|
大多數(shù)工業(yè)自動化設(shè)施都是危險(xiǎn)的工作場所。車間中某些區(qū)域有正在運(yùn)行的自動或半自動設(shè)備，并且在這類設(shè)備正在使用中時(shí)，人們進(jìn)入這些區(qū)域往往會極為危險(xiǎn)。危險(xiǎn)區(qū)域可能包括高壓發(fā)電機(jī)、工業(yè)焊接機(jī)、重型拾放機(jī)、機(jī)器人以及其他裸露的機(jī)械設(shè)備，未經(jīng)授權(quán)進(jìn)入可能會導(dǎo)致嚴(yán)重的人身傷害。此外，在機(jī)器不運(yùn)行時(shí)，這些區(qū)域也通常需要快速便捷地進(jìn)出，因此設(shè)置圍欄和大門既不方便，也不切實(shí)際。地板上的彩色反光條可用來指示危險(xiǎn)區(qū)域，但是更有效的方法是使用車間主動檢測系統(tǒng)，如果檢測到有人進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域，就可以采取措施。 本文介紹了如何通過安全激光掃描儀用激光束掃描目標(biāo)區(qū)域，來監(jiān)控危險(xiǎn)的工業(yè)工作區(qū)域。文中將討論安全激光掃描儀在保證繁忙的工業(yè)設(shè)施中接近危險(xiǎn)設(shè)備的操作人員安全方面的優(yōu)勢。然后，本文將介紹來自 Banner Engineering 和 IDEC 的工業(yè)激光掃描儀，說明它們?nèi)绾屋p松監(jiān)控車間區(qū)域，以檢測操作人員并采取相應(yīng)安全措施，例如發(fā)出警報(bào)、降低機(jī)器速度或關(guān)閉設(shè)備。 保證危險(xiǎn)工作區(qū)域安全 工業(yè)設(shè)施中可能存在高壓設(shè)備，會對操作人員造成嚴(yán)重傷害。雖然可以將設(shè)備隔離或封閉在外殼中，但必須保護(hù)負(fù)責(zé)操作設(shè)備的技術(shù)人員。此外，生產(chǎn)設(shè)施還可能配備工業(yè)機(jī)器人設(shè)備，很容易在毫無預(yù)兆的情況下撞倒操作人員。如果機(jī)器人在自動裝配線上，通常可以用圍欄圍起來，但如果是需操作人員值守的材料搬運(yùn)和處理工作臺，則可能需要讓繁忙工廠車間中的任何人都能方便地接近機(jī)器人。拾放機(jī)械裝置通常也要方便接觸到，但不會對路過的人造成傷害；不過，仍必須保證它的安全，以防好奇的訪客可能將手和手臂伸到不當(dāng)之處。 在車間使用這類工業(yè)設(shè)備時(shí)，務(wù)必規(guī)劃好工業(yè)設(shè)施，以確保操作人員的安全。與其在設(shè)備平面布置圖定稿后再做這些安全決策，不如在設(shè)施規(guī)劃的初期就做好安全準(zhǔn)備。使用安全激光掃描儀時(shí)尤其如此。這些掃描儀使用多個(gè)聚焦激光器覆蓋選定的區(qū)域，激光被反射回掃描儀上的接收器。掃描儀使用這些反射光在掃描儀的檢測區(qū)域中創(chuàng)建車間區(qū)域的二維視線圖。如果掃描區(qū)域中的激光束被中斷，安全激光掃描儀可以檢測到相應(yīng)事件并可進(jìn)行編程，以設(shè)置警告燈和警報(bào)，甚至禁用自動化設(shè)備。這樣可以確保操作人員的安全，同時(shí)增加機(jī)器的正常運(yùn)行時(shí)間，從而提高設(shè)施的生產(chǎn)率。 安全激光掃描儀必須對整個(gè)待掃描區(qū)域有清晰的視線（圖 1）。如果從一開始就沒有規(guī)劃好安全激光掃描儀的工作區(qū)域，那么掃描區(qū)域中可能會有物體擋在光束路徑上，造成掃描儀光束的盲點(diǎn)。更糟糕的是，掃描區(qū)域可能會有不可移動的大型障礙物，例如承重梁。如果在設(shè)計(jì)工業(yè)設(shè)施之初就考慮到安全激光掃描儀，這些障礙就可以避免。 
圖 1：典型的安全激光掃描儀設(shè)置包括兩個(gè)警告區(qū)和一個(gè)保護(hù)區(qū)，前者在遭到入侵時(shí)發(fā)出警報(bào)，后者在遭到入侵期間將設(shè)備置于安全或非運(yùn)行狀態(tài)。（圖片來源：IDEC） 在工作區(qū)規(guī)劃之初，就應(yīng)該考慮到安全激光掃描儀。技術(shù)人員可使用掃描儀自帶的視覺規(guī)劃軟件，將掃描區(qū)域編程到掃描儀中。如圖 1 所示，該區(qū)域通常設(shè)置一個(gè)或多個(gè)警告區(qū)和一個(gè)最終保護(hù)區(qū)。每個(gè)警告區(qū)域都可以使用配置軟件來設(shè)置，以觸發(fā)警報(bào)或提醒。對于擅自進(jìn)入保護(hù)區(qū)的行為，可設(shè)置為關(guān)閉設(shè)備。 安全激光掃描儀操作 安全激光掃描儀內(nèi)置檢測算法，能使用可編程的激光采樣率來驗(yàn)證入侵行為。大多數(shù)掃描儀均設(shè)置為 2x 的默認(rèn)采樣率，以驗(yàn)證檢測對象——也就是說，必須連續(xù)兩次檢測到對象才會觸發(fā)操作。多次采樣可防止金屬碎片或昆蟲等異物誤觸警報(bào)。增加樣本數(shù)量可減少誤報(bào)，但也會增加檢測時(shí)間。如果檢測時(shí)間增加，則可以通過增加檢測距離，以留出更多時(shí)間來發(fā)出警報(bào)，從而維持安全。 Banner Engineering 的 SX5-B 安全激光掃描儀是一款設(shè)計(jì)用于大型工業(yè)環(huán)境的堅(jiān)固型安全激光掃描儀（圖 2）。SX5-B 的最大安全和警告區(qū)范圍分別為 5.5 m 和 40 m，它使用 M12 連接器連接至設(shè)施的有線以太網(wǎng)。該儀器的防護(hù)等級為 IP65，可防止灰塵和水霧入侵。激光接收器可濾除可見光，使其不受環(huán)境光干擾。SX5-B 最多可配置六個(gè)區(qū)域組——例如，五個(gè)警告區(qū)和一個(gè)保護(hù)區(qū)。
圖 2：Banner Engineering 的 SX5-B 安全激光掃描儀的最大安全和警告區(qū)范圍分別為 5.5 m 和 40 m。該產(chǎn)品可以提供 275 度視角的覆蓋范圍，并且不受環(huán)境光和灰塵的影響。（圖片來源：Banner Engineering） SX5-B 具有彩色 LCD 顯示屏，以指示安全激光掃描儀的狀態(tài)。該顯示屏可以指示多達(dá) 27 種不同的狀態(tài)、診斷和錯(cuò)誤狀況，包括警告或保護(hù)違規(guī)，或指示激光檢測器是否需要清潔。 SX5-B 的保護(hù)視角為 275 度，可以連續(xù)掃描保護(hù)區(qū)以檢測被監(jiān)控區(qū)域的入侵行為。該掃描儀可以過濾掉灰塵、污垢或小碎屑造成的誤報(bào)。高度為 152 mm，因此可以輕松放置在繁忙的區(qū)域中而不會干擾工廠的運(yùn)行。配置軟件易于使用，并允許靈活布置檢測區(qū)域，包括矩形、圓形或不規(guī)則形狀。這種靈活性使 SX5-B 可以僅安全地監(jiān)控受關(guān)注區(qū)域，而排除不需要入侵警報(bào)的安全區(qū)域。 連接多臺安全激光掃描儀 對于較大的檢測區(qū)域，IDEC 提供了 SE2L-H05LPC 安全激光掃描儀（圖 3）。該型號與 SX5-B 的功能大致相同，但還有一個(gè)附加優(yōu)勢，其能夠?qū)⑺呐_ SE2L 掃描儀連接在一起協(xié)同工作。
圖 3：IDEC 的 SE2L-H05LPC 安全激光掃描儀支持 270 度保護(hù)視角和長達(dá) 5 m 的檢測距離。使用 RS-485 可輕松地將四臺 SE2L 掃描儀連接在一起，以便同時(shí)運(yùn)作。（圖片來源：IDEC） SE2L-H05LPC 使用防水型 100Base-T 以太網(wǎng)連接器連接至本地網(wǎng)絡(luò)，并使用 USB 2.0 連接從主機(jī) PC 進(jìn)行配置。或者，可以使用微型 SD 存儲卡將配置數(shù)據(jù)傳輸?shù)?SE2L。這樣無需連接至 PC 即可將新配置非常快速高效地傳輸至其他 SE2L 裝置。 SE2L 的高度為 95 mm，便于在小區(qū)域中安裝。檢測視角為 270 度，最大檢測距離為 5 m。該器件可以濾除環(huán)境光，防護(hù)等級為 IP65，可防止灰塵入侵，從而具有更高的防誤檢能力。 為了監(jiān)控較大的車間區(qū)域，最多可以將四臺 SE2L 掃描儀連接在一起。一臺主機(jī) SE2L 連接到負(fù)責(zé)設(shè)備和掃描儀的主控制板或可編程邏輯控制器 (PLC)。最多可將三臺 SE2L 掃描儀連接到主機(jī)掃描儀的 RS-485 端口。這三臺 SE2L 掃描儀中任何一臺上的警報(bào)或事件指示都會通過 RS-485 連接傳送給主機(jī)掃描儀。然后，主機(jī)會將相應(yīng)的動作傳達(dá)給 PLC 或任何警報(bào)指示器。這使得所有四臺掃描儀都可以將共用的報(bào)警和警報(bào)指示器用于各自的檢測區(qū)域。這樣就大幅簡化了配置并減少了布線。 結(jié)語 在工業(yè)自動化設(shè)施中，確保操作人員的安全是重中之重。在設(shè)備運(yùn)行時(shí)，人們進(jìn)入某些區(qū)域會太過危險(xiǎn)，但同時(shí)在設(shè)備不運(yùn)行時(shí)，操作人員還需要方便地接觸設(shè)備。安全激光掃描儀提供了一種簡單有效的方法來監(jiān)控車間中危險(xiǎn)設(shè)備周圍的區(qū)域。這樣在正常操作期間，既能保證操作人員的安全，又能在需要時(shí)方便地接觸到設(shè)備，從而提高生產(chǎn)效率。 來源：Digi-Key 作者：Bill Giovino |
