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货架激光防护装置——类型、原理与选型全解析
激光传感器样品申请
在自动化立体仓库、物流分拣中心和智能制造车间中，确保货架区域人、机、货的安全至关重要。“货架激光防护装置” 并非一个单一的标准化产品，而是一个以激光传感器为核心，集成了安全逻辑的安全防护系统。其核心功能是检测入侵、防止碰撞、保障安全。
一、核心装置：安全激光扫描器
这是目前最主流、技术最先进的货架区域防护解决方案。它通过在货架通道或区域前形成一道不可见的“光幕墙”或“保护区域”来实现防护。
1. 工作原理
扫描器发射旋转的激光束，对其前方扇形区域进行高速扫描。
通过测量激光返回的时间，精确绘制出周围环境的轮廓图，即“安全防护区域”和“警告区域”的电子地图。
当有人员或物体侵入预设的安全防护区域时，扫描器会立即输出信号，使堆垛机、AGV等设备紧急停止或进入安全状态。
2. 主要品牌与特点
西克：行业领导者，其 “SICK microScan3” 和 “S3000” 系列是标杆产品。软件功能强大，防护区域可灵活设置，可靠性极高。
基恩士：以其高精度和智能化著称，产品性能优异，设置直观。
欧姆龙：提供稳定可靠的解决方案，如 “OS32C” 系列，在市场上应用广泛。
皮尔磁：作为安全专家的皮尔磁，其扫描器与安全继电器集成度高，整体安全方案完善。
3. 适用场景
立体库货架通道入口：防止人员误入正在作业的巷道。
堆垛机运行区域：在设备前后方设置动态保护区域，实现防撞。
货架拣选工作站：在人与机器人协同工作的区域，划分安全边界。
二、对射式安全光栅
这是一种更经济且高效的线性防护方案，适用于规则区域的边界防护。
1. 工作原理
由一对（发射器和接收器）或多对器件组成，在它们之间形成一道或多道平行的激光光束栅栏。
当任何一道光束被完全遮挡（中断）时，接收器就会输出停机信号。
2. 主要品牌与特点
施迈赛：安全光栅领域的全球知名品牌，产品系列齐全。
邦纳：提供性价比高的解决方案，在北美和市场应用广泛。
皮尔磁：提供全系列的安全光栅产品，并可集成到整体安全控制系统中。
3. 适用场景
固定货架区的入口：在入口处安装光栅，人员进入即触发报警或停机。
机器人工作站围栏：与物理围栏配合，作为电子门锁。
传送带与货架对接区域：防止人员在对接时进入危险区域。
三、区域防护与测量光幕
这类装置更像是“面”型传感器，用于检测特定平面内的入侵。
1. 工作原理
拥有大量的发射和接收单元，在一个平面内形成密集的光束矩阵。
不仅可以检测有无物体闯入，还能判断闯入物体的最小尺寸，常用于物体尺寸检测和区域安全防护。
2. 适用场景
货架特定层位的安全防护：防止机械手在存取货物时，有异物（如人员手臂）伸入。
尺寸校验：在货物存入货架前，检测其外形尺寸是否超限。
FQA（常见问题解答）
FQA 1: 安全激光扫描器和普通对射光栅的主要区别是什么？如何选择？
A1: 这是两种不同维度的技术，核心区别在于 “区域灵活性” 和 “智能程度”。
| 特性 | 安全激光扫描器 | 对射式安全光栅 |
|---|---|---|
| 防护维度 | 面（扇形区域），可自定义形状 | 线（一道或多道光束） |
| 灵活性 | 极高，通过软件任意设置保护区域、警告区域 | 低，防护范围由物理安装位置决定 |
| 智能性 | 高，可区分人与货箱，具备屏蔽功能（允许货物通过但禁止人通过） | 低，任何遮挡都会触发停机 |
| 成本 | 高 | 相对较低 |
| 适用场景 | 复杂、动态变化的区域（如AGV路径、堆垛机作业区） | 规则、固定的边界防护（如门口、围栏） |
选择建议：
需要防护一个不规则的、动态变化的区域，选安全激光扫描器。
只需要防护一个规则的、固定的直线边界，选对射式安全光栅更具性价比。
FQA 2: 在部署这些激光防护装置时，需要遵循哪些安全标准和规范？
A2: 这是至关重要的一点，涉及法律责任和人身安全。必须遵循以下标准：
性能安全标准：
IEC 61496-1/ -2/ -3：这是关于电敏防护设备（ESPE）的核心国际标准，规定了设备本身的技术和性能要求。
ISO 13855：规定了针对人体部位接近速度的防护设备的定位和安装要求。
安全完整性等级：
IEC 62061 和 ISO 13849-1：这些标准规定了整个安全控制系统的安全性能等级。您所使用的激光防护装置及其连接的继电器/PLC，整个安全回路必须达到指定的 Performance Level (PL) 或 Safety Integrity Level (SIL)。通常，这类装置要求达到 PL d / SIL 2 或以上等级。
最佳实践：
必须进行风险评估：由专业人员进行，以确定需要何种等级的保护。
系统集成与验证：装置必须由合格人员安装、调试，并最终进行安全功能验证。
定期校验与维护：确保防护功能持续有效。
FQA 3: 我们的立体仓库有多个AGV小车和堆垛机，如何防止它们之间发生碰撞？
A3: 这是一个典型的动态防撞应用，推荐采用基于安全激光扫描器的解决方案：
为每台AGV和堆垛机安装安全扫描器：在设备的前后方均安装扫描器。
定义动态保护区域：
前方主保护区：范围较大，用于正常减速停止。
后方/侧方辅助区：范围较小，用于紧急制动或报警。
速度与距离关联：通过控制系统，使保护区的范围与设备的运行速度相关联。速度越快，保护区范围越大。
使用“安全现场总线”：如 CIP Safety 或 PROFIsafe，将所有扫描器的安全信号集成到中央控制系统中，实现设备间的协同与互锁，从而构建一个全局的动态防撞系统。
