一种激光安全应用防护系统及方法与流程

1.本发明涉及激光应用安全防护领域，特别是一种激光安全应用防护系统及方法。


背景技术：

2.近年来，在一些公共领域，比如公园、景区等，为了营造出更加生动的环境和氛围，以及舒适和娱乐的艺术效果，激光照明应用越来越多。
3.激光在照明方面的应用，有其显著的特点，如高亮度、方向性好、单色性好、响应速度快、寿命长、能耗低，发散角小、投射距离远、功率密度高，发光元件体积更小，结构更加紧凑。在这些性能方面，都优于其他种类的光源(钨丝灯、荧光节能灯、led灯)。
4.同时，由于激光的这些特性，在照明应用方面存在着安全隐患。容易对人眼造成伤害，容易对皮肤造成伤害，容易引燃易燃品。
5.目前，激光在照明应用的安全措施，常见的有三类，一是通过使用场所规避激光的安全隐患，如高速路上的激光灯对空照射；二是激光使用由激光安全员控制，如舞台激光；三是激光激发荧光粉产生白光，降低激光的能量密度。其中只有第三类是通过技术手段来提高激光使用的安全性，但是其安全控制效果还是相对较弱，因此要扩大激光在照明领域的应用范围，激光应用的安全控制技术仍需进一步提高。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于，提供一种激光安全应用防护系统及方法。本发明具有能够有效提高激光应用安全性的特点。
7.本发明的技术方案：一种激光安全应用防护系统，包括经通讯方式相连的激光产生装置和激光锁定终止装置，激光产生装置和激光锁定终止装置之间形成有激光光路；
8.所述激光产生装置，用于控制激光的输出和关闭，且输出的激光带有激光源的身份信息；
9.所述激光锁定终止装置用于监测激光状态并采用通讯方式将激光状态反馈至激光产生装置。
10.前述的一种激光安全应用防护系统中，所述激光产生装置包括激光源控制部分和激光光学部分；所述激光源控制部分包括激光源控制电路板，激光源控制电路板连接有电流源电路；所述激光源控制电路板还连接有始端通讯模块；所述激光光学部分包括激光发光体和光学调整组件。
11.前述的一种激光安全应用防护系统中，所述激光锁定终止装置包括控制电路板，控制电路板连接有光敏组件和终端通讯模块，光敏组件的进光侧还设有光学隔板。
12.一种激光安全应用防护方法，通过激光锁定终止装置实时监测激光输出状态，锁定激光光路，当激光光路被遮挡或偏离设定激光光路，判定为激光应用的不安全状态，激光产生装置关闭激光输出或者降低激光输出功率。
13.前述的一种激光安全应用防护方法中，激光产生装置发出带有激光源身份信息的
激光，激光锁定终止装置阻断激光产生装置所发出激光的传输，并识别激光中带有的激光源的身份信息，实时监测激光源所发出激光的有/无状态；
14.激光锁定终止装置通过通讯方式将监测到的激光状态发送至激光产生装置，激光产生装置根据自身发出的激光状态和激光锁定终止装置监测到的激光状态综合判断，识别激光是否偏离光路或光路被遮挡；
15.当激光产生装置识别到所发出的激光偏离光路或光路被障碍物遮挡，激光产生装置关闭激光输出或者降低激光输出功率。
16.前述的一种激光安全应用防护方法中，激光产生装置发出的激光通过pwm脉宽调制载波激光源的身份信息；所述激光锁定终止装置通过光敏元件，结合pwm脉宽解调软件算法，识别激光的身份信息。
17.pwm脉宽调制中，至少包括但不限于两种不同占空比类型的脉冲，分别对应二进制编码的码元“0”和“1”,亦可增加其他占空比类型的脉冲，比如“起始位”、“停止位”、“校验位”等；
18.所述激光锁止器通过光敏元件实时监测所述激光的状态(有/无)，并通过通讯方式告知所述激光源，所述激光源实时判断所述激光的输出状态和所述激光锁止器监测到所述激光状态的对应关系，若所述激光的输出状态为“有”，所述激光锁止器检测到的所述激光状态为“有”，判定该对应关系为“正常”；若所述激光的输出状态为“无”，所述激光锁止器检测到的所述激光状态为“无”，判定该对应关系为“正常”；其他情况判定为“异常”。当对应关系为“异常”时，所述激光源关闭激光输出。
19.前述的一种激光安全应用防护方法中，所述激光锁定终止装置通过光敏元件实时监测所述激光状态，通过通讯告知激光产生装置，激光产生装置实时判断激光的输出状态和所述激光锁定终止装置监测到所述激光状态的对应关系，
20.若激光的输出状态为“有”，所述激光锁定终止装置检测到的激光状态为“有”，判定该对应关系为“正常”；
21.若激光的输出状态为“无”，所述激光锁定终止装置检测到的激光状态为“无”，判定该对应关系为“正常”；
22.其他情况判定为“异常”；
23.当对应关系为“异常”时，激光产生装置关闭激光输出。
24.前述的一种激光安全应用防护方法中，所述通讯方式包括有线通讯和/或无线通讯。
25.前述的一种激光安全应用防护方法中，有线通讯方式包括rs232通讯、rs485通讯、rs422通讯、can通讯和/或以太网通讯；无线通讯方式包括wifi通讯、蓝牙通讯、zigbee通讯和/或2g/3g/4g/5g通讯。
26.与现有技术相比，本发明通过激光产生装置和激光锁定终止装置之间的相互配合，实时监测激光的传输状态，结合激光的输出状态，判断激光输出是否正常，正常时激光可安全输出，异常时关闭激光输出或者降低激光输出功率；从而可以消除了大功率(大于500mw)激光存在的对人眼、对皮肤以及容易引起火灾的潜在安全隐患，极大提高了激光应用的安全性。与此同时，本发明激光产生装置通过pwm脉宽调制光载波激光源的身份信息，激光锁定终止装置通过通讯发出的激光状态，除包括激光有/无信息外，还包括激光源的身
份信息；这样利于采用本发明所描述的方法开发的产品易于组网通讯，也消除了其他的非激光信号对激光锁定终止装置造成的光信号干扰。综上所述，本发明具有能够有效提高激光应用安全性的特点。
附图说明
27.图1是本发明实施例给出的一种激光安全应用防护方法的应用模型；
28.图2为激光产生装置核心组成结构示意图；
29.图3为激光锁定终止装置核心组成结构示意图；
30.图4为本发明防护方法的流程图；
31.图5为pwm脉宽调制/脉宽解调的码元定义视图。
32.附图中的标记为：1—激光产生装置；2—激光光路；3—激光锁定终止装置；11—激光源控制部分；111—激光源控制电路板；112—电流源电路；113—始端通讯模块；12—激光光学部分；121—激光发光体；122—光学调整组件；21—激光源输出的激光；22—输出到激光锁止器上的激光；311—光学隔板；321—控制电路板；322—光敏元件；323—终端通讯模块。
具体实施方式
33.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
34.实施例。一种激光安全应用防护系统，用于消除在激光应用中，超过500mw的激光在应用中带来的对人眼，对皮肤以及容易引燃易燃品等安全隐患。
35.本发明实例给出的方法和装置，其基本技术方法是通过实时监测激光输出状态，锁定激光光路，当激光光路被遮挡或偏离设定激光光路，判定为激光应用的不安全状态，激光源关闭或降低激光输出功率。
36.具体地，本发明实例装置是由激光产生装置(激光源)和激光锁定终止装置(激光锁止器)组成，激光源输出激光，激光中带有激光源身份信息，激光截止器实时监测激光状态(有/无)，并阻断激光的传输，激光截止器将检测到的激光状态(有/无)实时通过通讯方式送给激光源，激光源根据激光的输出状态(有/无)和激光锁止器监测到的激光状态(有/无)，判断激光是否在设定激光光路中。当激光输出状态为“有”，激光锁止器将测到的激光状态为“有”，判定为激光在设定光路中，激光源可正常输出激光；当激光输出状态为“有”，激光锁止器将测到的激光状态为“无”，判定为激光偏离设定光路或激光设定光路被遮挡，激光源关闭激光输出；当激光输出状态为“无”，激光锁止器将测到的激光状态为“无”，判定为激光在设定光路中，激光源可正常输出激光；当激光输出状态为“无”，激光锁止器将测到的激光状态为“有”，判定为激光锁止器有其他光信号干扰，判定为异常情况，激光源关闭激光输出；
37.本发明提供的一种激光安全应用防护系统，包括：
38.激光源，激光锁止器；
39.激光源能输出激光，且能通过pwm脉宽调制载波激光源的身份信息；
40.激光锁止器能阻断激光的传输，能通过pwm脉宽解调识别激光源的身份信息，能实
时监测激光源发出的激光状态；
41.激光源具有通讯能力，能接收激光锁止器发出的激光状态信息；激光锁止器具有通讯能力，能定时发送激光状态信息；
42.激光源输出激光，激光锁止器终止激光传输，激光在激光源和激光锁止器之间传输，激光源和激光锁止器两点之间是激光设定的激光光路。
43.激光源具有分析判断能力，控制激光输出能力。激光源对激光的输出状态(有/无)和激光锁止器监测到的激光状态(有/无)进行对比，若激光输出状态为“有”，激光锁止器检测到的见光状态为“有”，或激光输出状态为“无”，激光锁止器检测到的见光状态为“无”，激光源判定激光输出正常，激光源输出激光。若激光输出状态为“有”，激光锁止器检测到的见光状态为“无”，或激光输出状态为“无”，激光锁止器检测到的见光状态为“有”，激光源判定激光光路异常，激光源关闭激光输出。
44.本实施例中给出的装置，其中：
45.如图1所示，图1为本发明实施例模型，标识1为激光源，标识2为激光源发出的激光光路(设定光路)，标识3为激光锁止器。
46.如图2所示，图2为本发明实施例的标识1激光源特征组成，标识11为标识1的电路特征组成部分，标识12为标识1的光学特征组成部分；在标识11中，至少包括标识111的cpu、标识112的电流源和标识113的始端通讯模块；在标识12中，包括标识121的激光发光体和标识122的光学调整组件；标识21为标识1激光源输出的激光。
47.特别地，图2所示的实施例只是本发明实施例中的一种。在其他实施例中，标识121的激光发光体可以是单独的发光体r(红色)、发光体g(绿色)、发光体b(蓝色)或其他颜色的发光体，亦可以是发光体r(红色)、发光体g(绿色)、发光体b(蓝色)或其他颜色的发光体的任意组合；标识113的始端通讯模块可以是无线通讯模块，亦可以是有线通讯模块，其中有线通讯模块包括但不限于rs232通讯、rs485通讯、rs422通讯、can通讯、以太网通讯，无线通讯模块包括但不限于wifi通讯、蓝牙通讯、zigbee通讯、2g/3g/4g/5g通讯。
48.如图3所示，图3为本发明实施例的标识3的激光锁止器特征组成，标识为22的是标识3的激光锁止器接收到的激光，标识为311的是标识3激光锁止器的光学隔板，标识为322的是标识3激光锁止器的光敏元件，标识321的是标识3激光锁止器的cpu(控制电路板)，标识为323的是标识3激光锁止器的终端通讯模块。
49.特别地，图3所示的实施例只是本发明实施例中的一种。在其他实施例中，标识323的讯模块可以是无线通讯模块，亦可以是有线通讯模块，其中有线通讯模块包括但不限于rs232通讯、rs485通讯、rs422通讯、can通讯、以太网通讯，无线通讯模块包括但不限于wifi通讯、蓝牙通讯、zigbee通讯、2g/3g/4g/5g通讯。
50.如图4所示，图4为本发明实施例的激光应用安全判断逻辑。该判断逻辑运行在激光源的cpu(激光源控制电路板)中。
51.如图5所示，图5为pwm脉宽调制/脉宽解调激光载波激光源的身份信息用到的码元“1”和码元“0”的定义。
52.特别地，图5所示的实施例只是本发明实施例中的一种。在其他实时例中，码元“1”和码元“0”的占空比不限于图5中的定义，亦可定义为其他比例的占空比；且还可以增加其他的码元类型，但至少包括码元“1”和码元“0”占空比定义。
53.具体地，标识1的激光源中的标识111的cpu控制标识112的电流源给标识121的激光发光体供电，经过标识122的光学调整组件发出标识21的激光，标识21的激光中通过pwm载波标识1的激光激光源的身份信息，标识1的激光源的身份信息由若个码元“1”和若干个码元“0”组成。标识2的激光锁止器中的标识322的光敏元件接收到标识1的激光源发出的标识22的激光，标识22的激光在到达标识322的光敏元件之前，先经过标识3的激光锁止器上的标识311的光学隔板，标识311的光学隔板是一种磨砂玻璃，标识22的激光穿过标识311的光学隔板时，会在磨砂面发生光的漫反射，并有一部分标识22的激光穿过标识311的光学隔板，到达标识3的激光锁止器的标识322的光敏元件，标识322的光敏元件将光信号转换成电信号发送给标识3的激光锁止器中的标识321的cpu，标识3的激光锁止器的标识321的cpu将监测到的标识22的激光的状态实时通过标识3的激光锁止器的标识323的通讯组件发送给标识1的激光源。标识1的激光源通过其标识113的通讯组件接收标识22的激光的状态。标识1的激光源中的标识111的cpu分析标识1的激光源发出的标识21的激光的状态和接收到的标识22的激光的状态对应关系，根据图4所示的激光应用安全判断逻辑，当标识21的激光的状态和标识22的激光的状态一致时，判定为激光传输正常，标识1的激光源可正常输出激光。当标识21的激光的状态和标识22的激光的状态不一致时，判定为激光传输异常，标识1的激光源关闭激光输出。

技术特征：
1.一种激光安全应用防护系统，其特征在于：包括经通讯方式相连的激光产生装置(1)和激光锁定终止装置(3)，激光产生装置(1)和激光锁定终止装置(3)之间形成有激光光路(2)；所述激光产生装置(1)，用于控制激光的输出和关闭，且输出的激光带有激光源的身份信息；所述激光锁定终止装置(3)用于监测激光状态并采用通讯方式将激光状态反馈至激光产生装置。2.根据权利要求1所述的一种激光安全应用防护系统，其特征在于：所述激光产生装置(1)包括激光源控制部分(11)和激光光学部分(12)；所述激光源控制部分(11)包括激光源控制电路板(111)，激光源控制电路板(111)连接有电流源电路(112)；所述激光源控制电路板(111)还连接有始端通讯模块(113)；所述激光光学部分(12)包括激光发光体(121)和光学调整组件(122)。3.根据权利要求1所述的一种激光安全应用防护系统，其特征在于：所述激光锁定终止装置(3)包括控制电路板(321)，控制电路板(321)连接有光敏组件(322)和终端通讯模块(323)，光敏组件(322)的进光侧还设有光学隔板(311)。4.应用权利要求1-3中任一项所述的一种激光安全应用防护方法，其特征在于：通过激光锁定终止装置实时监测激光输出状态，锁定激光光路，当激光光路被遮挡或偏离设定激光光路，判定为激光应用的不安全状态，激光产生装置关闭激光输出或者降低激光输出功率。5.根据权利要求4所述的一种激光安全应用防护方法，其特征在于：激光产生装置发出带有激光源身份信息的激光，激光锁定终止装置阻断激光产生装置所发出激光的传输，并识别激光中带有的激光源的身份信息，实时监测激光源所发出激光的有/无状态；激光锁定终止装置通过通讯方式将监测到的激光状态发送至激光产生装置，激光产生装置根据自身发出的激光状态和激光锁定终止装置监测到的激光状态综合判断，识别激光是否偏离光路或光路被遮挡；当激光产生装置识别到所发出的激光偏离光路或光路被障碍物遮挡，激光产生装置关闭激光输出或者降低激光输出功率。6.根据权利要求5所述的一种激光安全应用防护方法，其特征在于：激光产生装置发出的激光通过pwm脉宽调制载波激光源的身份信息；所述激光锁定终止装置通过光敏元件，结合pwm脉宽解调软件算法，识别激光的身份信息。7.根据权利要求5所述的一种激光安全应用防护方法，其特征在于：所述激光锁定终止装置通过光敏元件实时监测所述激光状态，通过通讯告知激光产生装置，激光产生装置实时判断激光的输出状态和所述激光锁定终止装置监测到所述激光状态的对应关系，若激光的输出状态为“有”，所述激光锁定终止装置检测到的激光状态为“有”，判定该对应关系为“正常”；若激光的输出状态为“无”，所述激光锁定终止装置检测到的激光状态为“无”，判定该对应关系为“正常”；其他情况判定为“异常”；当对应关系为“异常”时，激光产生装置关闭激光输出。
8.根据权利要求5所述的一种激光安全应用防护方法，其特征在于：所述通讯方式包括有线通讯和/或无线通讯。9.根据权利要求8所述的一种激光安全应用防护方法，其特征在于：有线通讯方式包括rs232通讯、rs485通讯、rs422通讯、can通讯和/或以太网通讯；无线通讯方式包括wifi通讯、蓝牙通讯、zigbee通讯和/或2g/3g/4g/5g通讯。

技术总结
本发明公开了一种激光安全应用防护系统及方法，包括经通讯方式相连的激光产生装置(1)和激光锁定终止装置(3)，激光产生装置(1)和激光锁定终止装置(3)之间形成有激光光路(2)；所述激光产生装置(1)，用于控制激光的输出和关闭，且输出的激光带有激光源的身份信息；所述激光锁定终止装置(3)用于监测激光状态并采用通讯方式将激光状态反馈至激光产生装置。防护方法为通过激光锁定终止装置实时监测激光输出状态，锁定激光光路，当激光光路被遮挡或偏离设定激光光路，判定为激光应用的不安全状态，激光产生装置关闭激光输出或降低激光输出功率。本发明具有能够有效提高激光应用安全性的特点。安全性的特点。安全性的特点。


技术研发人员：程世友 张芳江 范俊杰 毛伟良 韩金鹏 杨兴波
受保护的技术使用者：浙江晶日科技股份有限公司
技术研发日：2023.03.28
技术公布日：2023/7/7