工业安全光电与传感器术语词典

安全光栅 / 光幕、接近开关、光电开关、色标 / 光纤传感器、激光雷达、激光位移、安全继电器、 气动送料机……这些术语到底是什么、怎么选?本页用客观、可引用的方式逐条讲清,供工程师与采购查询。

安全防护与功能安全

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安全光栅 / 安全光幕(ESPE)

又称:光电保护器 / 冲床保护器 / AOPD / 电敏防护装置

由发射端与接收端组成对射光帘、检测到人体或物体侵入危险区即输出停机信号的工业安全光电防护装置。

安全光栅(又称安全光幕、电敏防护装置 ESPE、主动式光电防护装置 AOPD)由发射器与接收器组成,在两者之间形成密集红外光束「光帘」,任意一束被遮断即立即输出停机信号,保护操作人员。国内适用标准 GB/T 19436,国际标准 IEC 61496。核心参数:分辨率、保护高度、响应时间、安全类型(Type 2 / Type 4)。

分辨率(检测能力)

又称:光轴间距 / 检测精度

安全光栅能可靠检测到的最小物体直径,数值越小防护越精密;常见 14/20/30/40mm。

分辨率指安全光栅能检测到的最小物体直径,由光轴间距与光束直径共同决定,数值越小代表能检测越细的目标。常见分级:手指级(约 10-14mm)、手部级(约 20-40mm)、身体/区域级(更大间距)。注意:分辨率数值越小越精密,不是越大越好。

保护高度

安全光栅第一束到最后一束光轴之间的有效防护高度,约等于(光轴数−1)×光轴间距。

保护高度是安全光栅有效防护的垂直范围,应覆盖人体可能进入危险区的整个开口。计算关系:保护高度 ≈(光轴数 − 1)× 光轴间距;实际规格以厂家一览表标注为准(首末光轴到端帽有安装余量)。

响应时间

安全光栅从光被遮挡到输出信号断开的时间,通常 ≤15-30ms,直接影响安全安装距离。

响应时间是光栅从检测到遮挡到输出停机信号所需的时间。它是 ISO 13855 安全距离公式中系统总响应时间的一部分(另一部分是设备制动时间)。响应越短,同等条件下安全光栅可安装得越靠近危险点。

安全距离(ISO 13855)

又称:最小安装距离 / S=K×T+C

安全光栅到危险点的最小安装距离,按 ISO 13855 公式 S = K×T + C 计算,保证人触及危险点前设备已停止。

S 为最小安全距离(mm),K 为人体接近速度(手部 2000mm/s、全身 1600mm/s),T 为系统总响应时间(光栅响应 + 设备制动),C 为与分辨率相关的侵入补偿。实际安装须由专业工程师按现场工况复核。

Type 2 / Type 4(IEC 61496)

IEC 61496 对安全光电设备(ESPE)的类型等级;Type 4 要求最高(双通道+自检),Type 2 适合一般风险场景。

IEC 61496 按抗故障与自检能力把 ESPE 分为 Type 1-4。Type 2 为单通道+周期自检,约对应 ISO 13849 的 PLc-PLd;Type 4 要求双通道独立电路、上电与周期自检、单点故障检测,对应 PLe/SIL3,用于高风险强制合规场景。

PLe(ISO 13849-1 性能等级)

ISO 13849-1 定义的安全功能性能等级,PLa–PLe 共五级,PLe 为最高一级。

性能等级(PL)衡量机械安全控制系统执行安全功能的可靠性,由结构类别(Cat.B/1/2/3/4)、MTTFd、诊断覆盖率 DC 与共因失效 CCF 共同决定。PLe 用于伤害严重、暴露频繁、难以规避的高风险场景。

SIL3(IEC 62061 安全完整性等级)

IEC 62061 / IEC 61508 定义的安全完整性等级,机械领域最高到 SIL3,高要求模式下与 PLe 大致对应。

SIL(Safety Integrity Level)用于电气/电子/可编程电子安全系统,IEC 62061 机械领域分 SIL1-SIL3。在高要求运行模式下,SIL3 与 ISO 13849-1 的 PLe 大致等价,二者常一起标注。等级判定以标准原文及第三方认证为准。

OSSD 安全输出

安全设备的双通道、可自诊断固态输出,能检测自身短路/断线/粘连并在故障时导向安全侧停机。

OSSD(输出信号开关器件)是安全光栅、安全扫描仪等安全部件的标准安全输出形式,双通道脉冲自检,故障导向安全。普通传感器的报警 IO 不是 OSSD,不具备这种冗余与自诊断能力——这也是安全件与感知件的关键区别之一。

Muting 消隐 / Blanking 屏蔽

Muting 在特定工序(如上下料、料件通过)暂时按逻辑旁路光幕,Blanking 固定屏蔽光幕中某些被遮挡光轴。

Muting(静音/消隐)允许料件正常通过时临时不触发停机,但人员误入仍立即停机,须按标准配置传感器与时序;Blanking(屏蔽)用于固定遮挡物长期占用某些光轴的场景。两者都须合规配置,避免削弱安全防护。

安全继电器

把安全光栅/急停等安全信号汇总、做逻辑判断并切断负载的安全逻辑单元,可达 Cat.4 / PLe。

安全继电器接收 OSSD 等安全输入,经双通道冗余逻辑后控制接触器切断危险负载,并通过 EDM 反馈监控接触器是否粘连。是构成完整安全回路(输入→逻辑→输出)的核心环节。

安全门锁 / 安全门开关(ISO 14119)

用于机器防护门的联锁装置,门未关闭/锁定时禁止设备运行,符合 ISO 14119。

安全门锁(带锁定)与安全门开关(联锁)用于数控机床、机器人单元等的防护门,提供断电自锁、远程信号反馈、防欺骗编码等功能,符合 ISO 14119 / GB/T 18831,可达 PLe。

工业测量与感知

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接近开关(电感式 / 电容式)

无接触检测金属(电感式)或金属/非金属(电容式)靠近的位置传感器,常见 M5-M30 螺纹规格。

电感式接近开关只检测金属,以 Fe37 标准钢为基准(感应距离 100%),检测不锈钢约 70-80%、铝/铜约 35-50%;电容式可检测金属与非金属(液位、塑料等)。常用于限位、定位、计数。输出分 NPN/PNP、NO/NC。

光电开关(漫反射 / 对射 / 镜反射 / 背景抑制 BGS)

用光检测物体有无/位置的传感器,按工作方式分漫反射、对射、镜反射、背景抑制(BGS)等。

漫反射型靠物体反射光检测,安装简单;对射型发射接收分体、检测距离远、最可靠;镜反射型配反射板;背景抑制(BGS)按距离判别、能在复杂背景中只检测设定距离内的物体。激光型光斑小、检测远。

色标传感器

通过 RGB 三色光源识别印刷色标、实现包装/印刷定位的高速传感器,响应可达 0.1ms 级。

色标传感器用红/绿/蓝光源照射并比较色标与背景的反差,用于印刷包装的定位裁切、纺织印染色标跟踪、标签/二维码位置识别。关键指标:响应时间、可识别色差、检测距离与光斑尺寸。

光纤传感器 / 光纤放大器

用光纤把光导到狭小空间检测,配光纤放大器实现微小物体、狭窄工位的高灵敏检测。

光纤传感器由光纤单元 + 放大器组成,光纤头体积小、耐高温、抗电磁干扰,适合狭小空间、微小物体检测;放大器提供灵敏度调节、数显、自学习等功能。分对射型与反射型光纤。

激光雷达(2D / 3D,TOF)

用激光测距获取目标距离与方位的传感器;2D 单线扫描输出平面轮廓,3D 多线扫描输出三维点云。

激光雷达(LiDAR)多采用 TOF 飞行时间法测距。2D(单线)输出距离-角度的平面点云,适合 AGV 导航、区域感知;3D(多线)输出含高度的三维点云。注意:通用激光雷达属「感知/预警」类传感器,并非经 IEC 61496-3 认证的安全激光扫描仪,人身安全防护须用经认证的安全部件;量程随目标反射率与现场实测而定。

激光位移传感器(三角 / 相位 / 脉冲)

用激光精密测量距离/位移/厚度的传感器,三种测距原理对应不同量程与精度。

三角测距用于近距高精度(如 ±0.01mm),相位法用于中近距高精度,TOF 脉冲法用于中远距与户外。用于厚度/形状/位置在线检测、半导体、锂电、汽车零部件等精密场景。精度须绑定测试距离与目标条件来看。

NPN / PNP 输出

传感器开关量输出的两种接线类型:NPN 输出低电平(漏型),PNP 输出高电平(源型),按 PLC 输入类型选。

NPN(漏型)导通时输出接 0V,常配三菱/欧姆龙等日系 PLC;PNP(源型)导通时输出接 +V,常配西门子/倍福/罗克韦尔等。选错会导致 PLC 读不到信号。订货时注明 PLC 类型即可获得对应接线图。

IP 防护等级

标识设备防尘防水能力的等级,如 IP65/IP67;第一位防固体、第二位防液体,数值越大越强。

IP(Ingress Protection)等级中第一位数字表示防尘(0-6),第二位表示防水(0-9)。IP65 防喷水、IP67 可短时浸水,户外、粉尘、潮湿、冲洗环境应选高 IP 等级型号。

冲压自动化

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气动送料机 / 伺服送料机(NCF)

装在冲床前端实现板料/线材自动送进的设备;气动款精度约 ±0.1-0.5mm,伺服 NCF 款可达 ±0.03mm。

气动送料机用气动夹钳配合气缸推送,结构简单、性价比高,适合通用五金一般精度送料,按料宽分 50-300mm 多档;NCF 伺服滚轮送料机用伺服+编码器闭环,重复精度 ±0.03mm、可存多套配方,适合中大型冲床与高精度场景。

4000-808-929