本發明尤(you)其(qi)涉及利用光學(xue)傳(chuan)感器監測輻射的方法，該傳(chuan)感器至少在(zai)遭遇輻射時產(chan)生影響該輻射的信號且(qie)尤(you)其(qi)是關(guan)停信號。

背景技術：

現代的(de)高功率(lv)激光(guang)器(qi)被應用在用于材料加工的(de)工業加工中。龍門(men)式機器(qi)和機器(qi)人系統允(yun)許使用者最靈活地將激光(guang)射(she)線(xian)引導向工件(jian)。如果激光(guang)能(neng)在光(guang)波導中被輸送(song)向加工位點，則(ze)該系統的(de)動態仍被顯(xian)著提高。為了保(bao)護身體(ti)和生命，圍繞激光(guang)區域構建大多由金屬構成的(de)被動工作(zuo)(吸收)的(de)具(ju)有單(dan)重或(huo)多重前后設置的(de)板(ban)的(de)防(fang)護壁板(ban)，即所謂的(de)防(fang)護罩。在防(fang)護壁板(ban)內(nei)，具(ju)有極高能(neng)量密度的(de)激光(guang)射(she)線(xian)照射(she)。

工(gong)件加工(gong)還造(zao)成不可控的(de)反射(she)(she)。直接(jie)或(huo)間(jian)接(jie)的(de)激(ji)光射(she)(she)線且在(zai)最糟糕情況下(xia)是原輻(fu)射(she)(she)照(zhao)射(she)(she)本身具(ju)有(you)從外面保護(hu)人員免受(shou)輻(fu)射(she)(she)的(de)任(ren)務的(de)圍殼。根據激(ji)光設(she)備的(de)工(gong)作方式不同，必須(xu)在(zai)一定時間(jian)t內保證所(suo)述保護(hu)，例如直到設(she)備操作者(zhe)能注意到故障并停機。高激(ji)光能和通常距(ju)防護(hu)壁(bi)板(ban)較小(xiao)間(jian)距(ju)造(zao)成直至關停的(de)時間(jian)越來越短，或(huo)者(zhe)對(dui)防護(hu)罩的(de)材料要求越來越苛求。因此，被(bei)動防護(hu)壁(bi)板(ban)僅有(you)限地適用(yong)于(yu)人員防護(hu)。

專利公開(kai)出版物(wu)de10017284c1、de10325906a1、de19629037c1純粹涉及(ji)通過不同(tong)地設計壁板表面(mian)狀況(kuang)或(huo)空隙(xi)來實現的(de)被(bei)(bei)動防護(hu)。不同(tong)的(de)導熱性能或(huo)反(fan)射能力被(bei)(bei)用來實現被(bei)(bei)動輻(fu)射安(an)全。但在(zai)實踐中，該防護(hu)壁板的(de)表面(mian)已經在(zai)短暫時(shi)間(jian)后被(bei)(bei)油、污垢和灰塵弄臟，結果，不再(zai)有護(hu)裝置的(de)初始性能。

de3638874c2描述(shu)了一種主動方法(fa)，其(qi)中朝(chao)向激(ji)(ji)光(guang)器的內壁(bi)類似于熔(rong)體防護件地(di)配(pei)備(bei)有(you)(you)電(dian)活性導體。相比于在此所述(shu)的裝置(zhi)，在此只(zhi)能(neng)在內壁(bi)的吸收性能(neng)準確與激(ji)(ji)光(guang)波長(chang)協調并且還(huan)包含電(dian)活性保險(xian)部件時才有(you)(you)可靠功(gong)能(neng)。為了能(neng)將該系(xi)統例如用(yong)于具有(you)(you)很小的射(she)線(xian)直徑的光(guang)纖激(ji)(ji)光(guang)，該電(dian)導體必須細密蜿蜒地(di)被嵌埋在壁(bi)板中，這意味著高昂的結構(gou)支(zhi)出和(he)成本(ben)密集支(zhi)出。

de8908806描(miao)述(shu)了一(yi)種近似等(deng)同于上(shang)述(shu)情況的(de)裝置。

de19940476a1描(miao)述(shu)了一種借助任意(yi)傳感器識別(bie)光(guang)線的主動(dong)裝置。但在此方法中防護壁板(ban)(ban)(ban)設計(ji)是(shi)功能的主要組成部分。在朝向(xiang)激光(guang)器的壁板(ban)(ban)(ban)上采用(yong)熱(re)傳感器根據壁板(ban)(ban)(ban)材料的導(dao)熱(re)性能要求相當(dang)可(ke)觀數量的傳感器用(yong)于(yu)可(ke)靠關停(ting)。所(suo)描(miao)述(shu)的內部具有光(guang)學傳感器和帶膜的孔板(ban)(ban)(ban)壁的變型又要求特(te)殊設計(ji)的壁板(ban)(ban)(ban)件。

由ep-b-0321965公開了(le)用于(yu)檢(jian)測(ce)從工作區(qu)射(she)(she)出的(de)激(ji)光(guang)射(she)(she)線的(de)裝置和方法。為此，該工作區(qu)被壁板(ban)包(bao)(bao)圍，在(zai)壁板(ban)內設有探(tan)測(ce)器，借此測(ce)量通過照中壁板(ban)的(de)激(ji)光(guang)射(she)(she)線產生的(de)照明。為了(le)檢(jian)查(cha)該傳感(gan)器，在(zai)包(bao)(bao)圍內空部的(de)殼體中設置發光(guang)件，其(qi)輻射(she)(she)被接收器接收以檢(jian)查(cha)其(qi)功能。

從gb-a-2171513中知道了用于激光射(she)線檢(jian)查的(de)安全系(xi)統。在(zai)此，激光射(she)線借(jie)助接(jie)收器被檢(jian)測(ce)。為(wei)了檢(jian)查接(jie)收器的(de)功能可靠性，設(she)有(you)紅外光源，其輻(fu)射(she)被接(jie)收器測(ce)定。

由de5a1公(gong)開了一(yi)種在防(fang)護罩的規定局部(bu)體積內檢測光(guang)線如激(ji)光(guang)射線的方法(fa)。當激(ji)光(guang)射入時，用(yong)于關(guan)停激(ji)光(guang)器的信號被(bei)觸發。

由ep1746334b1公(gong)開(kai)了一種用于屏蔽激(ji)光區的(de)激(ji)光防護(hu)壁(bi)(bi)板。在壁(bi)(bi)板中(zhong)設有多個傳感器，它們對(dui)內壁(bi)(bi)上的(de)“熱點(dian)”做出反(fan)應并相應提供輸出信號以停斷激(ji)光射線。

這兩份公開(kai)出版物的共同之處是，在待監測(ce)的壁板體積(ji)內也設有發出用(yong)于安全技術所需要的自我(wo)監測(ce)(傳感(gan)器(qi)功(gong)能檢查(cha))的檢查(cha)輻(fu)射(she)的光源(yuan)。

由de6a1公開了(le)一(yi)種防輻(fu)(fu)射件，其中，傳感器根據防輻(fu)(fu)射件殼罩的(de)穿(chuan)透檢測位(wei)于(yu)艙(cang)室內的(de)外界參考輻(fu)(fu)射源(yuan)的(de)光(guang)的(de)入侵，并(bing)相應(ying)提供信(xin)號以關(guan)停激光(guang)器。不存(cun)在傳感器的(de)自我(wo)監測。

技術實現要素：

本發明基于以(yi)下任務，采用光(guang)學(xue)傳感(gan)裝置用于尤其是主動激(ji)光(guang)防護(hu)壁板或防輻(fu)射(she)件，在(zai)(zai)這里，其功能能力被(bei)檢查，但不必采用利用在(zai)(zai)光(guang)學(xue)待檢體(ti)積內的(de)光(guang)源或輻(fu)射(she)源的(de)主動光(guang)學(xue)檢查。

作為(wei)應用，尤其應該(gai)有替代(dai)的主動(dong)激(ji)光防護(hu)(hu)壁(bi)板傳感器(qi)、主動(dong)激(ji)光防護(hu)(hu)壁(bi)板、主動(dong)激(ji)光防護(hu)(hu)壁(bi)板件(和還有其在(zai)被動(dong)防護(hu)(hu)壁(bi)板前的超前變型)和主動(dong)激(ji)光防護(hu)(hu)艙。

本(ben)發明的出發點可以是已知(zhi)地監(jian)測空腔是否有(you)(you)入侵的輻射如激(ji)光(guang)射線，就像從前述現有(you)(you)技(ji)術(shu)中(zhong)知(zhi)道(dao)的那(nei)樣。

為了完(wan)成該任務而最好規定，采用具(ju)有暗電流(liu)脈沖的傳感器(qi)，所述(shu)暗電流(liu)脈沖作為傳感器(qi)的功能(neng)能(neng)力信號被(bei)分析(xi)。

尤(you)其采用spad(單光子雪崩(beng)二極管)作為(wei)傳(chuan)感器。

這些傳(chuan)感器(qi)被(bei)用于檢測甚至(zhi)單獨的光子，因而是(shi)極(ji)其敏感的。

這些傳感器的(de)特點是，它們就(jiu)在擊穿之前不久(jiu)與其(qi)截(jie)(jie)止(zhi)方(fang)向相(xiang)反地承受相(xiang)應(ying)高的(de)電(dian)壓。入射光(guang)于(yu)是產(chan)生自由(you)載流子，其(qi)然后通過雪崩擊穿用于(yu)在spad的(de)截(jie)(jie)止(zhi)方(fang)向上的(de)電(dian)流。

如果電流(liu)被(bei)中斷(或者電壓(ya)降低(di)至低(di)于(yu)擊(ji)穿電壓(ya))，則電流(liu)減小(xiao)，且(qie)所(suo)述spad處于(yu)其截(jie)止狀態并可隨(sui)后承受電壓(ya)。利用入(ru)射光，于(yu)是(shi)再(zai)次引發電流(liu)脈沖(chong)，結果，與入(ru)射光相關(guan)地得到一連(lian)串的電流(liu)脈沖(chong)。

但spad二極管的特點還在(zai)于，因為(wei)所加(jia)的“高”電(dian)壓(ya)，故也(ye)(ye)由熱決定地已經出現(xian)雪崩擊穿(chuan)，進(jin)而(er)在(zai)沒(mei)有光入射情(qing)況下也(ye)(ye)出現(xian)與溫度相關(guan)的電(dian)流脈沖率。因此(ci)，所獲得的spad模塊(kuai)也(ye)(ye)通常用帕貼爾元件被主動冷(leng)卻(que)，以便能將其保持在(zai)恒(heng)定溫度，進(jin)而(er)考慮恒(heng)定的“暗電(dian)流脈沖率”。

本發明(ming)也(ye)考慮按照“蓋(gai)革模式”工(gong)作的apd(雪(xue)崩光電二(er)極管)作為互感(gan)器。

本發(fa)明恰恰利用“暗(an)電流脈沖”作為傳感(gan)器的(de)功(gong)能能力信(xin)號(hao)，因為

-如果(guo)未發生所(suo)述脈沖，則該(gai)傳感器出故(gu)障。

-如果二極管(guan)(guan)(guan)長久接通，則許多光照中二極管(guan)(guan)(guan)，從(cong)而(er)二極管(guan)(guan)(guan)無法再轉入截(jie)止狀態或(huo)二極管(guan)(guan)(guan)具有內部短路。

-如(ru)(ru)果出現其中(zhong)一種所述情況，則必須產生一個信號(hao)如(ru)(ru)關停信號(hao)，以考慮(lv)到(dao)影響(xiang)如(ru)(ru)光(guang)(guang)源(yuan)(yuan)如(ru)(ru)工作激(ji)光(guang)(guang)源(yuan)(yuan)的關停。

如果二極(ji)(ji)管高于(yu)由溫(wen)度決定的(de)(de)單位時間的(de)(de)電(dian)流脈沖的(de)(de)極(ji)(ji)限(即在暗(an)電(dian)流脈沖率之上(shang))，則從光(guang)入射至二極(ji)(ji)管開始，進而出現例如激(ji)光(guang)防(fang)護壁板(ban)(ban)件(jian)或激(ji)光(guang)防(fang)護壁板(ban)(ban)的(de)(de)擊穿，從而必然產生(sheng)用于(yu)工作激(ji)光(guang)源關停的(de)(de)關停信(xin)號(hao)。這是(shi)處于(yu)其在主動激(ji)光(guang)防(fang)護壁板(ban)(ban)中(zhong)應用時的(de)(de)二極(ji)(ji)管的(de)(de)正(zheng)常“防(fang)護情況”。

二極管的(de)(de)布線可(ke)以(yi)如已知(zhi)那樣只(zhi)能純無(wu)源地設計成具有前置電阻(被(bei)動(dong)熄滅)以(yi)產生所述脈沖狀況。但無(wu)源布線有以(yi)下缺點，spad的(de)(de)“恢復時(shi)間(jian)”較(jiao)長，結果，也可(ke)以(yi)伴隨(sui)發(fa)現電流(liu)脈沖而主(zhu)動(dong)降(jiang)低電壓并(bing)接著又提(ti)高以(yi)獲得縮(suo)短(duan)的(de)(de)恢復時(shi)間(jian)(主(zhu)動(dong)熄滅)。“恢復時(shi)間(jian)”同(tong)時(shi)是傳感器的(de)(de)盲相，因(yin)(yin)為在此(ci)時(shi)間(jian)內無(wu)法探(tan)測到(dao)光子。因(yin)(yin)此(ci)，必須(xu)根據應用(yong)將其(qi)選擇短(duan)的(de)(de)盲相。

即，根據本發明的方法分析一個或多個主動或被動脈沖(chong)光傳(chuan)(chuan)感(gan)器或輻(fu)射傳(chuan)(chuan)感(gan)器的電流脈沖(chong)或電壓脈沖(chong)，在這里，該傳(chuan)(chuan)感(gan)器在黑(hei)暗情況下也(ye)在閉合體(ti)積內還穩定地產生電流脈沖(chong)或電壓脈沖(chong)。

所述脈沖(chong)(chong)被轉換為頻率(lv)(lv)(lv)或(huo)(huo)計數速率(lv)(lv)(lv)。所述頻率(lv)(lv)(lv)或(huo)(huo)脈沖(chong)(chong)率(lv)(lv)(lv)的(de)最小脈沖(chong)(chong)率(lv)(lv)(lv)被監測。如果低于最小脈沖(chong)(chong)率(lv)(lv)(lv)，則產生關停信號，這例如導致激(ji)光射線停斷(duan)。

另外，所(suo)述頻率或脈沖率的(de)最(zui)(zui)大脈沖率被(bei)監測。如(ru)果高于最(zui)(zui)大脈沖率，則同樣最(zui)(zui)好產生(sheng)關停信號，這導(dao)致(zhi)如(ru)激光射線(xian)的(de)停斷(duan)。

為了針對安全的監測，在不同的分(fen)析(xi)路徑中進(jin)行兩次脈(mo)沖分(fen)析(xi)。

另外，被如此監測(ce)的(de)(de)防護壁(bi)板(ban)件或雙(shuang)壁(bi)防護罩的(de)(de)體積(ji)可以(yi)具有可關(guan)閉的(de)(de)多個(ge)開(kai)口。通過開(kai)口的(de)(de)打開(kai)，同樣可以(yi)實(shi)現借(jie)助(zhu)入射光(guang)的(de)(de)傳感(gan)(gan)器測(ce)試，例如用于在(zai)板(ban)件制造后(hou)的(de)(de)封閉測(ce)試或者(zhe)定期測(ce)試，當無法排除在(zai)閉合件內的(de)(de)傳感(gan)(gan)器的(de)(de)臟污時。

與脈(mo)沖計數率方法(fa)無(wu)關地，用(yong)于傳感(gan)器測試(shi)的主動防(fang)護(hu)壁(bi)板也(ye)可以在最(zui)簡單情況下具有自(zi)動操作的蓋用(yong)于封閉傳感(gan)器測試(shi)用(yong)開(kai)口。

或者，所述開(kai)(kai)口也(ye)可以通過光學(xue)開(kai)(kai)關件被封閉(bi)，其(qi)或許也(ye)可開(kai)(kai)關地只(zhi)透過傳感器接收光譜的(de)(de)一部分。通過自動(dong)啟閉(bi)的(de)(de)開(kai)(kai)口，光可以從外面進(jin)入(ru)壁板并且必然用于傳感器做出相(xiang)應(ying)響應(ying)。如果未(wei)發生所述響應(ying)，則產(chan)生關停信號，這導致激光射線的(de)(de)停斷。

不(bu)(bu)僅從說明書中(zhong)(zhong)、也(ye)從權利(li)要求書中(zhong)(zhong)得到(dao)表(biao)征本發明的特(te)(te)征，但(dan)權利(li)要求書就其特(te)(te)征組合而言并不(bu)(bu)受(shou)限制(zhi)。相反，總體即尤其在說明書中(zhong)(zhong)所公開的特(te)(te)征中(zhong)(zhong)的一些特(te)(te)征單獨地以及在可能(neng)的組合方式中(zhong)(zhong)被認定為是有創造性的。