步方法包括以下步驟：從第一光學(xué)單元的第一光學(xué)發(fā)送器傳送形成同步信號(hào)的輻射；控制至少一個(gè)第二光學(xué)單元的多個(gè)光學(xué)接收器來(lái)監(jiān)視是否已接收到所述同步信號(hào)；以及如果已接收到所述同步信號(hào)，則執(zhí)行同步步驟。該方法還執(zhí)行定義多個(gè)光電子部件中的要用于所述同步步驟的至少一個(gè)光電子部件的步驟。
【專利說(shuō)明】用于使光電屏障的光學(xué)單元同步的方法以及光幕

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于監(jiān)視保護(hù)區(qū)的光幕和光電屏障，特別是安全光幕，特別地涉及包 括由通信總線互連的多個(gè)光電子部件的這種光幕。特別地，本發(fā)明涉及使光電屏障的光學(xué) 單元同步的方法，并且涉及這樣的光電屏障。

【背景技術(shù)】
[0002] 通常，光電屏障--也被稱為光幕或光柵--檢測(cè)物體進(jìn)入到防護(hù)區(qū)域中的運(yùn)動(dòng) 或侵入，并且更具體地，對(duì)與機(jī)器或其他工業(yè)設(shè)備一起工作的人類操作者提供保護(hù)。
[0003] 采用紅外或可見(jiàn)光光束的光幕用于在各種工業(yè)應(yīng)用中提供操作者的安全。光幕通 常用于在機(jī)械周圍的操作者保護(hù)，該機(jī)械例如為沖床、制動(dòng)器、鑄模機(jī)、自動(dòng)裝配設(shè)備、繞線 機(jī)、機(jī)器人操作和鑄造操作等。常規(guī)光幕通常采用：在沿防護(hù)區(qū)域一側(cè)的傳送器桿的間隔位 置處安裝的發(fā)光二極管（LED);以及沿該區(qū)域相對(duì)側(cè)的接收器桿安裝的光電晶體管（PT)、 光電二極管或光接收器。LED沿單獨(dú)的平行通道將經(jīng)調(diào)制的紅外光束傳送至接收器桿處的 PT。如果一個(gè)或更多個(gè)光束被不透明物體例如操作者的手臂阻擋，則控制電路關(guān)閉機(jī)器、防 止機(jī)器循環(huán)，或者以其他方式防護(hù)該區(qū)域。
[0004] 通常，安全光幕包括被形成為兩個(gè)不同構(gòu)造單元的兩個(gè)光學(xué)單元（也稱為桿、棍、 邊或條），這兩個(gè)光學(xué)單元中的一個(gè)具有發(fā)射器功能而另一個(gè)具有接收器功能。然而，發(fā)射 器和接收器的這種專用架構(gòu)具有若干缺點(diǎn)。
[0005] 首先，由于必須不同地制造每種類型的光學(xué)單元，所以制造成本較高。此外，由于 光學(xué)通信為僅單向的即從發(fā)送器到接收器的事實(shí)，所以光學(xué)同步可能較難并且通信信息的 傳輸可能僅沿一個(gè)方向。
[0006] 已經(jīng)提議將接收器和傳送器定位在第一和第二光學(xué)單元中的每個(gè)光學(xué)單元上，如 在歐洲專利EP1870734B1中描述的。此處，光幕具有使傳送單元和接收單元固定于其的兩 個(gè)相同的傳送/接收條。傳送/接收條彼此相對(duì)放置，其中在條之間形成保護(hù)區(qū)域。傳送 /接收條被相同地形成在控制和評(píng)估單元中?？刂坪驮u(píng)估單元具有被形成在一起作為開(kāi)關(guān) 通道的安全輸出。對(duì)所有條設(shè)置了相同的電源。
[0007] 此外，從EP2511737Al已知的是針對(duì)這樣的光幕提供了模塊化光幕和光學(xué)單元。
[0008] 當(dāng)操作光電屏障時(shí)，始終需要使形成光幕的光學(xué)單元相對(duì)于彼此緊密同步。為了 建立同步操作，必須區(qū)分兩種不同的情況。首先，在光幕的兩個(gè)部分之間的通信初始啟動(dòng)之 后或在其完全中斷之后，系統(tǒng)完全不同步且兩個(gè)光學(xué)單元必須找到彼此，并且在所述單元 中的一個(gè)單元上的發(fā)射器發(fā)送同步信號(hào)的情況下，在另一光學(xué)單元上的接收器并不一定要 準(zhǔn)備接收來(lái)自相對(duì)發(fā)射器的信號(hào)。
[0009] 另一方面，同樣在系統(tǒng)大體上同步的正常操作期間，該同步由于光學(xué)單元內(nèi)的稍 微不同的時(shí)鐘頻率和傳播時(shí)間而在一段時(shí)間后丟失。因此，在正常操作期間，兩個(gè)光學(xué)單元 還必須通過(guò)幾微秒而重新同步。
[0010] 此外，光電屏障常常具有所謂的消隱功能，這意味著可以停用一個(gè)或兩個(gè)輻射光 束以允許較大物體穿過(guò)感測(cè)區(qū)而不會(huì)引起警報(bào)信號(hào)。實(shí)際上，所述消隱在中間改變光幕的 最小物體分辨率，以例如使供給材料能夠進(jìn)入所保護(hù)的區(qū)域。除了其中可以關(guān)斷僅預(yù)定固 定光束的所謂固定通道消隱之外，所謂浮動(dòng)消隱允許停用在感測(cè)區(qū)內(nèi)任何位置處的最高達(dá) 兩個(gè)光幕光束。
[0011] 在公知系統(tǒng)中，可以看出缺點(diǎn)的事實(shí)在于：僅不需要同步的那些區(qū)域能夠供浮動(dòng) 消隱訪問(wèn)。
[0012] 根據(jù)美國(guó)8, 058, 605B2,已知光電子傳感器包括第一傳感器部分和第二傳感器部 分，每個(gè)傳感器部分包括多個(gè)收發(fā)模塊，所述多個(gè)收發(fā)模塊交換經(jīng)調(diào)制的光束以用于減小 例如由于光反射或入射的太陽(yáng)光而引起的光擾動(dòng)的影響。兩個(gè)傳感器部分之間的光學(xué)通信 協(xié)議可以用于使傳感器部分彼此同步。然而，根據(jù)該文獻(xiàn)，僅傳感器部分的彼此直接相對(duì)定 位的發(fā)射和接收模塊可以借助于所傳送的光束而彼此光學(xué)地進(jìn)行通信。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 因此，本發(fā)明的目的為克服以上提及的問(wèn)題，并提供一種光幕和一種用于使至少 兩個(gè)光學(xué)模塊彼此同步的方法，其減少了裝配過(guò)程中的花費(fèi)并且還符合針對(duì)可測(cè)試性和維 護(hù)的設(shè)計(jì)要求。
[0014] 該目的由獨(dú)立權(quán)利要求的主題解決。本發(fā)明的有利實(shí)施方式為從屬權(quán)利要求的主 題。
[0015] 本發(fā)明基于如下構(gòu)思：當(dāng)使光電屏障的兩個(gè)光學(xué)單元同步時(shí)，相對(duì)光學(xué)單元的光 學(xué)接收器中多于一個(gè)的光學(xué)接收器期望由定位在第一光學(xué)單元處的一個(gè)或更多個(gè)發(fā)射器 發(fā)射的同步信號(hào)。特別地，該方法包括以下步驟：從第一光學(xué)單元的第一光學(xué)發(fā)送器傳送形 成同步信號(hào)的輻射；以及控制至少一個(gè)第二光學(xué)單元的多個(gè)光學(xué)接收器來(lái)監(jiān)視是否已接收 到所述同步信號(hào)，并且如果檢測(cè)到所述同步信號(hào)，則存儲(chǔ)關(guān)于何時(shí)檢測(cè)到所述同步信號(hào)的 時(shí)序信息。此外，如果檢測(cè)到所述同步信號(hào)，則控制多個(gè)第二光學(xué)單元的光學(xué)發(fā)送器發(fā)射形 成應(yīng)答信號(hào)的輻射。在接收到所述應(yīng)答信號(hào)時(shí)，從第一光學(xué)發(fā)送器發(fā)送回第一啟動(dòng)信號(hào)并 啟動(dòng)正常掃描過(guò)程的監(jiān)視操作。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明，構(gòu)成同步光束的至少一個(gè)特定成對(duì)的發(fā)光元件和響應(yīng)光接收元件不 是預(yù)定的而是在同步過(guò)程中定義的。任何成對(duì)的發(fā)光元件和響應(yīng)光接收元件均可用于同 步。特別地，指示至少一個(gè)發(fā)光元件發(fā)射輻射，并且如果結(jié)果是其處于可以形成無(wú)障礙輻射 光束的位置，則將至少一個(gè)歸屬相對(duì)方定義為用于執(zhí)行同步步驟的接收元件。
[0017] 使兩個(gè)光學(xué)單元同步的該方法的優(yōu)點(diǎn)首先在于如下事實(shí)：即使對(duì)于消隱模式下相 當(dāng)大的物體中斷光幕的情況，其仍然起作用。此外，光學(xué)單元的復(fù)雜度較低，原因是不必設(shè) 置另外的同步發(fā)送器和接收器。特別是對(duì)于消隱選項(xiàng)，該同步方法是有利的，原因是有效接 收器中的至少一個(gè)有效接收器識(shí)別同步信號(hào)的概率非常高。此外，還可以在不放松同步的 情況下容易地建立靜音。而且，因?yàn)榭梢栽趤G失同步的情況下在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)再同步，所以 對(duì)其他光幕系統(tǒng)、環(huán)境光、EMC或其他擾動(dòng)的魯棒性較高。由于所發(fā)射的輻射還可以以脈沖 圖案發(fā)送并因而形成經(jīng)編碼的輻射光束的事實(shí)，所以該系統(tǒng)可以安全地區(qū)分要解碼的那些 信號(hào)和要忽視的擾動(dòng)信號(hào)。
[0018] 根據(jù)有利的實(shí)施方式，對(duì)于傳送光學(xué)單元未檢測(cè)到應(yīng)答信號(hào)的情況，從第一光學(xué) 單元的第二光學(xué)發(fā)送器重復(fù)同步信號(hào)的傳送。這可以沿光學(xué)單元重復(fù)進(jìn)行直到發(fā)現(xiàn)用于執(zhí) 行同步的自由區(qū)域?yàn)橹?。因此，?shí)現(xiàn)了關(guān)于消隱或靜音功能的高靈活性。此外，為了符合安 全要求，可以定義特定超時(shí)，并且在達(dá)到該超時(shí)之后，可以傳送指示未成功地執(zhí)行同步的警 告信號(hào)。
[0019] 必須指出的是，在由多個(gè)光電子部件中的每個(gè)光電子部件依次傳送同步信號(hào)直到 檢測(cè)到應(yīng)答信號(hào)或者已達(dá)到預(yù)定超時(shí)為止的情況下，其未必意味著在幾何意義上依次激活 光電子部件，而是意味著僅在時(shí)間順序意義上依次激活光電子部件。
[0020] 為了提供用于執(zhí)行同步的必需時(shí)序信息，定義了如下時(shí)間窗：在該時(shí)間窗內(nèi)，在第 二光學(xué)單元處期望同步信號(hào)。將所檢測(cè)的信號(hào)的位置存儲(chǔ)為時(shí)間戳。這使得能夠以非常有 效且簡(jiǎn)單的方式來(lái)標(biāo)記各時(shí)間幀。
[0021] 根據(jù)又一有利的實(shí)施方式，一個(gè)光學(xué)單元的多個(gè)光電子部件同時(shí)監(jiān)視是否接收到 同步信號(hào)。例如，每個(gè)光學(xué)單元的光電子部件可以以模塊的形式聚集在一起，其中一個(gè)模塊 的光電子部件中的每一個(gè)同時(shí)監(jiān)視是否接收到同步信號(hào)。
[0022] 為了提高通信協(xié)議的靈活性，并且此外，為了能夠更容易地辨別擾動(dòng)和必須要檢 測(cè)的信號(hào)，由具有特定脈沖圖案的脈沖式信號(hào)形成同步信號(hào)、應(yīng)答信號(hào)和啟動(dòng)信號(hào)中的一 個(gè)或更多個(gè)。特別地，在其中不同的光幕近距離地操作的應(yīng)用環(huán)境中，經(jīng)編碼脈沖信號(hào)的這 種使用減少了出錯(cuò)概率。
[0023] 有利地，還可以使比僅兩個(gè)光學(xué)單元更多的光學(xué)單元彼此同步。
[0024] 對(duì)于可以基于完全相同的光學(xué)單元的靈活架構(gòu)，多個(gè)光電子部件的控制元件經(jīng)由 通信總線彼此連接并且連接到位于每個(gè)光學(xué)單元中的控制器模塊，并且由從控制模塊傳送 的同步命令發(fā)起同步過(guò)程。該控制器模塊表示用于相應(yīng)光學(xué)單元的總線主控設(shè)備。除此之 夕卜，光學(xué)單元中之一可以被定義成主光學(xué)單元，而第二光學(xué)單元可以被定義成配對(duì)光學(xué)單 元或從光學(xué)單元。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025] 附圖被并入到說(shuō)明書中并形成說(shuō)明書的一部分以示出本發(fā)明的若干實(shí)施方式。這 些附圖連同描述用于說(shuō)明本發(fā)明的原理。附圖僅用于示出如何可以實(shí)現(xiàn)和使用本發(fā)明的優(yōu) 選和替選示例的目的，而不應(yīng)被解釋成使本發(fā)明限制于僅示出和描述的實(shí)施方式。此外，實(shí) 施方式的若干方面可以單獨(dú)地或者以不同組合形成根據(jù)本發(fā)明的方案。根據(jù)以下對(duì)本發(fā)明 的各種實(shí)施方式（如附圖所示）的更加具體的描述，其他特征和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯。在附圖 中，相同的附圖標(biāo)記指代相同的元件，并且其中：
[0026] 圖1示出了具有兩個(gè)光學(xué)單元的光幕的示意圖；
[0027] 圖2示出了包括兩個(gè)光學(xué)單元的光幕的示意圖；
[0028] 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的光電子部件的電路圖；
[0029] 圖4示出了作為光電子部件的一部分的控制元件的框圖；
[0030] 圖5示出了圖4的集成電路內(nèi)的時(shí)鐘信號(hào)處理的框圖；
[0031] 圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)單元的示意圖；
[0032] 圖7示出了根據(jù)又一實(shí)施方式的光學(xué)單元的示意圖；
[0033] 圖8示出了第一總線結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0034] 圖9示出了第二總線結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0035] 圖10示出了第三總線結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0036] 圖11示出了第四總線結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0037] 圖12示出了用于說(shuō)明用于感測(cè)脈沖式光束圖案的容差的時(shí)序圖；
[0038] 圖13示出了用于說(shuō)明同步步驟期間的脈沖圖案的時(shí)序圖；
[0039] 圖14示出了用于說(shuō)明掃描階段的采樣步驟的時(shí)序圖；
[0040] 圖15不出了說(shuō)明檢測(cè)到完整光束圖案的時(shí)序圖；
[0041] 圖16示出了說(shuō)明其中所發(fā)射的光脈沖過(guò)早的情形的時(shí)序圖；
[0042] 圖17是說(shuō)明另一正確檢測(cè)到的光束圖案的時(shí)序圖；
[0043] 圖18是說(shuō)明其中所感測(cè)的光束圖案過(guò)晚的情形的時(shí)序圖；
[0044] 圖19是說(shuō)明其中脈沖缺失的情形的時(shí)序圖；
[0045] 圖20是說(shuō)明其中另一脈沖缺失的情形的時(shí)序圖；
[0046] 圖21是說(shuō)明其中最后的脈沖缺失的情形的時(shí)序圖；
[0047] 圖22是說(shuō)明在圖案中檢測(cè)到另外的光脈沖的情形的時(shí)序圖；
[0048] 圖23是說(shuō)明所發(fā)射的同步信號(hào)的時(shí)序圖；
[0049] 圖24是說(shuō)明同步脈沖的感測(cè)的時(shí)序圖；
[0050] 圖25是說(shuō)明在同步步驟期間控制單元與各控制元件之間的通信的時(shí)序圖；
[0051] 圖26是說(shuō)明感測(cè)階段的時(shí)序的時(shí)序圖；
[0052] 圖27示出了說(shuō)明第一步驟的同步過(guò)程的示意圖；
[0053] 圖28示出了說(shuō)明第二步驟的同步過(guò)程的示意圖；
[0054] 圖29示出了說(shuō)明第三步驟的同步過(guò)程的示意圖；
[0055] 圖30示出了光幕的最終同步狀態(tài)；以及
[0056] 圖31示出了說(shuō)明圖27至圖30中所示出的步驟的時(shí)序圖。

【具體實(shí)施方式】
[0057] 現(xiàn)在參照?qǐng)D1，示出了包括兩個(gè)光學(xué)單元的光幕的示意圖。
[0058] 在該實(shí)施方式中的光幕100包括兩個(gè)相同的光學(xué)單兀，即第一光學(xué)單兀102和第 二光學(xué)單元104,所述光學(xué)單元在彼此之間形成用于監(jiān)視保護(hù)區(qū)的多個(gè)光屏障。然而，本發(fā) 明的構(gòu)思還適用于包括多于兩個(gè)的光學(xué)單元的系統(tǒng)。光學(xué)單元102U04可以例如根據(jù)歐洲 專利申請(qǐng)EP2511737A1的原理形成，并且可以特別地使用用于定義其相應(yīng)功能的插接式模 塊 106、108。
[0059] 根據(jù)圖1示出的實(shí)施方式，每個(gè)光學(xué)單元102、104包括兩個(gè)相同的模塊110,每個(gè) 模塊110具有發(fā)光元件和光接收元件。對(duì)于光學(xué)單元102、104二者，這些光學(xué)模塊110被 相同地構(gòu)建。光學(xué)單元102、104中的每一個(gè)還包括至少一個(gè)第二光學(xué)模塊112,該至少一個(gè) 第二光學(xué)模塊112還包括向光學(xué)單元102、104提供必需智能的微控制器。模塊110、112中 的每個(gè)模塊可以例如具有約150_的高度。然而，每個(gè)光學(xué)單元102U04內(nèi)的任何其他大 小或數(shù)目的模塊也可以與本發(fā)明一起使用。基本上，除了定義光學(xué)單元中的每個(gè)光學(xué)單元 的特定功能的插接式模塊l〇6a、106b和108a、108b之外，第一光學(xué)單元102和第二光學(xué)單 元104被相同地構(gòu)建。
[0060] 光學(xué)模塊110中的每一個(gè)包括具有相關(guān)聯(lián)電路系統(tǒng)的多個(gè)光電子部件以用于發(fā) 射和感測(cè)輻射光束。第二光學(xué)模塊112包含相同的光學(xué)功能，并且另外地包含至少一個(gè)微 控制器和可選的電子電路系統(tǒng)，例如具有外部連接器的接口。然而，對(duì)于使用根據(jù)本發(fā)明的 同步方法，光電子部件不一定必須在光學(xué)模塊11〇、112中進(jìn)行分組。
[0061] 參照?qǐng)D2給出了兩個(gè)相對(duì)光學(xué)模塊110的一部分的更詳細(xì)視圖。光幕可以由輻射 光束114的線性陣列形成，該福射光束114可以為波長(zhǎng)在約750nm至IOOOnm之間的紅外福 射，或者為波長(zhǎng)在約620nm至800nm之間的可見(jiàn)光。
[0062] 可以例如從每個(gè)棍的一個(gè)外周端到另一外周端依次激活輻射光束114,每次激活 一個(gè)光束。由于每個(gè)光學(xué)單元102U04具有傳送光元件和感測(cè)光元件，所以通過(guò)光幕的掃 描依次且以交替的方向激活每個(gè)元件，光束從第二光學(xué)單元104發(fā)送到第一光學(xué)單元102 并再次返回。在這樣的掃描順序中，各接收棍始終僅依次檢測(cè)從預(yù)定發(fā)射元件到對(duì)應(yīng)接收 元件的光。為了使這樣的復(fù)雜掃描過(guò)程能夠?qū)崿F(xiàn)，每個(gè)光學(xué)單元102U04由多個(gè)光電子部 件116形成，每個(gè)光電子部件116包括至少一個(gè)發(fā)光元件118和至少一個(gè)光接收元件120。
[0063] 光電子部件116中的每一個(gè)具有單獨(dú)控制元件122形式的相當(dāng)高程度的集成智 能，該單獨(dú)控制元件122可以例如被形成為集成電路如專用集成電路（ASIC)。光電子部件 116中的每一個(gè)提供用于驅(qū)動(dòng)至少一個(gè)發(fā)光元件118并用于處理由至少一個(gè)光接收元件 120生成的信號(hào)的電子電路系統(tǒng)。為了與較高層級(jí)的控制器通信，光電子部件116中的每一 個(gè)連接至通信總線124。
[0064] 根據(jù)本發(fā)明，提供了需要精確地執(zhí)行由圖1和圖2的光幕執(zhí)行的復(fù)雜發(fā)射和檢測(cè) 順序的同步方案。
[0065] 圖3示出了具有互連端子和控制元件122的一個(gè)光電子部件116的示意圖。特別 地，光電子部件116包括：發(fā)光元件，具體地為發(fā)光二極管（LED)D2 ;以及光接收元件，具體 地為光電二極管D1。根據(jù)本發(fā)明，控制元件122經(jīng)由通信總線124連接至下一個(gè)緊隨的光 電子部件，或者在其為緊接光學(xué)單元的控制器的控制元件的情況下，控制元件122連接至 該控制器?？偩€包括將信號(hào)從微控制器（系統(tǒng)的主控設(shè)備）傳輸至控制元件122的數(shù)據(jù)輸 出線。根據(jù)圖3所示的實(shí)施方式，在起主控設(shè)備作用的微控制器與多個(gè)控制元件122之間的 信號(hào)總線124為基于如下三條通信線的串行/并行總線：時(shí)鐘、數(shù)據(jù)輸入線和數(shù)據(jù)輸出線。 全局系統(tǒng)時(shí)鐘126由主控設(shè)備控制。該時(shí)鐘在每個(gè)控制元件122上恢復(fù)并為控制元件122 的運(yùn)作提供主時(shí)鐘。
[0066] 數(shù)據(jù)傳輸線（數(shù)據(jù)輸出）被配置成從主控設(shè)備到控制元件122的單比特單向連 接。特別地，數(shù)據(jù)輸出線為從微控制器到所有控制元件122的共享通信線。換言之，所有的 控制元件122是并行連接的，并且如果多個(gè)光電子部件在光學(xué)模塊110中聚集在一起，則傳 輸線在每個(gè)模塊上被緩沖。
[0067] 數(shù)據(jù)輸入線130為用于接收從控制元件122發(fā)送到主控設(shè)備的數(shù)據(jù)的另一單比特 單向線。根據(jù)圖3所示的實(shí)施方式，數(shù)據(jù)輸入線130為從一個(gè)控制元件122傳遞到下一控 制元件122的菊花鏈線。在正常操作期間，控制元件從相鄰控制元件接收數(shù)據(jù)。箭頭給出 了用于該操作的信號(hào)流。在接下來(lái)的時(shí)鐘周期，數(shù)據(jù)傳播到下一控制元件122。
[0068] 在所示的實(shí)施方式中，每個(gè)通信均由主控設(shè)備發(fā)起。然而，對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的構(gòu) 思，其不一定是這種情況。特定控制元件122可以僅在由主控設(shè)備發(fā)起的請(qǐng)求已被識(shí)別和 驗(yàn)證之后將信息傳送到數(shù)據(jù)輸入線130上。然后，在數(shù)據(jù)輸入線130上的響應(yīng)必須遵循特 定的總線協(xié)議。此外，從控制元件122到微控制器的通信線為與單個(gè)全局系統(tǒng)時(shí)鐘同步的 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信總線。這意味著每個(gè)控制元件122從前面的控制元件獲取信息，并將該數(shù)據(jù)與 其內(nèi)部數(shù)據(jù)的合并結(jié)果轉(zhuǎn)發(fā)到下一控制元件，其中具有將數(shù)據(jù)登記在觸發(fā)器中并在接下來(lái) 的時(shí)鐘發(fā)送該數(shù)據(jù)的可配置選項(xiàng)。
[0069] 每個(gè)控制元件122連接至可以例如為12V至15V的電源線的單電源線（V+)?？刂?元件122還可以包括用于調(diào)節(jié)其自身電源的內(nèi)部電源管理塊。
[0070] 光電子部件116的主要功能在于在微控制器的監(jiān)控下以受控方式感測(cè)和發(fā)射脈 沖式輻射。
[0071] 光電二極管Dl感測(cè)來(lái)自相對(duì)光學(xué)單元的輻射特別是光，并生成與集成到控制元 件122中的接收放大器連接的模擬輸入信號(hào)。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員，理應(yīng)清楚的是，還可以 設(shè)置多于一個(gè)的光電二極管。
[0072] 此外，控制元件122控制LED驅(qū)動(dòng)電路使得LEDD2向相對(duì)光學(xué)單元發(fā)射輻射光束。 驅(qū)動(dòng)電路由控制元件122以所發(fā)射的光強(qiáng)具有指定水平的方式控制。當(dāng)然，還可以在根據(jù) 圖3的電路中設(shè)置多于一個(gè)的發(fā)光二極管D2。如以上已經(jīng)闡述的，控制元件122可操作成 通過(guò)兩條通信線與微控制器通信。從微控制器到控制元件122的通信線為共享通信線。一 個(gè)模塊中的所有控制元件與將模塊中每個(gè)模塊與下一個(gè)模塊隔離的數(shù)字緩沖器并聯(lián)連接。
[0073] 例如，根據(jù)一種典型實(shí)現(xiàn)，光學(xué)模塊110具有八個(gè)光電子部件116,從而形成總共 16個(gè)光束，在每個(gè)方向上八個(gè)。
[0074] 為了調(diào)節(jié)二極管D2的驅(qū)動(dòng)器晶體管T1，提供感測(cè)輸入以用于感測(cè)發(fā)光二極管D2 的發(fā)射電流。
[0075] 圖4示出了根據(jù)圖3的控制元件122的示意性框圖。如以上已經(jīng)提及的，控制元件 122可以由集成電路形成，并且特別是可以以專用集成電路（ASIC)或現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列設(shè) 計(jì)（FPGA)的形式實(shí)現(xiàn)。如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，ASIC具有全定制能力、較低單元成本和 小形狀因子的優(yōu)點(diǎn)，而FPGA具有較快的上市時(shí)間和較簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)周期的優(yōu)點(diǎn)。在下文中， 控制元件將常被稱為"ASIC"。然而，這并非將控制元件限制為僅ASIC。
[0076] 控制元件122具有模擬部和數(shù)字部以及接口單元。模擬放大器134可操作成檢測(cè) 由光電二極管測(cè)量的信號(hào)。此外，邏輯部132包含用于存儲(chǔ)特定控制元件122的地址的寄 存器。時(shí)鐘140用于使所有控制元件與微控制器同步、使內(nèi)部邏輯運(yùn)行并對(duì)通信總線啟動(dòng) 器線進(jìn)行采樣。內(nèi)部LED控制器138通過(guò)測(cè)量在圖3所示的外部電阻器Rl兩端的電壓來(lái) 控制LED電流值。
[0077] 電源塊136生成用于對(duì)內(nèi)部電路系統(tǒng)供電（例如數(shù)字邏輯供電和模擬供電）的電 壓。用于光電二極管的偏置的輔助電壓和模擬接地參考也可以在此處生成。
[0078] 通信模塊142在一側(cè)與如圖3所示的外部微控制器串行總線124對(duì)接，而在另一 側(cè)與內(nèi)部邏輯132對(duì)接。
[0079] 圖5以框圖的形式示出了控制元件122的時(shí)鐘相關(guān)細(xì)節(jié)。特別地，控制元件122 經(jīng)由其輸入SYSCLK接收外部時(shí)鐘頻率fSYSM。時(shí)鐘輸入用于：測(cè)量并比較所感測(cè)的光束圖 案的時(shí)序，以生成正確的光束圖案；以及對(duì)控制元件122的操作進(jìn)行排序。功能塊"時(shí)鐘恢 復(fù)141"恢復(fù)時(shí)鐘輸入信號(hào)SYSCLK。根據(jù)特定實(shí)施方式，時(shí)鐘輸入為電流信號(hào)。在塊"時(shí)鐘 恢復(fù)141"中，設(shè)置了邏輯元件和模擬元件二者。特別地，設(shè)置了跨阻放大器以用于將時(shí)鐘 電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)然后被緩沖作為經(jīng)恢復(fù)時(shí)鐘信號(hào)RECCLK。這使得能 夠通過(guò)使用電流信號(hào)將時(shí)鐘輸入引腳上隨時(shí)間的電壓變化（dV/dt)最小化。
[0080] 時(shí)鐘塊140輸出與輸入頻率具有相同頻率的經(jīng)恢復(fù)時(shí)鐘信號(hào)RECCLK:fKEeaK = fsYSCLK?
[0081] 如圖5所示，通信接口 142以頻率fKEraii工作。此外，經(jīng)恢復(fù)的時(shí)鐘信號(hào)還是預(yù)分 頻器146的輸入。預(yù)分頻器146可操作成生成具有經(jīng)恢復(fù)時(shí)鐘頻率的一半、四分之一或八 分之一的經(jīng)分頻內(nèi)部時(shí)鐘頻率。然而，預(yù)分頻器146還可以設(shè)置成未使頻率分頻。預(yù)分頻 器的輸出頻率fPSCM取決于預(yù)分頻器的配置。脈沖圖案識(shí)別、時(shí)序測(cè)量等是與經(jīng)分頻時(shí)鐘頻 率fPsraK成比例地進(jìn)行計(jì)算的，根據(jù)有利的實(shí)施方式，該經(jīng)分頻時(shí)鐘頻率fPsraK為經(jīng)恢復(fù)時(shí) 鐘頻率的一半。對(duì)于〇. 8MHz至4. 8MHz的連續(xù)系統(tǒng)時(shí)鐘，預(yù)分頻器頻率將會(huì)在0. 4MHz 至2. 4MHz之間。然而，將清楚的是，當(dāng)然還可以實(shí)現(xiàn)其他值。
[0082] 在討論關(guān)于同步步驟的更多細(xì)節(jié)之前，在下文中首先給出與根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí) 施方式所使用的特定脈沖圖案有關(guān)的一些基本說(shuō)明。
[0083] 參照?qǐng)D6,示出了特定光學(xué)模塊110與控制器模塊112之間的通信。在該圖以及接 下來(lái)的圖中，考慮使用ASIC作為控制元件122的特定實(shí)施方式。然而，如上所概述的，此處 還可以采用用于實(shí)現(xiàn)控制元件122的任何其他合適的技術(shù)。
[0084] 為了使ASIC能夠在這樣的多ASIC系統(tǒng)中操作，每個(gè)ASIC被分配存儲(chǔ)在寄存器組 中的唯一識(shí)別地址，并且ASIC經(jīng)由共享串行總線來(lái)響應(yīng)系統(tǒng)命令。響應(yīng)于所述命令，ASIC 以仲裁機(jī)制經(jīng)由共享單比特串行總線進(jìn)行答復(fù)。
[0085] 此外，多個(gè)ASIC借助于至少一個(gè)串行菊花鏈線而互連，該串行菊花鏈線在圖3和 圖6所示的實(shí)施方式中由數(shù)據(jù)輸入總線通信線130提供。
[0086] 圖7示出了提供多個(gè)光學(xué)模塊110來(lái)代替圖6中示出的單個(gè)光學(xué)模塊的情況。本 發(fā)明的原理當(dāng)然可以以與僅一個(gè)模塊110存在的情況相同的方式用于圖7所示的實(shí)施方 式。
[0087] 然而，存在將ASIC彼此互連的若干其他可能性，并且圖8至圖11描繪了替選總線 結(jié)構(gòu)。首先，圖8基本上概括了用于圖7的布置的總線拓?fù)洹Ｌ貏e地，數(shù)據(jù)輸出線128并行 地連接至ASIC122,而指向控制器的數(shù)據(jù)輸入線130為穿過(guò)所有ASIC122的串行連接?？商?選地，還可以選擇根據(jù)圖9的布置，其中數(shù)據(jù)傳送的兩個(gè)方向均串行通過(guò)ASIC122。根據(jù)又 一可替選方案，ASIC122還可以以基本上表示環(huán)形結(jié)構(gòu)總線拓?fù)涞膯蜗蚓栈ㄦ湹男问奖舜?連接，如在圖10中描繪的。
[0088] 至少一個(gè)串行連接有利于向ASIC122中的每一個(gè)分配單獨(dú)地址。然而，串行連接 不一定必須是數(shù)據(jù)線128或130中之一，而還可以以僅用于地址分配的另外使能線144的 形式實(shí)現(xiàn)。圖11示出了其中數(shù)據(jù)輸出線128和數(shù)據(jù)輸入線130均為并行的拓?fù)?，并且其?另外的菊花鏈144將ASIC122串行連接。
[0089] 根據(jù)本發(fā)明，在特定時(shí)間窗內(nèi)期望所發(fā)射的光脈沖。圖12示出了可以例如用于掃 描過(guò)程或感測(cè)過(guò)程的特定脈沖圖案。
[0090] 通過(guò)測(cè)量脈沖圖案在特定接收窗內(nèi)的時(shí)序位置，對(duì)每個(gè)光束的再同步是可行的。 通過(guò)在每個(gè)光束處相應(yīng)地對(duì)同步做出調(diào)節(jié)，可以補(bǔ)償由于溫度變化和超時(shí)引起的時(shí)鐘差。 為此，根據(jù)本發(fā)明的所發(fā)射輻射具有特定脈沖圖案結(jié)構(gòu)，并且存在如下不同的圖案：這些不 同的圖案可以用于對(duì)常規(guī)掃描操作期間的正常掃描脈沖和僅用于使兩個(gè)光學(xué)單元相對(duì)于 彼此同步的同步圖案進(jìn)行區(qū)分。為了經(jīng)由光學(xué)通道來(lái)執(zhí)行通信，不同的脈沖圖案還可以用 于啟動(dòng)信號(hào)或應(yīng)答信號(hào)等。取決于光電子部件所屬的特定光學(xué)單元，由光電子部件發(fā)射的 脈沖圖案還可以具有特定編碼。這是消除由于直接鄰近安裝的其他光幕引起的擾動(dòng)的有效 方式。
[0091] 圖12的特定實(shí)施方式中的圖案由在特定時(shí)間窗內(nèi)期望的、具有兩個(gè)不同時(shí)距的 三個(gè)脈沖形成，該特定時(shí)間窗由感測(cè)階段表示。圖12給出了必須被觀察以正確檢測(cè)這些脈 沖的特定容差。在感測(cè)階段窗內(nèi)，可以定義兩個(gè)另外的窗148和150以用于測(cè)量來(lái)自相對(duì) 光學(xué)單元的第二脈沖和第三脈沖。為了使兩個(gè)光學(xué)單元彼此同步，可以由相應(yīng)的接收控制 元件122確定并存儲(chǔ)關(guān)于何時(shí)接收到脈沖的時(shí)序信息。
[0092] 當(dāng)然，如果需要，還可以采用任何其他合適的脈沖圖案。此外，可以將任何期望數(shù) 目和類型的信號(hào)編碼具有特性脈沖圖案。
[0093] 特別地，可以將tKadjusts。用作在感測(cè)窗內(nèi)感測(cè)到脈沖圖案時(shí)的時(shí)間戳信息152。時(shí) 間跨度定義對(duì)于確保檢測(cè)到正確脈沖圖案所必需的最大容許脈沖寬度。時(shí)間戳信息152 可以用于使已經(jīng)接收到這些信號(hào)的光學(xué)單元的其他操作同步。時(shí)間tKP12SC和tKP13SC分別定 義第一脈沖與第二脈沖之間的距離和第一脈沖與第三脈沖之間的距離。它們可以在使光幕 進(jìn)行操作之前單獨(dú)地設(shè)置。當(dāng)然還可以使用任何其他合適的光束編碼。
[0094] 在感測(cè)階段內(nèi)接收到特定脈沖圖案之后，接收控制元件122 -般具有可以從感測(cè) 過(guò)程提取的至少兩段信息。首先，類型識(shí)別的結(jié)果本身引起狀態(tài)信息。例如，圖12所示的 特定脈沖圖案可以包含現(xiàn)在正要執(zhí)行同步步驟的信息。其次，時(shí)間戳信息152包含關(guān)于發(fā) 射光電子部件的時(shí)序相對(duì)于特定檢測(cè)光電子部件的內(nèi)部時(shí)序的信息。
[0095]圖13示出用于要發(fā)射同步脈沖圖案的情況的發(fā)射階段的時(shí)序圖。圖13還示出經(jīng) 恢復(fù)的時(shí)鐘RECCLK和預(yù)分頻器時(shí)鐘PSCCLK的兩種時(shí)鐘頻率，該預(yù)分頻器時(shí)鐘PSCCLK具有 與系統(tǒng)時(shí)鐘相比為一半的頻率。對(duì)于高信號(hào)，所發(fā)射光脈沖的脈沖寬度可以例如由所恢復(fù) 時(shí)鐘的兩個(gè)上升沿定義。當(dāng)然，還可以使用更寬的脈沖。
[0096]圖14示出了用于對(duì)應(yīng)感測(cè)元件的時(shí)序圖。感測(cè)階段具有通常相當(dāng)于32個(gè)預(yù)分頻 器周期的持續(xù)時(shí)間tKwindOTS。。當(dāng)感測(cè)到第一脈沖時(shí)，確定感測(cè)窗的開(kāi)始與經(jīng)恢復(fù)時(shí)鐘的第一 上升沿之間的時(shí)間并將其存儲(chǔ)為時(shí)間戳信息。所感測(cè)光脈沖的時(shí)序?qū)⑴c存儲(chǔ)器組中的所配 置參數(shù)進(jìn)行比較，并且所測(cè)量的值必須位于指定范圍內(nèi)。
[0097] 在下文中，將關(guān)于接收側(cè)的感測(cè)時(shí)間窗來(lái)說(shuō)明與入射光脈沖的時(shí)序有關(guān)的若干可 能情形。
[0098] 圖15示出了可以感測(cè)的最早的正確光束圖案的示例。對(duì)于這種情況，在相應(yīng)光電 子部件的控制元件中，將會(huì)登記圖案已被正確識(shí)別。在圖15中，附圖標(biāo)記154表示實(shí)際的 入射光脈沖，而附圖標(biāo)記156表示在感測(cè)窗的開(kāi)始處檢測(cè)到光脈沖時(shí)生成的期望光脈沖圖 案。
[0099] 圖16示出了脈沖圖案的第一脈沖的接收比接收窗的開(kāi)始早的情況。此處，入射脈 沖154的僅第二光脈沖引起期望脈沖圖案156,然而該期望脈沖圖案156不再與實(shí)際測(cè)量的 脈沖一致。具體地，直到登記第二脈沖為止的測(cè)量時(shí)間tKP12S。過(guò)短，而接收到第三脈沖的時(shí) 間顯著過(guò)長(zhǎng)，原因是第三脈沖不會(huì)到來(lái)并且tKpl3sc為由感測(cè)窗的結(jié)束設(shè)置的默認(rèn)值。
[0100] 另一方面，圖17示出了用于在接收窗的時(shí)間幀內(nèi)檢測(cè)到完整圖案的最晚可能到 達(dá)的脈沖圖案。時(shí)間戳信息152由接收窗的開(kāi)始與檢測(cè)到第一脈沖之間的時(shí)間差確定。
[0101] 與此相反，對(duì)于入射脈沖比圖17所示的入射脈沖晚的情況，不能評(píng)估完整的脈沖 圖案，如圖18所描繪的。然而，從該測(cè)量仍可以得到時(shí)間戳信息152并且可以因此執(zhí)行相 應(yīng)同步。
[0102] 特定的脈沖圖案使得能夠區(qū)分其中入射光脈沖相對(duì)于感測(cè)窗僅進(jìn)行時(shí)移的情形 和其中脈沖缺失的情形。圖19示出了其中第一脈沖缺失并且在感測(cè)時(shí)間幀內(nèi)檢測(cè)到僅第 二和第三脈沖的情況。在這種情形下，并非向控制器發(fā)送簡(jiǎn)單的同步信號(hào)，而是可能輸出錯(cuò) 誤信息。這對(duì)于其中第二脈沖或第三脈沖缺失的情況同樣有效，如圖20和圖21所描繪的。 圖22示出了其中并非執(zhí)行簡(jiǎn)單的時(shí)間調(diào)節(jié)而是登記錯(cuò)誤的另一情況，其中檢測(cè)到如圖22 所示的另外脈沖即另外的第四脈沖，并且此外，完整的圖案、特別是在第一脈沖與第二脈沖 之間的時(shí)間與期望值不一致。因此，再次生成錯(cuò)誤消息。
[0103] 圖23示出了之前在示例性實(shí)施方式中也使用過(guò)的、針對(duì)發(fā)射同步脈沖圖案而定 義的特定時(shí)序。當(dāng)然，還可以使用任何其他合適的脈沖圖案作為同步脈沖圖案。特別地，可 以使用更多脈沖或更少脈沖，并且對(duì)于所有脈沖，脈沖寬度可以不同且不必是相同的。
[0104] 在從控制器111接收到SYNC命令時(shí)，特定光電子部件在預(yù)定發(fā)射階段發(fā)射如圖23 所示的脈沖圖案。具體時(shí)間在寄存器的參數(shù)中給出。
[0105] 相對(duì)光學(xué)單元理想地在其感測(cè)階段窗內(nèi)對(duì)所發(fā)射的同步脈沖圖案進(jìn)行采樣，如圖 24所示。不同的所測(cè)量時(shí)序值用于識(shí)別是否已接收到正確圖案，如前面所說(shuō)明的。時(shí)間戳信 息152可以用于在第一光學(xué)單元的時(shí)序與第二光學(xué)單元的時(shí)序之間執(zhí)行調(diào)節(jié)，以使第一光 學(xué)單元的時(shí)序和第二光學(xué)單元的時(shí)序同步。如之前所說(shuō)明的，這當(dāng)然僅在感測(cè)窗內(nèi)的某處 檢測(cè)到正確同步圖案的情況下進(jìn)行。下面將參照?qǐng)D25來(lái)說(shuō)明針對(duì)同步在一個(gè)光學(xué)單元內(nèi) 的時(shí)序和信號(hào)流。作為示例，示出在與兩個(gè)特定ASIC交互時(shí)微控制器的信號(hào)的時(shí)序。命令 被打算用于一個(gè)特定ASIC(ASIC#m.η)，而該命令不打算用于另一特定ASIC(ASIC#m.n+1)。
[0106] 如圖25所示，微控制器在總線上發(fā)送由連接至總線的所有ASIC接收的SYNC命 令。ASIC均處于其正等待新命令的模式，如圖25所示。它們均接收到SYNC命令，但只有打 算向相對(duì)光學(xué)單元發(fā)送同步信號(hào)的ASIC對(duì)該命令做出反應(yīng)。如圖25所示，ASIC#m.n+1在 過(guò)渡時(shí)間之后仍停留在等待狀態(tài)，而有效的ASIC#m.η在過(guò)渡階段已過(guò)去之后進(jìn)入發(fā)射階 段。一旦根據(jù)所傳送的參數(shù)和所配置的時(shí)序完成SYNC脈沖圖案的發(fā)射，則ASIC#m.η在另 外的指定延遲時(shí)間之后向總線主控設(shè)備μC發(fā)送應(yīng)答并且然后為新命令做好準(zhǔn)備。根據(jù)本 發(fā)明，提供對(duì)于每個(gè)ASIC唯一的單獨(dú)地址，并且該單獨(dú)地址引起如下區(qū)分：接收ASIC是對(duì) 特定SYNC命令解碼并相應(yīng)地做出反應(yīng)還是僅等待總線上的新命令。
[0107] 圖26涉及在SYNC命令發(fā)起感測(cè)階段的感測(cè)側(cè)上的信令。如圖26所示，ASIC#m. η和ASIC#m.n+1二者從相對(duì)光學(xué)單元接收到同步信號(hào)158。在檢測(cè)到同步脈沖158的情況 下，向微控制器傳送同步應(yīng)答。該特定的同步應(yīng)答包含是否已接收到正確的脈沖圖案以及 已測(cè)量到何種時(shí)間戳信息的信息。另一方面，如果如在圖26的最后時(shí)間線中針對(duì)ASIC#m. n+2所示的那樣未檢測(cè)到脈沖圖案，則不將同步應(yīng)答傳送回微控制器。
[0108] 特別地，可以以廣播變體從微控制器傳送用于感測(cè)同步脈沖的同步子命令，使得 所有的ASIC可以執(zhí)行該命令。另一方面，如果使用直接地址法，則將只有具有匹配地址的ASIC執(zhí)行該命令。如果地址不匹配，則ASIC等待下一個(gè)命令。
[0109] 在指定時(shí)間（tSETS)之后，執(zhí)行ASIC使能感測(cè)窗并嘗試根據(jù)所傳送的參數(shù)和所配 置的時(shí)序來(lái)檢測(cè)正確的同步圖案。如果ASIC未能檢測(cè)到正確的光束圖案，則將不向微控制 器發(fā)送應(yīng)答。一旦完成，ASIC就在指定時(shí)間之后向總線王控設(shè)備發(fā)送應(yīng)答。ASIC對(duì)微控制 器的應(yīng)答包含所感測(cè)的同步圖案和ASIC現(xiàn)在正為新命令做準(zhǔn)備的信息。圖26還示出：用 于不同ASIC的延遲時(shí)間tDELAY _TEK是不同的；以及特別是具有較高優(yōu)先級(jí)的ASIC--此處 為位于離微控制器較遠(yuǎn)處的ASIC--將贏得仲裁階段。
[0110] 圖27至圖30示出了根據(jù)本發(fā)明在第一光學(xué)單元102與第二光學(xué)單元104之間的 同步過(guò)程。
[0111] 根據(jù)該特定實(shí)施方式，光學(xué)單元102被定義成主光學(xué)單元（主控設(shè)備）并且光學(xué) 單元104具有配對(duì)的功能（從動(dòng)設(shè)備）。
[0112] 在同步過(guò)程的第一步驟中，主光學(xué)單元102的微控制器111在通信總線124上傳 送同步命令，該同步命令使一個(gè)特定光電子部件116以特定的同步圖案發(fā)射紅外輻射114。 在所示的實(shí)施方式中，最接近控制器111的ASIC即122-1被尋址并使其發(fā)光元件118發(fā)射 輻射114。
[0113] 根據(jù)本發(fā)明，紅外輻射以如下方式進(jìn)行傳送：該紅外輻射并非到達(dá)相對(duì)側(cè)的僅一 個(gè)特定接收器，而是到達(dá)相對(duì)側(cè)接收器中的至少兩個(gè)接收器。因此，在配對(duì)光學(xué)單元104 側(cè)，ASIC122'-1和ASIC122'-2二者均接收到同步脈沖圖案。根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施方式， 總線訪問(wèn)受控于所謂的載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)/沖突避免（CSMA/CA)，使得多個(gè)ASIC可以在總 線上發(fā)送。執(zhí)行由具有最高優(yōu)先級(jí)的ASIC贏得的仲裁階段。在圖27所示的實(shí)施方式中， 始終是距離微控制器較遠(yuǎn)的ASIC贏得仲裁階段?，F(xiàn)在指示控制元件122'-2向主光學(xué)單元 102回傳應(yīng)答脈沖。
[0114] 該步驟在圖28中示出。再次，光輻射并非僅朝向一個(gè)接收元件發(fā)送，而是朝 向多于一個(gè)的接收元件發(fā)送，這意味著總共三個(gè)光電子部件接收到應(yīng)答信號(hào)。所屬的 ASIC122-1、122-2和122-3向其控制器111發(fā)送相應(yīng)消息。再次，仲裁階段由距離控制器 111最遠(yuǎn)的光電子部件贏得。在預(yù)定時(shí)間之后未接收到應(yīng)答信號(hào)的情況下，主光學(xué)單元102 將同步信號(hào)的發(fā)送重復(fù)若干次。然后，用下一個(gè)光電子部件啟動(dòng)相同的過(guò)程直到接收到應(yīng) 答脈沖為止。在應(yīng)答信號(hào)到達(dá)主光學(xué)單元102的情況下，測(cè)量接收時(shí)間并且朝向配對(duì)光學(xué) 單元104發(fā)射在良好定義時(shí)間窗內(nèi)的啟動(dòng)脈沖。
[0115] 這在圖29中示出。根據(jù)此處所示的實(shí)施方式，ASIC#122-3指示其發(fā)射元件傳送 啟動(dòng)脈沖。盡管主光學(xué)單元102的控制器111可以指示任何其他ASIC122來(lái)傳送啟動(dòng)脈 沖，但使用已經(jīng)證明可以朝向配對(duì)光學(xué)單元104建立不間斷光路徑的那些光電子部件中之 一是有利的。
[0116] 特別地，如圖30所示，測(cè)量已經(jīng)示出：在主光學(xué)單元102的光電子部件116-3與配 對(duì)光學(xué)單元104的光電子部件116' -2之間，存在著兩個(gè)光學(xué)單元之間的無(wú)擾動(dòng)光學(xué)路徑， 對(duì)于未來(lái)操作，該無(wú)擾動(dòng)光學(xué)路徑可以在必要時(shí)用于使兩根棍再同步。
[0117] 作為由配對(duì)光學(xué)單元104接收的圖案的啟動(dòng)脈沖直接觸發(fā)正常掃描操作，其因此 直接與主光學(xué)單元102同步。
[0118]通過(guò)使用多于一個(gè)的接收器并且隨后在所有發(fā)送元件上進(jìn)行嘗試以建立同步過(guò) 程，可以確保的是：不論何處存在光路徑的中斷，光幕內(nèi)的任何自由區(qū)域均引起成功同步。 歸因于一個(gè)或更多個(gè)同步光束，該特征對(duì)于在無(wú)任何限制的情況下允許整個(gè)保護(hù)區(qū)上的浮 動(dòng)消隱是特別有利的。
[0119] 圖31針對(duì)四個(gè)相關(guān)ASIC的示例以用于兩個(gè)光學(xué)單元102和104的時(shí)序圖的形式 概括了該同步方案。微控制器為每個(gè)棍中的總線主控設(shè)備。配對(duì)光學(xué)單元104的總線主控 設(shè)備傳送廣播命令以使所有接收元件進(jìn)入等待同步圖案的接收狀態(tài)。如圖31所示，主光學(xué) 單元的總線主控設(shè)備指示ASIC#n發(fā)射同步圖案。在已發(fā)射同步圖案之后，ASIC#n經(jīng)由應(yīng) 答消息向總線主控設(shè)備通知已經(jīng)執(zhí)行了發(fā)送，并且總線主控設(shè)備隨后指示所有ASIC切換 到接收模式使得將對(duì)入射應(yīng)答信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。
[0120] 配對(duì)ASIC中的一個(gè)或更多個(gè)ASIC在其接收窗內(nèi)接收同步脈沖，并且該一個(gè)或更 多個(gè)ASIC均對(duì)總線主控設(shè)備做出回應(yīng)。
[0121] 歸因于仲裁階段，指示僅具有最高優(yōu)先級(jí)的一個(gè)ASIC--此處為ASICη--向主 光學(xué)單元回傳應(yīng)答脈沖。由于此處所有光電子部件均被使能為從配對(duì)側(cè)接收應(yīng)答圖案，所 以所有光電子部件均向其主總線主控設(shè)備發(fā)回應(yīng)答。再次，指示具有最高優(yōu)先級(jí)的ASIC發(fā) 射啟動(dòng)脈沖，根據(jù)有利的實(shí)施方式，該啟動(dòng)脈沖僅由已發(fā)送應(yīng)答圖案的特定光電子部件接 收。這引起最精確的結(jié)果。在接收到啟動(dòng)圖案時(shí)，配對(duì)光學(xué)單元中的ASICη向其總線主控 設(shè)備傳送應(yīng)答，這引起正常掃描操作的啟動(dòng)。此外，兩個(gè)光學(xué)單元現(xiàn)在知道還可用于交換數(shù) 據(jù)的自由光束對(duì)，并且其二者在任何情況下同時(shí)知道如下時(shí)刻：在該時(shí)刻處，必須啟動(dòng)用于 正常掃描操作的通過(guò)光幕的依次掃描。
[0122] 除非本文另有說(shuō)明或者與上下文明顯矛盾，否則在描述本發(fā)明的上下文中（尤 其在所附權(quán)利要求的上下文中）使用的術(shù)語(yǔ)"一"、"一個(gè)"和"該"以及類似參引被解釋 成覆蓋單數(shù)和復(fù)數(shù)二者。除非另有說(shuō)明，否則術(shù)語(yǔ)"包括（comprising)"，具有"、"包含 (including) "和"含有（containing) "被解釋成開(kāi)放式術(shù)語(yǔ)（S卩，意味著"包括但不限于")。 除非本文中另有說(shuō)明，否則本文中列舉的值的范圍僅意在用作分別引用落入該范圍的每個(gè) 單獨(dú)值的快捷方法，并且每個(gè)單獨(dú)值被并入本說(shuō)明書就好像其在本文中被單獨(dú)列舉一樣。 除非本文另有說(shuō)明或者與上下文在其他方面明顯矛盾，否則本文所描述的所有方法可以以 任何合適的順序執(zhí)行。除非另有要求，否則在本文中使用所提供的任意示例或所有示例或 者示例性語(yǔ)言（如"例如"）僅意在更好地示出本發(fā)明，而并不對(duì)本發(fā)明的范圍構(gòu)成限制。 說(shuō)明書中的語(yǔ)言不應(yīng)被解釋成將任何未要求保護(hù)的元件表示為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的基本要素。
[0123]本文描述了示例性實(shí)施方式。在閱讀前述描述時(shí)，那些實(shí)施方式的變型對(duì)于本領(lǐng) 域技術(shù)人員將變得明顯。發(fā)明人期望技術(shù)人員適當(dāng)采用這樣的變型，并且發(fā)明人旨在本發(fā) 明可以以除本文具體描述之外的方式實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明包括所附權(quán)利要求中列舉的主題 的所有修改方案和等同物，如適用法律所允許的。此外，除非本文另有說(shuō)明或者在其他方面 與上下文明顯矛盾除外，否則本發(fā)明涵蓋上述元件處于其所有可能變型的任意組合。
[0124] 附圖標(biāo)記
[0125]

【權(quán)利要求】
1. 一種使光電屏障的至少兩個(gè)光學(xué)單元同步的方法，所述屏障監(jiān)視監(jiān)控區(qū)域并且所述 屏障包括至少一個(gè)第一光學(xué)單元和至少一個(gè)第二光學(xué)單元，每個(gè)光學(xué)單元包括具有至少一 個(gè)光學(xué)發(fā)送器、至少一個(gè)光學(xué)接收器和控制元件的多個(gè)光電子部件，所述方法包括以下步 驟： 從所述第一光學(xué)單元的第一光學(xué)發(fā)送器傳送形成同步信號(hào)的輻射， 控制所述至少一個(gè)第二光學(xué)單元的多個(gè)光學(xué)接收器來(lái)監(jiān)視是否已接收到所述同步信 號(hào)，以及 如果已接收到所述同步信號(hào)，則執(zhí)行同步步驟； 其中，所述方法還執(zhí)行定義所述多個(gè)光電子部件中的要用于所述同步步驟的至少一個(gè) 光電子部件的步驟。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，如果檢測(cè)到所述同步信號(hào)，則存儲(chǔ)關(guān)于何時(shí)檢測(cè) 到所述同步信號(hào)的時(shí)序信息。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，在預(yù)定時(shí)間窗內(nèi)，在所述第二光學(xué)單元處期望所 述同步信號(hào)，并且其中，將所檢測(cè)信號(hào)在所述時(shí)間窗內(nèi)的位置存儲(chǔ)為時(shí)間戳以提供所述時(shí) 序信息。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中的一項(xiàng)所述的方法，其中，如果檢測(cè)到所述同步信號(hào)，則控制 所述多個(gè)第二光學(xué)單元的所述光學(xué)發(fā)送器發(fā)射形成應(yīng)答信號(hào)的輻射。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，在接收到所述應(yīng)答信號(hào)時(shí)，從所述第一光學(xué)單元 的第一光學(xué)發(fā)送器傳送啟動(dòng)信號(hào)以用于啟動(dòng)監(jiān)視操作。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述同步信號(hào)、所述應(yīng)答信號(hào)和所述啟動(dòng)信號(hào)中 的至少一個(gè)信號(hào)為具有特定脈沖圖案的脈沖式信號(hào)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4至6中的一項(xiàng)所述的方法，其中，如果在從所述第一光學(xué)單元的第一 光學(xué)發(fā)送器傳送所述同步信號(hào)的步驟之后沒(méi)有檢測(cè)到應(yīng)答信號(hào)，則從所述第一光學(xué)單元的 第二光學(xué)發(fā)送器重復(fù)對(duì)所述同步信號(hào)的傳送。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4至7中的一項(xiàng)所述的方法，其中，由所述多個(gè)光電子部件中的每個(gè)光 電子部件依次傳送所述同步信號(hào)直到檢測(cè)到應(yīng)答信號(hào)或者達(dá)到預(yù)定超時(shí)為止。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的方法，其中，一個(gè)光學(xué)單元的多個(gè)光電子部件同 時(shí)監(jiān)視是否接收到所述同步信號(hào)。
10. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的方法，其中，多個(gè)光學(xué)單元被彼此同步。
11. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的方法，其中，每個(gè)光電子部件均能夠用于所述同 步操作。
12. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的方法，其中，每個(gè)光學(xué)單元包括控制器模塊，所 述光電子部件的所述控制元件經(jīng)由通信總線彼此連接并且連接至所述控制器模塊，并且其 中，所述同步由從所述控制器模塊傳送的同步命令發(fā)起。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，對(duì)所述通信總線的訪問(wèn)受控于確保僅具有最 高優(yōu)先級(jí)的所述光電子部件經(jīng)由所述通信總線來(lái)傳送數(shù)據(jù)的總線訪問(wèn)方案、優(yōu)選地受控于 載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)/沖突避免CSMA/CA訪問(wèn)方案。
14. 一種用于監(jiān)視監(jiān)控區(qū)域的光電屏障，所述屏障包括至少一個(gè)第一光學(xué)單元和至少 一個(gè)第二光學(xué)單元，每個(gè)光學(xué)單元包括具有至少一個(gè)光學(xué)發(fā)送器、至少一個(gè)光學(xué)接收器和 控制元件的多個(gè)光電子部件， 其中，所述第一光學(xué)單元和所述第二光學(xué)單元能操作成通過(guò)執(zhí)行根據(jù)前述權(quán)利要求中 的一項(xiàng)所述的方法而彼此同步。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的光電屏障，其中，所述光電子部件的所述控制元件經(jīng)由通 信總線彼此連接。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14和15中的一項(xiàng)所述的光電屏障，其中，所述光學(xué)單元中的至少一 個(gè)光學(xué)單元包括用于監(jiān)控所述控制元件的操作的控制器模塊，和/或其中，所述光學(xué)單元 中的至少一個(gè)光學(xué)單元具有用于將所述光學(xué)單元電連接至外部電路的接口元件。
【文檔編號(hào)】G01V8/20GK104237962SQ201410222318
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年5月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月11日
【發(fā)明者】克里斯托弗·瓦爾特, 馬丁·哈德格, 卡爾·曼赫茨, 丹尼洛·多里齊 申請(qǐng)人:賽德斯安全與自動(dòng)化公司