Bezpečnostní řešení pro inteligentní spolupráci člověka a robota v rámci Průmyslu 4.0

podíl

Vydavatel: Zoe

Čas publikace: 2024/9/18

Shrnutí

V procesu automatizovaných robotických operací je bezpečnostní ochrana klíčová. Mezi běžná bezpečnostní zařízení patří bezpečnostní ploty, spínače bezpečnostních dveří, bezpečnostní světelné závěsy, bezpečnostní laserové skenery a bezpečnostní rohože. Tento článek se zaměří na aplikaci bezpečnostních světelných závěsů a bezpečnostních laserových skenerů v automatizovaných pracovních oblastech robotů a také na řešení bezpečnostní ochrany v prostředích spolupráce mezi člověkem a robotem v rámci Pr

Bezpečnostní ochranná řešení pro automatizované pracovní oblasti robotů

Bezpečnostní řešení pro inteligentní spolupráci člověka a robota v rámci Průmyslu 4.0

S rozvojem Průmyslu 4.0 se stále častěji používají roboti, kteří nahrazují lidi při provádění opakujících se úkolů, čímž se zvyšuje efektivita výroby. Protože se však průmyslové roboty pohybují rychle a vyvíjejí značnou sílu, může dojít k vážným nehodám, pokud se pracovníci náhodně přiblíží k jejich pracovní oblasti. Proto je nezbytné přísné bezpečnostní monitorování robotů a jejich pracovního prostředí, zejména monitorování a kontrola síly, rychlosti a trajektorie pohybu robota v reálném čase.

Podle směrnice EU o strojních zařízeních a mezinárodních norem, jako je ISO 13849-1, musí být všechna zařízení v provozu vybavena nezbytnými bezpečnostními ochrannými zařízeními. V některých zemích a regionech nesou odpovědnost za bezpečnost uživatelé zařízení, kteří vyžadují, aby společnosti zajistily bezpečné pracovní prostředí a zajistily, že zaměstnanci nebudou při obsluze robotů poškozeni.

Tradiční průmyslové roboty jsou obvykle instalovány v pevných pozicích, jsou objemné a obtížně se s nimi manipuluje. S pokrokem technologie se však lehké, flexibilní a snadno přemístitelné roboty nové generace postupně stávají hlavním proudem trhu. Tyto kolaborativní roboty lze snadno přesunout do různých pracovních oblastí, což vytváří požadavek na flexibilnější a bezpečnější řešení ochrany.

V prostředí spolupráce člověka a robota Průmyslu 4.0 musí roboti nejen přesně plnit úkoly, ale musí také splňovat přísnější bezpečnostní normy. Síla, rychlost a trajektorie pohybu robota musí být neustále monitorovány a musí být aplikována omezení na základě skutečných rizik. Posouzení rizik je zásadní, protože výsledky diktují vhodná opatření ke snížení rizik – jako je použití bezpečnostních světelných závěsů nebo bezpečnostních laserových skenerů – k zajištění bezpečné vzdálenosti mezi lidmi a stroji, a tím k ochraně bezpečnosti personálu.

Pracovní princip bezpečnostních světelných závěsů

Bezpečnostní světelný závěs poskytuje ochranu vyzařováním řady paralelních světelných paprsků přes chráněnou oblast. Když osoba nebo předmět přeruší paprsky, přijímací jednotka okamžitě vyšle signál do řídicího systému stroje a způsobí zastavení zařízení. Výhoda bezpečnostních světelných závěsů spočívá v jejich jednoduché konstrukci a rychlé reakci, díky čemuž jsou ideální pro scénáře nouzového zastavení během mechanického pohybu.

Princip činnosti bezpečnostních laserových skenerů

Na rozdíl od bezpečnostních světelných závěsů dosahují bezpečnostní laserové skenery ochrany prostřednictvím nastavení vzdálenosti. Bezpečnostní laserový skener pracuje na principu měření doby letu (TOF) a vysílá infračervené laserové pulzy k vytvoření detekční zóny. Když je detekován objekt, laserový puls se odrazí od povrchu objektu zpět ke skeneru, který vypočítá vzdálenost objektu na základě časového rozdílu mezi vysíláním a příjmem.

Specifický operační proces

Pomocí bezpečnostního laserového skeneru DADISICK jako příkladu mohou uživatelé přizpůsobit detekční zóny, včetně zón spolupráce a varovných zón. Pokud v automatizovaných provozech potřebuje personál vstoupit do pracovní oblasti robota a umístit předměty (tj. zóna spolupráce), systém bude indikovat aktuální stav zóny pomocí barvy signálních světel. Žluté světlo indikuje, že operátor vstoupil do zóny spolupráce a robot zpomalí; pokud operátor vstoupí do varovné zóny, rozsvítí se červené světlo doprovázené zvukovými a vizuálními alarmy, které signalizují, že operátor vstoupil do nebezpečné oblasti, a robot se úplně zastaví. Jakmile operátor opustí chráněnou zónu, systém a robot automaticky obnoví provoz bez ručního zásahu, což zajistí pohodlí a bezpečnost v provozním procesu.

Klíčové součásti bezpečnostních zařízení a řídicích systémů strojů

Zařízení pro přepínání výstupních signálů (OSSD) je klíčový komponent široce používaný v oblasti bezpečnosti průmyslové automatizace, primárně určený k vytvoření efektivních spojení a přenosu signálu mezi bezpečnostními zařízeními a řídicími systémy strojů.

Pracovní princip
OSSD se obvykle používá ve spojení se senzory (jako jsou senzory světelné závory nebo laserové skenery) ke sledování stavu senzorů a určení, zda nějaké předměty nebo pracovníci nevstoupili do nebezpečné oblasti.
Když senzor detekuje narušení, vyšle signál do OSSD, které pak tento signál převede do formátu rozpoznatelného řídicím systémem stroje a předá ho řídicímu systému.
Jakmile řídicí systém přijme signál OSSD, provede příslušná bezpečnostní opatření podle předem nastavené bezpečnostní logiky, jako je nouzové vypnutí nebo snížení rychlosti.

Aplikační scénáře
OSSD je široce používán v různých průmyslových automatizačních zařízeních a výrobních linkách, zejména ve scénářích, které vyžadují ochranu bezpečnosti personálu, jako jsou robotické pracovní oblasti, výrobní linky lisovacích strojů a automatizované montážní linky.
V těchto scénářích OSSD pracuje v koordinaci s bezpečnostními zařízeními, jako jsou bezpečnostní světelné závěsy, spínače bezpečnostních dveří a bezpečnostní rohože, a tvoří tak kompletní bezpečnostní ochranný systém, který účinně snižuje riziko nehod.

2D TOF bezpečnostní laserové skenery pro vyhýbání se překážkám

Technické údaje	LD-05D	LD-20D
Princip fungování	Princip měření doby letu (TOF).
IO výstup	NPN nebo PNP
Pracovní oblast	0,05 m ~ 5 m	0,05 m ~ 20 m
Laserový zdroj	905 nm (třída I)
Úhel clony	270°
Frekvence skenování	15 Hz / 30 Hz
Úhlové rozlišení	0,1° / 0,3°
Samoučící se funkce	Automaticky skenujte prostředí a generujte oblasti
Elektrické přípojky	Db15 Samec / Scatter
Napájecí napětí	DC 9 V ~ 28 V
Spotřeba energie	2 W
Přepnout pohon	DC 30 V 50 mA max.
Barva skořápky	Žluť
Hodnocení krytí	IP65
Hmotnost	150 g (kabel není součástí dodávky)
Rozměry (D × Š × V)	50 × 50 × 76 mm
Detekovatelný tvar objektu	Téměř jakýkoli tvar
Chyba měření	±30 mm
Počet sad polí	16 polí, 3 současná ochranná pole (na sadu polí)
Typ připojení	Micro-USB
Vstup	GND/NC × 4
Přepnout výstup	NPN × 3, provozní stav zařízení; PNP × 3, provozní stav zařízení
Doba zpoždění	100 ms ~ 10 000 ms (konfigurovatelné), typická hodnota 330 ms
Doba odezvy	15 Hz: 67 ms ~ 29 949 ms (konfigurovatelné), typická hodnota 134 ms; 30 Hz: 33 ms ~ 29 997 ms (konfigurovatelné), typická hodnota 66 ms
Indikátor stavu	Indikátor stavu × 1, indikátor skupiny oblastí × 3
Odolnost proti vibracím	10 - 55 Hz, amplituda 0,75 mm, XYZ tříosý, 2 hodiny na osu; 50 - 200 Hz, 196 m/s² (20G), rychlost skenování 2 min/cyklus, XYZ tři osy, 2 hodiny na osu;
Okolní provozní teplota	-10 ℃ ~ +55 ℃
Skladovací teplota	-30 ℃ ~ +75 ℃
Imunita vůči okolnímu světlu	＞15 000 luxů