Soluzioni di sicurezza per la collaborazione intelligente uomo-robot nel quadro dell'Industria 4.0
Soluzioni di protezione di sicurezza per aree di lavoro robotizzate automatizzate
Nel processo di operazioni robotiche automatizzate, la protezione di sicurezza è fondamentale. I dispositivi di sicurezza comuni includono recinzioni di sicurezza, interruttori di sicurezza per porte, barriere fotoelettriche di sicurezza, scanner laser di sicurezza e tappeti di sicurezza. Questo articolo si concentrerà sull'applicazione di barriere fotoelettriche di sicurezza e scanner laser di sicurezza nelle aree di lavoro robotiche automatizzate, nonché sulle soluzioni di protezione di sicurezza negli ambienti collaborativi uomo-robot nell'ambito dell'Industria 4.0.
Soluzioni di sicurezza per la collaborazione intelligente uomo-robot nel quadro dell'Industria 4.0
Con lo sviluppo dell'Industria 4.0, i robot vengono sempre più utilizzati per sostituire gli esseri umani nell'esecuzione di attività ripetitive, migliorando così l'efficienza della produzione. Tuttavia, poiché i robot industriali si muovono rapidamente ed esercitano una forza considerevole, possono verificarsi gravi incidenti se il personale si avvicina accidentalmente alle proprie aree di lavoro. Pertanto, è essenziale un rigoroso monitoraggio della sicurezza dei robot e dei loro ambienti di lavoro, in particolare il monitoraggio e il controllo in tempo reale della forza, della velocità e della traiettoria di movimento del robot.
Secondo la Direttiva Macchine UE e gli standard internazionali come ISO 13849-1, tutti i macchinari in funzione devono essere dotati dei necessari dispositivi di protezione di sicurezza. In alcuni paesi e regioni, la responsabilità della sicurezza è a carico degli utenti delle apparecchiature, richiedendo alle aziende di fornire un ambiente di lavoro sicuro e di garantire che i dipendenti non vengano danneggiati durante l'utilizzo dei robot.
I robot industriali tradizionali sono solitamente installati in posizioni fisse, sono ingombranti e difficili da spostare. Tuttavia, con l'avanzamento della tecnologia, i robot di nuova generazione leggeri, flessibili e facili da spostare stanno gradualmente diventando la norma sul mercato. Questi robot collaborativi possono essere facilmente spostati in diverse aree di lavoro, creando una domanda di soluzioni di protezione più flessibili e sicure.
Nell'ambiente collaborativo uomo-robot dell'Industria 4.0, i robot non solo devono eseguire compiti in modo preciso, ma devono anche soddisfare standard di sicurezza più rigorosi. La forza, la velocità e la traiettoria di movimento del robot devono essere monitorate in ogni momento e devono essere applicate restrizioni in base ai rischi effettivi. Le valutazioni del rischio sono cruciali, poiché i risultati determinano le misure di riduzione del rischio appropriate, come l'uso di barriere fotoelettriche di sicurezza o scanner laser di sicurezza, per garantire una distanza di sicurezza tra uomo e macchina, proteggendo così la sicurezza del personale.
Principio di funzionamento delle barriere fotoelettriche di sicurezza
Una barriera fotoelettrica di sicurezza fornisce protezione emettendo una fila di fasci di luce paralleli attraverso l'area protetta. Quando una persona o un oggetto interrompe i fasci, l'unità ricevente invia immediatamente un segnale al sistema di controllo della macchina, causando l'arresto del funzionamento dell'apparecchiatura. Il vantaggio delle barriere fotoelettriche di sicurezza risiede nella loro struttura semplice e nella risposta rapida, che le rende ideali per scenari di arresto di emergenza durante il movimento meccanico.
Principio di funzionamento degli scanner laser di sicurezza
Contrariamente alle barriere fotoelettriche di sicurezza, gli scanner laser di sicurezza garantiscono la protezione tramite impostazioni di distanza. Lo scanner laser di sicurezza funziona secondo il principio di misurazione del tempo di volo (TOF), emettendo impulsi laser a infrarossi per creare una zona di rilevamento. Quando viene rilevato un oggetto, l'impulso laser viene riflesso dalla superficie dell'oggetto verso lo scanner, che calcola la distanza dell'oggetto in base alla differenza di tempo tra emissione e ricezione.
Processo operativo specifico
Utilizzando come esempio lo scanner laser di sicurezza DADISICK, gli utenti possono personalizzare le zone di rilevamento, tra cui le zone di collaborazione e le zone di avviso. Nelle operazioni automatizzate, se il personale deve entrare nell'area di lavoro del robot per posizionare oggetti (ad esempio, la zona di collaborazione), il sistema indicherà lo stato attuale della zona tramite il colore delle luci di segnalazione. Una luce gialla indica che l'operatore è entrato nella zona di collaborazione e il robot rallenterà; se l'operatore entra nella zona di avviso, si accenderà una luce rossa, accompagnata da allarmi sonori e visivi, a indicare che l'operatore è entrato in un'area pericolosa e il robot si fermerà completamente. Una volta che l'operatore lascia la zona protetta, il sistema e il robot riprenderanno automaticamente a funzionare senza intervento manuale, garantendo praticità e sicurezza nel processo operativo.
Componenti chiave dei dispositivi di sicurezza e dei sistemi di controllo delle macchine
Il dispositivo di commutazione del segnale di uscita (OSSD) è un componente chiave ampiamente utilizzato nel campo della sicurezza dell'automazione industriale, progettato principalmente per stabilire connessioni efficaci e trasmissione del segnale tra dispositivi di sicurezza e sistemi di controllo delle macchine.
Principio di funzionamento
L'OSSD viene solitamente utilizzato insieme a sensori (ad esempio sensori a barriera fotoelettrica o scanner laser) per monitorare lo stato dei sensori e determinare se oggetti o personale sono entrati in un'area pericolosa.
Quando il sensore rileva un'intrusione, invia un segnale all'OSSD, che converte questo segnale in un formato riconoscibile dal sistema di controllo della macchina e lo trasmette al sistema di controllo.
Una volta ricevuto il segnale OSSD, il sistema di controllo eseguirà le misure di sicurezza appropriate in base alla logica di sicurezza preimpostata, come l'arresto di emergenza o la riduzione della velocità.
Scenari applicativi
L'OSSD è ampiamente utilizzato in varie apparecchiature di automazione industriale e linee di produzione, soprattutto in scenari che richiedono la protezione della sicurezza del personale, come aree di lavoro robotizzate, linee di produzione di macchine per stampaggio e linee di assemblaggio automatizzate.
In questi scenari, l'OSSD funziona in coordinamento con dispositivi di sicurezza quali barriere fotoelettriche di sicurezza, interruttori di sicurezza per porte e tappeti di sicurezza, formando un sistema di protezione di sicurezza completo che riduce efficacemente il rischio di incidenti.
Scanner laser di sicurezza per l'evitamento degli ostacoli 2D TOF
Dati tecnici | ||||
Principio di funzionamento | Principio di misurazione del tempo di volo (TOF) | |||
Uscita IO | NPN o PNP | |||
Area di lavoro | Da 0,05 metri a 5 metri | Da 0,05 metri a 20 metri | ||
Sorgente laser | 905 nm (classe I) | |||
Angolo di apertura | 270° | |||
Frequenza di scansione | Frequenza | |||
Risoluzione angolare | 0,1° / 0,3° | |||
Funzione di autoapprendimento | Esegue automaticamente la scansione dell'ambiente e genera aree | |||
Collegamenti elettrici | Db15 Maschio / Disperso | |||
Tensione di alimentazione | Corrente continua 9 V ~ 28 V | |||
Consumo energetico | 2 settimane | |||
Cambia unità | Corrente continua 30 V 50 mA max. | |||
Colore della conchiglia | Giallo | |||
Valutazione dell'involucro | Grado di protezione IP65 | |||
Peso | 150 g (cavo non incluso) | |||
Dimensioni (L × P × A) | Dimensioni: 50 × 50 × 76 mm | |||
Forma dell'oggetto rilevabile | Quasi tutte le forme | |||
Errore di misurazione | ±30 millimetri | |||
Numero di set di campi | 16 campi, 3 campi di protezione simultanei (per set di campi) | |||
Tipo di connessione | Micro USB | |||
Ingresso | Terra/NC × 4 | |||
Uscita di commutazione | NPN × 3, stato di funzionamento del dispositivo; PNP × 3, stato di funzionamento del dispositivo | |||
Tempo di ritardo | 100 ms ~ 10.000 ms (configurabile), valore tipico 330 ms | |||
Tempo di risposta | 15 Hz: 67 ms ~ 29.949 ms (configurabile), valore tipico 134 ms; 30 Hz: 33 ms ~ 29.997 ms (configurabile), valore tipico 66 ms | |||
Indicatore di stato | Indicatore di stato × 1, indicatore di gruppo di aree × 3 | |||
Resistenza alle vibrazioni | 10 - 55 Hz, ampiezza 0,75 mm, XYZ a tre assi, 2 ore per asse; 50 - 200 Hz, 196 m/s² (20G), velocità di scansione 2 min/ciclo, XYZ a tre assi, 2 ore per asse; | |||
Temperatura ambiente di esercizio | -10 ℃ ~ +55 ℃ | |||
Temperatura di conservazione | -30 ℃ ~ +75 ℃ | |||
Immunità alla luce ambientale | ＞15.000 lux | |||
