安全光栅通过控制光轴灯实现人物分离的原理

安全光栅通过控制光轴灯实现人物分离的原理

在工业生产中，安全光栅既要阻止人员进入危险区，又要允许物料正常通过，这就需要精准的 “人物分离” 能力。很多人好奇，光栅是如何区分 “伸手的工人” 和 “传送的工件” 的？秘密就藏在光轴灯的控制逻辑里 —— 通过调节光束的亮灭规律、检测遮挡特征，让光栅像有 “智能眼睛” 一样，只对人体触发防护，对物料 “放行”。

一、光轴灯的基础作用：构建 “可识别的光墙”

安全光栅的发射器上分布着一排光轴灯（红外发光二极管），每个灯对应一条光束，与接收器的感光元件一一对应，形成多束平行光。这些光轴灯不是同时亮灭，而是按特定规律依次点亮、熄灭，就像 “灯光在排队闪烁”。

这种 “扫描式发光” 有两个关键作用：

· 每束光有独特的 “亮灭时间码”，接收器能通过时间差识别不同光束，避免相邻光束的干扰；

· 记录每束光被遮挡的时长和顺序，为后续区分人与物提供数据基础。

某流水线的安全光栅，光轴灯每秒扫描 500 次，即使有多个物体同时通过，也能精准记录每束光的遮挡情况，为人物分离提供原始数据。

二、人物分离的核心逻辑：从遮挡特征找差异

人体和物料的遮挡方式有明显不同，安全光栅通过分析光轴灯的遮挡数据，捕捉这些差异：

（一）遮挡范围：人体更 “不规则”

· 人体遮挡：手臂、躯干进入时，会同时遮挡多束光，且遮挡范围呈 “不规则形状”（比如手臂可能遮挡 3-5 束光，且上下边缘不整齐）；

· 物料遮挡：规则形状的工件（如纸箱、金属板）遮挡的光束数量固定，边缘整齐（比如标准纸箱刚好遮挡 8 束光，上下边缘平直）。

光栅的算法会对比遮挡范围的 “不规则度”，当超过预设阈值时，判定为人体并触发防护。某食品厂的包装线，纸箱通过时遮挡的光束数量稳定在 6 束，而工人伸手调整时会遮挡 4-7 束不等，光栅通过这一差异成功区分。

（二）遮挡时长：人体更 “动态”

· 人体遮挡：人员进入危险区后，可能停留、移动，遮挡时长不稳定（比如伸手取物可能遮挡 1-3 秒，且中间有轻微晃动导致光束时断时续）；

· 物料遮挡：传送带输送的物料通过速度均匀，遮挡时长固定（比如每秒移动 1 米的传送带，20 厘米的工件遮挡时长刚好 0.2 秒）。

某物流分拣线的光栅，通过设定 “遮挡时长波动阈值”，当遮挡时间忽长忽短时，判定为人体；时长稳定在 ±0.05 秒内时，判定为物料，准确率达 99.5%。

（三）边缘特征：人体有 “渐变过渡”

人体边缘（如手指、袖口）是柔软的，遮挡光束时会从 “部分遮挡” 过渡到 “完全遮挡”（比如手指先遮挡某束光的 30%，逐渐增加到 100%）；而物料边缘坚硬，遮挡是 “瞬间完全遮挡”（比如金属板边缘通过时，光束从 “全亮” 瞬间变为 “全灭”）。

安全光栅通过光轴灯的亮度变化曲线，捕捉这种 “渐变特征”，进一步区分人与物。某电子厂检测小型零件时，工人戴的手套边缘会产生渐变遮挡，而零件通过时是瞬间遮挡，光栅借此减少了 90% 的误判。

三、不同场景的参数调整

四、实际应用中的优势与注意事项

（一）比传统方式更灵活

传统的 “红外对射 + 反光板” 方案，只能检测是否有物体通过，无法区分人与物，导致物料通过时频繁停机。而带人物分离功能的光栅，能减少 80% 以上的非必要停机，某汽车零部件厂用后生产效率提升 15%。

（二）调试需 “结合现场”

· 首次安装时，用典型工件和真人测试，让光栅 “学习” 现场的遮挡特征；

· 更换物料规格（如从纸箱换成布袋）时，需重新校准参数，避免因物料遮挡特征变化导致误判。

五、结语

安全光栅通过控制光轴灯的扫描规律，捕捉人体与物料在遮挡范围、时长、边缘特征上的差异，实现精准的人物分离。这种技术让防护更 “聪明”—— 既不影响生产节奏，又能守住安全底线，成为人机协作场景的理想选择。

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