安全光柵通過控制光軸燈實現(xiàn)人物分離的原理

在工業(yè)生產(chǎn)中，安全光柵既要阻止人員進入危險區(qū)，又要允許物料正常通過，這就需要精準的 “人物分離” 能力。很多人好奇，光柵是如何區(qū)分 “伸手的工人” 和 “傳送的工件” 的？秘密就藏在光軸燈的控制邏輯里 —— 通過調(diào)節(jié)光束的亮滅規(guī)律、檢測遮擋特征，讓光柵像有 “智能眼睛” 一樣，只對人體觸發(fā)防護，對物料 “放行”。

一、光軸燈的基礎(chǔ)作用：構(gòu)建 “可識別的光墻”

安全光柵的發(fā)射器上分布著一排光軸燈（紅外發(fā)光二極管），每個燈對應(yīng)一條光束，與接收器的感光元件一一對應(yīng)，形成多束平行光。這些光軸燈不是同時亮滅，而是按特定規(guī)律依次點亮、熄滅，就像 “燈光在排隊閃爍”。

這種 “掃描式發(fā)光” 有兩個關(guān)鍵作用：

· 每束光有獨特的 “亮滅時間碼”，接收器能通過時間差識別不同光束，避免相鄰光束的干擾；

· 記錄每束光被遮擋的時長和順序，為后續(xù)區(qū)分人與物提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

某流水線的安全光柵，光軸燈每秒掃描 500 次，即使有多個物體同時通過，也能精準記錄每束光的遮擋情況，為人物分離提供原始數(shù)據(jù)。

二、人物分離的核心邏輯：從遮擋特征找差異

人體和物料的遮擋方式有明顯不同，安全光柵通過分析光軸燈的遮擋數(shù)據(jù)，捕捉這些差異：

（一）遮擋范圍：人體更 “不規(guī)則”

· 人體遮擋：手臂、軀干進入時，會同時遮擋多束光，且遮擋范圍呈 “不規(guī)則形狀”（比如手臂可能遮擋 3-5 束光，且上下邊緣不整齊）；

· 物料遮擋：規(guī)則形狀的工件（如紙箱、金屬板）遮擋的光束數(shù)量固定，邊緣整齊（比如標準紙箱剛好遮擋 8 束光，上下邊緣平直）。

光柵的算法會對比遮擋范圍的 “不規(guī)則度”，當超過預(yù)設(shè)閾值時，判定為人體并觸發(fā)防護。某食品廠的包裝線，紙箱通過時遮擋的光束數(shù)量穩(wěn)定在 6 束，而工人伸手調(diào)整時會遮擋 4-7 束不等，光柵通過這一差異成功區(qū)分。

（二）遮擋時長：人體更 “動態(tài)”

· 人體遮擋：人員進入危險區(qū)后，可能停留、移動，遮擋時長不穩(wěn)定（比如伸手取物可能遮擋 1-3 秒，且中間有輕微晃動導致光束時斷時續(xù)）；

· 物料遮擋：傳送帶輸送的物料通過速度均勻，遮擋時長固定（比如每秒移動 1 米的傳送帶，20 厘米的工件遮擋時長剛好 0.2 秒）。

某物流分揀線的光柵，通過設(shè)定 “遮擋時長波動閾值”，當遮擋時間忽長忽短時，判定為人體；時長穩(wěn)定在 ±0.05 秒內(nèi)時，判定為物料，準確率達 99.5%。

（三）邊緣特征：人體有 “漸變過渡”

人體邊緣（如手指、袖口）是柔軟的，遮擋光束時會從 “部分遮擋” 過渡到 “完全遮擋”（比如手指先遮擋某束光的 30%，逐漸增加到 100%）；而物料邊緣堅硬，遮擋是 “瞬間完全遮擋”（比如金屬板邊緣通過時，光束從 “全亮” 瞬間變?yōu)?“全滅”）。

安全光柵通過光軸燈的亮度變化曲線，捕捉這種 “漸變特征”，進一步區(qū)分人與物。某電子廠檢測小型零件時，工人戴的手套邊緣會產(chǎn)生漸變遮擋，而零件通過時是瞬間遮擋，光柵借此減少了 90% 的誤判。

三、不同場景的參數(shù)調(diào)整

四、實際應(yīng)用中的優(yōu)勢與注意事項

（一）比傳統(tǒng)方式更靈活

傳統(tǒng)的 “紅外對射 + 反光板” 方案，只能檢測是否有物體通過，無法區(qū)分人與物，導致物料通過時頻繁停機。而帶人物分離功能的光柵，能減少 80% 以上的非必要停機，某汽車零部件廠用后生產(chǎn)效率提升 15%。

（二）調(diào)試需 “結(jié)合現(xiàn)場”

· 首次安裝時，用典型工件和真人測試，讓光柵 “學習” 現(xiàn)場的遮擋特征；

· 更換物料規(guī)格（如從紙箱換成布袋）時，需重新校準參數(shù)，避免因物料遮擋特征變化導致誤判。

五、結(jié)語

安全光柵通過控制光軸燈的掃描規(guī)律，捕捉人體與物料在遮擋范圍、時長、邊緣特征上的差異，實現(xiàn)精準的人物分離。這種技術(shù)讓防護更 “聰明”—— 既不影響生產(chǎn)節(jié)奏，又能守住安全底線，成為人機協(xié)作場景的理想選擇。

安協(xié)安全光柵搭載自研人物分離算法，支持根據(jù)場景自定義參數(shù)。訪問官網(wǎng)（www.gzhwq.com）可獲取《人物分離調(diào)試指南》，或聯(lián)系技術(shù)團隊上門校準。