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

(14 条)

安全光栅 / 安全光幕

又称:光电保护器 / 冲床保护器

以光学检测区检测规定目标、改变安全输出的保护装置;是电敏保护设备(ESPE)的一类,不代表整套停止系统。

常见安全光幕采用发射器与接收器形成光学检测区,是主动光电保护装置(AOPD)的应用。ESPE 范围更广,不能与对射光幕完全画等号。应核对具体型号的检测能力、保护范围、最大响应时间、输出及安全性能资料。检测触发后仍需安全逻辑和执行机构实现停止等安全功能;光幕不能阻挡飞出物,也不能用于本来无法及时停止的危险行程的遮挡后制动方案。

安全光栅 / 安全光幕 原理图解(戴迪斯科 DAIDISIKE 原创技术图)
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分辨率(检测能力)

又称:检测能力 / 最小检测物体直径

在规定检测区和条件下可可靠检测的目标尺寸,不等于光轴间距,也不是测量误差。

检测能力应采用型号说明书的声明值及相应试棒验证。光轴间距只是相邻光轴的几何距离,不能直接代替检测能力。DQC 画册第 3 页的 10/14/20mm 间距,对应技术表“检测精度”数值为 18/22/28mm;这里是检测尺寸,不是 ± 测距误差。是否适用于某一身体部位,要结合声明检测能力、接近路径与安全距离核查,不能只贴“手指级”或“20–40mm 手部级”标签。

分辨率(检测能力) 原理图解(戴迪斯科 DAIDISIKE 原创技术图)
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保护高度

规定检测能力在光幕高度方向上适用的检测范围,应与外壳长度、首末光轴距离分别核对。

(光轴数 − 1)× 光轴间距算出的是首末光轴中心之间的几何跨度;是否等于厂家标称保护高度,需要看该型号的定义与尺寸图。安装时应确认实际检测边界,不能把壳体长度或首末光轴距离直接作为完整保护开口;还应评估钻过、越过、侧绕和进入后滞留。

保护高度 原理图解(戴迪斯科 DAIDISIKE 原创技术图)
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响应时间

保护装置从规定检测事件到安全输出变化的时间,是整条安全功能总响应时间的一部分。

响应时间的最大值需绑定完整型号、扫描/滤波设置、级联和输出配置。总停止时间还包括安全逻辑、执行元件和危险运动停止所需时间,不能只列“光幕 + 制动”而漏掉中间延时。记录实测时间的起止点,避免遗漏或重复相加;安装距离须使用适用标准要求的最坏工况数据,并考虑磨损与测量不确定度。

响应时间 原理图解(戴迪斯科 DAIDISIKE 原创技术图)
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安全距离(ISO 13855)

又称:最小安装距离 / S=K×T+C

防护装置与危险区域之间应保持的最小距离,要依据标准版本、接近路径、检测能力和整条停止链路计算与验证。

ISO 13855:2024 已替代 2010 版。旧资料常用 S=K×T+C 表达接近移动距离与附加距离的关系,但 K 和附加量不是所有手部/身体工况都通用的固定值。T 应覆盖检测、逻辑、执行与危险运动停止,已包含于实测值的部分不重复相加。最终还须检查越过、钻过、侧绕及进入后滞留;不能以光轴间距冒充检测能力,也不能只凭在线估算决定施工位置。

安全距离(ISO 13855) 原理图解(戴迪斯科 DAIDISIKE 原创技术图)
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Type 2 / Type 4(IEC 61496)

IEC 61496 中 ESPE 的设备类型;不能用通道数判断,也不能直接当作完整安全功能的 PL/SIL 等级。

Type 2 与 Type 4 在设计、故障行为和试验要求上不同。现行 Type 2 产品通常声明最高 PL c / SIL 1,不应写成可达 PL d;Type 4 产品可有最高 PL e / SIL 3 的声明能力,但须核对型号、版本和使用条件。需要何种类型,应由风险评估、所需 PLr/SIL 和适用机器标准决定;最终等级还取决于逻辑、执行及系统验证,而非仅由光幕类型或压力机吨位决定。

Type 2 / Type 4(IEC 61496) 原理图解(戴迪斯科 DAIDISIKE 原创技术图)
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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。

先为每项安全功能确定所需等级 PLr,再评价实际实现的 PL。结构类别、元件可靠性、诊断覆盖率、共因失效措施、系统性故障、软件及验证都影响结论。器件或子系统可以有声明能力,但使用一只 PL e 器件不等于整条回路或整机已达到 PL e。

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SIL3(IEC 62061 安全完整性等级)

机械应用 IEC 62061 使用 SIL 1–3;SIL 3 与 PL e 的概率区间可对应,但不能自动互认或省略系统验证。

IEC 62061 的机械安全控制系统要求,应与 IEC 61508 更广泛的 SIL 体系区分。比较 SIL 3 与 PL e 时不能只看每小时危险失效概率,还要核对架构、系统性措施、软件、使用限制及验证要求。证书适用型号和功能必须匹配;EMC/CE 文件不是这些安全性能等级的替代证明。

SIL3(IEC 62061 安全完整性等级) 原理图解(戴迪斯科 DAIDISIKE 原创技术图)
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OSSD 安全输出

OSSD 是输出信号开关器件;常见安全光电产品采用一对带测试脉冲的半导体安全输出,具体行为依型号手册。

看到两路输出、NPN/PNP 或通断信号,不能自动认定为 OSSD 或某一安全等级。采用 OSSD1/OSSD2 的产品,应核对接收设备兼容性、测试脉冲、负载、最大线长以及具体可诊断故障与反应。两路不可擅自并联成一路,不能用普通报警 IO 替代经过验证的安全输出。不要把“所有短路、断线、粘连都能诊断”作为脱离型号与故障模型的通用承诺。

OSSD 安全输出 原理图解(戴迪斯科 DAIDISIKE 原创技术图)
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Muting 暂时抑制 / Blanking 光束屏蔽

Muting 在受控条件下暂时抑制安全功能;Blanking 按配置允许部分光束被遮挡,两者不是自动识别人和物料。

Muting 应用要验证传感器排列、方向、时序、超时及防止人员尾随或借物进入的措施;不能承诺“物料通过而任何人员误入均立即停机”。Blanking 包括固定或浮动屏蔽等方式,可能改变有效检测能力或留下开口,须重新核对安全距离并补充机械防护。仅在具体设备/安全控制器支持且按当前手册验证的配置下使用,不能把普通 IO 屏蔽当成安全功能。

Muting 暂时抑制 / Blanking 光束屏蔽 原理图解(戴迪斯科 DAIDISIKE 原创技术图)
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安全继电器

执行规定安全逻辑并控制下游执行元件的安全控制单元;可接对象、复位与反馈功能取决于具体型号和模式。

安全继电器可按型号支持急停、门联锁、光幕等不同监控模式,但可切换多种模式不等于能同时独立监控所有对象。输入接口、通道数、测试信号、复位和反馈接法必须与当前型号手册一致;执行端可能是接触器、阀或驱动安全功能,不能一律简化为切断主电源。器件声明能力不自动赋予系统 Cat.4/PL e,仍须评价并验证整项安全功能。

安全继电器 原理图解(戴迪斯科 DAIDISIKE 原创技术图)
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EDM 外部设备监控(External Device Monitoring)

又称:外部设备监控 / 反馈回路监控 / 接触器回读

安全继电器通过反馈回路回读下游接触器的镜像常闭触点,确认其确已释放,才允许再次使能的自检机制。

一种常见 EDM 实现是把下游接触器具有规定机械关联特性的镜像常闭触点接入受监控反馈回路。当主触点不能释放时,反馈不能按预期闭合,从而阻止再次使能。反馈器件、接法、时序与可诊断故障必须符合当前手册;普通辅助触点不能仅因是常闭就视作合格镜像触点。EDM 不等于手动复位或受监控重启,也不是单独达到 Cat.4/PL e 的充分条件。

EDM 外部设备监控(External Device Monitoring) 原理图解(戴迪斯科 DAIDISIKE 原创技术图)
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安全回路类别 Category(ISO 13849-1)

又称:安全类别 / Cat.B/1/2/3/4 / 回路结构类别

ISO 13849-1 对安全相关控制部分结构及故障行为的分类,包含 B、1、2、3、4;类别不是 PL 的同义词。

类别 B/1 侧重基本原则和元件可靠性;类别 2 加入检测要求;类别 3/4 对单一故障及诊断提出不同要求,类别 4 还要求处理未检故障累积等情形。这是理解差异的概述,不是可照接的结构图。不能凭双通道、自检或一只标称 Cat.4 的继电器,就认定完整安全功能达到 PL e;还需评价可靠性、诊断覆盖率、共因与系统性措施,并按适用版本完成验证。

安全回路类别 Category(ISO 13849-1) 原理图解(戴迪斯科 DAIDISIKE 原创技术图)
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安全门锁 / 安全门开关(ISO 14119)

门联锁监控防护门状态;防护锁定还要在危险消除前限制开门,二者的功能与适用条件应分开核对。

是否需要防护锁定,要依据危险停止时间、人员接近时间与适用要求判断。断电锁定、通电锁定、编码等级、锁定监控和逃生释放并非所有产品都具备;电磁原理也不能单独证明锁定适用于人员防护。开锁许可应依据安全的停止/危险消除判定,关闭或锁好门不等于自动启动。ISO 14119:2024 提供设计和选择原则,具体安全性能须核对型号证据与完整联锁功能验证。

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工业测量与感知

(8 条)

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。

电感式接近开关检测金属,实际动作距离受到钢/铝/铜等靶材、靶尺寸与厚度、安装方式、温度和供电影响。不要跨型号固定使用一套金属折减系数;以额定距离乘系数仅能估算,不能代替保证动作距离和现场验证。电容式可检测金属及部分非金属,但受介电特性、积料和环境影响。NPN/PNP、NO/NC、埋入/非埋入和负载条件须分别核对。

接近开关(电感式 / 电容式) 原理图解(戴迪斯科 DAIDISIKE 原创技术图)
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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。

漫反射型接收目标反射光;对射型发射接收分体;镜反射型配反射板;背景抑制(BGS)按距离相关特征区分目标与背景。没有一种方式在所有现场都最可靠:透明、镜面、低反射率、斜面、背景间隔和粉尘均会改变效果。激光光源也不自动代表更远距离或更高测量精度,应按真实目标、姿态、速度和背景试样验证。

光电开关(漫反射 / 对射 / 镜反射 / 背景抑制 BGS) 原理图解(戴迪斯科 DAIDISIKE 原创技术图)
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色标传感器

根据色标与背景的光学反差产生定位信号的传感器;光源、检测距离和速度依型号与设置。

色标检测常用于包装裁切、标签定位和印刷跟踪,并非所有型号都采用 RGB 光源或具有同一响应时间。色标定位也不等于读取二维码内容。选型应同时确认材料光泽、颜色反差、光斑方向、检测距离、最小色标宽度、线速度以及传感器和 PLC 的总处理延时,再用真实样品试验。

色标传感器 原理图解(戴迪斯科 DAIDISIKE 原创技术图)
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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。

常见系统由光纤探头与放大器组成,分对射、反射等方式。狭小空间、耐温或特殊环境能力必须分别核探头、光纤材料和放大器规格,不能因探头无电信号就认定整套电子系统不受干扰。数显、阈值设置、示教和滤波功能依放大器型号;SET 或示教并不证明采用人工智能。还需验证弯曲半径、污染、光量裕量、响应设置和输出兼容性。

光纤传感器 / 光纤放大器 原理图解(戴迪斯科 DAIDISIKE 原创技术图)
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激光雷达(2D / 3D,TOF)

以激光测距获取空间信息;2D 通常形成一个扫描平面,3D 获得三维采样,不限于多线一种硬件结构。

激光雷达可采用 TOF 等测距原理,2D 常输出平面距离和角度信息;3D 可通过多线、扫描或阵列等方式取得三维数据。量程和测量性能必须绑定反射率、目标尺寸、扫描设置与环境。通用感知/预警雷达不能仅因能检测到人、具有两路报警或标有 OSSD 就替代人员安全防护设备;安全应用应另核对应型号的安全性能证据、保护区、响应与系统验证。

激光雷达(2D / 3D,TOF) 原理图解(戴迪斯科 DAIDISIKE 原创技术图)
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激光位移传感器(三角 / 相位 / 脉冲)

用光学测距获取位置或位移的传感器;重复性、线性误差、分辨率和整套测量误差不是同一指标。

三角、相位、脉冲 TOF 等原理各有量程和目标适应边界,不能仅凭原理名称保证精度。LK-F 画册中 10μm 是 LK-F30 在 24V、20℃、10ms、量程中心、模拟输出及白纸条件下的重复性,不是全系列 ±0.01mm 总误差。单头测厚需要稳定基准与工件姿态;双头测厚还需同步、几何标定和误差预算。实际验收应绑定完整型号、材料、距离、速度和安装条件。

激光位移传感器(三角 / 相位 / 脉冲) 原理图解(戴迪斯科 DAIDISIKE 原创技术图)
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NPN / PNP 输出

常见直流三线开关量输出:NPN 导通拉向 0V,PNP 导通向负载供正电位;按实际输入电路而非品牌选择。

对常见三线开路集电极电路,NPN 负载接在 +V 与输出之间,PNP 负载接在输出与 0V 之间。PLC 的输入公共端与模块说明书必须核对,同一品牌也有不同输入形式,不能凭日系/欧系决定接法。NO/NC 另行表达目标状态与输出动作关系,普通 NC 输出不等于安全输出。通用示意不适用于未核实的二线制、推挽或特殊接口;接线前隔离电源并确认完整型号。

NPN / PNP 输出 原理图解(戴迪斯科 DAIDISIKE 原创技术图)
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IP 防护等级

IP 代码表示外壳在规定试验条件下的防固体异物与防水能力;浸水等级不能简单当作喷水或所有户外环境的升级替代。

IP65 涉及防尘和喷水试验,IP67 涉及防尘和规定条件的暂时浸水试验;两类防水条件不同,不能只按数字大小判断是否满足高压冲洗。IP 也不直接证明耐腐蚀、耐油、耐紫外、抗冷凝或防爆。最终应核对壳体、接头、密封、安装姿态及清洗条件所覆盖的等级和限制。

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冲压自动化

(1 条)

气动送料机 / 伺服送料机(NCF)

按节拍送进板料或线材的自动化设备;气动与伺服方案应按材料、步距、速度和实测送料误差选择。

气动送料常以夹持与推送动作送进材料;伺服滚轮方案按控制指令驱动滚轮。编码器闭环检测电机或滚轮运动,不自动保证材料无打滑。不能把气动统一写成 ±0.1–0.5mm,也不能把 NCF 无条件写成 ±0.03mm。验收应明确材料宽厚、表面与润滑、步距、速度、张力、放松动作、累计误差及重复送料误差的试验方法。

气动送料机 / 伺服送料机(NCF) 原理图解(戴迪斯科 DAIDISIKE 原创技术图)
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