本發(fā)明尤其涉及利用光學(xué)傳感器監(jiān)測(cè)輻射的方法，該傳感器至少在遭遇輻射時(shí)產(chǎn)生影響該輻射的信號(hào)且尤其是關(guān)停信號(hào)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)代的高功率激光器被應(yīng)用在用于材料加工的工業(yè)加工中。龍門式機(jī)器和機(jī)器人系統(tǒng)允許使用者最靈活地將激光射線引導(dǎo)向工件。如果激光能在光波導(dǎo)中被輸送向加工位點(diǎn)，則該系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)仍被顯著提高。為了保護(hù)身體和生命，圍繞激光區(qū)域構(gòu)建大多由金屬構(gòu)成的被動(dòng)工作(吸收)的具有單重或多重前后設(shè)置的板的防護(hù)壁板，即所謂的防護(hù)罩。在防護(hù)壁板內(nèi)，具有極高能量密度的激光射線照射。

工件加工還造成不可控的反射。直接或間接的激光射線且在最糟糕情況下是原輻射照射本身具有從外面保護(hù)人員免受輻射的任務(wù)的圍殼。根據(jù)激光設(shè)備的工作方式不同，必須在一定時(shí)間t內(nèi)保證所述保護(hù)，例如直到設(shè)備操作者能注意到故障并停機(jī)。高激光能和通常距防護(hù)壁板較小間距造成直至關(guān)停的時(shí)間越來越短，或者對(duì)防護(hù)罩的材料要求越來越苛求。因此，被動(dòng)防護(hù)壁板僅有限地適用于人員防護(hù)。

專利公開出版物de10017284c1、de10325906a1、de19629037c1純粹涉及通過不同地設(shè)計(jì)壁板表面狀況或空隙來實(shí)現(xiàn)的被動(dòng)防護(hù)。不同的導(dǎo)熱性能或反射能力被用來實(shí)現(xiàn)被動(dòng)輻射安全。但在實(shí)踐中，該防護(hù)壁板的表面已經(jīng)在短暫時(shí)間后被油、污垢和灰塵弄臟，結(jié)果，不再有護(hù)裝置的初始性能。

de3638874c2描述了一種主動(dòng)方法，其中朝向激光器的內(nèi)壁類似于熔體防護(hù)件地配備有電活性導(dǎo)體。相比于在此所述的裝置，在此只能在內(nèi)壁的吸收性能準(zhǔn)確與激光波長協(xié)調(diào)并且還包含電活性保險(xiǎn)部件時(shí)才有可靠功能。為了能將該系統(tǒng)例如用于具有很小的射線直徑的光纖激光，該電導(dǎo)體必須細(xì)密蜿蜒地被嵌埋在壁板中，這意味著高昂的結(jié)構(gòu)支出和成本密集支出。

de8908806描述了一種近似等同于上述情況的裝置。

de19940476a1描述了一種借助任意傳感器識(shí)別光線的主動(dòng)裝置。但在此方法中防護(hù)壁板設(shè)計(jì)是功能的主要組成部分。在朝向激光器的壁板上采用熱傳感器根據(jù)壁板材料的導(dǎo)熱性能要求相當(dāng)可觀數(shù)量的傳感器用于可靠關(guān)停。所描述的內(nèi)部具有光學(xué)傳感器和帶膜的孔板壁的變型又要求特殊設(shè)計(jì)的壁板件。

由ep-b-0321965公開了用于檢測(cè)從工作區(qū)射出的激光射線的裝置和方法。為此，該工作區(qū)被壁板包圍，在壁板內(nèi)設(shè)有探測(cè)器，借此測(cè)量通過照中壁板的激光射線產(chǎn)生的照明。為了檢查該傳感器，在包圍內(nèi)空部的殼體中設(shè)置發(fā)光件，其輻射被接收器接收以檢查其功能。

從gb-a-2171513中知道了用于激光射線檢查的安全系統(tǒng)。在此，激光射線借助接收器被檢測(cè)。為了檢查接收器的功能可靠性，設(shè)有紅外光源，其輻射被接收器測(cè)定。

由de102006026555a1公開了一種在防護(hù)罩的規(guī)定局部體積內(nèi)檢測(cè)光線如激光射線的方法。當(dāng)激光射入時(shí)，用于關(guān)停激光器的信號(hào)被觸發(fā)。

由ep1746334b1公開了一種用于屏蔽激光區(qū)的激光防護(hù)壁板。在壁板中設(shè)有多個(gè)傳感器，它們對(duì)內(nèi)壁上的“熱點(diǎn)”做出反應(yīng)并相應(yīng)提供輸出信號(hào)以停斷激光射線。

這兩份公開出版物的共同之處是，在待監(jiān)測(cè)的壁板體積內(nèi)也設(shè)有發(fā)出用于安全技術(shù)所需要的自我監(jiān)測(cè)(傳感器功能檢查)的檢查輻射的光源。

由de102008016856a1公開了一種防輻射件，其中，傳感器根據(jù)防輻射件殼罩的穿透檢測(cè)位于艙室內(nèi)的外界參考輻射源的光的入侵，并相應(yīng)提供信號(hào)以關(guān)停激光器。不存在傳感器的自我監(jiān)測(cè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明基于以下任務(wù)，采用光學(xué)傳感裝置用于尤其是主動(dòng)激光防護(hù)壁板或防輻射件，在這里，其功能能力被檢查，但不必采用利用在光學(xué)待檢體積內(nèi)的光源或輻射源的主動(dòng)光學(xué)檢查。

作為應(yīng)用，尤其應(yīng)該有替代的主動(dòng)激光防護(hù)壁板傳感器、主動(dòng)激光防護(hù)壁板、主動(dòng)激光防護(hù)壁板件(和還有其在被動(dòng)防護(hù)壁板前的超前變型)和主動(dòng)激光防護(hù)艙。

本發(fā)明的出發(fā)點(diǎn)可以是已知地監(jiān)測(cè)空腔是否有入侵的輻射如激光射線，就像從前述現(xiàn)有技術(shù)中知道的那樣。

為了完成該任務(wù)而最好規(guī)定，采用具有暗電流脈沖的傳感器，所述暗電流脈沖作為傳感器的功能能力信號(hào)被分析。

尤其采用spad(單光子雪崩二極管)作為傳感器。

這些傳感器被用于檢測(cè)甚至單獨(dú)的光子，因而是極其敏感的。

這些傳感器的特點(diǎn)是，它們就在擊穿之前不久與其截止方向相反地承受相應(yīng)高的電壓。入射光于是產(chǎn)生自由載流子，其然后通過雪崩擊穿用于在spad的截止方向上的電流。

如果電流被中斷(或者電壓降低至低于擊穿電壓)，則電流減小，且所述spad處于其截止?fàn)顟B(tài)并可隨后承受電壓。利用入射光，于是再次引發(fā)電流脈沖，結(jié)果，與入射光相關(guān)地得到一連串的電流脈沖。

但spad二極管的特點(diǎn)還在于，因?yàn)樗拥摹案摺彪妷?，故也由熱決定地已經(jīng)出現(xiàn)雪崩擊穿，進(jìn)而在沒有光入射情況下也出現(xiàn)與溫度相關(guān)的電流脈沖率。因此，所獲得的spad模塊也通常用帕貼爾元件被主動(dòng)冷卻，以便能將其保持在恒定溫度，進(jìn)而考慮恒定的“暗電流脈沖率”。

本發(fā)明也考慮按照“蓋革模式”工作的apd(雪崩光電二極管)作為互感器。

本發(fā)明恰恰利用“暗電流脈沖”作為傳感器的功能能力信號(hào)，因?yàn)?/p>

-如果未發(fā)生所述脈沖，則該傳感器出故障。

-如果二極管長久接通，則許多光照中二極管，從而二極管無法再轉(zhuǎn)入截止?fàn)顟B(tài)或二極管具有內(nèi)部短路。

-如果出現(xiàn)其中一種所述情況，則必須產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)如關(guān)停信號(hào)，以考慮到影響如光源如工作激光源的關(guān)停。

如果二極管高于由溫度決定的單位時(shí)間的電流脈沖的極限(即在暗電流脈沖率之上)，則從光入射至二極管開始，進(jìn)而出現(xiàn)例如激光防護(hù)壁板件或激光防護(hù)壁板的擊穿，從而必然產(chǎn)生用于工作激光源關(guān)停的關(guān)停信號(hào)。這是處于其在主動(dòng)激光防護(hù)壁板中應(yīng)用時(shí)的二極管的正?！胺雷o(hù)情況”。

二極管的布線可以如已知那樣只能純無源地設(shè)計(jì)成具有前置電阻(被動(dòng)熄滅)以產(chǎn)生所述脈沖狀況。但無源布線有以下缺點(diǎn)，spad的“恢復(fù)時(shí)間”較長，結(jié)果，也可以伴隨發(fā)現(xiàn)電流脈沖而主動(dòng)降低電壓并接著又提高以獲得縮短的恢復(fù)時(shí)間(主動(dòng)熄滅)?！盎謴?fù)時(shí)間”同時(shí)是傳感器的盲相，因?yàn)樵诖藭r(shí)間內(nèi)無法探測(cè)到光子。因此，必須根據(jù)應(yīng)用將其選擇短的盲相。

即，根據(jù)本發(fā)明的方法分析一個(gè)或多個(gè)主動(dòng)或被動(dòng)脈沖光傳感器或輻射傳感器的電流脈沖或電壓脈沖，在這里，該傳感器在黑暗情況下也在閉合體積內(nèi)還穩(wěn)定地產(chǎn)生電流脈沖或電壓脈沖。

所述脈沖被轉(zhuǎn)換為頻率或計(jì)數(shù)速率。所述頻率或脈沖率的最小脈沖率被監(jiān)測(cè)。如果低于最小脈沖率，則產(chǎn)生關(guān)停信號(hào)，這例如導(dǎo)致激光射線停斷。

另外，所述頻率或脈沖率的最大脈沖率被監(jiān)測(cè)。如果高于最大脈沖率，則同樣最好產(chǎn)生關(guān)停信號(hào)，這導(dǎo)致如激光射線的停斷。

為了針對(duì)安全的監(jiān)測(cè)，在不同的分析路徑中進(jìn)行兩次脈沖分析。

另外，被如此監(jiān)測(cè)的防護(hù)壁板件或雙壁防護(hù)罩的體積可以具有可關(guān)閉的多個(gè)開口。通過開口的打開，同樣可以實(shí)現(xiàn)借助入射光的傳感器測(cè)試，例如用于在板件制造后的封閉測(cè)試或者定期測(cè)試，當(dāng)無法排除在閉合件內(nèi)的傳感器的臟污時(shí)。

與脈沖計(jì)數(shù)率方法無關(guān)地，用于傳感器測(cè)試的主動(dòng)防護(hù)壁板也可以在最簡單情況下具有自動(dòng)操作的蓋用于封閉傳感器測(cè)試用開口。

或者，所述開口也可以通過光學(xué)開關(guān)件被封閉，其或許也可開關(guān)地只透過傳感器接收光譜的一部分。通過自動(dòng)啟閉的開口，光可以從外面進(jìn)入壁板并且必然用于傳感器做出相應(yīng)響應(yīng)。如果未發(fā)生所述響應(yīng)，則產(chǎn)生關(guān)停信號(hào)，這導(dǎo)致激光射線的停斷。

不僅從說明書中、也從權(quán)利要求書中得到表征本發(fā)明的特征，但權(quán)利要求書就其特征組合而言并不受限制。相反，總體即尤其在說明書中所公開的特征中的一些特征單獨(dú)地以及在可能的組合方式中被認(rèn)定為是有創(chuàng)造性的。