[发明专利]机器的防护

说明书

本申请涉及机器的防护。提供了用于对机器(12)进行防护的安全系统(10)，该安全系统设有：至少一个安全传感器(14、14a‑14b)，其用于产生安全数据，其中该安全传感器(14、14a‑14b)还产生非安全数据；和/或非安全传感器(16)，其用于产生非安全数据，其中该安全系统(10)还具有：非安全评估单元(18)，其用于处理非安全数据；以及安全评估单元(20)，其被设计成用于通过基于安全数据检验对非安全数据的处理的评估结果来测试非安全评估单元(18)。在此，与评估结果相比，安全数据准确度较低和/或不太可供使用。

本发明涉及用于对机器进行防护的安全系统和方法。

通用的安全系统使用一个或更多个传感器，以便监测机器的周围环境，并且在紧急危险情况下及时将该机器置于安全状态。为此经常使用的传感器是激光扫描仪。其中，由激光器产生的光束借助于偏转单元周期性地扫过监测区域。光在监测区域中的对象上被漫反射(remittieren)并且在激光扫描仪中进行评估。根据偏转单元的角位置推断出对象的角位置，并且在应用光速的情况下根据光飞行时间另外推断出对象与激光扫描仪的距离。利用角度信息和距离信息，将监测区域中对象的位置记录在二维极坐标中。通过横向方向上的相对运动还可以检测第三空间坐标，例如通过激光扫描仪中的偏转单元的另一个运动自由度或者通过使对象相对于激光扫描仪运动来检测。

在用于对机器进行防护的安全技术应用中，激光扫描仪监测机器运行期间操作人员不允许进入的保护区域。如果传感器识别到不允许的保护区域介入，例如操作人员的腿，则该传感器触发机器的紧急停机。在安全技术中应用的传感器必须特别可靠地工作，并因此满足高的安全要求，例如关于机器安全的标准EN13849和关于无接触式工作的保护装置(BWS)的设备标准EN61496。可采取一系列措施来满足这些安全标准，例如通过冗余的、多样的电子器件或各种功能监测进行的安全电子评估，尤其是对包括前面板在内的光学构件的污染的监测。例如，从DE 43 40 756 A1中已知一种对应于此类标准的安全激光扫描仪。

二维极坐标中的确切位置信息只可在安全激光扫描仪的内部供使用，而且迄今为止还不存在以安全的方式将这些信息向外传递的设备。只有保护区域是否被侵入的信息才被安全地输出，并且该保护区域在已知的激光扫描仪中可以自由地进行配置。还可以切换保护区域，并且一段时间以来存在如下激光扫描仪，这些激光扫描仪同时评估多个保护区域并且与此同时指出哪个保护区域被侵入了。

激光扫描仪的保护区域评估是检测到的传感器信息与安全输出参数之间的信息含量差异的典型示例。在内部检测大量高品质的传感器信息，在激光扫描仪的示例中是所有被探测到的对象的轮廓，在其他传感器的情况下，可以是二维或三维图像数据或者其他的传感器数据。然而，这些传感器信息已经在传感器中被过滤，并且根据安全技术规则被高度压缩，通常被压缩直至仅用于机器控制的二进制开关信号为止，必要时，该二进制开关信号使机器处于安全状态。二进制开关信号是安全的，但几乎不再包含任何初始的传感器信息。这主要允许实现简单的安全功能，例如监测所配置的保护区域的初始示例。

反过来，具有高信息含量的未经压缩的传感器数据不被进一步传递，或者仅经由非安全数据接口进一步传递，以便以此实施附加的自动化功能。因此，不可能实现安全应用，因为传感器数据的传输和后续评估已经不符合所提到的安全标准的要求。

传统的安全设计方案在图7中以具体的硬件部件示出，而在图8中抽象地作为框图示出。安全传感器100a-100b(在该示例中是安全激光扫描仪)连接到安全控制装置102。在该安全控制装置处使安全激光扫描仪100a-100b的安全开关信号相关联。当人员106在被监测的机器104(这里是工业机器人)附近受到威胁时，向机器104输出防护信号，以便及时将机器104转移到安全状态。

在这种情况下，始终使用安全部件，即，安全传感器100a-100b、安全控制装置102和安全信号路径。为了安全起见，在任何地方都要实施单独的错误控制措施，从而避免或控制沿信号链的可能的安全关键的错误。