AGV / AMR 车队避障 LiDAR 集成应用案例——导航避障到哪里为止，认证安全扫描仪从哪里开始

在一支 AGV/AMR 车队 上，你需要 两层传感。一台导航/避障 LiDAR——例如戴迪斯科 DLD 系列——负责 SLAM/轮廓导航以及用于防撞的 警戒区（触发减速）。但 ISO 3691-4 所要求的 安全级人员检测停机，必须由一台 经认证的 IEC 61496-3 Type 3 安全激光扫描仪（额定可达 SIL 3 中的 SIL 2 / PL d）来实现，其保护区按 ISO 13855 依照车辆满载、所选速度下的制动距离来设定。DLD 不是 经认证的安全设备——戴迪斯科自己的 DLD 产品页就是这么写的——所以安全停机功能要选用一台专用的认证扫描仪。把 DLD 用在它真正该用的地方：导航、建图与非安全的避障。

先把诚实边界摆在前面： 戴迪斯科 DLD 系列是一款经济型工业避障与周界安防 LiDAR——不是 经认证的 IEC 61496-3 Type 3 安全设备，不是 PL d，不是 SIL 2，也不能充当 ISO 3691-4 的人员检测功能。这一点 DLD 产品页本身就写明了，本案例不会越过这条线。下文始终把“导航”和“安全”放在两条互不串扰的车道里。

设想一个有代表性的厂内物流现场：牵引式 AGV 和自由行驶的 AMR 在收货、立库、拣选与码垛单元之间搬运料箱与托盘。通道狭窄、吞吐量高，而真正决定一切的是——人和机器人共用同一片地面。操作工横穿车道，维护人员在货架间走动，叉车还会斜插而过。机器人搬运的负载会超出自身轮廓。这正是 ISO 3691-4 所针对的环境，也正是在这里，“导航传感”和“安全传感”之间的清晰区分不再是纸上谈兵。

这支车队有三件看起来相似、其实并不相同的传感任务：(1) 导航——知道自己在哪、通道往哪走；(2) 避障——别撞上停着的托盘或另一台机器人，前方出现东西时减速；(3) 保护人员——在车辆或其负载的任何部位有可能撞到人之前，完成一次安全级停机。任务 1 和 2 是可用性/生产率功能；任务 3 是关乎生命安全、且有法定要求性能等级的功能。把它们混为一谈，结果要么是一台整天误停的机器人，要么——更糟——一台其实并不安全的机器人。

ISO 3691-4:2023（2023 年 6 月发布，取代 2020 版）是无人驾驶工业车辆及其系统的主导应用标准，明确涵盖 AGV、AMR 与 AGC。其中有两部分构成本案例的主线：

• 附录 A 表 1 为控制系统中与安全相关的部分指定了所需的 性能等级（Performance Level，按 ISO 13849-1）——具体就是 人员检测系统 与 制动系统 的控制。这是你必须按目标 PL 来设计的两项安全功能。
• 标准正文要求在行驶方向上对 车辆及其负载的全宽度进行人员检测，要求符合 ISO 13850:2015 的 急停，以及在光学检测无法覆盖危险区域时的 辅助接触式保护（如保险杠/防撞条）。

结论很直白：人员检测手段必须是一台 安全级检测设备——而不是一台避障 LiDAR。这一句话就是本文存在的全部理由。

ESPE（电敏保护设备）这一族就是 IEC 61496：第 1 部分为通用要求，第 2 部分为对射式 AOPD（即安全光幕），而 第 3 部分为 AOPDDR——响应漫反射的有源光电保护设备，安全激光扫描仪正属于此类。安全扫描仪是一台 Type 3 设备。要获得这一分类，它必须验证 最小可检测目标反射率 1.8%，并具备对环境光、灰尘、背景与遮挡的抗扰能力。Type 3 传感器是依据 IEC 62061 / ISO 13849-1 实现 SIL 2 / PL d 安全功能的前提。

导航/避障 LiDAR 没有经过 IEC 61496-3 的测试或认证。它没有 Type 3 型式认证，没有经认证的诊断覆盖率，没有 PL/SIL 分级——无论它的软件区域画得多么巧妙都一样。这就是整条边界。

我们为这支车队推荐的设计，把两层在物理上和逻辑上都分开，使得一台非安全传感器永远无法影响安全停机：

A 层——DLD 真实而诚实的本职工作。 DLD 系列通过 RS485/Modbus 输出测距数据，并提供多个 PNP/NPN 切换区域接入车辆控制器，非常适合导航以及“只是让驱动减速”的防撞警戒区。但要对它的局限保持纪律：DLD 的量程是 与反射率相关的（DLD30T-5N 在 70% 反射率下可达 ≥20 m，但在 10% 下仅 ≥8 m，在 20k lux 下为 ≥4 m），因此对深色低反射目标和强烈日光必须降额使用。它是单平面的 2D 传感器；它看不到其扫描平面以下的低矮障碍，也看不到平面以上的悬伸障碍。

B 层——由认证扫描仪来做保护。 安全级停机完全由经认证的 Type 3 扫描仪负责。戴迪斯科目前并不销售经认证的 Type 3 产品，因此这一功能你要从合适的供应商处选一台专用的认证安全激光扫描仪——也就是市场上称为 SICK microScan3/nanoScan3、Pilz PSENscan、Leuze RSL400、Hokuyo UAM、Banner AG4/SX5、Keyence SZ-V，或 Datasensing/ReeR 安全扫描仪的那类设备。这些品牌名仅作指称性列举，用以明确这一设备类别；具体选型由你和你的集成商根据风险评估决定。

现场笔记——蔡工： 客户很喜欢 DLD 的区域在配置工具里“看上去就像”安全扫描仪的警戒/保护区。它们不是一回事。在一台未认证的传感器上画一个保护区，画出来的也只是一张图。安全停机必须来自一只经公告机构按 Type 3 测试过的“盒子”——没有例外。用 DLD 让机器人变聪明；用认证扫描仪让机器人变安全。

认证扫描仪的保护区不是靠猜。依据 ISO 13855，运动车辆的安全距离遵循 EN ISO 13855:2024 形式 S = K × T + DDS + Z（旧式为 S = K × T + C），其中：

• S——你必须达到的安全 / 区域距离。
• K——接近速度；标准步行值为 1600 mm/s。
• T——系统总响应时间：传感器 + 安全逻辑 + 制动。在这里漏掉制动的拖滞时间是经典而危险的疏忽。
• DDS / C——检测能力 / 纵深项（与分辨率以及人体最小宽度 150 mm 相关）。
• Z——针对公差与反射效应的补充量。

把它落回车辆上的实用法则是：从保护区前缘到车辆前端的距离，必须大于车辆在所选速度与最大负载下的制动距离。 更快的机器人需要“看得更远”，因为它在自身响应时间内会驶过更多距离，所以它的区域会变大——这也是为什么 区域组必须随速度和转向切换（慢 vs 快、直行 vs 转弯、前进 vs 后退）。每个区域只设到制动距离所需的长度即可；区域过大意味着占地更大、机器人之间无法错车通过。

安全扫描仪若安装在靠近地面处（约 150 mm / 6 英寸），需要约 60 mm 的检测分辨率才能可靠地检测到人腿；安装在 300 mm 以下 时则要求更精细的分辨率，以保证一条腿不会未被检测就通过。装得太高，腿会从光束下方溜过；分辨率设得太粗，一条细的肢体会被漏检。

并且永远别忘了 2D 扫描仪在物理上做不到的事：它只看一个平面。 它对低矮障碍（货架下的一只脚、托盘的纵梁、货叉的叉尖）以及扫描平面以上的悬伸障碍（超出轮廓的负载、货架边缘）都是盲的。负载本身还会投下阴影，把躲在其后的人遮住。要从一开始就规划好扫描仪的布置——以及对“车辆加负载”全宽度的覆盖——装低一些，在覆盖出现缺口的地方加上 ISO 3691-4 所预期的 辅助接触式保护（保险杠/防撞条）。不要暗示一台 2D 扫描仪能提供完整的 3D 覆盖；它做不到。

整条链。 ISO 3691-4 附录 A 把所需性能等级指派给 功能，而这个 PL 必须端到端地达成：扫描仪 → 安全逻辑 / 继电器 → 制动接触器，按 ISO 13849-1 / IEC 62061 一并评估。一台 Type 3 扫描仪额定可支撑到 SIL 2 / PL d 的功能，但实际达成的等级取决于整体架构——诊断覆盖率、制动的响应时间与可靠性、外部设备监控（EDM）以及安全停机逻辑上一个刻意的手动复位。在车队所服务的固定工位上，那套安全停机逻辑正是戴迪斯科 DA31 安全继电器 为光幕防护所扮演的角色（可达 PL e / SIL 3、双通道、强制导向触点、带 EDM）。而在运动车辆上，制动与安全控制器的架构必须评估到 ISO 3691-4 对该功能所要求的 PL。

这些是我们反复见到的失误。第一条正是本文存在的全部理由：

1. 把避障 LiDAR 当成安全设备。 用导航级 LiDAR（或它的软件区域）充当人员检测手段。它不是 IEC 61496-3 Type 3，没有诊断/PL 分级，无法满足 ISO 3691-4 附录 A。这是头号错误。
2. 保护区短于真实制动距离（在满载与所选速度下）——机器人在停下之前就已经够到了人。
3. 不随速度和转向切换区域组。 高速下用了小区域，或转弯时仍用直行区域，会让扫掠路径失去防护。
4. 安装高度 / 分辨率不当。 装太高，腿从下方通过；超过 300 mm 又没有重新核对分辨率，肢体被漏检。
5. 忽视 2D 盲区。 单平面扫描仪对低矮障碍、悬伸障碍以及负载背后的阴影都是盲的；要据此规划覆盖并加保险杠。
6. 反光表面与多重采样配置错误。 光亮的地面与货架会引起误触发，或更糟——漏检；采样设得太低会在灰尘上误停，设得太高又会拖慢反应、拉长区域。
7. 只评估传感器，而不是整条链（传感器 + 逻辑 + 制动）对所需 PL/SIL——并且在 ISO 13855 计算中漏掉制动响应时间。
8. 在光学覆盖出现缺口处忘了辅助接触式保护（保险杠），而这正是 ISO 3691-4 明确预期的。
9. 把固定工位的条款错用到车辆上。 没有工艺理由就给光幕设置旁路（muting），或旁路的几何布置让人能保持未被检测，都违反 IEC/TS 62046——而旁路/双手控制这类逻辑属于固定工位，不属于运动机器人。

车队所服务的固定工位——装卸、码垛、输送与压机接口——确实落在戴迪斯科已认证的产品范围之内。在那里，操作侧由 DQC / DQA / DQS 安全光幕防护，经 DA31 安全继电器接线，向接触器提供双通道监控的安全停机逻辑。IEC/TS 62046 仅在 工艺确有需要时 允许对存在检测设备进行旁路，并要求旁路结束时人不会仍处于危险区域而未被检测；ISO 13851 则管辖这些工位上的双手控制装置。把这些条款留在固定防护上——它们不会转移到运动车辆的人员检测扫描仪上。

一台戴迪斯科 DLD 系列 2D LiDAR——导航与避障级别（905 nm Class 1 人眼安全、RS485/Modbus、PNP/NPN 区域）。它驱动警戒/减速区域；它不是经认证的安全设备。

戴迪斯科为导航层制造 DLD 系列 LiDAR，并为车队周边的固定工位防护制造 DQC/DQA/DQS 安全光幕与 DA31 安全继电器。

• 先指派 PL。 在选硬件之前，用 ISO 3691-4 附录 A 确定人员检测与制动功能所需的性能等级。
• 安全停机只放在认证 Type 3 扫描仪上。 绝不让 DLD（或任何未认证传感器）拥有保护区停机的任何部分。
• 用 DLD 做导航 + 警戒/减速。 对低反射目标和日光降额其量程；尊重它单平面 2D 的局限。
• 按 ISO 13855 设定保护区——计入传感器 + 逻辑 + 制动响应时间，随速度和转向切换区域组，并覆盖“车辆加负载”的全宽度。
• 装低，分辨率细。 约 150 mm 高度配约 60 mm 分辨率用于检测人腿；300 mm 以下更细。
• 在光学有缺口处加保险杠，并对整条链（传感器 + 逻辑 + 制动）评估到所需 PL/SIL。
• 用 DQC/DQA/DQS 光幕 + DA31 防护固定工位，且仅在确有工艺理由时按 IEC/TS 62046 使用旁路。

这支代表性车队最终得到一个清晰、可辩护的分工：DLD 系列 LiDAR 让机器人导航并避障——建图、轮廓跟随，以及让它们平顺减速的警戒区；而一台 经认证的 IEC 61496-3 Type 3 安全激光扫描仪——其区域按 ISO 13855 设定、并接入一套已验证达到 ISO 3691-4 性能等级的制动架构——负责保护人员的安全级停机。固定的装卸与码垛工位由戴迪斯科安全光幕与 DA31 继电器防护。没有任何未认证的传感器触碰安全功能。这就是诚实的设计——也是唯一既能通过审核、又能在真实地面上站得住的设计。

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问：像 DLD 系列这样的避障 LiDAR，能用作 AGV 的人员检测安全设备吗？

答：不能。戴迪斯科 DLD 系列是一款经济型工业避障与周界安防 LiDAR——它自己的产品页就写明它 不是 经认证的 IEC 61496-3 Type 3 安全设备。它采用 905 nm Class 1 人眼安全激光，配 RS485/Modbus 输出与 PNP/NPN 切换区域，用于导航、建图和防撞减速区非常出色，但它没有 Type 3 型式认证、没有经认证的诊断覆盖率、也没有 PL/SIL 分级。ISO 3691-4 附录 A 为人员检测功能指派了一个所需性能等级，只有按 IEC 61496-3 认证为 Type 3 安全激光扫描仪的设备才能满足。把导航 LiDAR 当成安全传感器，是移动机器人上最常见——也最危险——的设计错误。

问：哪份标准管辖 AGV 与 AMR 安全，它要求什么？

答：ISO 3691-4:2023（2023 年 6 月发布，取代 2020 版）是无人驾驶工业车辆及其系统的安全要求与验证标准，涵盖 AGV、AMR 与 AGC。其附录 A 表 1 为控制系统中与安全相关的部分指派所需性能等级（按 ISO 13849-1）——具体是人员检测系统与制动系统控制。它要求在行驶方向上对车辆及其负载的全宽度进行人员检测，要求符合 ISO 13850:2015 的急停，以及在光学覆盖出现缺口处的辅助接触式保护（如保险杠）。

问：依据 IEC 61496-3，是什么让一台激光扫描仪成为“安全级”设备？

答：IEC 61496-3 涵盖 AOPDDR——响应漫反射的有源光电保护设备，即安全激光扫描仪——它们被分类为 Type 3 设备。一台 Type 3 扫描仪必须满足经验证的最小可检测目标反射率 1.8%，并须抵抗环境光、灰尘、背景与遮挡。Type 3 传感器是依据 IEC 62061 / ISO 13849-1 实现 SIL 2 / PL d 安全功能的前提。导航/避障 LiDAR 没有按 IEC 61496-3 测试或认证，因此无论它的区域在软件里如何配置，都不能充当人员检测手段。

问：在 AGV 上，警戒区和保护区有什么区别？

答：警戒区通常命令 AGV 减速——它是一项可用性与生产率功能，用以减少误停、缓和接近过程。保护区则命令一次完整的安全级停机。只有保护区对 AGV 的安全认证有贡献，并且它必须由经认证的 Type 3 安全激光扫描仪来实现。在这支代表性车队上，DLD 导航 LiDAR 可以驱动防撞警戒/减速区，但安全停机由认证扫描仪独占。把这两个角色混在一起——让一台非安全传感器拥有保护区停机的任何部分——是不允许的。

问：怎样设定 AGV 安全扫描仪保护区的大小？

答：依据 ISO 13855，运动车辆的保护/安全距离遵循 S = K × T + DDS + Z（旧式 S = K × T + C），步行接近速度 K 取 1600 mm/s，系统总响应时间 T（传感器 + 安全逻辑 + 制动），检测能力项 DDS/C，以及补充量 Z。实用法则是：从保护区前缘到车辆前端的距离，必须大于车辆在所选速度与最大负载下的制动距离。由于更快的车辆需要更长的区域，区域组必须随速度和转向切换——慢/快、直行/转弯、前进/后退。每个区域只设到制动距离所需的大小，这样 AGV 才能更靠近彼此运行而不误停。

问：AGV 安全激光扫描仪该装多高，需要什么分辨率？

答：把安全扫描仪装低，使它在行驶平面内检测到人腿。安装在靠近地面（约 150 mm / 6 英寸）处的扫描仪需要约 60 mm 的检测分辨率才能可靠检测人腿；安装在 300 mm 以下则需要更精细的分辨率，以保证一条腿不会未被检测就通过。请记住，一台 2D 安全扫描仪只看一个平面——它对低矮障碍（货架下的脚、托盘纵梁、货叉）以及扫描平面以上的悬伸障碍是盲的。在光学覆盖出现缺口处，ISO 3691-4 预期采用辅助接触式保护，如保险杠。

问：是整条安全链都要达到所需 PL/SIL，还是只有扫描仪要达到？

答：整条链。ISO 3691-4 附录 A 把所需性能等级指派给功能，而这个 PL 必须端到端达成——传感器 → 安全逻辑/继电器 → 制动接触器——按 ISO 13849-1 / IEC 62061 一并评估，而不是只看孤立的传感器。一个常见错误是只验证扫描仪而忘了在 ISO 13855 计算里计入制动响应时间，或忘了外部设备监控（EDM）以及安全停机逻辑上刻意的手动复位。用于 AGV 保护区的安全激光扫描仪额定可支撑到 SIL 2 / PL d 的功能，但实际达成的等级取决于完整架构。

问：在 AGV/AMR 车队部署中，安全光幕和旁路（muting）该放在哪里？

答：放在车队所服务的固定工位上——装卸、码垛、输送与压机接口——而不是运动车辆上。在那里，戴迪斯科 DQC/DQA/DQS 安全光幕经 DA31 安全继电器接线，防护操作侧。IEC/TS 62046 仅在工艺确有需要时才允许对存在检测设备旁路，并要求旁路结束时人不会仍处于危险区域而未被检测；ISO 13851 管辖这些工位上的双手控制装置。不要把旁路或双手控制的逻辑套用到运动车辆的人员检测扫描仪上——这些条款属于固定防护。

这是一个有代表性的工程应用场景，并非针对某个具名客户或现场的声明。戴迪斯科 DLD 系列是一款导航 / 避障 / 周界检测 LiDAR，不是 经认证的 IEC 61496-3 Type 3 安全设备；ISO 3691-4 的人员检测安全停机必须由一台专用的认证安全激光扫描仪来实现。文中品牌名（SICK、microScan3、nanoScan3、Pilz、PSENscan、Leuze、RSL400、Hokuyo、UAM、Banner、Keyence、SZ-V、Datasensing、ReeR）为各自所有者的商标，此处仅作指称性比较之用。本文为一般性工程指引，不能替代由具备资质者完成的机械 / 移动机器人安全风险评估。

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