安全光栅，又称光幕、安全光幕或光电保护装置，是一种用于工业安全防护的传感设备，广泛应用于自动化生产线、机械设备、机器人工作站等领域。其核心工作原理基于红外线光束的发射与接收，通过光束的遮挡情况来检测物体的进入，从而实现安全防护功能。
一、红外线工作原理
1. 发射与接收机制
安全光栅通常由发射端（Emitter）和接收端（Receiver）两部分组成，二者相对安装。在工作过程中，发射端会发出多束平行排列的红外线光束，接收端则用于检测这些光束是否正常到达。当所有光束均未被遮挡时，光栅处于“通光”状态；而当其中一条或多条光束被物体阻挡时，光栅即进入“遮光”状态，并输出相应的信号，以触发安全控制机制。
2. 同步与调制技术
为了防止环境光干扰，提高抗干扰能力，安全光栅通常采用同步和调制技术：
- 同步技术：发射端和接收端采用特定的同步信号，使接收端能准确识别来自发射端的光束，并过滤掉其他无关的光信号。
- 调制技术：红外光束通常采用调制信号（如特定频率的脉冲光），接收端仅对这一特定频率的光信号进行解调，从而有效降低环境光和其他红外设备的干扰。
3. 分辨率与检测能力
光栅的分辨率（Detection Capability）通常由光束间距决定。例如，10mm间距的光栅可以检测最小10mm的物体，而20mm间距的光栅则能检测最小20mm的物体。因此，不同应用场景需要选择适合分辨率的光栅，以确保有效检测物体或人体部位的进入。
二、安全光栅的作用
1. 人员安全防护
安全光栅的主要作用是防止人员误入危险区域，避免机械伤害。当光栅检测到人手或身体进入危险区域时，会立即触发信号，使设备停止运行，确保人员安全。例如，在冲压机、折弯机等高危机械设备上，安全光栅可以在操作员误操作或意外进入危险区域时，迅速切断设备动力，防止事故发生。
2. 设备安全防护
除了保护人员，安全光栅还可以用于设备的安全防护。在自动化生产线上，光栅可用于检测物体的位置，确保设备在物体未完全退出危险区域时不会启动，从而避免设备损坏或工件损坏。例如，在机器人工作站，光栅可用于确保机器人臂运动范围内无人进入，以防止意外碰撞。
3. 生产过程监控
安全光栅还可用于生产过程的监控。例如，在包装线上，光栅可以检测产品是否正确放置，确保设备只在工件正确对位时启动，从而提高生产效率和产品质量。此外，光栅还能用于计数、定位等功能，优化生产管理。
4. 兼容自动化控制系统
现代安全光栅通常支持多种接口协议，如PNP/NPN输出、继电器输出或与PLC（可编程逻辑控制器）集成，使其能够无缝对接工业自动化控制系统，实现智能化安全防护。例如，在智能工厂中，安全光栅可与MES（制造执行系统）联动，实现实时监控和数据采集，提高生产安全性和效率。
安全光栅基于红外线工作原理，通过发射端与接收端的光束传输来实时检测是否有物体进入危险区域。当检测到光束遮挡时，光栅会迅速输出信号，停止设备运行，以防止人员受伤或设备损坏。由于其高精度、抗干扰性强、响应速度快等特点，安全光栅已成为工业自动化中不可或缺的安全防护设备，为人员安全、设备保护及生产监控提供了可靠保障
