一种对射型光电开关判定投光状态的方法与流程

本申请涉及光电开关领域，尤其涉及一种对射型光电开关判定投光状态的方法。

背景技术：

对射型光电开关为投光器和受光器两个部分，受光器根据接收到的光脉冲来检测物体有无。不同于反射型的光电开关，受光器无法精确同步投光器的脉冲，所以和它并列安装在另外一组对射型光电开关中投光器的光同样进入受光器，引起误动作，称之为发生了干涉。通过光学偏振的方法，在投光器前安装偏振片，将光波变成横波和纵波，受光器处于同样安装偏振片，接收各种的横波和纵波，这种通过偏振片达到两组对射型光电开关并列紧贴安装的产品，称之为被动式干涉防止方法，而该产品的成本也会有所增加。

对于具有防止外乱光功能的对射型光电开关，目前广泛使用的是一种带门控信号的接收方式，可以防止外乱光的干涉，时序图如图1所示，受光门(gate)和投光周期的设定相同，当受光信号落在受光gate中的连续个数达到设定值时，受光器判断是自身投光器的光。当有脉冲不连续时，被认定是外乱光。这种方式可以对大于t2周期的光进行屏蔽，但是对于小于t2周期的光，如一个受光gate中进入了两个受光信号，信号处理电路仍然认为是自身的光而被连续计数，影响传感器正确判断。因此这种方式同样不具有相互干涉防止功能。

因此，需要一种关于对射型光电开关相互干涉中光信号的判定方法，以识别同组投光器的信号，防止两组光发生相互干涉后的误动作。

技术实现要素：

本申请的目的是提供一种对射型光电开关判定投光状态的方法，以解决对射型光电开关相互干涉时而无法检测，以及为避免干涉增加布线和安装成本的问题。

为解决上述技术问题，根据本申请的一方面，提供了一种对射型光电开关判定投光状态的方法，该方法包括：

根据对射型光电开关中的第一光电开关的投光周期和/或第二光电开关的投光周期确定判定周期，其中，所述第一光电开关与所述第二光电开关均包括投光器和受光器，且对应的投光器投出的光的频率不同；

将所述受光器接收到的第一个光信号作为触发信号，根据所述触发信号进行所述判定周期内的捕获任务，以确定所述捕获任务在所述判定周期内的捕获到的有效光信号的数量；

比较所述有效光信号的数量与预设的阈值，根据比较的结果确定与所述受光器同组的投光器的投光状态，其中，所述投光状态包括入光状态和遮光状态。

进一步地，根据第一光电开关的投光周期和/或第二光电开关的投光周期确定判定周期，包括以下至少任一项：

将第一光电开关的投光周期与第二光电开关的投光周期的最小公倍数作为判定周期；

将第一光电开关的投光器周期的n倍作为判定周期，其中，所述n＝1，2,3，……；

将第二光电开关的投光器周期的n倍作为判定周期，其中，所述n＝1，2,3，……。

进一步地，确定所述捕获任务在所述判定周期内的捕获到的有效光信号的数量，包括：

经过受光器的信号捕获周期后打开所述受光器对应的信号捕获门宽度；

判断在所述信号捕获门宽度的时间内是否接收到与所述受光器同组的投光器的光信号，若是，则确定接收到的光信号为有效光信号，进行计数。

进一步地，所述方法包括：

若在所述信号捕获门宽度的时间内未接收到光信号，则放弃前面已确定的有效光信号的数量，重新确定触发信号。

进一步地，比较所述有效光信号的数量与预设的阈值，根据比较的结果确定与所述受光器同组的投光器的投光状态，包括：

若所述有效光信号的数量大于等于预设的阈值，则与所述受光器同组的投光器的投光状态为入光状态；

若所述有效光信号的数量小于预设的阈值，则与所述受光器同组的投光器的投光状态为遮光状态。

进一步地，所述方法包括：

所述受光器的信号捕获周期与对应的光电开关的投光脉冲的周期同步，其中，所述投光脉冲的周期用于所述投光器按照预设周期进行投光。

进一步地，比较所述有效光信号的数量与预设的阈值，根据比较的结果确定与所述受光器同组的投光器的投光状态之后，包括：

将所述判定周期内的相关数据进行清除，其中，所述相关数据包括所述投光器的投光状态及所述有效光信号的数量。

进一步地，所述方法还包括：

当所述判定周期为所述第一光电开关的投光周期与第二光电开关的投光周期的最小公倍数时，若在所述判定周期的时长的2倍时间后未接收到与所述受光器同组的投光器的光信号，则放弃当前捕获任务对应的时序，将接收时序按照预设时间进行偏移。

与现有技术相比，本申请通过根据对射型光电开关中的第一光电开关的投光周期和/或第二光电开关的投光周期确定判定周期，其中，所述第一光电开关与所述第二光电开关均包括投光器和受光器，且对应的投光器投出的光的频率不同；将所述受光器接收到的第一个光信号作为触发信号，根据所述触发信号进行所述判定周期内的捕获任务，以确定所述捕获任务在所述判定周期内的捕获到的有效光信号的数量；比较所述有效光信号的数量与预设的阈值，根据比较的结果确定与所述受光器同组的投光器的投光状态，其中，所述投光状态包括入光状态和遮光状态。利用两组投光器发出两组频率不同的光，受光器通过一定的算法，来识别同组投光器的信号，防止两组光发生相互干涉后的误动作。从而无需额外的光学部品，仅仅需要通过简单的设定使得投光器和受光器一一对应，其中，设定的方法可以是按键操作，或导线切换，或通过开机后进行特殊的操作完成。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1示出现有技术中以带门控信号的接收方式防止干涉的时序图；

图2示出本申请一个方面提供的一种对射型光电开关判定投光状态的方法流程示意图；

图3示出本申请一实施例中两组对射型光电开关及其信号结构图；

图4示出本申请一实施例中进行判定投光状态的流程示意图；

图5示出本申请一实施例中捕捉同组信号时间的时序示意图。

附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步详细描述。

图2示出本申请一个方面提供的一种对射型光电开关判定投光状态的方法流程示意图，该方法包括：步骤s11～步骤s13，其中，在步骤s11中，根据对射型光电开关中的第一光电开关的投光周期和/或第二光电开关的投光周期确定判定周期，其中，所述第一光电开关与所述第二光电开关均包括投光器和受光器，且对应的投光器投出的光的频率不同；在步骤s12中，将所述受光器接收到的第一个光信号作为触发信号，根据所述触发信号进行所述判定周期内的捕获任务，以确定所述捕获任务在所述判定周期内的捕获到的有效光信号的数量；在步骤s13中，比较所述有效光信号的数量与预设的阈值，根据比较的结果确定与所述受光器同组的投光器的投光状态，其中，所述投光状态包括入光状态和遮光状态。利用两组投光器发出两组频率不同的光，受光器通过一定的算法，来识别同组投光器的信号，防止两组光发生相互干涉后的误动作。从而无需额外的光学部品，仅仅需要通过简单的设定使得投光器和受光器一一对应，其中，设定的方法可以是按键操作，或导线切换，或通过开机后进行特殊的操作完成。

具体地，在步骤s11中，根据对射型光电开关中的第一光电开关的投光周期和/或第二光电开关的投光周期确定判定周期，其中，所述第一光电开关与所述第二光电开关均包括投光器和受光器，且对应的投光器投出的光的频率不同；在此，如图3所示的两组对射型光电开关及其信号结构图，第一光电开关s1与第二光电开关s2具备不同的投光周期，周期的设定可根据具体应用场合设定。其中，第一光电开关s1包括投光器s1_t和受光器s1_d，第二光电开关s2包括投光器s2_t和受光器s2_d。其中，图3中的各参数符号含义如下：

pulse_1:第一光电开关的投光器发光脉冲时序，

pulse_2:第二光电开关的投光器发光脉冲时序，

s1_judge_gate:第一光电开关的受光器动作判定时序，

s2_judge_gate:第二光电开关的受光器动作判定时序，

s1_catch_gate:第一光电开关的受光器信号捕获时序，

s2_catch_gate:第二光电开关的受光器信号捕获时序，

t1_1&t2_1:第一、第二光电开关的投光脉冲的宽度，

t1_2&t2_2：第一、第二光电开关的投光脉冲的周期，

t1_3&t2_3:第一、第二光电开关的受光器动作判定周期，

t1_4&t2_4:第一、第二光电开关的受光器信号捕获周期，

t1_5&t2_5:第一、第二光电开关的受光器信号捕获门宽度。

通过两个光电开关的投光周期设定判定周期，可以是将第一光电开关的投光周期与第二光电开关的投光周期的最小公倍数作为判定周期；或，将第一光电开关的投光器周期的n倍作为判定周期，其中，所述n＝1，2,3，……；或，将第二光电开关的投光器周期的n倍作为判定周期，其中，所述n＝1，2,3，……。

接着，在步骤s12中，将所述受光器接收到的第一个光信号作为触发信号，根据所述触发信号进行所述判定周期内的捕获任务，以确定所述捕获任务在所述判定周期内的捕获到的有效光信号的数量；在此，两个光电开关通电后，受光器通过设定的捕获周期，捕获受光信号，对在判定周期内捕获到有效光信号进行计数。从而，在步骤s13中，比较所述有效光信号的数量与预设的阈值，根据比较的结果确定与所述受光器同组的投光器的投光状态，其中，所述投光状态包括入光状态和遮光状态。进而根据确定的投光器的投光状态对投光器和受光器进行设定，以防止两组光发生相互干涉后的误动作。

在本申请一实施例中，在步骤s12中，经过受光器的信号捕获周期后打开所述受光器对应的信号捕获门宽度；判断在所述信号捕获门宽度的时间内是否接收到与所述受光器同组的投光器的光信号，若是，则确定接收到的光信号为有效光信号，进行计数。进一步地，所述方法包括：若在所述信号捕获门宽度的时间内未接收到光信号，则放弃前面已确定的有效光信号的数量，重新确定触发信号。

进一步地，在步骤s13中，若所述有效光信号的数量大于等于预设的阈值，则与所述受光器同组的投光器的投光状态为入光状态；若所述有效光信号的数量小于预设的阈值，则与所述受光器同组的投光器的投光状态为遮光状态。

在此，光电开关对入光信号的判断，由捕获周期和判定周期两部分功能组成，光电开关通电后，两组并行安装的投光器按照各自设定的投光周期进行投光。受光器进行捕获自己受光信号的任务以及捕获后判断信号是否有效的任务。

a)捕获任务的执行

捕获任务是为了在两组无序的入光中找到同组的光，同时消除累积误差。结合图3中的时序图进行详细说明：

光电开关通电后，投光器产生的两组光的相位是无序的，所以当受光器从不入光状态进入到入光状态时，将接受到的第一个光信号作为触发信号也称同步信号，将这个信号作为一个基准信号，进行下一个同组信号捕获的周期。传感器信号的处理方法以第一光电开关s1作为例子加以说明。

步骤一：受光器s1接受到一个光信号后，该信号作为一个触发信号，启动下面的步骤二；

步骤二：经过t1_4时间，然后打开t1_5门信号，接收s1投光器的信号，因为通过设定，同组投、受光器的周期是相同的，所以，如果t1_5时间内收到一个光信号，那么受光器就默认前一个信号是同组投光器发出的。此时有效信号计数器累计为2。如果t1_5时间内没有收到信号，那么说明先前一个触发信号是另外一组不同周期的光信号，那么放弃前面的数据，返回步骤一等待信号触发。

步骤三：重复步骤二，如果仍然收到有效信号，信号有效计数器+1；

重复的次数根据光电开关的检出响应时间设定。

b)输出判定任务的执行

当受光器s1接受到一个光信号后，该信号作为一个触发信号，开启一个判定周期。如果一个周期内有效信号计数达到设定值，则认为受光器稳定地收到了同组投光器发出的有效信号，则输出入光状态。判定周期的长短取决于两组投光脉冲的周期设定，较合理的设定为两组光周期的最小公倍数周期。同理，当一个周期内有效信号计数器没有达到设定值，则输出遮光状态。

在本申请一实施例中，所述方法包括：所述受光器的信号捕获周期与对应的光电开关的投光脉冲的周期同步，其中，所述投光脉冲的周期用于所述投光器按照预设周期进行投光。在此，t1_2与t1_4同步，t2_2与t2_4同步，两组投光器发出两组频率不同的光。

结合图3中的时序图，对时序图中的各参数进行设定，如表一所示：

表一

需要说明的是，表一中的各参数的设定仅为本申请一实施例中的举例，其他现有的或今后可能出现的参数的其他设定如可适用于本申请，也应包含在本申请保护范围以内，并在此以引用方式包含于此。

在本申请一具体实施例中，以表一中各参数的设定数据，第一光电开关s1为例，如图4所示。其中，step1～step2为一个判定周期的基准点，进一步地，将所述判定周期内的相关数据进行清除，其中，所述相关数据包括所述投光器的投光状态及所述有效光信号的数量，以消除累计误差，即需要每个判定周期完后需要清除所有数据，实现方式可以是在该基准点开放一个定时周期，信号通过中断方式进入；也可以启动一个定时器，定时的周期以两组投光周期的最小公倍数值设定。step3～step5：为了同步同组信号，若在这期间收到信号，则表明前面引发中断或开启判定周期的信号是同组信号。若非同组信号，则清除状态，并重新开始判定周期。捕捉窗口的时间设定考虑捕捉窗口的时间设定考虑脉冲精度，应答时间和抗干扰能力。窗口时间越长，捕获时间越短，但抗干扰能力就越弱。

进一步地，所述方法还包括：当所述判定周期为所述第一光电开关的投光周期与第二光电开关的投光周期的最小公倍数时，若在所述判定周期的时长的2倍时间后未接收到与所述受光器同组的投光器的光信号，则放弃当前捕获任务对应的时序，将接收时序按照预设时间进行偏移。如图4中的loop1，为循环周期，在实际判定中，存在最优和最恶的状态。最优为两组信号初始相位±10us内，则不使用loop1，直接找到同组信号了。最恶状态为信号被触发后，在捕获点同组信号刚刚经过。那么loop1循环的时间为n倍最小公倍数周期，为了避免这种情况发生，还需要其他的算法：即在2倍的公倍数周期后还未收到有效信号，则放弃当前捕捉时序，将接收时序偏移一定的时间再启动同步。另外，增加捕捉窗口也是减少捕捉时间的有效办法。

继续参考图4，step6～step7：收到有效信号后，关闭信号接收通道，对有信号进行计数。判定周期清零，保证有一个判定周期的判定时间。接着，step8：判定周期没有结束，微调各gate，进入loop2，继续接收同组信号。中间没有接收到同组信号，则通过loop1返回初始状态。其中，ring2是时间微调，其目的是为了减少因为程序分支不同造成程序运行时间的差异。最后，在step9中，判定周期结束后，根据整个判定周期内有效信号的计数值是否达到设定的值，来决定输出是入光状态还是遮光状态。

在本申请一实施例中，捕捉同组信号时间的举例，假设两组脉冲的时间周期分别为75us和125us，当s2受光器捕获到s1干涉信号后，在不同的相位差条件下，受光器捕获到自己信号的延时情况，当时，首次捕获的时间约为275us；当时，首次捕获的时间约为450us,；当时，首次捕获的时间约为600us；当时，首次捕获的时间约为750us；当时，首次捕获的时间约为900us。以图5示出当时的时序图，相位差所在其他范围时的时序图与图5中类似。其中，相位差为s1受光器的入光信号与s2受光器受到s1干涉信号的时间差。

通过本申请所述的方法，进行识别投光器的投光信号，以进行设定两组受光器与投光器的对应关系防止相互干涉，可以达到两组对射型光电开关相互干涉防止的功能，弥补现有对射型光电开关的不足，达成两组对射型光电开关可紧贴安装的要求。也可达到之前因为干涉发生而无法检测的领域。同时，原先发生干涉的场合，又不得不使用对射型的光电开关的情况下，通过投光器和受光器交叉安装来避免干涉，但增加了布线和安装的成本，通过本申请所述的方法，仅进行投光器和受光器的设定，减少安装成本。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。装置权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。