光幕是一種方便且不顯眼的自動化安全組件，用于保護(hù)機(jī)器和減少事故。在許多情況下，光幕可以補(bǔ)充甚至取代鏈?zhǔn)絿鷻诤推渌残詸C(jī)械防護(hù)，同時賦予額外的系統(tǒng)功能。實(shí)際上，許多機(jī)器維護(hù)工作（如將原料裝入機(jī)器和在機(jī)器輸出端卸下成品）只有在使用光幕的情況下才能實(shí)現(xiàn)。這些安全組件的適應(yīng)性也適合在有制造人員的工作單元附近操作傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人，可以大大降低受傷的風(fēng)險。
圖 1：只要正確安裝、定期檢測并正確操作，光幕就是一種簡單、實(shí)用的保護(hù)工人免受傷害的組件。本圖中展示的是一對黃色的光幕柱，隱藏在一個透明的亞克力窗格后面，這個窗格在實(shí)際應(yīng)用中是不存在的。（圖片來源：Design World） 正如之前 Digi-Key 關(guān)于光幕基礎(chǔ)知識和基本參數(shù)的文章中所提到的，屏蔽只是設(shè)計(jì)過程中需要指定的眾多設(shè)置之一。其他相互關(guān)聯(lián)的光幕參數(shù)包括分辨率、定位、停止距離、EN ISO 13849-1 類型分類，以及用于周界控制的鏡像。 光幕屏蔽的設(shè)置、操作和測試 初始設(shè)置和校準(zhǔn)對正確的光幕操作至關(guān)重要。為了促進(jìn)這一安裝過程，如今大多數(shù)光幕制造商均將在組件上集成了 LED。這些紅綠相間的 LED 工作原理很簡單，當(dāng)發(fā)射器幕與接收器幕正確對準(zhǔn)時發(fā)綠光，未對準(zhǔn)需要進(jìn)一步調(diào)整時發(fā)紅光。安裝人員應(yīng)確保： · 與所有光幕活動區(qū)域相關(guān)的所有 LED 燈都在發(fā)綠光（表明它們已經(jīng)設(shè)置好可以正常運(yùn)行）。 · 光幕與危險機(jī)械或機(jī)器人軸的距離在光幕制造商提供的數(shù)值范圍內(nèi)，并且符合適用的 ISO、OSHA 和/或 ANSI 標(biāo)準(zhǔn)。 安裝應(yīng)分兩步進(jìn)行。首先，安裝光幕時應(yīng)該將危險機(jī)器或機(jī)器人設(shè)計(jì)保護(hù)起來且完全斷電，同時遵循恰當(dāng)?shù)纳湘i/掛牌程序。然后（核實(shí)獨(dú)立的光幕操作后）安裝人員應(yīng)將光幕連接到工作區(qū)的緊急停止裝置 (e-stop) 上，并在受保護(hù)的設(shè)備通電并以安全模式運(yùn)行的情況下重新測試系統(tǒng)。
圖 2：這里顯示的光幕是為了保護(hù)一個緊湊型生產(chǎn)機(jī)器設(shè)備上的檢修口而設(shè)計(jì)的。它的防護(hù)高度為 160、240 和 320 mm，寬度為 0.1 至 2 m，分辨率為 14 mm（用于手指檢測）或 24 mm（用于手檢測）。端對端感應(yīng)防止了盲區(qū)。（圖片來源：Banner Engineering） 當(dāng)然，光幕并不能適合所有機(jī)器防護(hù)應(yīng)用。例如，在有效機(jī)器區(qū)域附近存在高反光表面時，它們是有問題的。同時在煙氣很重的環(huán)境中，或者在空氣中有大量微粒的環(huán)境中，它們也可能發(fā)生故障。在這些情況下，由光幕保護(hù)的設(shè)備可能（如果其周界被突破）需要過長的時間才能安全停止。這個問題也可能導(dǎo)致設(shè)備將材料退出既定的活動區(qū)域。這就是為什么設(shè)計(jì)工程師在設(shè)計(jì)煙塵環(huán)境的安全系統(tǒng)時，要仔細(xì)考慮光幕是否能有效地保護(hù)人員，或者是否需要物理機(jī)器防護(hù)的關(guān)鍵。 最佳做法是，在每個班次開始時，應(yīng)該對光幕進(jìn)行快速驗(yàn)證測試，以確保正常運(yùn)行。此外，每半年應(yīng)進(jìn)行更徹底的檢查。這些檢查應(yīng)量化任何操作的惡化——特別是那些以反應(yīng)時間慢或工作區(qū)的活動區(qū)域被遮擋的形式出現(xiàn)的情況。后者在機(jī)器設(shè)置發(fā)生變化以適應(yīng)新產(chǎn)品系列的生產(chǎn)時最為相關(guān)。在這種變化非常大的情況下，可能需要重新定位甚至更換工作區(qū)周圍的光幕，并調(diào)整光幕的分辨率和其他設(shè)置，以確保能夠充分保護(hù)工人和機(jī)器。 涉及光幕屏蔽的特殊情況 較大的工作區(qū)通常需要成組使用光幕。一般采用串聯(lián)安裝，以擴(kuò)大保護(hù)區(qū)域周界。這種安裝方式通常要求光幕交替放置，讓一個光幕的發(fā)射器柱子與其成臨近光幕的接收器柱子背對背放置成一條直線。這種發(fā)射器-接收器-發(fā)射器-接收器的柱子順序避免了串?dāng)_。 當(dāng)然，在這種排列方式中（與任何光幕安裝一樣），技術(shù)人員應(yīng)確保每個光幕的發(fā)射器和接收器柱子從上到下的方向一致，以便按照預(yù)期覆蓋活動區(qū)域并保持其預(yù)期的分辨率。 當(dāng)保護(hù)區(qū)需要光幕轉(zhuǎn)角時，有兩種選擇，一是鉸鏈?zhǔn)街咏M件（有兩根直長的柱子通過接頭連接，繞成 90° 角或更大），二是使用轉(zhuǎn)角鏡。用轉(zhuǎn)角鏡時，工作區(qū)三面都可以用發(fā)射器柱子、接收器柱子和兩個高鏡子來防護(hù)。簡而言之，發(fā)射器柱子指向一面固定在某一角落的鏡子，同時該面鏡子與下一個角落的第二面鏡子成 90° 角。發(fā)射器的信號從第一面鏡子傳到第二面鏡子，再傳到保護(hù)區(qū)的第四個也是最后一個角落的接收器。這是一個簡單的包圍更大區(qū)域的方法，雖然代價是每次鏡面反射不是 100% 有效，以及信號每次反射都會衰減。設(shè)計(jì)工程師最好檢查一下這些裝置的制造商規(guī)格；通常，每次反射后，信號強(qiáng)度會減少約 8-15%。 關(guān)于在較大工作區(qū)使用的最后一點(diǎn)說明：大多數(shù)工作區(qū)都有可能出現(xiàn)穿行的情況。當(dāng)操作員走過光幕邊界并觸發(fā)機(jī)器停止或安全模式時，就會發(fā)生這種情況，但仍然能夠（如果保護(hù)區(qū)內(nèi)有合適的控制裝置）重新啟動危險的機(jī)器。如果發(fā)生這種情況，基本上會出現(xiàn)操作員站在危險工作區(qū)而未被光幕發(fā)現(xiàn)的問題，并容易受到傷害或出現(xiàn)更糟的情況。防止這種情況出現(xiàn)的常見解決方案是省略或禁用機(jī)器上的啟動開關(guān)和控制裝置，并在保護(hù)區(qū)外設(shè)置一個硬復(fù)位開關(guān)——通常靠近工作單元人機(jī)界面的操作面板上。這可以有效地迫使機(jī)器操作員離開危險工作區(qū)，才能重新啟動設(shè)備。 光幕屏蔽和盲區(qū)過濾的相關(guān)功能 有些工作區(qū)需要定期暫停光幕功能。這種暫停稱為屏蔽，通常是在加工過程的安全部分，也恰好需要機(jī)器操作人員進(jìn)行手動干預(yù)的時候。例如，當(dāng)操作員必須將托盤裝入碼垛機(jī)的輸入?yún)^(qū)時，屏蔽是必不可少的。屏蔽也常用于讓操作員從機(jī)器人單元的輸出站卸載物品。 簡而言之，光幕屏蔽要由一系列存在檢測器進(jìn)行仔細(xì)協(xié)調(diào)，檢測器預(yù)期要檢測到一定尺寸和形狀的材料。存在檢測器必須按一定的順序觸發(fā)，以使光幕在有物品進(jìn)入時暫時失去作用。一旦物品通過且完成需要屏蔽操作的任務(wù)后，光幕保護(hù)功能就會恢復(fù)。
圖 3：無論何種應(yīng)用，光幕的屏蔽功能在設(shè)計(jì)上只允許材料通過光幕移動...而不是人員。時序圖可以量化光幕屏蔽功能的具體內(nèi)容。（圖片來源：Design World） 與屏蔽有關(guān)的一個功能是光幕盲區(qū)過濾。在這里，觸發(fā)該功能的是光幕本身，而不是存在檢測器。簡而言之，光幕的光束仍保持活躍，暫時允許物體進(jìn)入限制工作區(qū)——而不觸發(fā)機(jī)器關(guān)閉�；蛘咴谝环N稱為浮動盲區(qū)過濾的盲區(qū)過濾變化中，光幕的電子裝置建立一個盲區(qū)過濾區(qū)域，并在該盲區(qū)過濾區(qū)域周圍建立一個適度的公差帶——以允許貨物穿透，而不強(qiáng)迫操作員以過于苛刻的精度放置物品。 在需要成品離開工作區(qū)的機(jī)器操作中，通常使用光幕盲區(qū)過濾。 結(jié)語 設(shè)計(jì)工程師在確定光幕的尺寸和規(guī)格時，應(yīng)記錄所有適用于被保護(hù)機(jī)器或機(jī)器人的標(biāo)準(zhǔn)——包括行業(yè)特定的要求以及地方和職業(yè)管理機(jī)構(gòu)的要求。確定這些標(biāo)準(zhǔn)后，這些標(biāo)準(zhǔn)就可以為具體光幕安裝提供正確的設(shè)置和測試程序指導(dǎo)，并指明是否由于條件復(fù)雜或機(jī)械類型不同而不能使用光幕。 來源：Digi-Key 作者：Scott Orlosky |
