安全光栅的定义
安全光栅（Safety Light Curtain），又称安全光幕，是一种非接触式的电敏保护装置（ESPE, Electro-Sensitive Protective Equipment）。它属于工业安全设备的一种，主要用于在机械设备运行时，保护人员免受夹压、剪切、卷入等机械伤害。
其核心功能是：在设备的危险区域（如冲压机、注塑机、机器人工作区等）前方形成一道由红外光束构成的“无形防护墙”。当有人员或物体进入这道光束区域时，光栅会立即检测到，并迅速向设备的控制系统发送停止信号，使机器紧急停机，从而避免事故发生。
安全光栅广泛应用于自动化生产线、包装机械、自动化仓储、机器人工作站等需要人机协同作业的场景，是实现安全生产的重要保障。
安全光栅的工作原
安全光栅的工作原理基于红外光的发射与接收，通过“光束是否被遮挡”来判断是否有物体进入危险区域。其系统主要由两部分组成：
- 发射器（Transmitter）：包含一组或多组红外发光二极管（LED），能够并行发射出多束人眼不可见的调制红外光。
- 接收器（Receiver）：与发射器相对安装，内部包含与发射光束一一对应的光敏元件（如光电晶体管），用于接收发射器发出的红外光信号。
其工作过程如下：
- 光束发射：发射器中的多个红外LED按特定频率（调制频率）依次或同时发射出平行的红外光束，形成一道或多道垂直的“光幕”。
- 光束接收：接收器中的光敏元件实时检测对应位置的光束是否到达。在正常状态下（无人或物进入），所有光束都能被接收器完整接收。
- 遮挡检测：当有物体（如人体的手、身体）进入光束区域时，会阻断一条或多条红外光束。
- 信号中断：被遮挡的光束无法到达接收器，导致接收器检测到“信号丢失”。
- 安全信号输出：接收器内部的安全电路立即识别到光束中断，并在极短时间内（通常为几毫秒到几十毫秒）切断其安全输出回路（通常是将常闭触点断开）。
- 机器停机：安全光栅的输出回路与设备的安全控制系统（如安全继电器、PLC的安全模块）相连。当安全回路被切断，控制系统会立即触发紧急停止（E-Stop）指令，使危险运动的机械部件迅速停止运行。
- 恢复运行：当遮挡物离开光幕区域，所有光束恢复连通后，安全光栅会经过一个短暂的自检过程，确认系统正常，然后安全输出回路才能被重新激活。此时，操作人员需通过复位按钮手动复位安全系统，机器方可重新启动。
关键特点与技术要点
- 调制红外光：使用调制信号的红外光可以有效抵抗环境光（如日光、灯光）的干扰，确保检测的可靠性。
- 分辨率（Detection Capability）：指光栅能检测到的最小物体直径，通常为14mm、20mm、30mm、40mm等。分辨率越小，保护越精细（如保护手指），但成本也越高。
- 安全等级：安全光栅必须符合国际安全标准（如IEC 61496、ISO 13849），并达到一定的性能等级（PL） 或安全完整性等级（SIL），以确保其在故障时仍能安全停机。
- 响应时间（Response Time）：从光束被遮挡到安全输出断开的时间，必须足够短，以确保在机械停止前人员不会进入危险区。
- 自检功能：安全光栅具备内部自诊断功能，能实时监测自身状态（如LED故障、透镜污染、对准偏移等），一旦发现故障，会立即输出故障信号，防止系统在不安全状态下运行。
