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採用2D/3D感測器進行防護的區域--每個維度的安全
[作者 臺灣皮爾磁]   2019年05月14日 星期二 瀏覽人次: [1956]

關於工廠與機械設備的區域防護,重要的是要協調安全、易於使用及工作效率。當人們頻繁進入危險區塊或需要運輸物料時,光學安全防護措施適用於區域防護。這樣的安全防護措施包含安全光柵及雷射掃描器,也有越來越多人採用安全攝影機系統,還有壓力感測安全地墊來進行區域防護。


安全光柵:紅外線保護


圖1 : 關於工廠與機械設備的區域防護措施,包含安全光柵及雷射掃描器,也有越來越多人採用安全攝影機系統,還有壓力感測安全地墊來進行防護。
圖1 : 關於工廠與機械設備的區域防護措施,包含安全光柵及雷射掃描器,也有越來越多人採用安全攝影機系統,還有壓力感測安全地墊來進行防護。

並非所有程序皆全自動,或是可能會受到產品或組件進出的程序干擾。對這樣的程序進行安全相關評估,需要特別考量,因此在這些情況下,通常會使用安全光柵。


安全光柵使用隱形紅外線受保護場域防止進出或進入危險機器區域。若光束中斷,就會立即觸發安全關機命令。依要求而定,安全光柵可提供符合EN/IEC 61496-1/-2「機械設備安全–電感測保護設備」的手指、手部及身體保護。擁有毫秒範圍內的反應時間;因此,安全光柵可縮減安全距離,讓空間用於生產。



圖2 : 安全光柵PSENopt可用於要實現無障礙安全概念的所有工業領域。
圖2 : 安全光柵PSENopt可用於要實現無障礙安全概念的所有工業領域。

圖3 : PSENopt 可讓用戶以安全、高效率且經濟的方式,保護相關的人員和資產。
圖3 : PSENopt 可讓用戶以安全、高效率且經濟的方式,保護相關的人員和資產。

為了維持偵測模式且能引導物料穿越安全光柵,已建立遮蔽、屏蔽或串接等功能。Pilz的安全光柵PSENopt可用於需要實行無障礙安全概念的產業領域。尺寸小巧且安裝容易,因此安全光柵可實現適合人員的工作環境。


移動式與固定式區域防護

作為符合IEC/EN 61496的第三類(Category 3)安全產品,安全雷射掃描器可監控二維(2D)區域。應用範圍廣泛,從固定式區域監控到自導車輛(AGV)以及機器人應用的安全防護。尤其,近年來防止受保護場域內部的侵入已變得更加重要:僅安全防護到危險區塊的進出點已不夠,例如機器人單體(進出保護)。進出點背後的空間也需進行監控,因為只要有人在危險區塊中,就需要防止機器重新啟動。與關鍵轉移系統相比,若已淨空危險區塊,則可無縫恢復操作。



圖4 : 安全雷射掃描器PSENscan具備無須設定的防護及警告區域,可輕鬆整合至應用。
圖4 : 安全雷射掃描器PSENscan具備無須設定的防護及警告區域,可輕鬆整合至應用。

Pilz的安全雷射掃描器PSENscan可同時安全監控三個單獨區塊。可隨意配置警示區塊及保護區塊,並具備適應現有結構條件的能力,因此能夠輕鬆地將PSENscan整合到各種應用中。PSENscan 具有275°寬廣開口角度,因此與180°掃描儀相比,實行監控機器或AGV的多個鄰接側面的應用所需的裝置較少。



圖5 : 安全雷射掃描器PSENscan可同時安全監控三個單獨區塊。
圖5 : 安全雷射掃描器PSENscan可同時安全監控三個單獨區塊。

至於安全雷射掃描器為危險區域的最佳防護,包括:


一、危險區域的靜態安全防護:安全雷射掃描器PSENscan會偵測人員是否接近危險運動區域。如果進入警告區域,會對危險運動進行煞車控制;如果進入防護區域,危險運動便會停止。


二、防止後方侵入:針對難以察覺的危險區域,安全雷射掃描器PSENscan會偵測人員目前的位置,並防止危險運動重新啟動。


用於安全區域監控的觸覺感測器

壓力感測安全地墊等觸覺感測器適用於安全區域監控。壓力感測安全地墊一般指可對接觸或壓力作出反應,並滿足標準EN/ISO 13856-1的要求的壓力感測安全裝置。透過可靠偵測到地墊已被觸發,然後將資訊轉送到安全控制器做進一步處理,壓力感測安全裝置可安全防護危險點及危險區塊。壓力感測安全地墊可在有人進入危險區塊時減慢或停止工廠與機械設備(即進出保護),還可防止受保護場域背後的侵入。不僅要監控危險區塊進出,而且要監控背後的區塊,才能防止工廠或機器意外啟動。


用於整合式位置偵測的壓力感測安全地墊

壓力感測安全地墊PSENmat是全新開發:首創可實現全新機器操作概念的整合式位置偵測。例如: 透過所定義的標記地墊區域,操作者可以用腳觸發整合式開關功能,無需手動也可運作。除了經典的安全功能之外,PSENmat還具備位置偵測功能,可實現透過整合式虛擬開關開啟的機器功能(標準功能)。



圖6 : 壓力感測安全地墊PSENmat結合壓力感測安全地墊(故障安全)與位置偵測(標準)。
圖6 : 壓力感測安全地墊PSENmat結合壓力感測安全地墊(故障安全)與位置偵測(標準)。

地墊可分成40個虛擬開關場域。這些場域中的每一個皆可根據具體情況進行評估,且高度靈活適應機器的操作狀態或作業者的移動順序。因此在任何點上,都能編程操作或重置功能 – 類似於虛擬腳踏開關。


壓力感測安全地墊支援完全安全

憑藉安全功能也可創建全新自由度,以往因地墊訊號格式,使用者必須接受安全地墊與評估裝置的固定組合。現在 PSENmat提供選擇的自由,透過標準化整合式 OSSD 信號將安全信號連接到評估裝置或控制器而實現。



圖7 : 由於可單獨定義的「虛擬開關」,實現高靈活性與動態操作概念。
圖7 : 由於可單獨定義的「虛擬開關」,實現高靈活性與動態操作概念。

除了具備評估功能的通用組合選項之外,壓力感測地墊還有多項優點,例如較簡單的纜線與通道診斷。請勿忽略串聯連接多個地墊(這在安裝程序期間特別重要),以及與可串聯連接的其他安全感測器簡單組合的能力。


用於較複雜的監控任務的攝影機系統

安全3D攝影機系統適用於監控大規模產業且複雜的應用;可用於隨意配置監控區域。與簡單感測器相比,安全3D攝影機系統可記錄和分析關於整個受監控區域的詳細資訊。受監控區域也可在工廠運作期間動態進行切換、啟用或停用。在程序中必須滿足 EN/IEC 61496 的要求。


依應用而定,需要各種技術才能滿足應用的程序及安全相關要求:例如在人員與機器人一起作業的區域中,3D 攝影機適用於實體進出監控。


3D保護系統

Pilz安全3D攝影機系統 SafetyEYE 具有配備高度動態 CMOS 影像感光元件的攝影機,可偵測例如人員或物體等結構。SafetyEYE 可將來自受監控區塊的永久影像資訊提供給分析單元,並用於產生幾乎就像安全繭的三D偵測區塊。感測裝置位於受監控區塊上方。沿著危險區塊的範圍界定出警示與偵測區塊,並會偵測侵入警示或偵測區塊的任何物體或人員。分析單元會接收和處理來自感測裝置的影像資料,然後將結果傳送到安全控制器。如此,這是到機器控制器的介面,可在警示與偵測區塊受到侵入時,確保機器移動減慢或停止。



圖8 : 這套監測物體運動的感測設備,是由3台不同的攝影機組成。不需對攝影機進行校正。
圖8 : 這套監測物體運動的感測設備,是由3台不同的攝影機組成。不需對攝影機進行校正。

圖9 : 安全攝影機系統會偵測侵入警告與偵測區域的物體並回報;警告與安全區域也可自由規劃。
圖9 : 安全攝影機系統會偵測侵入警告與偵測區域的物體並回報;警告與安全區域也可自由規劃。

圖10 : 以SafetyEYE 配置器輕鬆配置和診斷3D警告和偵測區域,能讓安全監控的複雜應用更省力。
圖10 : 以SafetyEYE 配置器輕鬆配置和診斷3D警告和偵測區域,能讓安全監控的複雜應用更省力。

在感測器監控區域以及區塊的地方,可為動態安全概念提供全新可能性。不過,憑藉有關機械設備的安全相關設備,重要的不僅是個別組件,而是它們交互作用的方式!若感測器及評估裝置來自單一製造商,則組件之間的介面已可完全相容。


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