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一种利用激光扩束的无缝安全光幕 吕玮阁杨永才殷森余 (上海理工大学光电学院，200093) 摘要 针对现有安全光幕存在探测盲区，以及发散光束不适合远距离使用的缺点，设计了 一种应用激光二极管及准直扩柬系统的无缝安全光幕，消除了探测盲区，并可灵活判断遮光 物对光束横切面积的大小。由于激光强度大，准直性好，也适用于远距离的使用． 关键词方向探测，弧线扫描．负折射 l引言 目前，工业生产所采用的安全光幕一般是由面对面放置的红外发射部件与红外接收部件 组成。发射端为红外发光二极管阵列，接收端为红外接收管阵列：每一个发光二极管都与对 面的一个红外接收管对应，且安装在同一条直线上．当发光部件与受光部件之间没有逵光物 时．红外发光二极管发出的红外光经调制后能顺利到达红外接收管被接收．否则产生报警信 号。但是由于二极管间存在问距，二极管发出的光束之问也存在空隙．现有安全光幕存在无 法探测到的盲区。并且，发敬的光束在远距离使用时，被接收到的光能大大降低．容易造成 错误判断。 本文设计了一种应用激光扩柬系统的安全光幕，利用光学设计减小发送／接收单元之间串 扰的影响，消除探铡盲区，适用于远距离的使用．并可判断遮光物对光束横切面积的大小。 2系统设计 厂；l●，I●●●L 图l 额型无缝安全光幂工作原理 该安全光幕的基本工作原理同普通光幕相同，采用逐个扫描方式，但是发射阵列采用激 光二极管，增加了激光扩束的光学设计．LD阵列发出的光，经过微小透镜阵列Ll聚焦，再经 过紧密排列的柱面镜阵列L2扩束，扩敬为紧密相接的平行光，从而形成覆盖全部探测空问的 无缝光幕；在接收端，平行光束通过相应的柱面镜阵列L2’耦合进接收器件，通过接收光的 强度判断有无遮光情况以及遮光物对光束横切面积大小。由于激光的准直性很好，不会造成 相邻接器件之间的串扰，并且可以远距离使用。 350 3遮光计算 图5描述了上述无缝光幕的遮光情况。如图，每个单元的通光面积为d·1．设无遥光物 时，接收端每个单元接受到的光强为Ithrough；遮光物l位于LDl与PDt之间的平行光束内． 设其在光束内的横截面积为st．则此时PD!接收到的光强： I=·(卜st／(d·1)) (2) 设接收管PD能分辨的最小光强差为10，则次安全光幕能够分辨的遮光物晟小横截面： SO=d·l·IO／Ithrough (3) ∥吼 LD! ∥PD2 LD2 ∥强 图2 安全光幕遮光情况 对于遮光物2的情况，由于位于两个相邻的发： 7接收单元之间，根据接收光强无法判断 是一个大尺寸物体还是两个小尺寸物体，应把两种 能情况都考虑到，以确保使用安全。 总体而言，相对于一般安全光幕只能规定可探 遮光物的尺寸下限，此安全光幕具有更 大灵活性；相对于使用CCD／伽S等高精度拣浏器f专全光幕，具有更高的性价比． 4结论 针对现有安全光幕存在盲区，以及发散光束不适合远距离使用的缺点．设计了一种应用 激光二极管及准直扩束系统的无缝安全光幕，利用光学设计减小发送艘收单元之问串扰的影 响，消除探测盲区，适用于远距离的使用，并可灵活判断遮光物对光束横切面积的大小。 参考文献： n】张聪．测量光幂于水果分级设备中的应用研究lJ】．包装工程，2002，23(6)：35-35 121熊家新．陈平，红外光幕系统研究忉，长春光学精窗机械学院学报，2000，123(13)：9一12 13】郝晓刽，周汉昌，等，分离墅激光启动耙光电撂酒系统及信号处理电路·2002-10(2)·206-212 35l 一种利用激光扩束的无缝安全光幕 作者：