技术干货丨深圳意普详解安全光栅工作原理,避开常见误区与安全风险

2026-05-26
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在工业自动化领域,安全光栅是保障人身安全的关键防护装置。正确理解其工作原理,对设备选型、安装调试及日常使用都至关重要。接下来,小编将围绕安全光栅的基本结构、工作原理及常见误解,进行简明解析。

PART 01工作原理

安全光栅由发射器和接收器两部分组成:(1)发射器:内部含有多个等间距排列的红外发射管,向接收器方向发射平行光束。(2)接收器:内部含有相同数量、同等间距排列的红外接收管,用于接收来自发射器的光束。

在常规的平行扫描模式下,发射管与接收管一一对应。当某一接收管在应有光信号的时间内未接收到光束时,安全光栅判断该光束被遮挡,并对外输出信号给PLC等控制器,或直接控制设备停止运行,从而实现安全防护。

PART 02常用术语

光轴间距:相邻两束光的光轴之间的距离。

分辨率:光栅可检测的物体最小尺寸,等于光轴间距加上透镜宽度。用直径等于分辨率的圆柱体,置于保护区域内任意位置时,光栅应保持检测到被挡光的状态。

保护高度:最远两束光的光轴之间的距离。

PART 03常见误解解析

误解1:光束是小直径的圆柱形。

实际:每束光都是有一定发射角的圆锥形扩大光束。

由于物料和组装过程中存在公差,实际光束的光轴方向与设计光轴之间往往会有一定的倾角。如果采用小直径的圆柱形光束,光轴稍有偏移,就可能无法准确照射到接收管的有效区域。以对射距离12米、接收透镜有效直径仅1厘米的情况为例,此时允许的光轴倾角偏差仅为:arctan(0.01/12)= 0.048°。

这个角度极小,远远超出了常规制造公差的可控范围,几乎不具备量产可行性。而当采用圆锥形扩大光束时,只要光轴的偏角小于光束的半发射角,就能确保光束覆盖接收管的有效区域,从而大幅降低了对装配精度的要求。

对射距离3m,高度0.3m,光轴间距10mm的光栅,实际对射状态是这样的:

误解2:所有光束同时发射与接收。

实际:光束轮流发射,同一时刻仅一颗发射管工作,对应接收管处于接收状态。

若同时发射,当遮挡物靠近发射器时,接收器可能被其他光束的光斑覆盖,无法准确判断遮挡状态。轮流发射可有效避免相邻光束的相互干扰。

对射距离3m,高度0.3m,光轴间距10mm的光栅,在靠近发射器的位置被一根手指挡住时:

而轮流发射时,就可以避免相邻光束的误检测问题。

PART 04圆锥形光束的副作用

对射距离越远,圆锥形光束的有效光斑越大。

正常工作时,可检测灯3被挡:

当光栅附近存在高反射率的物体表面时,反射光可能照射到对应接收管,导致无法正确检测遮挡状态。

与光轴平行方向,近距离范围内有反射面时,灯3会被反射回来的发射光照亮,无法检测是否被遮挡:

PART 05标准对发射角的要求

根据IEC 61496-2及GB/T 19436-2标准,对射距离3m以上的4级安全光栅,要求半发射角不超过2.5°。这一要求对结构设计、光学设计、物料精度及组装精度均提出极高要求。能否量产满足4级要求的安全光栅,是衡量供应商技术实力的重要标准。

不同对射距离允许的最大半发射角:

全光栅的工作原理并非“简单对射”那般直观,正确理解其真实工作状态,有助于避免使用中的误解与安全风险。

深圳意普深耕工业安全领域多年,目前已量产多系列高性能安全光栅,广泛应用于3C电子、锂电、半导体、汽车制造、物流、航天航空等领域,是众多行业头部客户的优选合作伙伴。选对安全光栅,不仅是选一个安全器件,更是选一份对安全与技术实力的信任。深圳意普以专业实力,持续为您护航安全生产。

意普官方网址:https://www.espeyp.com/


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