Skanery, część II: Ograniczenia ♻

Skanery mają dłuższy czas reakcji (kilkadziesiąt milisekund) niż kurtyny optyczne (kilka milisekund). W kurtynie każdy promień ma swój nadajnik i swój odbiornik, opóźnienie wynika tylko z działania elektroniki; w skanerze natomiast jest pojedynczy laser, który kolejno oświetla każde miejsce i do opóźnienia układów elektronicznych trzeba doliczyć czas dla układu odchylania. Jeżeli skaner ma jedynie zabezpieczyć operatora przed nieoczekiwanym uruchomieniem maszyny, nie stanowi to problemu. Jeśli jednak maszyna ma zostać zatrzymana po wykryciu zbliżającego się operatora, większe opóźnienie będzie wymagało zwiększenia odległości od elementów niebezpiecznych, o czym dalej.

Z zasady działania skanera wynika jego nieunikniona wrażliwość na zakłócenia. Drobina kurzu, jeśli odbije się od niej promień, będzie przez skaner rozpoznana tak samo jak noga operatora, może więc spowodować zatrzymanie maszyny. Aby tego uniknąć, w konfiguracji skanera można określić ile razy musi nastąpić odbicie w tym samym miejscu, by zostało to uznane za obiekt makroskopowy — ale oznacza to kilkakrotne powtórzenie cyklu detekcji, czyli kilkakrotne zwiększenie czasu reakcji skanera. Niewrażliwości na kurz nie można osiągnąć przez zwykłe zmniejszenie czułości skanera, bo wówczas groziłoby przeoczenie obiektów dużych, lecz ciemnych.¹ Problem ten nie występuje w kurtynach optycznych — tam obiekt musi być na tyle duży, by zasłonić całą wiązkę promieniowania (lub jej znaczącą część), tzn. by promień nie dotarł do odbiornika.

Ważnym parametrem urządzeń optoelektronicznych jest ich próg rozpoznawania, czyli minimalna wielkość obiektu, który na pewno zostanie rozpoznany. Ze względu na budowę skanera, wielkość ta jest wprost proporcjonalna do odległości od urządzenia. Instalując skaner należy więc zwrócić uwagę, czy dla danej wielkości obszaru nadzorowanego nie przekroczono wymaganej zdolności rozpoznawania. W przypadku tradycyjnych zastosowań, tj. skanera w układzie poziomym nadzorującego obecność w strefie niebezpiecznej, graniczną wartością jest rozpoznawanie obiektów o średnicy 70mm (grubość łydki); zwykle jest to zarazem wartość określająca tzw. zasięg skanera (taka odległość, przy której zdolność rozpoznawania wynosi właśnie 70mm). Jeśli jednak skaner ma być stosowany w inny sposób, wymagana zdolność rozpoznawania może wynosić np. 25mm, a wówczas realny zasięg skanera będzie niemal trzykrotnie mniejszy. Dla porównania: w kurtynach optycznych wiązki promieniowania są równoległe, próg rozpoznawania nie zmienia się więc przy zwiększaniu odległości pomiędzy nadajnikiem a odbiornikiem.

Kolejnym ograniczeniem jest poziom niezawodności.² O ile typowe kurtyny pozwalają realizować funkcje bezpieczeństwa na poziomie PL e KAT 4, skanery pozwalają osiągnąć co najwyżej PL d KAT 3. Wyklucza to skanery z nadzorowania największych zagrożeń.³

Równie ważnym co rzadko uwzględnianym parametrem jest szerokość tzw. strefy tolerancji. Pomiar odległości obiektu od skanera (czyli stwierdzenie, czy znajduje się on w strefie chronionej czy poza nią) dokonywana jest ze skończoną dokładnością. Jeden z producentów deklaruje niepewność pomiaru do 10cm,⁴ u innego trudno znaleźć jakiekolwiek dane na ten temat. W praktyce niepewność pomiaru może być mniejsza, niż deklarowana, ale zawsze występuje. Jeżeli skaner ma nadzorować obecność osób w pomieszczeniu, to pomiędzy np. ścianami a strefą wykrywania skanera konieczny będzie odstęp równy co najmniej maksymalnemu błędowi pomiaru, w przeciwnym razie ściana może czasem spowodować zatrzymanie procesu, bo skaner uzna, że jest bliżej niż powinna. Jeśli jednak odstęp pomiędzy aktywną strefą skanera a ścianą jest większy niż 70mm, to (zgodnie z ISO 13855) możliwe jest nienadzorowane przebywanie w tym miejscu. Jeżeli więc skaner ma rzeczywiście wykrywać osoby obecne w strefie niebezpiecznej, konieczne może być zastosowania dodatkowych urządzeń utrudniających przebywanie w strefie tolerancji, czyli niepewnego działania skanera. Otoczenie łatwo odbijające światło (np. obudowa ze stali nierdzewnej) może powodować dodatkowe zakłócenia.

Trzeba też pamiętać, że brzeg obszaru rozpoznawania nie jest widoczny. Jeżeli zatrzymanie procesu może powodować straty, lepiej wyraźnie zaznaczyć granice obszaru nadzorowanego, np. malując je na posadzce.

cdn.

W tej serii:
1. Zasada działania.
2. Ograniczenia.
3. Dystansowanie.

 
﹏﹏﹏

1. Ciało doskonale czarne nie zostanie wykryte przez skaner, bo nie odbija światła. Na szczęście, zwykle czerń jest daleka od doskonałości.  [⤣]
2. albo „poziom zapewnienia bezpieczeństwa”, jak PN-EN ISO 13849-1 tłumaczy „performance level”  [⤣]
3. Teoretycznie osiągnięcie PL e jest możliwe, gdyby zastosować równolegle dwa skanery do nadzorowania tego samego obszaru.  [⤣]
4. skaner Omron OS32C  [⤣]