Bezpečnostní technologie ve výrobě: vše o radarech, 2D LiDARech a 3D time-of-flight senzorech

V průmyslové automatizaci je bezpečnost zaměstnanců, produktů a systémů na prvním místě. Za tímto účelem bylo vyvinuto množství bezpečnostních technologií.

Radar, 2D LiDAR, a 3D Time-of-Flight (ToF) jsou tři z těchto technologií, které se často používají v průmyslu. Každá technologie má své výhody a nevýhody a je důležité pochopit rozdíly, aby bylo možné učinit správné rozhodnutí o tom, kterou technologii použít.

Radar je senzorová technologie založená na elektromagnetických vlnách, která k detekci objektů využívá rádiové vlny. V rámci bezpečnosti lze radar použít k detekci přítomnosti osob nebo předmětů, aby bylo možné zastavit nebezpečné pohyby strojů a zabránit neočekávanému opětovnému spuštění.

Radar byl poprvé použit ve výrobním průmyslu ve 30. letech 20. století. Původně byl vyvinut k detekci letadel za druhé světové války. Poté byl upraven pro civilní použití a nyní se široce používá pro četné aplikace ve výrobním průmyslu. Radarová řešení pro bezpečnostní aplikace jsou k dispozici s úrovní vlastností „d“ (performance level „d“).

1.  Imunní vůči rušivým materiálům: Radar účinně pracuje i v prostředí s oblaky prachu, dřevěnými hoblinami, jiskrami či částicemi plastů.
2. Vysoký výkon v náročných podmínkách: Radar safeRS3 společnosti SICK má stupeň krytí IP67 a může být provozován při teplotách od -40 °C do +60 °C. Je také vysoce odolný vůči znečištění.
3. Ochranná pole: Řešení, jako je safeRS3 od společnosti SICK, nabízejí konfigurovatelné velikosti polí a mohou monitorovat až čtyři ochranná pole současně. A to vše s úrovní vlastností „d“.

2D LiDAR (Light Detection and Ranging) je technologie založená na laserových senzorech, která k detekci objektů využívá světlo. Tato technologie se často používá v bezpečnostních aplikacích, které potřebují pokrýt velké plochy nebo složité obrysy.

K detekci objektů ve dvourozměrné rovině využívá 2D LiDAR laser, a tím získává podrobné informace o okolí. Tyto senzory lze použít k detekci osob a předmětů, měření vzdáleností nebo identifikaci pohybujících se objektů. Mohou být také použity k detekci překážek a zamezení kolizí v automatizovaných výrobních procesech.

2D LiDAR byl poprvé použit ve výrobním průmyslu na počátku roku 2000. Zpočátku se používal hlavně v systémech pro předcházení kolizím v automobilovém průmyslu. V současné době je k dispozici 2D LiDAR certifikovaný pro úroveň vlastností „d“ a také pro úroveň vlastností „b“ a používá se v mnoha výrobních odvětvích, včetně robotiky, logistiky a výrobních závodů obecně. Tato technologie se v posledních letech stává stále populárnější, neboť klesly náklady a zvýšila se přesnost.

2D LiDAR lze také použít ke sledování a zjišťování změn v okolí. To zajišťuje větší bezpečnost a efektivitu výrobního procesu. 2D LiDAR je vhodný pro stacionární i mobilní aplikace. Mezi typické stacionární aplikace patří například horizontální monitorování prostoru nebo vertikální ochrana přístupu. U mobilních aplikací se typicky využívání několik bezpečnostních i varovných polí. To umožňuje mobilním robotům nebo automaticky řízeným vozidlům zpomalit nebo zastavit v závislosti na tom, ve kterém poli je detekován objekt nebo osoba.

1.  Detekce překážek: 2D LiDARy mohou detekovat překážky nebo osoby v prostoru, což je nezbytné pro zajištění bezpečnosti ve výrobě a logistice.
2. Skenování s vysokým rozlišením: Skenování s vysokým rozlišením umožňuje lokalizaci a navigaci pomocí vysoce přesných a precizních měřených dat.
3. Krátká doba odezvy: 2D LiDARy rychle a přesně detekují objekty, čímž je zajištěná krátká doba odezvy v aplikacích, které jsou kritické z hlediska bezpečnosti.
4. Bezpečná ochranná pole: Ochranná pole umožňují dosažení úrovně vlastností „d“ nebo „b“ a umožňují tak bezpečný pohyb osob a strojů.
5. Monitorování v reálném čase: 2D LiDARy poskytují 

3D time-of-flight (ToF) je senzorová technologie založená na optických principech, která k detekci objektů využívá světlo. Při této technologii se vysílá světelný puls a měří se doba, za kterou se puls odrazí od objektů v okolí, obdobně jako v případě 2D LiDARů.

3D ToF se často používá v bezpečnostních aplikacích, které vyžadují podrobné informace o okolí. Pomocí světelných impulsů dokáže 3D ToF vytvořit přesnou 3D mapu sledované oblasti. Tuto mapu lze následně použít k detekci objektů a určení, zda se pohybují.

Technologie 3D time-of-flight byla poprvé použita ve výrobě na počátku roku 2000. Původně se používala pro pořizování obrazu a skenování ve 3D. Její využití se však nyní rozšířilo na řadu dalších aplikací. Od roku 2023 je tato technologie poprvé k dispozici k využití v rámci bezpečnosti s úrovní vlastností „c“. To nyní umožňuje realizovat bezpečnostní aplikace, jako je ochrana proti kolizi u mobilních robotů, 3D ochrana pro kolaborativní roboty či detekce objektů pro dopravníkové systémy.