安全光栅（也称光电安全保护装置）是一种用于工业机械安全防护的非接触式传感器，其核心原理是通过红外光束形成“光幕屏障”，当物体（如人体、工具）遮挡光束时，系统触发紧急停止或报警，从而保护人员或设备安全。
一、工作原理
光幕形成：
安全光栅由发射器（发射红外光束）和接收器（接收光束）组成。发射器与接收器成对安装，形成多束平行或交叉的红外光幕。当所有光束正常接收时，设备正常运行；任一光束被遮挡，接收器立即检测到信号变化。
信号处理：
遮挡信号通过控制器（如PLC或安全继电器）处理，触发急停、断电或报警，确保危险动作停止（如冲床下压、机器人运动）。
同步功能：
多组光栅协同工作时，通过同步信号确保光幕逻辑一致，避免误触发。
二、核心组件
发射器/接收器：发射和接收红外光，通常以16-64束光形成密集光幕。
控制器：处理遮挡信号，输出安全指令。
安全继电器/PLC：执行紧急停机或报警。
外壳：抗冲击、防尘防水设计，适应工业环境。
三、应用场景
机械防护：冲床、注塑机、剪切机等危险区域。
自动化设备：机器人工作站、装配线入口。
特殊场景：电梯门防夹、AGV避障、物流分拣防碰撞。
四、技术参数与分类
安全等级（根据IEC 61496标准）：
Type 2：单通道检测，适用于低风险场景（如防物体掉落）。
Type 4：双通道冗余检测，用于高风险场景（如人体保护）。
分辨率：光幕光束间距（如14mm/30mm），决定能检测的最小物体（如手指或手掌）。
响应时间：通常≤20ms，确保快速切断危险动作。
有效距离：从几厘米到数十米（如长距离AGV避障）。
五、安装与维护要点
安装注意事项：
光幕需覆盖危险区域全范围，避免盲区。
避免振动、强光（如焊接弧光）和粉尘干扰。
对射式光栅需严格对齐，反射式需设置合理检测距离。
抗干扰措施：
使用屏蔽电缆，远离大功率设备。
定期清洁透镜，防止油污遮挡光束。
测试与维护：
每日开机前进行功能测试（如遮挡光束确认停机）。
定期检查接线、控制器状态，更新安全逻辑。
六、实际案例
冲床安全防护：光栅安装在模具区域，操作者手部进入时，冲床立即停止。
自动门防夹：光幕检测门间障碍物，防止夹伤。
七、优势与局限
优势：非接触、响应快、适应复杂环境。
局限：无法防护超高速物体（如飞溅碎片），需搭配其他安全装置（如急停按钮、防护罩）。
通过这种设计，安全光栅在保障生产效率的同时，最大程度降低了工伤风险，是工业自动化中不可或缺的安全屏障。
