[发明专利]安全系统

说明书

本申请公开一种用于工业环境(10)的安全系统(100)，该工业环境包括机器人机器，其中，该机器人机器的至少一个移动头(12)在该工业环境(10)的第一区域(1)和第二区域(2)内是可移动的，该安全系统(100)包括：‑光幕(110)，该光幕在第一竖直支撑件(112)与第二竖直支撑件(114)之间延伸以覆盖第一区域(1)和第二区域(2)两者；‑头部位置传感器(130)，该头部位置传感器适于在第一区域(1)和第二区域(2)内检测移动头(12)的位置；‑安全控制单元(140)；其中，光幕(110)包括分别位于第一竖直支撑件和第二竖直支撑件(112、114)上的第一对的两个TOF传感器(F1、F3)，安全控制单元(140)适于处理从TOF传感器(F1、F3)和头部位置传感器(130)接收的输出信号，以便选择性地且动态地保护第一区域(1)和第二区域(2)。

技术领域

本发明涉及安全系统和安全系统的光幕。

特别是，本发明涉及用于诸如工业机器(例如，木材工作机器)的安全装置的领域。

背景技术

如US 6166371所公开的，结合了类似机器人的移动的工业机器在当要求人类在移动的机器附近工作时存在安全担忧。假如在机器附近工作的人变得粗心并且与移动的机器直接接触，则可能发生严重的事故，导致人员生命或者肢体的损失。为了降低这种损伤的风险，许多机器利用安全装置，这些安全装置阻止人类与移动的机器进行接触。

US 6166371披露了一种光幕安全系统，其包括多个发光器(LED)和多个光检测器，所有这些光检测器均定位在单个板上。板包括多个线性布置的井，每个井具有顶部和底部。光发射器和光检测器交替地放置在井的底部中。光发射器定位在交替井的底部部分内，使得光朝向交替井的顶部部分发射并且发射到交替井的顶部部分之外。从井发射的光形成从板向上延伸的“光幕”。检测器定位在不包含光发射器的交替井的底部部分中。检测器定位在井内，以接收和检测从井顶部部分进入每个交替井，并且传播至井的底部部分的光。检测器通常不会接收来自光发射器的光，因为它们与不同井内的光发射器隔离。然而，如果物体与光幕接触，则来自光发射器的光被反射回电路板，并且反射光接触检测器中的至少一个。检测器中的一个检测到光线，发信号通知光幕的破坏。光幕安全系统能够关于一个机器人机器限定多个工作区，并且选择性地允许进入某些工作区，并且在机器人机器的正常操作期间在不同时间防止进入这些工作区。

EP 2253417披露了一种安全系统，该安全系统包括第一传感器，该第一传感器是可移动的并且位于一个移动式机器上，以便检测物体和人员侵入到围绕该移动式机器限定的可移动加工区域A之中。该第一传感器可以是光学安全激光扫描仪。该安全系统还包括第二传感器，该第二传感器适于用于检测邻近于加工区域A的装载区域B中的人员。该第二传感器可以包括由静止的发射器和可移动的接收器形成的挡光板。

申请人观察到US 6166371披露的解决方案具有若干缺点。首先，为了覆盖多个区，需要使用多个光幕来在机器的工作空间内限定各种区。其次，它披露了一种双井，该双井能够确定板作为整体错误地还是正确地发光(由于板中的一个或更多个烧毁的LED)。然而，它不允许单独检查LED的操作并且识别每个LED的功率等级的任何变化(例如，减小)。第三，当LED和接收器水平地定位在地板上时，它们可以容易地变脏和/或损坏。此外，由于LED的使用，光幕的高度固有地受到远场或近场中的死区的影响。此外，LED的束光斑尺寸随着移动远离LED本身而增大。这产生了一个问题，因为远离LED移动，所发射的光束之间的距离减小，从而使得光幕的分辨率改变。这违反国际安全标准(例如，IEC 61508和IEC 62061)的推荐，该国际安全标准定义了在两个光束之间待检测的物体的最小尺寸，并且定义了这样的尺寸应当针对由光幕覆盖的所有区域是恒定的。

申请人进一步观察到EP 2253417所披露的解决方案的缺点，因为需要两个可移动的传感器，制造和维护起来相当复杂。此外，由光学安全激光扫描仪制成的第一传感器是相当昂贵的。此外，通过扫描连续区域，激光扫描仪具有非常精细的分辨率，其也能够检测到木材粗纱、碎片和灰尘颗粒，这可能导致误报。