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安全光栅如何实现无盲区感应

更新时间:2025-08-26点击次数:

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安全光栅如何实现无盲区感应

在工业防护中,“盲区” 是安全光栅的大忌 —— 哪怕只有 1 厘米的未覆盖区域,都可能成为事故突破口。比如冲床工作台边缘的缝隙、机械臂下方的低空区域,若光栅有盲区,操作员的手指或工具误入时就无法被检测,进而引发夹伤、碰撞事故。安全光栅通过科学的光束布局、适配场景的安装方式及技术优化,构建 “全方位覆盖、无死角感应” 的防护网,让危险区真正 “无漏洞”。


一、光束设计:从 “密度” 到 “布局”,填满缝隙

光束是光栅感应的 “基础单位”,盲区的产生往往与光束间距过大、布局不合理有关。安全光栅通过精准设计光束的 “间距” 和 “排列方式”,从源头消除盲区:

(一)光束间距:按风险等级 “按需加密”

不同场景对光束密度的需求不同,风险越高(如人手频繁靠近),光束间距需越小:

· 高危场景(如冲床、小型机械臂):需检测手指粗细的物体,光束间距设为 5-10mm—— 比如冲床模具刃口防护,10mm 间距的光束能确保手指靠近时,至少有 1 束光被遮挡,不会因间距太大漏检;

· 中危场景(如流水线、传送带):需检测手臂或工件,光束间距可设为 15-20mm—— 比如流水线旁的人员防护,20mm 间距既能覆盖手臂范围,又不会因光束过密导致误报;

· 低危场景(如大型设备外围):需检测人体躯干,光束间距可放宽至 25-30mm—— 比如重型机床的外围防护,30mm 间距能覆盖躯干,兼顾防护与成本。

某电子厂的芯片装配线,最初用 20mm 间距的光栅,因芯片镊子(直径 8mm)过细,多次从光束缝隙中穿过未被检测;换成 5mm 间距的光栅后,镊子靠近立即触发感应,盲区彻底消除。

(二)光束布局:适配危险区 “形状”

传统直线型光束只能覆盖平面区域,针对不规则危险区(如 U 型工作台、圆形设备),需通过特殊布局填补盲区:

· U 型布局:在工作台两侧和顶部架设光栅,光束形成 “U” 形环绕 —— 比如协作机械臂的工作区,两侧光束挡住左右方向,顶部光束挡住上方,避免从侧面或上方伸手的盲区;

· 多层拼接:大型设备(如 3 米高的自动化货架)需多组光栅上下拼接,光束从地面延伸至顶部,避免上下层之间的缝隙盲区 —— 某物流仓库的货架防护,用 3 组 1 米高的光栅拼接,实现 3 米高度无死角覆盖;

· 倾斜布局:针对斜面设备(如倾斜的传送带),光栅倾斜安装,光束与斜面平行,避免斜面下方或上方的盲区 —— 某食品厂的倾斜输送线,通过倾斜布局,解决了 “工件在斜面滑落时从光束下方漏检” 的问题。


二、安装调试:精准定位,避免 “人为盲区”

很多时候,盲区不是光栅本身的问题,而是安装位置不当、校准不到位导致的 “人为盲区”。正确的安装调试是实现无盲区的关键:

(一)安装位置:“贴紧” 危险区,不留缝隙

光栅与危险区的距离需控制在合理范围:

· 太近:可能被设备碰撞损坏,或因光束被设备本体遮挡形成盲区;

· 太远:防护区外扩,可能误触发,但危险区附近仍可能有未覆盖的缝隙。

通常建议光栅距离危险区边缘 10-15cm—— 比如冲床模具刃口防护,光栅安装在距刃口 12cm 处,光束刚好覆盖刃口周围 5-10cm 的危险范围,既不被模具碰撞,又无盲区。

某机械厂的车床,曾因光栅安装距卡盘太远(30cm),导致卡盘附近 10cm 区域无防护,调整到 15cm 后,盲区消除。

(二)光路校准:确保每束光 “精准对接”

发射器与接收器的光路若未对准,会出现 “光束断连”,形成盲区。调试时需:

1.用 “遮光测试法”:用薄纸片逐一遮挡发射器的每束光,观察接收器对应的指示灯是否熄灭 —— 若某束光遮挡后指示灯未变,说明光路未对准,需调整光栅角度;

2.重点检查边缘光束:最外侧的光束最容易因安装倾斜导致错位,需反复校准,确保边缘无漏光;

3.振动环境加固:冲床、重型设备等振动大的场景,需给光栅加装防震支架,避免长期振动导致光路偏移。


三、技术优化:主动监测,补上 “潜在盲区”

除了硬件设计,安全光栅还通过软件技术优化,主动发现并弥补潜在盲区:

(一)光束自检:实时监测 “断光” 情况

部分高端光栅具备 “光束自检功能”,每秒扫描所有光束的通断状态 —— 若某束光因灰尘遮挡、元件老化导致 “断光”,立即发出报警,提醒清洁或维修,避免因单束光失效形成盲区。

某化工厂的防爆光栅,因粉尘多导致 1 束光被遮挡未被发现,出现小范围盲区;换成带光束自检的光栅后,断光后立即报警,盲区隐患被及时消除。

(二)动态补偿:适应环境变化

温度、湿度变化可能导致光束偏移或衰减,光栅通过 “动态补偿技术”:

· 温度变化时,自动调整发射器的发光强度,确保接收器能稳定接收;

· 粉尘、水汽影响时,增强光束穿透力,减少因环境干扰导致的 “假性盲区”。


四、不同场景的无盲区解决方案

应用场景危险区特点无盲区解决方案关键参数要求
冲床模具刃口小型、高精度,需防手指10mm 间距光束,垂直安装响应时间≤15ms,光束对准度≥99%
协作机械臂工作区U 型开放区域,多方向伸入U 型布局光栅,3 面环绕光束间距 15mm,拼接处无缝隙
大型自动化货架高大、垂直区域多层光栅拼接,从地到顶覆盖单组高度 1m,拼接误差≤2mm
倾斜传送带 斜面输送,易漏检下方倾斜安装光栅,光束与斜面平行光束间距 20mm,防震加固

五、结语

安全光栅实现无盲区感应,是 “硬件设计 + 安装调试 + 技术优化” 的综合结果 —— 通过合理的光束密度与布局覆盖物理缝隙,通过精准安装避免人为盲区,通过自检与补偿应对环境变化。在实际应用中,需结合危险区的形状、风险等级选择适配方案,才能让防护真正 “无死角”。

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