Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Световые барьеры и сканеры безопасности — это оптические электрочувствительные средства защиты (ESPE), которые без физического контакта обнаруживают человека или его части в опасной зоне машины и подают команду на остановку. К ним относятся световые завесы и сетки (AOPD), лазерные сканеры безопасности (AOPDDR) и системы машинного зрения. Эти устройства устанавливаются на участках, где жёсткое ограждение мешает технологическому процессу: на загрузке/выгрузке прессов, у роботизированных ячеек, на конвейерах, в зонах работы AGV и AMR.
Ниже разбираем принцип работы AOPD и AOPDDR, ключевые типы устройств по IEC 61496, выбор разрешения и защитного поля под задачу (палец, рука, тело), расчёт безопасного расстояния по ISO 13855:2024 с учётом времени остановки, функции мьютинга и блэнкинга по IEC 62046:2018, а также практику монтажа с предотвращением обходных путей. Материал ориентирован на инженеров по охране труда, проектировщиков машинной безопасности и наладчиков.
Терминология здесь опирается на ИСО 12100:2010 «Безопасность машин. Основные принципы конструирования» (российский аналог — ГОСТ Р ИСО 12100-2013); общие требования к электрочувствительной защитной аппаратуре — на МЭК 61496-1:2020; частные требования к световым завесам — на МЭК 61496-2:2020; частные требования к лазерным сканерам — на МЭК 61496-3:2025; правила позиционирования и расчёта безопасного расстояния — на ИСО 13855:2024; правила применения, мьютинг и блэнкинг — на МЭК 62046:2018. Требования к функциональной безопасности систем управления — ИСО 13849-1:2023 (уровни PL a…e) и МЭК 62061:2021 (уровни SIL 1…3 для машинного оборудования).
Электрочувствительная защитная аппаратура (electro-sensitive protective equipment, ESPE) — это комплекс, состоящий минимум из чувствительного устройства, устройства управления/контроля и коммутационных устройств выходного сигнала (OSSD, Output Signal Switching Devices). При обнаружении объекта в зоне детектирования OSSD переходят в состояние OFF, что вызывает остановку опасного движения машины. Общие требования к ESPE заданы МЭК 61496-1:2020, частные требования к двум основным оптическим разновидностям — МЭК 61496-2:2020 и МЭК 61496-3:2025.
AOPD (Active Opto-electronic Protective Devices) — устройства с прямым лучом от передатчика к приёмнику. К ним относятся световые завесы (массив параллельных инфракрасных лучей в одной плоскости), световые барьеры (один луч) и световые сетки (несколько разнесённых по высоте лучей, обычно 2…4). Принцип прост: пока все лучи проходят от излучателей к приёмникам, выходы OSSD находятся в состоянии ON и машина может работать; при перекрытии хотя бы одного луча в защитном поле выходы переходят в OFF и инициируют остановку. По МЭК 61496-2:2020 рабочий диапазон длин волн AOPD ограничен 400…1500 нм.
AOPDDR (Active Opto-electronic Protective Devices responsive to Diffuse Reflection) — устройства, реагирующие на диффузное отражение собственного лазерного луча от объекта. Сканер измеряет расстояние до объектов методом времени пролёта (ToF) и сравнивает его с заданной конфигурацией зоны. При попадании отражённого сигнала из координат, попадающих внутрь защитного поля, выходы OSSD переходят в OFF. Сканеры не требуют сопряжённого приёмника, поэтому пригодны для участков с переменной геометрией поля защиты и для подвижных объектов — на AGV и AMR. МЭК 61496-3:2025 распространяется на сканеры с минимальным размером обнаруживаемого объекта в диапазоне 30…200 мм.
Серия МЭК 61496 классифицирует ESPE по типам, отражающим устойчивость к отказам и пригодность для функций определённого уровня безопасности. Тип определяет максимально достижимый уровень PL по ИСО 13849-1 и максимально достижимый SIL по МЭК 62061, выше которых это устройство не может применяться, даже если архитектура системы управления допускает более высокий уровень.
Тип ESPE производитель устанавливает по результатам сертификационных испытаний и указывает в технической документации. Для проектирования системы безопасности тип ESPE — это «потолок» уровня PL/SIL для функции, в которой это устройство участвует.
Разрешение (detection capability) — минимальный размер непрозрачного объекта, который гарантированно обнаруживается устройством в любой точке защитного поля. Для световой завесы разрешение определяется шагом и диаметром оптических лучей: чем плотнее они расположены, тем меньше объект может быть зафиксирован. Разрешение — это ключевой параметр выбора, потому что он напрямую задаёт назначение защиты и входит в формулу расчёта безопасного расстояния.
Чем тоньше разрешение, тем ближе к опасной точке можно ставить устройство; чем грубее разрешение, тем дальше его нужно отодвигать. По ИСО 13855:2024 при разрешении не более 40 мм безопасное расстояние не может быть менее минимально допустимых значений, привязанных к разрешению (в частности, для AOPD с разрешением до 14 мм минимальное расстояние от поля до опасной точки — не менее 100 мм при определённых условиях монтажа). Конкретное минимальное расстояние всегда вычисляется по формуле раздела 3 и не принимается «на глаз».
Для световых завес и сеток защитное поле задаётся двумя величинами: высотой защитного поля (длина чувствительного участка от первого до последнего луча) и шириной — рабочей дистанцией между передатчиком и приёмником, на которой устройство гарантированно работает. Высоту выбирают такой, чтобы человек не мог дотянуться до опасности через верх и низ защитного поля (расчёт по ИСО 13855:2024 и ИСО 13857:2019). Дистанция передатчик—приёмник указана в технических характеристиках конкретной модели и обычно не превышает нескольких метров для тонкого разрешения и нескольких десятков метров для грубого.
Лазерный сканер безопасности формирует горизонтальное (реже вертикальное) защитное поле произвольной формы — полукруг, сектор, полигон. Угловое покрытие большинства промышленных сканеров составляет порядка 270°, что одной установкой закрывает три стороны прямоугольной опасной зоны. Поля делятся на защитное (protective field — выход OSSD), при попадании в которое машина обязана остановиться, и предупреждающее (warning field), при попадании в которое выдаётся сигнал «снизить скорость» или «предупредить оператора». Дальность защитного поля у типичных промышленных сканеров — порядка 5 м, дальность предупреждающего поля и кадрирования может составлять 20…30 м и более.
Стационарный пресс с зоной загрузки шириной 800 мм и опасным движением рабочего органа — выбирают световую завесу с разрешением 14 мм (защита пальцев) и высотой защитного поля, перекрывающей всю зону загрузки. Расстояние от плоскости защитного поля до опасной точки рассчитывается по формуле ИСО 13855:2024 с учётом времени остановки пресса и времени отклика всей цепи безопасности.
Безопасное расстояние — это минимальное расстояние от плоскости защитного поля до опасной точки машины. Его выбирают так, чтобы между моментом перекрытия защитного поля и моментом достижения опасной точки человеком машина успела перейти в безопасное состояние (остановиться или вернуться в неопасное положение). Методика расчёта задана ИСО 13855:2024 «Безопасность машин. Расположение защитных средств с учётом приближения частей тела человека» (третья редакция, ноябрь 2024 г., заменила ИСО 13855:2010). В Российской Федерации действует ГОСТ ИСО 13855-2006, основанный на ИСО 13855:2002; при работе с современными машинами рекомендуется опираться на актуальные редакции ИСО.
Общая формула минимального безопасного расстояния S (мм):
S
S = K × T + DDS + Z
где:
K
T
DDS
Z
Для ортогонального (перпендикулярного к защитному полю) подхода человека редакция 2024 г. разделила DDS на три составляющие, которые рассчитываются отдельно: DDO (reaching over — попытка дотянуться через верх), DDT (reaching through — попытка дотянуться сквозь поле) и DDU (reaching under — попытка дотянуться снизу). В новой редакции также добавлены требования к динамическому расстоянию для подвижных установок и учтены устройства одиночного управления — ножные и однокнопочные.
DDO
DDT
DDU
ИСО 13855:2024 задаёт два базовых значения K, проверенных многолетней практикой:
Стандарт распространяется на защиту лиц старше 14 лет. Случаи «бега», «прыжка» и «падения» формулой не учитываются; для них применяются дополнительные меры по ИСО 12100:2010.
Суммарное время отклика — это сумма трёх вкладов: время реакции самого ESPE (от перекрытия поля до изменения сигнала OSSD), время обработки сигнала контроллером безопасности (логика — расцепление) и время остановки исполнительного механизма (привод, тормоз, контактор). Типичные диапазоны значений приведены ниже; для каждой конкретной задачи берутся данные из паспортов оборудования и протоколов измерения времени остановки машины.
Время остановки самой машины может составлять от единиц миллисекунд (привод с STO и активным торможением) до сотен миллисекунд и более (механический инерционный привод). Это самая большая и самая «коварная» составляющая T: она растёт по мере износа тормозов, муфт и привода. ИСО 13855:2024 требует учитывать износ через слагаемое Z и периодически измерять фактическое время остановки.
Световая завеса с разрешением 14 мм; время отклика завесы 14 мс; контроллер безопасности 8 мс; время остановки исполнительного механизма (по протоколу измерения) 100 мс. Подход ортогональный, рукой. Слагаемое DDS для ортогонального подхода с разрешением 14 мм возьмём 80 мм (по табличному значению из ИСО 13855:2024; точная величина зависит от способа монтажа). Поправка Z на износ — 50 мм.
Первая итерация при K = 2000 мм/с:
K = 2000 мм/с
T = 0,014 + 0,008 + 0,100 = 0,122 с
S = 2000 × 0,122 + 80 + 50 = 244 + 80 + 50 = 374 мм
Поскольку результат меньше 500 мм, пересчёт с K = 1600 мм/с не требуется. Световую завесу нужно расположить не ближе 374 мм от опасной точки. На практике итоговое расстояние округляют в большую сторону до конструктивно удобного и закладывают запас на ремонтопригодность.
K = 1600 мм/с
Конкретные значения DDS, минимальных дистанций и поправок берутся из таблиц ИСО 13855:2024 для конкретного способа монтажа (ортогональный, параллельный, вертикальный подход), разрешения устройства и высоты установки. Приведённый пример иллюстрирует методику и не заменяет инженерный расчёт под конкретную машину.
Мьютинг и блэнкинг — это две разные функции, обе позволяющие материалам или объектам штатно проходить через защитное поле без остановки машины. Их применение и требования к ним описаны в МЭК 62046:2018 «Безопасность машин. Применение защитных устройств для обнаружения присутствия людей» (первое издание стандарта, заменившее МЭК TS 62046:2008). Любые отступления от защитной функции должны быть компенсированы — это требование МЭК 62046:2018, ИСО 13849-1:2023 и МЭК 61496-1:2020.
Мьютинг — временное автоматическое подавление защитной функции, инициируемое внешними сенсорами, которые распознают штатный материальный объект (паллету, кузов, заготовку). Защита снимается только на время прохождения материала и автоматически восстанавливается. Уровень целостности схемы мьютинга должен соответствовать уровню подавляемой защитной функции — иначе уязвимость в системе мьютинга обнуляет всю защиту.
Базовые требования МЭК 62046:2018 к мьютингу:
Для конфигураций с двумя пересекающимися лучами МЭК 62046:2018 устанавливает геометрические ограничения, при которых обеспечивается обнаружение тестового цилиндра диаметром 500 мм (модель корпуса человека): расстояния от сенсоров мьютинга до плоскости защитного поля по двум осям должны не превышать ~200 мм, а расстояние между самими сенсорами — быть не менее ~250 мм, чтобы рука или предмет одежды не могли активировать оба сенсора одновременно.
Блэнкинг — постоянное игнорирование части защитного поля (нескольких лучей). Применяется, когда внутри защитного поля штатно находится стационарный или подвижный технологический объект. В отличие от мьютинга, защита не снимается целиком; она просто исключает заданный «коридор» из контролируемой зоны. Различают два режима.
И мьютинг, и блэнкинг — это «дыры» в защите. Они должны применяться только тогда, когда это необходимо по технологии, и сопровождаться компенсирующими мерами: ограждениями со стороны мёртвых зон, защитой от перехода человека вслед за паллетой, временными ограничениями и риск-оценкой по ИСО 12100:2010. Просто «включить мьютинг» нельзя — нужно обосновать его в документах риск-анализа и зафиксировать конфигурацию в проекте.
Корректный монтаж так же важен, как правильный выбор оборудования. Большая часть инцидентов с участием ESPE связана не с отказом самой завесы или сканера, а с обходными путями: человек добирается до опасности через верх, низ, обход сбоку или влезает в сегмент, не закрытый защитой. ИСО 13855:2024 и ИСО 13857:2019 содержат таблицы безопасных расстояний и высот для самых частых сценариев; ниже — практическое резюме монтажных решений.
ESPE не заменяют риск-оценку и не освобождают от других защитных мер. Перед выбором световой завесы или сканера выполняется оценка риска по ИСО 12100:2010 с определением требуемого уровня PL (PLr) по ИСО 13849-1:2023 или SIL (SILr) по МЭК 62061:2021. Только после этого подбираются тип ESPE, разрешение, защитное поле и архитектура цепи безопасности.
Световой барьер — это устройство с одним лучом, реже с двумя или тремя разнесёнными по высоте (тогда его обычно называют световой сеткой). Световая завеса — это массив параллельных близко расположенных лучей в одной плоскости. Барьер фиксирует только пересечение крупным объектом — корпусом человека и применяется для периметровой защиты; завеса с разрешением 14 или 30 мм обнаруживает палец или кисть и применяется на точке операции. Конструктивно и по принципу действия оба относятся к AOPD по МЭК 61496-2:2020.
Световую завесу выбирают, когда нужно защищать узкий участок прохода или точку операции с тонким разрешением (14 или 30 мм), а геометрия зоны фиксирована — окно загрузки пресса, доступ к рабочему органу. Лазерный сканер выбирают, когда нужно защитить площадь произвольной формы — пол перед роботом, мобильную платформу, зону, форма которой меняется по программе. Сканер выгоден на AGV и AMR, где нет фиксированной геометрии. По уровню безопасности завеса Типа 4 достигает PL e / SIL 3, а сканер Типа 3 — не выше PL d / SIL 2; при требовании PL e сканер не годится.
Требуемый уровень — это результат риск-оценки по ИСО 12100:2010. Для каждой защитной функции оценивают тяжесть возможного вреда, частоту/длительность пребывания человека в опасной зоне и возможность избежать или ограничить вред. По ИСО 13849-1:2023 эти параметры сводятся в граф, дающий PLr от a до e; по МЭК 62061:2021 — в матрицу, дающую SILr от 1 до 3. Достигнутый уровень PL/SIL спроектированной системы должен быть не ниже требуемого.
В редакции 2024 г. слагаемое C старой формулы развёрнуто в полноценное DDS с разделением на «дотягивание сверху» (DDO), «через поле» (DDT) и «снизу» (DDU) при ортогональном подходе. Это позволяет точнее учесть реальные позы и движения человека, что часто даёт меньшее (более точное) безопасное расстояние, чем по старой формуле, а в ряде случаев — наоборот, более жёсткие требования. Добавлено также понятие динамического расстояния разделения для подвижных установок и обновлены требования к однорукому/ножному управлению. Старая редакция 2010 г. отменена.
C
Этот ГОСТ остаётся действующим в РФ, но он основан на ИСО 13855:2002, то есть на редакции двадцатилетней давности. Современная практика проектирования машинной безопасности опирается на ИСО 13855:2024 — это требует и согласование с европейской Директивой по машинам, и подходы большинства производителей оборудования и систем безопасности. Для новых проектов рекомендуется выполнять расчёт по ИСО 13855:2024 и фиксировать в документации, какой именно редакцией стандарта пользовались.
Тип — это классификация по МЭК 61496-1:2020, отражающая устойчивость устройства к отказам и пригодность для определённых функций безопасности. Тип 4 имеет максимальную внутреннюю самодиагностику и резервирование, его выходы остаются достоверными даже при одиночном отказе; такие устройства применяются в функциях вплоть до PL e / SIL 3. Тип 3 пригоден для функций до PL d / SIL 2 — это стандартный класс для лазерных сканеров безопасности. Тип 2 — до PL c / SIL 1, применяется на менее опасных машинах. Тип ESPE — это «потолок» уровня PL/SIL для функции; даже если контроллер и привод поддерживают более высокий уровень, ESPE более низкого типа эту планку не пробьёт.
Мьютинг применяется, когда штатный материальный объект (паллета, кузов) периодически пересекает защитное поле и его проход надо обеспечить без остановки машины. Блэнкинг применяется, когда часть защитного поля постоянно или почти постоянно занята технологическим элементом (направляющей, оснасткой, рулоном). Мьютинг — это временное полное отключение, блэнкинг — постоянное исключение участка. Обе функции требуют документирования и компенсирующих мер по МЭК 62046:2018.
14 мм — «защита пальцев», ставится в точке операции с высоким риском травмы пальцев и кисти (прессы, гибочные станки, штамповка); это самое тонкое разрешение для типовых завес. 20…30 мм — «защита кисти», ставится на загрузочных окнах и проходах в ячейку, где доступ кистью требует остановки, а защита от пальцев не критична. Чем тоньше разрешение, тем меньше можно сделать безопасное расстояние, но тем дороже и сложнее в настройке устройство. Решение принимается по итогам риск-оценки и расчёта безопасного расстояния.
Да. Время остановки машины растёт по мере износа тормозов, муфт, контакторов и других элементов. ИСО 13855:2024 рекомендует периодически измерять фактическое время остановки и сравнивать с расчётным. Если фактическое T превысило расчётное и поправка Z уже не покрывает запас — нужно либо восстановить характеристики привода, либо отодвинуть защитное поле дальше от опасной точки. Это часть планового технического обслуживания системы безопасности.
Современные AOPD используют импульсные кодированные ИК-лучи в полосе 400…1500 нм с алгоритмами фильтрации сторонних источников, поэтому случайные засветки обычно не вызывают перехода OSSD в состояние ON «вхолостую». Однако сильное прямое солнечное излучение в направлении приёмника, мощная электрическая дуга, мигалки и зеркальные отражения могут приводить к отдельным ложным срабатываниям и снижению гарантии обнаружения. Решения: правильная ориентация устройства относительно источника света, бленды, экранирование сварочных зон, выбор моделей с повышенной устойчивостью к помехам.
Дисклеймер. Материал носит информационно-методический характер и не заменяет инженерное проектирование, риск-оценку машины и согласование с надзорными органами. Конкретные значения безопасного расстояния, разрешения, времени отклика и архитектуры цепи безопасности зависят от паспортных данных оборудования, условий эксплуатации, требований применимых стандартов и итогов риск-анализа по ИСО 12100:2010. При проектировании используйте действующие редакции стандартов и привлекайте специалистов по машинной и функциональной безопасности.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.