Chọn máy quét hay rèm ánh sáng để bảo vệ con người và máy móc trong môi trường công nghiệp?

Máy quét laser an toàn có thể góp phần đảm bảo an toàn trong các cơ sở công nghiệp và hậu cần. Chúng có thể bảo vệ con người khỏi những tương tác không an toàn với máy móc và có thể bảo vệ máy móc khỏi sự can thiệp ngoài ý muốn của con người.

Bài viết này bắt đầu bằng việc xem xét các yếu tố ảnh hưởng đến thời điểm chọn máy quét và thời điểm chọn rèm sáng. Sau đó, nó trình bày các tiêu chí lựa chọn quan trọng để sử dụng máy quét và xem xét các máy quét laser an toàn tiêu biểu của một số hãng.

Máy quét hay rèm ánh sáng?

Một trong những cân nhắc đầu tiên là: không gian nào đang được bảo vệ? Cả máy quét và màn chắn sáng đều có thể bảo vệ con người khỏi bị tổn hại và bảo vệ máy khỏi bị nhiễu. Mặc dù có một số điểm tương đồng về khả năng bảo vệ của máy quét và màn chắn sáng nhưng chúng thường phù hợp với các ứng dụng khác nhau, chẳng hạn như:

Bảo vệ điểm vận hành, đề cập đến khu vực hoạt động của máy nơi công việc được thực hiện. Rèm ánh sáng phù hợp cho ứng dụng này vì chúng có thể được đặt ở vị trí tối ưu và độ phân giải của chúng có thể được thiết lập để phát hiện ngón tay, bàn tay hoặc bàn chân/chân và cung cấp mức độ bảo vệ cần thiết. Máy quét thường cần khoảng cách tối thiểu dài hơn với các mối nguy hiểm vì thời gian phản hồi lâu hơn và thường không được sử dụng để bảo vệ điểm hoạt động.

Bảo vệ chu vi, bảo vệ nhiều mặt của máy. Giống như bảo vệ điểm hoạt động, màn chắn ánh sáng rất phù hợp để cung cấp các giải pháp nhỏ gọn để bảo vệ vành đai. Nếu một người vượt qua chu vi, tín hiệu dừng có thể được gửi và máy sẽ dừng. Mặc dù cả màn chắn sáng và máy quét đều có thể được sử dụng để bảo vệ vành đai, màn chắn sáng an toàn được sử dụng thường xuyên hơn trong bảo vệ vành đai và máy quét được sử dụng thường xuyên hơn trong bảo vệ khu vực.

Kiểm soát truy cập và bảo vệ khu vực, có thể được thực hiện bằng rèm sáng hoặc máy quét tùy thuộc vào nhu cầu ứng dụng cụ thể. Rèm sáng phù hợp khi có một lối vào duy nhất. Ví dụ: việc giám sát và đánh giá riêng từng chùm ánh sáng cho phép màn chắn ánh sáng phân biệt giữa người “cao” và người “thấp” khi mang vật liệu, chẳng hạn như một tấm pallet đi qua ngưỡng và sửa đổi phản ứng của nó cho phù hợp.

Máy quét có thể được thiết lập để giám sát khu vực 275° nhằm tạo vùng bảo vệ hai chiều do người dùng xác định (Hình 1). Họ cũng có thể thiết lập nhiều vùng bảo vệ dựa trên khoảng cách giữa một người và máy được bảo vệ và dừng nó chậm hơn nếu thích hợp.

Các hệ thống di động như robot di động tự động (AMR) và phương tiện dẫn đường tự động (AGV) có thể được hưởng lợi từ việc sử dụng nhiều máy quét. Những máy quét này có thể chạy bằng pin và được lắp đặt để hoạt động phối hợp, đồng thời giám sát hàng chục khu vực an toàn xung quanh xe. Các vùng khác nhau có thể được kích hoạt dựa trên tốc độ, vị trí của xe và những thay đổi về hướng dự đoán. Dữ liệu từ máy quét có thể được bổ sung bằng bộ mã hóa trên bánh xe và các đầu vào cảm biến khác để hỗ trợ điều hướng AMR.

Các mức độ an toàn

Khi không gian vật lý được bảo vệ đã được xác định, việc cân nhắc tiếp theo là mức độ an toàn cần thiết. Ngoài việc mang lại những lợi ích ứng dụng khác nhau, màn chắn ánh sáng và máy quét laze an toàn còn hỗ trợ các mức độ an toàn khác nhau được xác định bởi các tiêu chuẩn quốc tế khác nhau. Ví dụ: ISO 13849-1 xác định độ tin cậy của các chức năng kiểm soát an toàn bằng cách sử dụng các mức hiệu suất (PL) từ “a” đến “e”, với PLe biểu thị mức cao nhất.

Máy quét laser an toàn đáp ứng các tiêu chí của PLd và phù hợp để sử dụng trong các ứng dụng mà an toàn là ưu tiên hàng đầu. Xếp hạng PLd được cấp cho các hệ thống có xác suất xảy ra sự cố nguy hiểm cứ sau 1 đến 10 triệu giờ (141 đến 1.141 năm nếu hoạt động liên tục). Màn sáng có sẵn với nhiều lựa chọn hơn từ PLc đến PLe.

IEC 62061, an toàn máy móc: An toàn chức năng của hệ thống điều khiển điện, điện tử và điện tử lập trình là một tiêu chuẩn quan trọng khác. Nó dựa trên chiến lược đánh giá và giảm thiểu rủi ro đối với các chức năng kiểm soát an toàn như rèm chắn sáng và máy quét laze an toàn. Nó bao gồm các thông số kỹ thuật về yêu cầu chức năng và các yêu cầu về mức độ toàn vẹn an toàn (SIL).

Ví dụ về các yêu cầu chức năng bao gồm tần suất hoạt động, thời gian đáp ứng, chế độ vận hành, chu kỳ làm việc, môi trường vận hành, chức năng phản ứng lỗi,… SIL thu được được đo theo thang điểm từ 1 đến 4 (Hình 2).

ISO 13855 xác định cách đặt máy quét phù hợp với cách tiếp cận của một người. Ví dụ: nếu máy quét được gắn ở độ cao 300 mm thì độ phân giải 70 mm là đủ để phát hiện chân người. Ở độ cao lắp thấp hơn, độ phân giải tối thiểu được khuyến nghị là 50 mm.

Thông số máy quét

Khi đã xác định được rằng máy quét laser an toàn đáp ứng các yêu cầu ứng dụng và có thể hỗ trợ mức độ an toàn cần thiết, đã đến lúc xem xét các thông số kỹ thuật. Ví dụ về thông số kỹ thuật quan trọng của máy quét bao gồm:

Góc quét. Một số góc quét có sẵn, chẳng hạn như 190°, 270° và 275°. Góc quét và cấu trúc của nó xác định cách gắn máy quét vào hệ thống để giám sát các khu vực cần thiết.

Các khu vực bảo vệ. Máy quét laser an toàn có nhiều vùng bảo vệ, bao gồm vùng bảo vệ chính và một hoặc nhiều vùng cảnh báo. Một số có thể sử dụng dữ liệu được quét để cấu hình tự động nhằm bỏ qua các đối tượng đứng yên trong vùng cảnh báo (Hình 3). Trong một số trường hợp, máy quét laser an toàn có thể quét nhiều vùng liên tiếp hoặc đồng thời. Ví dụ: một máy quét có thể hỗ trợ tới 70 bộ vùng an toàn duy nhất. Trên AMR, tính năng này cho phép máy quét điều chỉnh các khu vực được quét dựa trên môi trường xung quanh và tốc độ di chuyển.

Phạm vi trường bảo vệ. Đó là khoảng cách tối đa mà khu vực được bảo vệ có thể kéo dài từ máy quét. Giá trị điển hình nằm trong khoảng từ 3 đến 10 m. Phạm vi trường bảo vệ cần thiết tùy thuộc vào quy định của địa phương cũng như thời gian phản hồi và độ phân giải của máy quét.

Độ phân giải. Nó được đo bằng mm và xác định đối tượng có kích thước tối thiểu mà máy quét có thể phát hiện chính xác. Giá trị điển hình nằm trong khoảng từ 30 mm đến 200 mm.

Thời gian phản hồi. Còn được gọi là thời gian phát hiện, nó đo tốc độ máy quét có thể nhận ra cách tiếp cận của một vật thể. Giá trị điển hình nằm trong khoảng từ 60 đến 500 ms.

Lấy mẫu. Cho biết số lần một đối tượng phải được quét liên tiếp để được máy quét nhận dạng. Theo mặc định, thường phải mất ít nhất hai lần quét lấy mẫu. Tuy nhiên, đối với một số máy quét và trong một số trường hợp, có thể cần mười lần quét lấy mẫu liên tiếp trở lên để nhận dạng đối tượng.

Nếu được chỉ định, cấu hình và tích hợp đúng cách, máy quét laser an toàn rất phù hợp để bảo vệ con người và máy móc trong các ứng dụng như kiểm soát ra vào, bảo vệ khu vực và trên các hệ thống di động, bao gồm AGV và AMR. Chúng đáp ứng các yêu cầu của PLd và SIL3 và phù hợp để sử dụng trong các ứng dụng mà an toàn là yếu tố quan trọng cần cân nhắc. Các máy quét này có nhiều sự kết hợp khác nhau về tính năng và chức năng để phù hợp với nhiều nhu cầu ứng dụng.

Tìm hiểu các máy quét laser an toàn tiêu biểu tại đây

Minh Trí (theo Dgikey)