安全光栅的三种防护风险,3D立体防护如何补上最后一道防线?

深圳市湾测技术有限公司

17小时前

光电防护装置检测的是有没有东西穿过这条平面,不是这片区域现在有没有人。...安全光幕属于电敏防护设备(ESPE),产品标准系列为IEC61496-1/-2。

光幕没坏,指示灯全程绿色,围栏也完好无损——但人还是在设备里出了事。这不是假设。在汽车制造、锂电产线、3C装配、金属加工等行业的生产现场,此类"防护装置正常运行、安全事故却依然发生"的案例屡见不鲜。值得关注的是:这些场景在国际标准 ISO 13849-1:2023 中均有明确对应条款,然而不少企业在设备选型与验收环节并未真正对照执行。

a959381ec3d8dd8faefedd6793333039.png

本文系统拆解三种典型防护失效场景,厘清相关标准要求,并阐述以3D立体感知与AI人/物分离技术为代表的新一代立体安全传感器,是如何从技术层面补上这些漏洞的。

bced3ff87ac7aa9c4201ff626a510f37.png

安全光幕本质上是一道二维感应面,围栏是一圈物理阻挡。它们设计用来防的是"沿正常路径穿越",而非"这个空间内不能有人"。

生产现场的实际情况往往是:设备侧面设有检修口,光幕仅覆盖正对通道的一面,检修口一侧处于无防护状态。人员若从检修口进入,全程不会触发光幕,指示灯始终显示正常。围栏同理——可阻挡沿正常路线行进的人员,但难以防范钻越缝隙、翻越围栏等非常规进入行为。

核心认知

光电防护装置检测的是"有没有东西穿过这条平面",不是"这片区域现在有没有人"。这是两件完全不同的事。

?标准依据:

安全光幕属于电敏防护设备(ESPE),产品标准系列为 IEC 61496-1/-2。ISO 13849-1:2023 第6.1.1条明确要求,具有专门产品标准的子系统,除满足本标准外,还应满足对应产品标准的要求。

dd86edd0297de103c13fdd5b58fc1ffb.png

维修人员进入设备内部处理卡料故障。进入瞬间光幕触发一次,随后人员滞留设备内部继续作业——感应区域不再有物体穿越,光幕恢复正常状态。

外部操作人员的视线被设备遮挡,无法确认内部是否有人。经检查后按下复位按钮,设备随即启动……

核心认知

光幕响应的是"穿越"这个动作,不是"区域内有人"这个状态。一台完全正常的光幕,可以在人员仍滞留设备内部时保持“沉默“。

很多管理者认为这是管理问题,只能靠制度和培训去堵。但标准并不这么认为——它对这个场景有明确的技术要求:

? ISO 13849-1:2023 第5.2.2.3条 手动复位功能

① 复位装置应设置在危险区之外,且位置应有足够视野,确保危险区内无人;

② 不应能从危险区内部激活复位功能;

③ 当危险区视野不充分时,应提供特定复位顺序,或对视野不可见区域进行监控;

④ 上述均无法实现时,应采取其他等效风险降低措施。

标准在条款下明确指出:区域监控可通过"能够探测到从复位位置看不见的危险区内人员存在的感应装置"来实现。

? ISO 13849-1:2023 第5.2.2.10条 维护任务的安全功能

设计时应考虑"操作者执行复位和再启动时,维护人员正处于危险区内"的情形。

换句话说,滞留不是"没办法的事",而是设计阶段就应该被技术手段解决的问题。

8b2fc375e0f87e32ee0afd3a6783a737.png

AGV载运料箱经过防护区域时,料箱边缘、反光包装膜等因素可能导致传感器将其误判为人员闯入,造成产线频繁停机。在交期紧张、问题长期未得到根治的情况下,现场可能出现以下非常规操作:

• 用所谓"屏蔽功能"关掉某个时间窗口;

• 私自在电气柜里短接一根线;

• 拿挡板把Muting传感器物理挡住。

产线运行恢复顺畅,安全防护却已彻底失效。

? ISO 13849-1:2023 第3.1.15条 + 第5.2.2.6条

Muting(屏蔽)的定义是:由安全相关控制系统实现的、对安全功能的临时"自动"暂停。标准明确要求:

① muting功能应自动启动、自动终止;

② 传感器信号错误时不应允许进入屏蔽状态;

③ 执行muting的控制系统本身应具备适当安全性能;

④ 具体实施应满足 IEC 62046:2018。

现场人工短接、贴挡板、拨开关的做法,按标准定义根本不是muting——它只是把防护关掉了。

? ISO 13849-1:2023 第5.2.3条 最小化旁路安全功能的动机

旁路安全功能的动机应在安全相关控制系统设计中被最小化。该条注解明确指出:"安全研究表明,大量伤害事故源于安全功能或防护装置被旁路。"

标准列出了诱发旁路的典型情形,包括:该措施妨碍任务完成;该措施拖慢生产;该措施用起来很麻烦;对软硬件存在不受限制的访问权限等。

误报率控制不好的防护装置,本身就在制造旁路动机。这不是一线员工的安全意识问题,而是选型和设计阶段就必须解决的技术问题。

989575688b471c721ecc42c1691c5c70.png

三种事故的共性根因只有一个:传统光幕和围栏解决的是"线"和"面"的问题,而车间需要的是"空间"的持续监控。

ISO 13849-1:2023 第5.2.2.3条已经给出了方向——采用"能够探测危险区内人员存在的感应装置"进行区域监控。基于3D-TOF(飞行时间)原理的立体安全传感器,正是这一技术路径的典型实现。

image.png

需要强调的是:3D立体安全传感器是给现有防护"多加一层",而非替代光幕和围栏。任何单一防护装置都不应成为车间安全的唯一防线——纵深防御才是标准倡导的原则。

a62ad0d9c852323ad29bb8071f50c10b.png

LT-3006-E(Advanced)立体安全传感器

image.png

基于3D-TOF原理获取三维空间图像,内置AI人/物分离算法,是国内首款、亚洲同类型首款通过TÜV功能安全认证的立体安全传感器,回路安全等级达到 ISO 13849 PL d / Cat.2。

针对三种事故场景的技术对策

破解"误入":最大8.4m(X) × 5.7m(Y) @6m(Z)立体防护区域,70°(H) × 51°(V)检测视角,覆盖传统光幕无法触及的侧面和上方空间,支持8个区域组、每组最多4个防护区域的自由配置。

破解"滞留":25fps实时三维成像,持续监控区域内人员存在状态,而非仅检测"穿越瞬间";人员滞留期间设备无法复位,从技术层面满足ISO 13849-1:2023第5.2.2.3条对区域监控的要求。

破解"误判旁路":Advanced版本内置AI人物分离算法,本地脱机运行,精准区分人员、AGV、料箱与机械手。物料经过不再误触发停机,从根源上消除第5.2.3条所指出的旁路动机。传感器自带芯片处理,无需额外配置工控机。

典型应用场景

机械臂危险运行区域:焊接、装配、上下料等工位,人机协作无法安装围栏时,立体传感器实时监测人员进入危险区,立即输出停机信号。

码垛机器人工作站:栈板堆积、机械手作业形成复杂环境,传统光栅存在盲区。LT系列全区域监控人员闯入与滞留,不受货物和设备影响。

锂电高压测试工位:人员误入高压充放电测试区可能造成严重伤害。LT系列立体防护不受连接电缆干扰,零误报,人员逗留期间设备无法复位。

移动机器人通道:AGV/AMR运行通道需同时保障人员安全和物流效率。AI人物分离确保AGV正常通行、人员进入时停机。

光电防护装置检测的是有没有东西穿过这条平面,不是这片区域现在有没有人。...安全光幕属于电敏防护设备(ESPE),产品标准系列为IEC61496-1/-2。

光幕没坏,指示灯全程绿色,围栏也完好无损——但人还是在设备里出了事。这不是假设。在汽车制造、锂电产线、3C装配、金属加工等行业的生产现场,此类"防护装置正常运行、安全事故却依然发生"的案例屡见不鲜。值得关注的是:这些场景在国际标准 ISO 13849-1:2023 中均有明确对应条款,然而不少企业在设备选型与验收环节并未真正对照执行。

a959381ec3d8dd8faefedd6793333039.png

本文系统拆解三种典型防护失效场景,厘清相关标准要求,并阐述以3D立体感知与AI人/物分离技术为代表的新一代立体安全传感器,是如何从技术层面补上这些漏洞的。

bced3ff87ac7aa9c4201ff626a510f37.png

安全光幕本质上是一道二维感应面,围栏是一圈物理阻挡。它们设计用来防的是"沿正常路径穿越",而非"这个空间内不能有人"。

生产现场的实际情况往往是:设备侧面设有检修口,光幕仅覆盖正对通道的一面,检修口一侧处于无防护状态。人员若从检修口进入,全程不会触发光幕,指示灯始终显示正常。围栏同理——可阻挡沿正常路线行进的人员,但难以防范钻越缝隙、翻越围栏等非常规进入行为。

核心认知

光电防护装置检测的是"有没有东西穿过这条平面",不是"这片区域现在有没有人"。这是两件完全不同的事。

?标准依据:

安全光幕属于电敏防护设备(ESPE),产品标准系列为 IEC 61496-1/-2。ISO 13849-1:2023 第6.1.1条明确要求,具有专门产品标准的子系统,除满足本标准外,还应满足对应产品标准的要求。

dd86edd0297de103c13fdd5b58fc1ffb.png

维修人员进入设备内部处理卡料故障。进入瞬间光幕触发一次,随后人员滞留设备内部继续作业——感应区域不再有物体穿越,光幕恢复正常状态。

外部操作人员的视线被设备遮挡,无法确认内部是否有人。经检查后按下复位按钮,设备随即启动……

核心认知

光幕响应的是"穿越"这个动作,不是"区域内有人"这个状态。一台完全正常的光幕,可以在人员仍滞留设备内部时保持“沉默“。

很多管理者认为这是管理问题,只能靠制度和培训去堵。但标准并不这么认为——它对这个场景有明确的技术要求:

? ISO 13849-1:2023 第5.2.2.3条 手动复位功能

① 复位装置应设置在危险区之外,且位置应有足够视野,确保危险区内无人;

② 不应能从危险区内部激活复位功能;

③ 当危险区视野不充分时,应提供特定复位顺序,或对视野不可见区域进行监控;

④ 上述均无法实现时,应采取其他等效风险降低措施。

标准在条款下明确指出:区域监控可通过"能够探测到从复位位置看不见的危险区内人员存在的感应装置"来实现。

? ISO 13849-1:2023 第5.2.2.10条 维护任务的安全功能

设计时应考虑"操作者执行复位和再启动时,维护人员正处于危险区内"的情形。

换句话说,滞留不是"没办法的事",而是设计阶段就应该被技术手段解决的问题。

8b2fc375e0f87e32ee0afd3a6783a737.png

AGV载运料箱经过防护区域时,料箱边缘、反光包装膜等因素可能导致传感器将其误判为人员闯入,造成产线频繁停机。在交期紧张、问题长期未得到根治的情况下,现场可能出现以下非常规操作:

• 用所谓"屏蔽功能"关掉某个时间窗口;

• 私自在电气柜里短接一根线;

• 拿挡板把Muting传感器物理挡住。

产线运行恢复顺畅,安全防护却已彻底失效。

? ISO 13849-1:2023 第3.1.15条 + 第5.2.2.6条

Muting(屏蔽)的定义是:由安全相关控制系统实现的、对安全功能的临时"自动"暂停。标准明确要求:

① muting功能应自动启动、自动终止;

② 传感器信号错误时不应允许进入屏蔽状态;

③ 执行muting的控制系统本身应具备适当安全性能;

④ 具体实施应满足 IEC 62046:2018。

现场人工短接、贴挡板、拨开关的做法,按标准定义根本不是muting——它只是把防护关掉了。

? ISO 13849-1:2023 第5.2.3条 最小化旁路安全功能的动机

旁路安全功能的动机应在安全相关控制系统设计中被最小化。该条注解明确指出:"安全研究表明,大量伤害事故源于安全功能或防护装置被旁路。"

标准列出了诱发旁路的典型情形,包括:该措施妨碍任务完成;该措施拖慢生产;该措施用起来很麻烦;对软硬件存在不受限制的访问权限等。

误报率控制不好的防护装置,本身就在制造旁路动机。这不是一线员工的安全意识问题,而是选型和设计阶段就必须解决的技术问题。

989575688b471c721ecc42c1691c5c70.png

三种事故的共性根因只有一个:传统光幕和围栏解决的是"线"和"面"的问题,而车间需要的是"空间"的持续监控。

ISO 13849-1:2023 第5.2.2.3条已经给出了方向——采用"能够探测危险区内人员存在的感应装置"进行区域监控。基于3D-TOF(飞行时间)原理的立体安全传感器,正是这一技术路径的典型实现。

image.png

需要强调的是:3D立体安全传感器是给现有防护"多加一层",而非替代光幕和围栏。任何单一防护装置都不应成为车间安全的唯一防线——纵深防御才是标准倡导的原则。

a62ad0d9c852323ad29bb8071f50c10b.png

LT-3006-E(Advanced)立体安全传感器

image.png

基于3D-TOF原理获取三维空间图像,内置AI人/物分离算法,是国内首款、亚洲同类型首款通过TÜV功能安全认证的立体安全传感器,回路安全等级达到 ISO 13849 PL d / Cat.2。

针对三种事故场景的技术对策

破解"误入":最大8.4m(X) × 5.7m(Y) @6m(Z)立体防护区域,70°(H) × 51°(V)检测视角,覆盖传统光幕无法触及的侧面和上方空间,支持8个区域组、每组最多4个防护区域的自由配置。

破解"滞留":25fps实时三维成像,持续监控区域内人员存在状态,而非仅检测"穿越瞬间";人员滞留期间设备无法复位,从技术层面满足ISO 13849-1:2023第5.2.2.3条对区域监控的要求。

破解"误判旁路":Advanced版本内置AI人物分离算法,本地脱机运行,精准区分人员、AGV、料箱与机械手。物料经过不再误触发停机,从根源上消除第5.2.3条所指出的旁路动机。传感器自带芯片处理,无需额外配置工控机。

典型应用场景

机械臂危险运行区域:焊接、装配、上下料等工位,人机协作无法安装围栏时,立体传感器实时监测人员进入危险区,立即输出停机信号。

码垛机器人工作站:栈板堆积、机械手作业形成复杂环境,传统光栅存在盲区。LT系列全区域监控人员闯入与滞留,不受货物和设备影响。

锂电高压测试工位:人员误入高压充放电测试区可能造成严重伤害。LT系列立体防护不受连接电缆干扰,零误报,人员逗留期间设备无法复位。

移动机器人通道:AGV/AMR运行通道需同时保障人员安全和物流效率。AI人物分离确保AGV正常通行、人员进入时停机。

展开
财经头条声明:所载内容仅为传递信息目的,非本站观点,亦非投资建议。据此操作,风险自负。 商务合作:app@feheadline.com
打开“财经头条”阅读更多精彩资讯
APP内打开