机器人协作场景下的安全光幕防护方案

安协安全光幕

机器人光幕防护方案

一、核心防护原理与功能

在机器人协作场景中，安全光幕作为核心防护设备，需依据机器人动态工作特性与环境要求，设计综合性方案。以下为具体防护方案的关键要点：

1.非接触式监测 

借助红外光束或激光构建隐形屏障，对机器人协作区域予以覆盖。一旦人员或物体进入该区域，光幕会即刻触发信号，促使机器人紧急停机或切换至低速模式，从而规避碰撞风险。

2.动态区域设置

此光幕支持多级防护区域划分（例如预警区、危险区），能够依据任务需求灵活调整保护范围与灵敏度。举例而言，在装配线里可设置临时通行区域，以减少误触发情况。

3.分类识别功能 

部分高端光幕集成了AI算法，能够区分人员、物料以及机器人本体，减少因非人员干扰而导致的误停机现象，进而提升生产效率。

二、典型应用场景方案

1.人机协作装配线

在机器人工作区域的三面安装光幕（靠墙一侧无需安装），形成U型防护区，覆盖机器人活动半径外延500mm的范围。

搭配声光报警装置，当人员进入时，触发警示灯和蜂鸣器，同时向PLC发送停机指令。

2.上下料工作站

采用多套光幕组合，形成立体防护网，覆盖机器人抓取路径和传送带区域。

具备复位功能：人员离开后，可通过按钮重启机器人，避免生产中断。

3.高危作业环境（如冲压、焊接）

选用光轴间距为10mm的高分辨率光幕，确保达到手指级防护精度；对射距离需覆盖设备的最大行程，如3米以上。

配备冗余控制系统，双CPU实时校验信号，符合ISO 13849 - 1安全等级PLd要求。

三、技术选型与集成要点

1.参数匹配

光轴间距：依据防护等级进行选择（10mm用于防手指穿透/40mm用于防手臂侵入）。

响应时间：需小于等于20ms，以确保机器人急停距离符合ISO/TS 15066标准。

2.系统集成

通过安全继电器或PROFIsafe协议与机器人控制器直接连接，实现毫秒级响应。

结合力控传感器或视觉系统，形成多层级防护。例如，当安全光幕触发后，机器人自动切换至5cm/s的低速模式。

3.抗干扰设计

选用金属外壳型号的光幕，以抵御电磁干扰，避免因车间设备（如变频器）而导致误动作。

定期校准光束对齐度，防止因粉尘遮挡而引发的信号衰减。

四、行业实践案例

1.汽车焊接工作站（安协HP系列安全光栅） 通过光幕与围栏联动，在1.2米高度形成防护网，并配合区域闯入门禁系统，实现人车分流管理。

2.电子元件装配线（安协HNG系列安全光幕） 多光幕组网覆盖六轴机器人的工作范围，支持Modbus - TCP协议与MES系统集成，实时记录安全事件。

通过上述方案，安全光幕能够有效平衡机器人协作场景下的安全性与生产效率。在实际部署时，建议结合专业安全评估（如风险评估矩阵法），进行定制化的防护层级设计。更多技术细节可参考相关案例。