当使用一种包含危险源如压制机械等设备时，要提供一个多光路光电安 全装置以确保工人的安全。多光路光电安全装置包括一个光发射单元和一个 光接收单元。光发射单元包括排列成行的大量光发射元件。光接收单元包括 与光发射元件数量对应的光接收元件并且它们也排列成行。光发射单元和光 接收单元通过组成一个光帘而形成保护屏障。当一种光不能从中透过的挡光 物质进入保护屏障的探测区时，机械的操作被强制停止。
在压制机械或其它机械中，需要将工件载入并将加工后的工件卸下。因 此，需要工件通过光帘。多光路光电安全装置包括一种抑制(muting)功能 以允许工件通过光帘。即，当工件通过光帘时，抑制功能系统暂时使多光路 光电安全装置的保护功能无效。
图15表示现有装置中包含抑制功能系统的多光路光电安全装置的示意 图。在现有技术的实例中，光发射单元2和光接收单元3安装在一条将工件 载入压制机械的运输线1的两侧上。
运输线1上设置有用于探测工件W通过光帘的工件探测器4。当探测到 工件时，启动抑制功能。在现有装置的抑制功能系统中，形成在光发射单元 2和光接收单元3之间的光帘的所有探测区都变得无效。
抑制功能消除了多光路光电安全装置中必要的保护功能，尽管只是暂时 地消除此保护功能。但是，当使用抑制功能时消除光帘所有探测区的保护功 能，并不是最好的选择。

因此，本发明的目的在于提供一种多光路光电安全装置，该装置在发挥 多光路光电安全装置必要的保护功能的同时使得抑制功能生效。即，光阻挡 物质传感功能提供了功能之间的兼容性，由此允许光阻挡物质如工件在继续 确保安全的同时通过光帘。
为此目的，根据本发明，提供的多光路光电安全装置包括：光发射单元； 用于同光接收单元一起形成光帘的光接收单元；和一个抑制功能系统，通过 允许预定的光阻挡物质通过光帘而使光帘的保护功能失效，其中，抑制功能 系统包括限定一个执行抑制功能的抑制区，抑制区位于形成光帘的探测区中 的一个区域内。
优选可以示教将抑制区设置成与预定的光阻挡物质相关的大小。
根据本发明，抑制功能实际上只对于形成于光发射单元和光接收单元间 的光帘中预定的光阻挡物质通过的区域起作用。在其它区域，多光路光电安 全装置的基本保护功能继续生效。因此，可以提供多光路光电安全装置的基 本保护功能和抑制功能之间的兼容性。这允许光阻挡物质如工件在安全性得 到保护的同时通过光帘。
通过下面对优选实施例的详细描述，本发明的各种目的和优点将变得更 加清晰。
附图说明
图1是根据本发明安装在运输线中的多光路光电安全装置的轮廓视图；
图2是包含在根据本发明多光路光电安全装置中的光发射单元和光接收 单元的布置例子示图；
图3是根据本发明实施例的多光路光电安全装置的一般结构框图；
图4是根据本发明的多光路光电安全装置中光发射单元的放大框图；
图5是包含在根据本发明的多光路光电安全装置中的光接收单元的放大 框图；
图6是包含在根据本发明的多光路光电安全装置中的控制器放大框图；
图7是表示通过用于连接根据本发明的多光路光电安全装置中光发射单 元、光接收单元和控制器的通讯线或信号线的信号内容的时序图；
图8是表示通过示教在光帘中设置具有有限部分区域的抑制区的示意性 框图；
图9是根据本发明的多光路光电安全装置的一般结构简图；
图10是安装在控制器中的显示部分轮廓示图；
图11是表示一种通过用户从外部手动进入抑制区将一个抑制区设置为 光帘中局部有限区的示意性框图；
图12A-12C是当工件包含具有通过光帘的不同高度部分时，切换到具 有对应于工件截面积大小的抑制区的视图；
图13是当在运输线上传输不同类型的工件时切换到对应于工件大小的 抑制区的视图；
图14是描述对应于工件大小的抑制区大小的视图；
图15是现有的多光路光电安全装置中抑制功能系统的示意图。

根据本发明第一实施例的多光路光电安全装置10包括放置在运输线两 侧上的光发射单元13和光接收单元14，其中运输线如图1和2所示地延伸 到压制机械11。
如图2所示，光发射单元13有一个在纵向延伸的外壳，并且包括N个 发射元件15(具体如图3所示)。光发射元件15放置在外壳中，沿外壳的纵 向等间隔成行分布。相邻的光发射元件15之间的间隔没有特别的限定，例 如可以是20mm。
同样，光接收单元14有一个纵向延伸的外壳，并包括与光发射元件15 数量一致的光接收元件16(图3)。光接收单元16放置在外壳中，沿外壳的 纵向等间隔成行分布。相邻的光接收元件16之间的间隔与相邻的光发射单 元15之间的间隔相等。
光发射单元13和光接收单元14彼此对面放置，运输线12设置在其间。 从光发射单元13的光发射元件15向光接收单元14的对应于光发射元件15 的光接收元件16发射水平光束。这样形成跨过运输线12的光帘并提供保护 屏障，如图2所示。图2中的标号17表示光路或光束，实质上表示光帘的 一部分。
多光路光电安全装置10有一个如图3所示的控制器20。优选地，控制 器20包括一个状态显示监视器或用户界面显示部分21。
图3至6是关于多光路光电安全装置10的框图。图3是表示多光路光 电安全装置10的一般结构框图。图4是光发射单元13的框图。图5是光接 收单元14的框图。另外，图6是控制器20的框图。
特别参见图4，光发射单元13包括N个光发射元件15、N个光发射电 路22、光发射控制电路23和通讯控制电路24。光发射电路22可以一对一 对应光发射元件15设置，这些光发射电路22例如可以是用于驱动光发射元 件15的发光二极管。光发射控制电路23控制光发射电路22。通讯控制电路 24控制与控制器20的通讯。一旦接收到控制器20的指令，光发射控制电路 23即依次开启N个光发射电路。这样随后打开第一光路的光发射元件15到 第N个光路的光发射元件15。因此，光发射元件13依次经第一光路至第N 个光路以预定的发光时序向光接收单元14发射光束。
参见图5，光接收元件14包括N个光接收元件16、N个光接收电路30、 一个光接收控制电路31和一个通讯控制电路32。光接收电路30与光接收元 件16一对一地配置。光接收控制电路31控制光接收电路30。通讯控制电路 32控制与控制器20的通讯。一旦接收到控制器20的控制信号，光接收控制 电路31使得第一光路的光接收电路30至第N个光路的光接收电路30与对 应的光发射电路22的操作同步。这使得从光发射单元13一个接一个地发出 的光束能够在相应的光接收元件16处被接收。
光接收控制电路31还优选包括光接收数据寄存器33、两个抑制区寄存 器34和一个判定电路35。光接收数据寄存器33暂时储存光接收数据。抑制 区寄存器34储存涉及抑制区的信息，如后所述。判定电路35根据抑制区之 外的探测区中的光入射/光阻挡信息判断抑制区以外的探测区中是否有任 何一条光路处于光阻状态(当进行抑制操作时)。在不进行抑制操作时，判 定电路35根据光帘的所有区域中光入射/光阻挡信息判断是否有一条光路 处于光阻状态。
参见图6，控制器20包括一个用于进行光发射单元13、光接收单元14 和控制电路41之间的通讯的通讯电路40。
光发射单元13、光接收单元14和控制器20通过通讯线或信号线L连 接。此信号线L不仅能够进行通讯，而且还在控制器20、光发射单元13和 光接收单元14之间传递光入射/光阻挡信息(参见图7)。如图7所示，通 过结合光发射单元13输出的时序信号和光接收单元14输出的光入射/光阻 挡信息信号来提供通讯线或信号线L上的信号。
控制器20的控制电路41最好包括状态显示监视器或用户界面显示部分 21。控制电路41还包括一个输出电路42，用于根据光接收单元14的判定电 路35发出的信息，开通/截止压制机械11操作停止信号等的信号输出。
控制器20包括一个示教输入电路43，用于通过示教由用户设置抑制区。 示教输入电路43有一个形成部分输入装置的示教钮(未示出)，可以由用户 手动操作。通过操纵此钮，用户可以在通过示教法由用户设置抑制区的示教 模式和多光路光电安全装置10操作其必要功能的标准操作模式(RUN模式) 之间切换。
控制器20的控制电路41还包括至少一个非易失存储器44。当通过用户 操作示教钮，模式从示教模式切换到标准操作模式时，在示教模式设置的抑 制区被存储在非易失存储器中。
有关通过上述示教法设置抑制区的方法如图8所示。即，多光路光电安 全装置10有光发射单元13、光接收单元14、控制单元和抑制区设置单元。 优选地，光发射单元13包括大量的光发射元件，这些元件等间隔地成行分 布。光接收单元14与光发射单元13面对放置。光接收单元包括与光发射元 件相同数量的光接收元件。光接收元件彼此等间隔并也成行放置。对于每条 光路17，控制单元控制对多光路光帘的光阻挡物质的传感功能，该传感功能 感测光阻挡物质进入光发射单元13和光接收单元14之间。抑制区设置单元 通过示教模式设置抑制区。抑制区设置单元还操纵抑制功能系统，以在允许 预定的光阻挡物质(如工件)通过光帘时暂时使光阻挡物质传感功能无效。 抑制区设置单元使得用户能够设置抑制区，使其在光帘的有限区域中工作。
在图9中，在运输线12上设置多个工件探测传感器51。光发射单元13 和光接收单元14在工件运输方向上位于这些传感器之间。从传感器51～54 发出的信号被输入到控制器20的工件探测传感器输入电路45。
运输线12和压制机械11由一个定序器55整体控制。如果设置不止一 个抑制区，则抑制区切换信号从定序器55发送到控制器20的区域切换输入 电路46，如图6和9所示。
图10表示状态显示监视器或用户界面显示部分21的实例。显示部分21 包括一个光路区选择开关60，并有多个在选择开关60的右侧纵向成行排成 行并稍稍隔开分布的LED指示灯61-68。
显示部分21还有一个由多个LED组成的模式状态指示灯组70。模式状 态指示灯组70不限于具体的灯盏数量。在所示的实施例中，模式状态指示 灯组70最好由16个LED指示灯71～86组成，作为具有16条光路的基本 单元。这些灯盏在纵向略微隔开地放置在一行。
显示部分21还有一个由多个LED组成的光入射/光阻挡状态指示灯组 90。光入射/光阻挡状态指示灯组90不限定具体的灯盏数量。在所示的实 施例中，光入射/光阻挡状态指示灯组90最好有16个LED指示灯91～106 组成，作为具有16条光路的基本单元。这些灯盏在纵向略微隔开地排列成 行。
因为光入射/光阻挡信息总是从光接收单元14经通讯线或信号线L在 控制器20的操作期间提供给控制器20，所以控制器20的显示部分21被实 时更新。
光路区选择开关60假设光发射单元13和光接收单元14包括最大128 条光路。另外，光路区选择开关60提供一种选择装置，允许用户选择要在 显示部分21上显示的光路区，来显示在16条光路单元中涉及模式状态指示 灯组70和光入射/光阻挡状态指示灯组90上所有光路的信息。当光发射单 元13和光接收单元14包括64条光路、并且用户操纵光路区选择开关60选 择第一阻挡光路(由第一光路至第十六光路组成)时，这些光路的每一条的 模式状态和光入射/光阻挡状态都显示在模式状态指示灯组70和光入射/光 阻挡状态指示灯组90上。
接下来，如果用户又压下光路区选择开关60并选择第二阻挡光路(由 第十七光路至第三十二光路组成)，则这些光路的每一条的模式状态和光入 射/光阻挡状态都显示在模式状态指示灯组70和光入射/光阻挡状态指示灯 组90上。如果用户又压下光路区选择开关60并选择第三阻挡光路(由第三 十三光路至第四十八光路组成)，则这些光路的每一条的模式状态和光入射/ 光阻挡状态都显示在模式状态指示灯组70和光入射/光阻挡状态指示灯组 90上。
如果如果用户又压下光路区选择开关60并选择第四阻挡光路(由第四 十九光路至第六十四光路组成)，则这些光路的每一条的模式状态和光入射/ 光阻挡状态都显示在模式状态指示灯组70和光入射/光阻挡状态指示灯组 90上。
优选地，基本单元采用八个指示灯61-68，每个灯用于16条光路。这 些灯设置在开关60的右边并表示从八个块中选取的当前光路区域，以展示 第一光路至第128光路。指示灯61-68在纵向上分布成行，并且从上到下 分配如下：指示灯61用于第一至第十六光路；指示灯62用于第十七至第三 十二光路；指示灯63用于第三十三至第五十八光路；指示灯64用于第四十 九至第六十四光路；指示灯65用于第六十五至第八十光路；指示灯66用于 第八十一至九十六光路；指示灯67用于第九十七至112光路；指示灯68用 于第113至128光路。要显示这种分配，最好对指示灯61-68的每个右上 或右下增加标识符号或数字(1-16，17-32，…，113-128)。
也可以根据需要给光路分配光路区指示灯61-68。例如，可以以从下到 上的顺序对第一到第十六的光路、第十七到第三十二的光路、…、第113到 第128的光路分配指示灯。当并排放置包含在指示灯组70和90中的指示灯 时，可以以从右到左的顺序对第一到第十六的光路、第十七到第三十二的光 路、…、第113到第128的光路分配指示灯，或者可以以从左到右的顺序对 第一到第十六的光路、第十七到第三十二的光路、…、第113到第128的光 路分配指示灯。
当设置抑制区时，开通对应于进行抑制的光路的模式状态指示灯组70 的指示灯。因此，用户可以凭视觉检查是否对每条光路设置了抑制区。
如图6所示，控制器20的控制电路还包括一个用于从光接收单元14接 收到的光入射/光阻挡信息中以及从示教输入电路43接收到的示教操作信息 判断抑制区。此抑制区判定电路47可以包括一个用户界面，使得用户能够 例如通过一个开关输入和/或数字键盘直接进入抑制区。
图11总的表示一个通过上述的外部输入设置抑制区的装置。多光路光 电安全装置10具有光发射单元13、光接收单元14、控制单元和抑制光路设 置单元。光发射单元13包括大量彼此等间隔分开的成行放置的光发射元件。 光接收单元14面对光发射单元13，并且包括与光发射元件数量相等的光接 收元件。光接收元件也彼此等间距地成行放置。对于每条光路17，控制单元 控制多光路光帘的光阻挡物质传感功能，该功能能够感测光阻挡物质进入到 光发射单元13和光接收单元14之间。对于每条光路17，抑制光路设置单元 还设置抑制功能，以便当允许预定的光阻挡物质(如工件)通过光帘时暂时 使光帘的光阻挡物质传感功能无效。抑制光路设置单元允许设置抑制区，使 其在光帘的有限区内工作。
下面描述将控制电路41中的光帘的部分探测区储存为抑制区的示教操 作。
(步骤1)用户切换包含在控制器20的控制电路41中的开关(未示出)， 使得抑制功能生效。
(步骤2)用户切换控制器20的示教输入电路43的开关(未示出)，将 标准操作模式(RUN模式)切换到设置第一抑制区的示教模式。
(步骤3)用户操纵示教输入电路43的示教钮，由此将本装置设置在示 教状态，然后，用户挡住形成于光发射单元和光接收单元14之间的光帘中 抑制功能将工作的区域中的光。接下来，用户再操纵示教钮以确认示教输入。 换言之，在示教钮操作和第二示教钮操作之间的被挡住的光路，储存为抑制 区。光接收单元14的控制电路31判断光接收单元14中对于每条光路的光 接收电路30是否从光发射单元13中对应的光路接收到光束。控制电路31 通过通讯线或信号线L为控制器20提供对于每条光路的光入射/光阻挡信 息，以暂时储存在抑制区判定电路47的寄存器(未示出)中。抑制区判定 电路47判断来自光接收单元14的光入射/光阻挡信息是否与来自示教输入电 路43的信息匹配，然后确定该抑制区。
(步骤4)用户检查控制器20的显示部分21，看看是否通过执行示教 操作设置了所需要的抑制区。
(步骤5)如果用户检查并判定按照需要设置了抑制区，则用户切换控 制器20的示教输入电路43，以将模式从示教模式切换到标准操作模式(RUN 模式)，然后，控制器20将设置的第一抑制区储存到非易失性存储器44中。
(步骤6)接下来，用户再执行步骤2至5以设置第二抑制区，并将设 置的第二抑制区储存到控制器20的非易失性存储器44中。
(步骤7)然后用户再执行步骤2至5以根据需要设置和储存第三抑制 区。可以重复此步骤以设置另外的抑制区。
接下来，联系设置两个抑制区的情形，讨论设置了一个或多个抑制区之 后，多光路光电安全装置10的操作。优选地，将此过程应用到预定的光阻 挡物质或工件上，其中该预定的光阻挡物质或工件具有不同高度的部分，如 图1中所示的工件W。也可以应用到具有不同高度的两种或多种类型的预定 光阻挡物质或工件上。
参见图9，从定序器55向控制器20的区域切换输入电路46输入抑制区 切换信号。控制器20判断输入的信号是否正确。例如，如果为了安全性连 接两条输入线，即采用双冗余输入信号，则控制器20根据其中一个信号的 逻辑是否与其它信号的逻辑匹配来判断输入的信号是否正确。
如果判定输入信号正确，则根据输入信号切换抑制区。例如，涉及储存 到控制器20非易失性存储器44中的第一抑制区的信息被传递到光接收单元 14的抑制区寄存器34中。
当信息被传递到光接收单元14中时，重要的是避免寄存器中出故障的 危险，并且避免当抑制区信息从控制器传递到光接收单元14中时由噪音导 致的故障的危险。就此而言，优选采用双冗余抑制区寄存器，并当传递数据 时还进行校核。
只有当由工件探测传感器51、52探测输送到传输带12上的预定光阻挡 物质或工件W并将探测信号以预定顺序输入到控制器20中时，控制器20 将判定工件W已进入光帘的探测区。然后控制器20启动抑制操作，向光接 受单元14发出抑制启动指令，并开启指示灯(未示出)以表示抑制操作正 在进行。
一旦从控制器20接收到抑制启动命令，光接收单元14就利用不断地储 存每个光路的光入射/光阻挡信息的光接收数据寄存器33中的信息，判断 抑制区以外的任何光路是否处于光入射状态或光阻挡状态。然后光接收抑制 区向控制器20输出判断结果。
控制器20根据第一抑制区以外的任何区域中的光入射/光阻挡信息导 通或截止输出电路42的输出。
当来自定序器55的抑制区切换信号输入到控制器20时，控制器20根 据上述过程判断输入到控制器20的信号是否正确。然后控制器20将储存在 非易失性存储器44中的关于第二抑制区的信息传递到光接收单元14的抑制 区寄存器34。数据被传递并被校核的同时，即光接收单元14的抑制区寄存 器34被更新的同时，所有的光路进入抑制工作状态。
当光接收单元14的抑制区寄存器34中的信息变为涉及第二抑制区时， 光接收单元14判断第二抑制区以外的光路是否处于光入射状态或光阻挡状 态。然后光接收单元14将此判断结果输出给控制器20。
对具有如图1所示的具有不同高度部分的预定光阻挡物质或工件重复此 操作。当工件W通过光帘时，抑制功能只在根据工件W高度的抑制区有效。 这是被限制到由通过光帘的工件W阻挡的光路的区域。在所有的其它区域 保持多光路光电安全装置10的基本保护功能。因此，例如，当一种物体， 如人体与工件W一起进入光帘时，由于人体进入光帘，压制机械11的操作 被强制停止。
对于包括变化的横截面，如横截面积A、横截面积A+B的一种工件或 一种预定的光阻挡物质，以及如如图1和12A-12C中的工件W沿工件输 送方向的横截面积A，可以根据抑制区的高度尺度自动设置抑制区。当切换 抑制区时，所有的光路暂时进入抑制状态，同时传递抑制区信息。然后，进 行向关于新抑制区的抑制操作的过渡。因此，当切换抑制区时，可以防止设 置在光帘中的抑制区进入未定义状态。
如果使用形状连续变化的预定光阻挡物质或工件，则几乎可以连续地增 加设置的抑制区数量。这样使得能够响应于工件的形状改变抑制区。
如图13和14所示，将具有不同高度尺寸的两个或多个预定的光阻挡物 质或工件W1和W2输送到运输线12上。当第一工件W1通过光发射单元 13和光接收单元14之间的空间时，根据第一工件W1的高度，抑制功能在 第一抑制区变为有效。当第二工件W2通过光发射单元13和光接收单元14 之间的空间时，根据第二工件W2的高度，抑制功能在第二抑制区中变得有 效。虽然可以根据定序器55发出的命令切换抑制区，但可以利用一个探测 器探测工件的高度。然后可以根据探测器探测到的信息选择对应于工件高度 的抑制区，并且抑制功能在新选取的抑制区变为有效。
如果定序器55发出的无效抑制区切换信号输入给控制器20，并且一个 双信号的逻辑不与其它信号的匹配，则假设整个系统的可靠性下降。然后优 选截止控制器20的输出，强制停止压制机械11的操作，并且显示出错信息。
因为抑制区寄存器34和判定电路35放置在光接收单元14中，所以不 能在把抑制区变化数据从控制器20传递到光接收单元14中的同时，或者在 校核数据的同时定义抑制区。结果，所有的光路都可以暂时设置在抑制状态。 但是，光接收单元14配置有多个抑制区寄存器34，由此在改变抑制区时可 以不用暂时把所有光路设置在抑制状态。
在所示的实施例中，判定电路35位于光接收单元14中。此电路也可以 用于提供光帘的另一功能，并且也可以放置在控制器20中而非光接收单元 14中。同样，抑制区寄存器34也可以放置在控制器20中而非光接收单元 14中。
作为进一步变型，光帘的探测区可以分为几块，并且可以在每块中定义 多个抑制区。用户还可以设置任意所需的抑制区或抑制功能受到外部输入压 制的区域。用户也可以将光帘的部分探测区设置成抑制区。这通过外部输入 设施如数字键盘等输入相对于要设置的抑制区的光路号来进行。
个人电脑也可以利用USB、RS232C、RS485等连接到控制器20。这使 得用户可以通过个人电脑把光帘的部分探测区规定为抑制区，由此设置抑制 区。
前面主要利用光发射元件13和光接收单元14跨过运输线12安装的情 形对本发明的优选实施例进行了描述。但是，本发明不限于这种布局。例如， 本发明也可以应用到光帘安装成围绕装置中的一个危险源的情形。
还应该理解，虽然本发明已就优选实施例进行了描述，但是，本领域的 技术人员可以想到本发明范围和实质内的各种其它的实施例和变型，这些其 它的实施例和变型由本发明的权利要求所覆盖。
2002年1月25日提交的日本在先申请JP2000-017572在此引为参考。