Việc chọn máy quét laser an toàn bắt đầu từ mối nguy và đường tiếp cận, chứ không phải tầm quét lớn nhất trong catalogue. Cần biết ai có thể đến gần chuyển động nguy hiểm, từ hướng nào, trong chế độ nào và toàn bộ máy mất bao lâu để dừng sau khi phát hiện người. Máy quét có thể tạo vùng giám sát hai chiều phù hợp với cửa chuyển pallet, mặt trước ô robot hoặc khu vực có nguy cơ người còn ở lại. Tuy nhiên, thiết bị không nhìn xuyên qua cột và pallet, không kiểm soát mọi độ cao trên dưới mặt phẳng quét và không chặn vật bắn ra. Hướng dẫn này dành cho nhóm kỹ thuật, EHS và mua hàng tại nhà máy Thái Lan, từ xác định yêu cầu đến RFP, FAT và SAT.
Xác định chức năng an toàn trước khi chọn thiết bị
Mô tả mối nguy và hành động cần thực hiện
Yêu cầu “phát hiện công nhân” chưa đủ để mua thiết bị. Hãy xác định chuyển động nguy hiểm và từng tác vụ: vận hành tự động, chỉnh máy, vệ sinh, xử lý kẹt, bảo trì và khởi động lại. Khi có người vào vùng, máy phải dừng chuyển động, ngăn khởi động hay chỉ đưa ra cảnh báo vận hành? Vẽ đường đi của người, xe đẩy, pallet và vật liệu ở từng trạng thái. Nếu vùng quét đổi khi pallet tới, phải ghi rõ tín hiệu chọn vùng và trạng thái an toàn khi tín hiệu mất hoặc mâu thuẫn.
Đánh giá rủi ro quyết định chức năng và mức hiệu năng an toàn cần có. Thông số Type 3 hay PL d của riêng máy quét không chứng minh toàn bộ chức năng: ngõ ra OSSD, giám sát thiết bị ngoài, bộ điều khiển an toàn, contactor và bộ truyền động phải được xem xét cùng nhau. Bài về xác nhận safety PLC bàn sâu về khâu điều khiển; ở đây trọng tâm là hình học vùng quét và điều kiện chọn sản phẩm.
Khi nào vùng quét phù hợp với máy cố định?
Mặt phẳng quét ngang có thể phù hợp với phía mở của ô robot có hàng rào hoặc điểm chuyển tải. Mọi lối đến mối nguy phải đi qua mặt phẳng phát hiện đang hoạt động; máy phải dừng kịp trước khi người chạm vào điểm nguy hiểm; quá trình khởi động lại phải tính tới người còn trong khu vực. Máy quét chỉ đo một mặt phẳng ở độ cao xác định. Người có thể bước qua, chui dưới hoặc ở sau đồ gá. Vì thế có thể cần thêm hàng rào, máy quét thứ hai hoặc thiết bị bảo vệ khác.
Màn chắn sáng thường bảo vệ một mặt phẳng cắt ngang cửa, còn máy quét giám sát vùng gần sàn có hình dạng không đều. Không có phương án nào luôn rẻ hoặc an toàn hơn. So sánh kích thước cửa, dòng vật liệu, kích thước vật tối thiểu cần phát hiện, thời gian dừng, điểm mù và điều kiện vệ sinh. Có thể đối chiếu với hướng dẫn chọn màn chắn sáng an toàn trên cùng bản vẽ mối nguy.
Phân biệt vùng bảo vệ và vùng cảnh báo
Khi có vật đi vào vùng bảo vệ, ngõ ra an toàn chuyển về trạng thái an toàn và chuyển động nguy hiểm phải dừng. Vùng cảnh báo có thể phát tín hiệu sớm, hiển thị trạng thái hoặc yêu cầu giảm tốc theo thiết kế. Hướng dẫn SICK nêu rõ không được dùng vùng cảnh báo làm chức năng bảo vệ con người. Do đó tầm cảnh báo xa không bù được tầm bảo vệ thiếu. Hãy để hai khoảng cách ở hai cột riêng trong bảng so sánh báo giá.
Thông số OS32C toàn cầu của OMRON cho thấy vai trò của phiên bản và độ phân giải. Với OS32C tiêu chuẩn, tầm vùng an toàn là 1,75 m ở kích thước vật tối thiểu 30 mm, 2,5 m ở 40 mm và 3,0 m ở 50 hoặc 70 mm; tầm cảnh báo là 10,0 m. Phiên bản có hậu tố -4M đạt vùng an toàn 4,0 m ở 70 mm và vùng cảnh báo 15,0 m. Đây chỉ là số liệu của đúng tài liệu và biến thể đó; không ghép số liệu từ các phiên bản theo khu vực khác nhau. Trước hết xác định vật cần phát hiện, rồi so tầm bảo vệ ở cấu hình ấy.
Pilz mô tả ví dụ PSENscan cho máy cố định: vào vùng cảnh báo thì bắt đầu hãm có kiểm soát, vào vùng bảo vệ thì dừng chuyển động nguy hiểm. Trình tự này không tự động cho phép trì hoãn lệnh dừng an toàn. Nếu việc giảm tốc là giả định của tính toán khoảng cách, phải đánh giá lỗi giảm tốc và cách giám sát nó.
Tính khoảng cách bằng thời gian dừng đo trên máy thật
Bao gồm cả chuỗi phản hồi
Vùng bảo vệ phải bắt đầu đủ xa để chuyển động kết thúc trước khi người đến điểm nguy hiểm. ISO 13855:2024 nói về vị trí và kích thước cơ cấu bảo vệ theo hướng tiếp cận của cơ thể. KEYENCE đưa ra ví dụ tiếp cận ngang với S = K × T + C + A, trong đó T gồm thời gian phản hồi máy quét và thời gian dừng máy. Hệ số và điều kiện áp dụng phụ thuộc hướng tiếp cận, độ cao mặt phẳng, độ phân giải và phiên bản tiêu chuẩn. Không chép kết quả ví dụ của nhà cung cấp cho một máy tại Thái Lan.
Đo thời gian dừng dài nhất thực tế từ tín hiệu an toàn liên quan cho tới khi hết chuyển động nguy hiểm. Thử các tốc độ, tải, nhiệt độ, áp suất và mức hao mòn có thể làm máy dừng chậm hơn. Lưu phương pháp và kết quả để đo lại sau khi thay drive hoặc phanh. Hướng dẫn an toàn của OMRON cũng yêu cầu đo trên hệ thống thật và kiểm tra định kỳ khi thời gian dừng thay đổi.
Tầm catalogue khác với vùng bảo vệ sử dụng được
So điểm xa nhất cần bảo vệ với tầm của cấu hình độ phân giải đã chọn, kể cả sai số đo và dự phòng lắp đặt. Chồng bản vẽ vùng cài đặt lên mặt bằng có tỷ lệ. Tìm dải không bảo vệ cạnh tường, lối đi sát thân máy quét và góc nằm ngoài vùng hoạt động. KEYENCE giải thích rằng khoảng trống đủ lớn cho vật tối thiểu lọt qua cần biện pháp bổ sung. Đánh dấu ranh giới đã thử trên sàn và đối chiếu với vị trí lắp thật.
Không nên chọn độ cao mặt quét chỉ để giảm dừng giả. Mặt quá thấp dễ gặp rác, góc pallet và sàn gồ ghề; mặt quá cao có thể để người chui dưới. Một số model tăng tầm khi đặt độ phân giải thô hơn, nhưng khi đó phải chứng minh vẫn phát hiện bộ phận cơ thể cần bảo vệ. Xem đồng thời độ cao, độ phân giải và lối vào thật. Màu trên mặt bằng không chứng minh người không thể chui dưới khung băng tải.
Thiết kế cho điểm mù và khởi động lại
Tia quét không xuyên qua pallet, cột, thùng hoặc khung máy. Hướng dẫn SICK nói rõ vùng phía sau vật cản trong khu giám sát không được theo dõi. Vẽ trạng thái cửa trống, pallet đang đi và pallet dừng. Người có thể còn ở phía sau khi vùng quét đã trở lại thông thoáng; khởi động tự động khi đó có thể không chấp nhận được. Xác định liên động khởi động lại, vị trí reset, tầm nhìn toàn khu nguy hiểm và việc người bên trong có thể ấn reset hay không.
Hai máy quét không tự động xóa hết điểm mù. Hai mặt phẳng có thể lệch độ cao, một cột có thể che cả hai, hoặc vùng được chọn khác nhau khi khởi động. Với nhiều máy quét, thử phần chồng lấn, lỗi dây, reset và trạng thái bảo trì. Đi theo lối mà người thực sự có thể đi và so với vùng đang hoạt động.
Không dùng phát hiện xâm nhập thay tấm chắn vật bắn
Máy quét phát hiện xâm nhập, không ngăn phoi, kim loại nóng, chất lỏng, vật rơi hay mảnh vỡ. Phạm vi ISO 13855 không bao gồm mối nguy do phát thải và hỏng bộ phận cơ khí. Giữ hàng rào và tấm che vật lý ở nơi có các mối nguy này. Nếu người có thể bị kẹp trong khoảng thời gian máy đang dừng, cần sửa thiết kế máy hoặc chắn bảo vệ thay vì chỉ vẽ vùng quét hẹp hơn.
Chứng minh an toàn ở mọi bước chuyển vùng
Nhiều bộ vùng hữu ích khi pallet đi qua hoặc máy đổi chế độ, nhưng thời điểm chuyển là một phần của chức năng an toàn. Ghi rõ tín hiệu nào chọn bộ vùng nào và điều gì xảy ra lúc cấp nguồn, đứt đầu vào, mất liên lạc, đầu vào mâu thuẫn, dừng khẩn hoặc đổi chế độ. SICK mô tả các trường hợp giám sát theo trạng thái máy hoặc tốc độ và điều kiện thời gian chuyển. Lập bảng trình tự cho thấy vùng hoạt động ở mọi bước.
Yêu cầu “tắt vùng khi hàng đến” chưa đủ. Phải ghi cách nhận diện hàng, phần nào vẫn được giám sát và làm sao ngăn người đi bên cạnh hoặc ở sau hàng. FAT cần thử thứ tự tín hiệu sai và người vào trong lúc chuyển vùng, không chỉ chu trình chuẩn. SAT cần lặp lại với pallet thật, sai lệch vị trí thực và bề mặt phản xạ.
Tách yêu cầu máy cố định khỏi AGV/AMR
Một số máy quét hỗ trợ cả máy cố định và xe di động. Pilz nêu hai ứng dụng cho PSENscan; tài liệu xe của SICK tính vùng bảo vệ theo quãng dừng và các khoảng dự phòng. Tuy nhiên không nên sao chép RFP máy cố định cho AGV/AMR. Xe cần vùng cho từng tốc độ, chiều chạy, điều kiện sàn và tải, khoảng hở bên hông khi rẽ, khả năng chui sát thân xe, giao lộ có điểm mù và thời điểm chuyển vùng. Máy cố định lấy thời gian người đến điểm nguy hiểm làm trung tâm. Dù dùng cùng dòng sản phẩm, hãy lưu danh mục chức năng, bản vẽ và hồ sơ thử nghiệm riêng.
So sánh sản phẩm theo điều kiện nhà máy
Xếp thứ tự đánh giá từ mối nguy và chức năng cần thiết, thời gian dừng xấu nhất và khoảng cách cần thiết, độ phân giải và chiều cao mặt quét, góc lắp và điểm mù, chuyển vùng và ngõ ra an toàn, cuối cùng là môi trường và bảo trì. Nhà máy tại Thái Lan cần khảo sát bụi, ngưng tụ, nhiệt, nước vệ sinh, va chạm xe nâng và chất lượng điện. IP65 không tự chứng minh phù hợp với mọi quy trình rửa hoặc ngưng tụ.
Trang OS32C của OMRON công bố độ phân giải, tầm bảo vệ/cảnh báo, thời gian phản hồi và chuyển vùng, OSSD, nhiệt độ, độ ẩm và cấp bảo vệ cùng trong một tài liệu. Chỉ lấy số của đúng model. Không lấy giá trị tối thiểu “từ 80 ms” thay cho giá trị lớn nhất ở cấu hình sẽ dùng. Kiểm tra giao tiếp với bộ điều khiển, phần mềm cấu hình, bản sao lưu, phụ tùng và cách phục hồi sau khi thay thiết bị.
Yêu cầu tổng giá cho thân máy, giá đỡ, vỏ bảo vệ, dây, sửa bộ điều khiển và drive, thiết kế, cài đặt, đo thời gian dừng, FAT, SAT, đào tạo và phụ tùng. Máy rẻ hơn có thể làm tổng chi phí cao hơn nếu cần hai thiết bị hoặc thêm hàng rào. Tính cả thời gian dừng dây chuyền để lắp và thời gian có phụ tùng tại địa phương.
| Hạng mục | Cần nhà cung cấp trả lời | Điểm nghiệm thu |
|---|---|---|
| Chức năng an toàn | Mối nguy, phạm vi dừng và khởi động, hiệu năng | Đánh giá cả mạch |
| Phát hiện | Độ phân giải, tầm bảo vệ, góc quét | Kiểm điểm xa nhất và dự phòng |
| Thời gian | Phản hồi, chuyển vùng, dừng máy đo thật | Dùng điều kiện xấu nhất |
| Các vùng | Bản vẽ bảo vệ, cảnh báo, từng chế độ | Thử chuyển và điểm mù |
| Giao tiếp | OSSD, EDM, reset, tương thích bộ điều khiển | Kiểm trạng thái lỗi |
| Môi trường | Nhiệt, ẩm, vệ sinh, phản xạ, rung | So với hiện trường Thái Lan |
| Bàn giao | File cấu hình, biên bản, đào tạo, phụ tùng | Khôi phục được |
Hồ sơ nên đưa vào RFP
Gửi cùng bản sửa đổi mặt bằng và mặt cắt cho mọi nhà thầu. Ghi mối nguy, chế độ, đường người/vật liệu, tốc độ và tải tối đa, kết quả đo dừng, hàng rào và cửa hiện có, vật cản, điều kiện vệ sinh và môi trường, mạch an toàn và lịch nghiệm thu. Tô vùng người có thể vào nhưng máy quét không nhìn thấy. Yêu cầu bản vẽ vùng cho từng chế độ, dữ liệu và căn cứ tính khoảng cách, bảng tín hiệu, trạng thái lỗi, cách reset, biện pháp cho vùng chưa bảo vệ và quy trình FAT/SAT.
So các báo giá theo cùng chức năng, không chỉ giá thiết bị. Phương án một máy có thể khác hẳn hai máy cộng hàng rào về phạm vi, khởi động lại, bảo trì và phần loại trừ. Yêu cầu mặt bằng đánh dấu, bảng giả định và mục loại trừ theo mẫu chung. Nêu nhu cầu tài liệu vận hành tiếng Thái và hồ sơ kỹ thuật tiếng Anh hoặc Nhật, cùng người chứng kiến từ nhà máy, nhà chế tạo, EHS và bảo trì.
Ba tình huống bố trí thường gặp
Ở cửa bảo trì ô robot, quyết định bảo vệ ngưỡng cửa là đủ hay phải phát hiện người còn bên trong. Nếu cần phát hiện bên trong, khảo sát sau bệ robot, dưới đồ gá và sau cánh cửa; đặt reset ngoài vùng, nhìn thấy khu vực. Ở cửa pallet cho xe nâng, ghi kích thước pallet, sai lệch vị trí và khe bên cạnh; yêu cầu trạng thái an toàn khi cảm biến pallet lỗi, không tạo khoảng thời gian không giám sát lúc chuyển vùng. Ở dây chuyền đóng gói có người ra vào thường xuyên, cảnh báo giúp thông báo sớm, nhưng ranh giới bảo vệ vẫn phải dừng mối nguy; quan sát thùng và vật liệu đặt tạm che tia quét.
Kiểm soát thay đổi sau bàn giao
Lưu file vùng, bản vẽ, tính toán và kết quả dừng dưới cùng số phiên bản. Thay bố trí, tốc độ, pallet, drive hay rào có thể cần đánh giá và thử lại. Khi máy dừng, lưu chế độ, bộ vùng và trạng thái vật liệu; điều tra bụi, phản xạ hay người xâm nhập trước khi sửa vùng. Sau khi thay máy quét, kiểm góc gá, ranh giới, dừng và reset trên máy thật, không chỉ nạp file. Xác định người duyệt và nơi giữ bản sao lưu giữa trụ sở và nhà máy Thái Lan.
FAT và SAT: chứng minh bản vẽ trên máy thật
Tại FAT, thử từng vùng bảo vệ để xác nhận OSSD về trạng thái an toàn và chuyển động nguy hiểm dừng. Thử từng chế độ, trình tự chọn sai, đầu vào mâu thuẫn, mất truyền thông, cấp nguồn lại, dừng khẩn, reset và giám sát thiết bị ngoài. Xác nhận phiên bản cấu hình bàn giao. Khi khả thi, đo dừng ở tải lớn nhất phù hợp và đưa giá trị về phép tính khoảng cách.
Tại SAT, dùng kích thước lắp và lối đi thực. Thử các góc vùng, sát máy quét, sau cột, hai bên pallet, trên/dưới mặt phẳng và khi hàng dừng ở cửa. Xác nhận người còn bên trong không dẫn đến khởi động lại không an toàn và vị trí reset nhìn được khu vực. Nếu dừng giả nhiều, tìm nguyên nhân trước khi thu nhỏ vùng bảo vệ. Thử điều kiện vệ sinh, bụi, nước và phản xạ xuất hiện trong vận hành.
Lưu ảnh lắp đặt, file vùng xuất ra, phiên bản phần mềm/firmware, kết quả dừng, vật thử, bằng chứng đạt/không đạt và người phụ trách mục còn mở. Quy định kiểm tra hàng ngày và định kỳ để nhóm khác có thể lặp lại nghiệm thu sau khi sửa máy.
Câu hỏi thường gặp khi chọn máy quét laser an toàn
Tầm bảo vệ càng dài càng tốt?
Tầm phải đủ, nhưng độ phân giải, chiều cao, thời gian phản hồi, sai số và vật cản quyết định vùng dùng được. Kiểm vùng hoạt động ở cấu hình chọn và không tính tầm cảnh báo là tầm bảo vệ.
Vùng cảnh báo có thể dừng máy an toàn?
Tín hiệu cảnh báo có thể hiển thị hoặc yêu cầu giảm tốc, nhưng không thay chức năng bảo vệ người của vùng bảo vệ và ngõ ra an toàn. Nếu giảm tốc ảnh hưởng phép tính khoảng cách, phải thẩm định giả định khi lỗi.
Chọn màn chắn sáng hay máy quét?
Xác định bảo vệ mặt phẳng cửa hay vùng gần sàn, rồi xem thời gian dừng, lối vào, vận chuyển vật liệu, điểm mù và hàng rào vật lý. Cả hai không chặn vật bắn ra.
Dùng một dòng sản phẩm cho AMR và máy cố định được không?
Một số sản phẩm hỗ trợ cả hai, nhưng cấu hình và nghiệm thu khác nhau. Xe cần đánh giá tốc độ, phanh, rẽ, chiều đi và lối sát thân. Lưu hồ sơ chức năng và thử nghiệm riêng.
Nhà máy Thái Lan cần chuẩn bị gì trước khi xin báo giá?
Chuẩn bị mặt bằng và mặt cắt thể hiện mối nguy, chế độ, đường đi, thời gian dừng đo thật, mạch an toàn, môi trường và tiêu chí nghiệm thu. Có thể khảo sát thêm phần thiếu, nhưng phải chốt khoảng cách và vùng chưa bảo vệ trước khi đặt hàng cuối cùng.
Kết luận
Hãy chọn máy quét bằng cách lập đường tiếp cận mối nguy, đo dừng, định vùng bảo vệ, giải quyết điểm mù, thiết kế chuyển vùng và reset, rồi so sản phẩm với môi trường thật. RFP phải yêu cầu căn cứ tính toán và các phần loại trừ; FAT và SAT đối chiếu cấu hình với lắp đặt. Quyết định khi đó dựa trên chức năng an toàn vận hành được, không phải một con số quảng cáo.
Nếu đang lắp hoặc cải tạo thiết bị ở nhà máy Thái Lan và cần hệ thống hóa bản vẽ vùng, đo thời gian dừng hoặc nối mạch an toàn hiện hữu, liên hệ TOMAS TECH. Có thể bắt đầu từ việc chuẩn bị thông tin để nhận những đề xuất có thể so sánh.
