Решения по безопасности для интеллектуального взаимодействия человека и робота в рамках Индустрии 4.0
Решения по обеспечению безопасности для автоматизированных рабочих зон роботов
В процессе работы автоматизированных роботов решающее значение имеет защита безопасности. К распространенным устройствам безопасности относятся защитные ограждения, выключатели дверей безопасности, световые завесы безопасности, лазерные сканеры безопасности и коврики безопасности. В этой статье основное внимание будет уделено применению световых завес безопасности и лазерных сканеров безопасности в рабочих зонах автоматизированных роботов, а также решениям по защите безопасности в средах взаимодействия человека и робота в рамках Industry 4.0.
Решения по безопасности для интеллектуального взаимодействия человека и робота в рамках Индустрии 4.0
С развитием Индустрии 4.0 роботы все чаще используются для замены людей при выполнении повторяющихся задач, тем самым повышая эффективность производства. Однако, поскольку промышленные роботы двигаются быстро и прилагают значительную силу, могут произойти серьезные несчастные случаи, если персонал случайно приблизится к своим рабочим зонам. Поэтому необходим строгий мониторинг безопасности роботов и их рабочей среды, особенно мониторинг и контроль в реальном времени силы, скорости и траектории движения робота.
Согласно Директиве ЕС по машинному оборудованию и международным стандартам, таким как ISO 13849-1, все эксплуатируемое оборудование должно быть оснащено необходимыми защитными устройствами безопасности. В некоторых странах и регионах ответственность за безопасность лежит на пользователях оборудования, что требует от компаний предоставления безопасной рабочей среды и обеспечения того, чтобы сотрудники не пострадали при эксплуатации роботов.
Традиционные промышленные роботы обычно устанавливаются в фиксированных положениях, громоздки и их трудно перемещать. Однако с развитием технологий легкие, гибкие и простые в перемещении роботы нового поколения постепенно становятся мейнстримом рынка. Эти коллаборативные роботы могут легко перемещаться в различные рабочие зоны, создавая спрос на более гибкие и безопасные решения для защиты.
В среде взаимодействия человека и робота в Индустрии 4.0 роботы должны не только точно выполнять задачи, но и соответствовать более строгим стандартам безопасности. Усилие, скорость и траектория движения робота должны постоянно контролироваться, а ограничения должны применяться на основе фактических рисков. Оценка рисков имеет решающее значение, поскольку результаты диктуют соответствующие меры по снижению рисков, такие как использование световых завес безопасности или лазерных сканеров безопасности, чтобы обеспечить безопасное расстояние между людьми и машинами, тем самым защищая безопасность персонала.
Принцип работы световых завес безопасности
Световая завеса безопасности обеспечивает защиту, испуская ряд параллельных световых лучей по всей защищаемой зоне. Когда человек или предмет прерывает лучи, приемник немедленно посылает сигнал в систему управления машины, заставляя оборудование останавливаться. Преимущество световых завес безопасности заключается в их простой конструкции и быстром реагировании, что делает их идеальными для сценариев аварийной остановки во время механического движения.
Принцип работы лазерных сканеров безопасности
В отличие от световых завес безопасности, лазерные сканеры безопасности обеспечивают защиту посредством настройки расстояния. Лазерный сканер безопасности работает по принципу измерения времени пролета (TOF), испуская инфракрасные лазерные импульсы для создания зоны обнаружения. При обнаружении объекта лазерный импульс отражается от поверхности объекта обратно в сканер, который вычисляет расстояние до объекта на основе разницы во времени между излучением и приемом.
Конкретный операционный процесс
Используя лазерный сканер безопасности DADISICK в качестве примера, пользователи могут настраивать зоны обнаружения, включая зоны совместной работы и зоны предупреждения. В автоматизированных операциях, если персоналу необходимо войти в рабочую зону робота для размещения объектов (т. е. в зону совместной работы), система укажет текущее состояние зоны с помощью цвета сигнальных огней. Желтый свет указывает на то, что оператор вошел в зону совместной работы, и робот замедлится; если оператор войдет в зону предупреждения, загорится красный свет, сопровождаемый звуковой и визуальной сигнализацией, указывающей на то, что оператор вошел в опасную зону, и робот полностью остановится. Как только оператор покинет защищенную зону, система и робот автоматически возобновят работу без ручного вмешательства, обеспечивая удобство и безопасность в процессе эксплуатации.
Ключевые компоненты устройств безопасности и систем управления машинами
Устройство переключения выходного сигнала (OSSD) является ключевым компонентом, широко используемым в области промышленной автоматизации безопасности, в первую очередь предназначенным для установления эффективных соединений и передачи сигналов между устройствами безопасности и системами управления машинами.
Принцип работы
OSSD обычно используется совместно с датчиками (например, датчиками световой завесы или лазерными сканерами) для контроля состояния датчика и определения попадания каких-либо объектов или людей в опасную зону.
Когда датчик обнаруживает вторжение, он посылает сигнал в OSSD, который затем преобразует этот сигнал в формат, распознаваемый системой управления машины, и передает его в систему управления.
Получив сигнал OSSD, система управления выполнит соответствующие меры безопасности в соответствии с заданной логикой безопасности, например, аварийное отключение или снижение скорости.
Сценарии применения
OSSD широко применяется в различном оборудовании промышленной автоматизации и производственных линиях, особенно в ситуациях, требующих защиты персонала, таких как роботизированные рабочие зоны, производственные линии штамповочных машин и автоматизированные сборочные линии.
В этих сценариях OSSD работает совместно с устройствами безопасности, такими как световые завесы безопасности, выключатели дверей безопасности и коврики безопасности, образуя полную систему безопасности, которая эффективно снижает риск несчастных случаев.
2D TOF лазерные сканеры безопасности для избегания препятствий
Технические данные | ||||
Принцип работы | Принцип измерения времени пролета (TOF) | |||
IO-выход | НПН или ПНП | |||
Рабочая зона | 0,05 м ~ 5 м | 0,05 м ~ 20 м | ||
Лазерный источник | 905 нм (класс I) | |||
Угол раскрытия диафрагмы | 270° | |||
Частота сканирования | 15 Гц / 30 Гц | |||
Угловое разрешение | 0,1° / 0,3° | |||
Функция самообучения | Автоматически сканировать окружающую среду и создавать области | |||
Электрические соединения | Db15 Мужской / Разбросанный | |||
Напряжение питания | Постоянный ток 9 В ~ 28 В | |||
Потребляемая мощность | 2 Вт | |||
Переключатель привода | Постоянный ток 30 В, 50 мА макс. | |||
Цвет оболочки | Желтый | |||
Рейтинг корпуса | IP65 | |||
Масса | 150 г (кабель не входит в комплект) | |||
Размеры (Д × Ш × В) | 50 × 50 × 76 мм | |||
Форма обнаруживаемого объекта | Почти любая форма | |||
Ошибка измерения | ±30 мм | |||
Количество полевых наборов | 16 полей, 3 одновременных защитных поля (на комплект полей) | |||
Тип соединения | Микро-USB | |||
Вход | Земля/НЗ × 4 | |||
Переключатель выходного сигнала | NPN × 3, рабочее состояние устройства; PNP × 3, рабочее состояние устройства | |||
Время задержки | 100 мс ~ 10 000 мс (настраивается), типичное значение 330 мс | |||
Время отклика | 15 Гц: 67 мс ~ 29 949 мс (настраивается), типичное значение 134 мс; 30 Гц: 33 мс ~ 29 997 мс (настраивается), типичное значение 66 мс | |||
Индикатор состояния | Индикатор состояния × 1, индикатор группы областей × 3 | |||
Устойчивость к вибрации | 10 - 55 Гц, амплитуда 0,75 мм, XYZ три оси, 2 часа на ось; 50 - 200 Гц, 196 м/с² (20G), скорость сканирования 2 мин/цикл, XYZ три оси, 2 часа на ось; | |||
Рабочая температура окружающей среды | -10 ℃ ~ +55 ℃ | |||
Температура хранения | -30 ℃ ~ +75 ℃ | |||
Устойчивость к окружающему свету | ＞15 000 люкс | |||
