光学安全设备

光幕/光栅用于检测被保护区域内是否有人/物进入，无需设备操作人员采取任何行动。因此与其他安全产品相比，更加生产友好（对生产影响小）。ABB可以提供宽系列的光学安全产品，包括光幕、光栅和光束。有些产品仅具有基本功能，适用于简单应用；有些则具有更加先进的功能（如屏蔽），适用于比较严格的应用场合。

Orion光栅化繁为简，降低成本和宕机时间。

光幕还是光栅？

屏蔽

盲区

复位

光栅的安全要求？

Orion光学安全产品概览

pdf

光幕与光栅有什么区别？

光幕有多个紧密排列的光束，而光栅则只有1-4个光束。用于手指检测时，光幕的各个光束排列更为紧密，分辨率为14 mm。对于光栅，各光束通常间隔300 - 500 mm。

应该选择光栅还是光幕，往往取决于安全距离、范围和价格。短距离安全检测通常选用光幕；较长距离安全检测通常选择光栅。长距离光栅的最长检测距离可达40 m，而且价格更低。

短距离安全检测用光幕

光幕可用于机械设备或生产设备的门或窗口。在危险情形中，是否安装了安全光幕结果大不相同。如果在危险设备前安装的是短距离光幕，则人员可能会无意识地接触到设备，风险性很高。在这种情形下，如果危险设备不停止，则能避免伤害的几率微乎其微。

因此对整条制动回路设置冗余并进行监视非常重要。即使是对危险移动做终极控制的阀门和接触器也必须有后备并监视。

有关安全距离的规范要求，请见特定的C类标准，如EN 692中关于机械应力的要求。如果没有特定的C类标准，则使用EN ISO 13855。

自动化机械设备

自动化机械设备用光幕应该具有复位功能。如果机械设备设置成自动生产，则自动复位功能必须激活，无论其是否是通过保护。光幕被遮挡后，必须首先使用复位功能，然后利用单独的起动装置重启，进入新一轮循环。该复位功能同样适用于半自动机械设备。

手动操作机械设备时对操作人员的保护

在每个循环之间有1个或多个操作人员捡拾/放置工件的手动操作设备，对于光幕而言是风险最高的应用，因为每分钟可能需要数次进入机械设备的危险区域。

冲床用光幕

光幕是冲床应用中常用的一种传统的保护方式，长久以来都有详细的资料记载（请参见另一篇文章“光幕循环起动”）。冲床只能使用类型4（type 4）的光幕。

复位

在操作侧（即操作人员捡拾/放置工件的一侧），必须有单独的光幕复位功能，通常是按钮。如果安装了多个光幕（例如前/后各安装一个），则如果存在危险移动时光幕处于激活状态，必须将冲床复位后才能重启。如果循环结束后进入，无需复位。

光幕循环起动

循环起动是指机械设备通过影响光幕触发新的循环。按照定义，一个循环是指手进入并伸出一次。通常可以选择按单次循环或两次循环操作。在单次循环模式下，光幕激活一次便开始新的动作。在两次循环模式中，则需要激活光幕两次。因此操作员是通过将工件送入再取出完成设备操作。

在冲床应用中，“循环起动”是一种常用功能。但由于冲床起动无需特殊指令，因此可能会存在很多风险，所以此类机器设备操作必须满足很多条件。

对无法进入的小型冲床有一些规定，即一些限制：操作台的高度不能低于750 mm，冲程不能超过600 mm，操作台深度不能超过1000 mm。光幕的分辨率必须达到30 mm及以上。如果一个循环结束后30秒内冲床不起动，则必须先将光幕手动复位才能开始新的循环。对于循环起动的机械设备，安装光幕时必须参照机械设备的技术参数和所有相关标准及规定。

光幕安装

光幕的安装必须确保即使不激活光幕，也不会有人员被卡住/挤压的风险。最重要的是循环操作时下方、侧面和上方没有缝隙。因此光幕的下部边缘必须低于冲床操作台边缘。如果光幕上方敞开，必须调整高度，以免超出检测区（参见ISO 13855）。物理调节必须有一定限制范围，以免人员触及危险移动。

光幕检测区域和机械部件之间的间隙不能超过75 mm,以防止人员在该区域内站立。在实际应用中，若要满足该要求和所需的安全距离，通常需要附加机械保护，或附加水平安装的光幕。另一种解决方案是横向或按一定角度安装光幕。

屏蔽（旁路）

需要旁路功能的原因很多。最常见的一种是传送带或自动导引运输车（AGV）送取料需要此功能。另一种常见的应用是携带三位装置通过危险区域。

旁路功能最重要的方面是必须安全可靠，不会误动作。换句话说，有物料运输装置进入但不允许人员进入时，必须能够可靠提供旁路。若要达到最高安全等级，需要使用双重被监控的旁路系统（通常至少带2个独立信号）。如果使用传感器，建议选用不同类型的传感器，以免两个传感器由于相同原因（如常见故障）同时失灵。对于这种问题，一种解决方案（举例）是采用机械行程开关和光传感器。

为避免故意解除或操作旁路传感器/信号装置，可以连接1个安全继电器或安全PLC，以便监视在每个旁路循环内的所有传感器是否都已激活或解除。

旁路系统的种类无限多，具体取决于各个机器设备的具体要求。对于Focus II光幕，有多种旁路可选。

盲区

盲区指将光幕检测区域内一定数量的光束永久关闭。当检测区域内长期存在体积超出光幕分辨率的物体时可以使用该功能，这样不必禁用安全输出（OSSD）。当物体移出检测区域时，安全输出禁用。

盲区功能有不同的容差设置，以便允许被检测物体在检测区域内移动或振动。

一种容差设置叫“漂移盲区”，指在机械设备操作时，允许故意锁定的部分区域在检测区域范围内移动。其它光束则照常激活并提供保护，但通常分辨率会降低。

使用“盲区”功能时，非常重要的一点是光幕必须能够检测并保护未激活区域（因为没物体）中像手指/手掌之类的小型物体，具体取决于分辨率。盲区可能需要附加固定保护装置，也可能需要加大危险移动的最小安全距离。

如果不借助钥匙、工具或类似解锁装置，不能选择“盲区功能”。

复位 - 3种方式

被监视手动复位

当光幕/光栅被遮挡时，会给它所保护区域内的危险机器设备发出停止信号，同时复位灯亮起。如要重新起动机器设备，必须通过复位按钮将光幕/光栅复位。复位按钮安装在能够监视整个危险区域的位置，但在被保护区域内不能触及。对复位功能有很高要求：短路或元件故障不能触发自动复位。复位按钮置位后，输出激活，复位灯熄灭。

监视定时复位

监视定时复位（预先设置）功能的目的是：必须事先确认没有人员位于被保护区域的监视视线之外，否则不得在被保护区域之外复位。要想将光束复位（参见图），必须先按下按钮1，然后在5秒（举例）内按下第2个按钮。这在无法查看被光束保护的整个区域时，尤为重要。

自动复位

用光束做区域监测时，需要使用自动复位。如果光束激活，表示（举例）监测区域内有机器人。如有人员通过门（举例）进入同一区域时，机器人便会停止。光束无遮挡后，控制单元自动复位。

对光栅有什么安全要求？

EN 61496-1标准中有关光学安全保护的部分规定了最高安全要求。主要要求是关于安全停止功能：要求来自光源（非发射器）的光线或其他干扰不得影响安全功能。

根据安全功能的构成方式，安全元件可以分为类型2（Type 2）和类型4（Type 4）两类。类型2和类型4对应于EN ISO 13849-1标准中的类别2/PL c 和 4/ PL e。

类型4（Type 4）安全级别最高，它规定故障不能影响安全功能，并且故障发生后必须能够立即被输出检测到，或断开后不能再次连接。允许的最大散射角是±2.5°。

类型2（Type 2）规定必须有简单且被监视的安全功能，这意味安全功能必须通过定期测试来监控，这样发生故障时可以断开输出。但在测试间隙，可能会发生故障，造成安全元件失灵。测试功能可以集成在安全装置内，也可以利用外置装置（例如机器设备的控制系统）触发测试。允许的最大散射角是±5°。

光栅和光幕包含在机械设备安全指令的附录4部分，这意味需要由官方认可的机构执行外部认证流程。