[發明專利]機器的防護

有效

• 申請號: 202010102041.7
• 申請日: 2020-02-19
• 公開（公告）號: CN111678026B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 馬庫斯·哈姆斯;克里斯多佛·霍夫曼
• 申請（專利權）人: 西克股份公司
• 主分類號: F16P3/14
• 分類號: F16P3/14
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 周靖;楊明釗

本申請涉及機器的防護。提供了用于對機器(12)進行防護的安全系統(10)，該安全系統設有：至少一個安全傳感器(14、14a?14b)，其用于產生安全數據，其中該安全傳感器(14、14a?14b)還產生非安全數據；和/或非安全傳感器(16)，其用于產生非安全數據，其中該安全系統(10)還具有：非安全評估單元(18)，其用于處理非安全數據；以及安全評估單元(20)，其被設計成用于通過基于安全數據檢驗對非安全數據的處理的評估結果來測試非安全評估單元(18)。在此，與評估結果相比，安全數據準確度較低和/或不太可供使用。

本發明涉及用于對機器進行防護的安全系統和方法。

通用的安全系統使用一個或更多個傳感器，以便監測機器的周圍環境，并且在緊急危險情況下及時將該機器置于安全狀態。為此經常使用的傳感器是激光掃描儀。其中，由激光器產生的光束借助于偏轉單元周期性地掃過監測區域。光在監測區域中的對象上被漫反射(remittieren)并且在激光掃描儀中進行評估。根據偏轉單元的角位置推斷出對象的角位置，并且在應用光速的情況下根據光飛行時間另外推斷出對象與激光掃描儀的距離。利用角度信息和距離信息，將監測區域中對象的位置記錄在二維極坐標中。通過橫向方向上的相對運動還可以檢測第三空間坐標，例如通過激光掃描儀中的偏轉單元的另一個運動自由度或者通過使對象相對于激光掃描儀運動來檢測。

在用于對機器進行防護的安全技術應用中，激光掃描儀監測機器運行期間操作人員不允許進入的保護區域。如果傳感器識別到不允許的保護區域介入，例如操作人員的腿，則該傳感器觸發機器的緊急停機。在安全技術中應用的傳感器必須特別可靠地工作，并因此滿足高的安全要求，例如關于機器安全的標準EN13849和關于無接觸式工作的保護裝置(BWS)的設備標準EN61496?？刹扇∫幌盗写胧﹣頋M足這些安全標準，例如通過冗余的、多樣的電子器件或各種功能監測進行的安全電子評估，尤其是對包括前面板在內的光學構件的污染的監測。例如，從DE?43?40?756?A1中已知一種對應于此類標準的安全激光掃描儀。

二維極坐標中的確切位置信息只可在安全激光掃描儀的內部供使用，而且迄今為止還不存在以安全的方式將這些信息向外傳遞的設備。只有保護區域是否被侵入的信息才被安全地輸出，并且該保護區域在已知的激光掃描儀中可以自由地進行配置。還可以切換保護區域，并且一段時間以來存在如下激光掃描儀，這些激光掃描儀同時評估多個保護區域并且與此同時指出哪個保護區域被侵入了。

激光掃描儀的保護區域評估是檢測到的傳感器信息與安全輸出參數之間的信息含量差異的典型示例。在內部檢測大量高品質的傳感器信息，在激光掃描儀的示例中是所有被探測到的對象的輪廓，在其他傳感器的情況下，可以是二維或三維圖像數據或者其他的傳感器數據。然而，這些傳感器信息已經在傳感器中被過濾，并且根據安全技術規則被高度壓縮，通常被壓縮直至僅用于機器控制的二進制開關信號為止，必要時，該二進制開關信號使機器處于安全狀態。二進制開關信號是安全的，但幾乎不再包含任何初始的傳感器信息。這主要允許實現簡單的安全功能，例如監測所配置的保護區域的初始示例。

反過來，具有高信息含量的未經壓縮的傳感器數據不被進一步傳遞，或者僅經由非安全數據接口進一步傳遞，以便以此實施附加的自動化功能。因此，不可能實現安全應用，因為傳感器數據的傳輸和后續評估已經不符合所提到的安全標準的要求。

傳統的安全設計方案在圖7中以具體的硬件部件示出，而在圖8中抽象地作為框圖示出。安全傳感器100a-100b(在該示例中是安全激光掃描儀)連接到安全控制裝置102。在該安全控制裝置處使安全激光掃描儀100a-100b的安全開關信號相關聯。當人員106在被監測的機器104(這里是工業機器人)附近受到威脅時，向機器104輸出防護信號，以便及時將機器104轉移到安全狀態。

在這種情況下，始終使用安全部件，即，安全傳感器100a-100b、安全控制裝置102和安全信號路徑。為了安全起見，在任何地方都要實施單獨的錯誤控制措施，從而避免或控制沿信號鏈的可能的安全關鍵的錯誤。