安全光栅（安全光幕）是一种通过红外光束形成保护屏障的安全设备，当光束被遮挡时，系统会立即触发停机或报警信号，从而保护人员或设备免受伤害。其工作原理可分解为以下几个核心步骤：
一、光束发射与接收
发射端
内置多组红外发射器（如LED），按特定频率和顺序发射调制红外光束（避免自然光干扰）。
光束以平行或交叉形式排列，形成密集的“光幕”屏障。
接收端
包含对应数量的红外接收器，实时检测发射端的光束信号。
每束光对应一个接收单元，确保精准检测遮挡位置。
二、信号处理与逻辑判断
同步信号
发射端和接收端通过同步线或无线信号保持时序同步，确保光束一一对应。
遮挡检测
当物体（如手、工具）遮挡任何一束光时，接收端对应的接收单元会检测到信号中断。
系统通过逻辑电路或微处理器判断遮挡是否达到预设阈值（如遮挡1束或多束光）。
三、安全响应机制
触发保护动作
若检测到有效遮挡，接收端立即通过安全继电器或固态输出（OSSD）向设备发送停机信号（如切断电源或触发急停）。
响应时间通常在毫秒级（如10-20ms），确保危险动作及时终止。
状态指示
指示灯显示运行状态：
绿灯：正常无遮挡。
红灯：遮挡触发保护或设备故障。
四、抗干扰设计
调制光技术
发射端对红外光进行高频调制（如脉冲编码），接收端仅响应特定频率信号，避免环境光（如日光、灯光）干扰。
冗余设计
采用双通道电路或冗余处理器，确保单一故障不会导致保护功能失效（符合SIL2/SIL3安全等级）。
五、工作模式与类型
类型 原理 应用场景
对射式光栅 发射端与接收端分离，形成直线光幕 大型设备出入口、冲压机械
反射式光栅 发射端和接收端集成，通过反射板反射光束 空间受限区域（如机器人围栏）
区域式光栅 多组光栅组合，覆盖立体防护区域 复杂危险区域（如自动化产线）
六、关键参数
分辨率：光束间距（如10mm/20mm），决定可检测的最小物体尺寸。
检测距离：发射端与接收端最大有效距离（如0-10m）。
响应时间：从遮挡到输出信号的延迟（需小于设备危险动作时间）。
七、典型应用场景
冲压机床：防止操作人员手部进入模具区域。
自动化产线：在机器人工作区域形成动态保护屏障。
传送带入口：检测异物进入危险区域。
