Podczas targów TOOLEX i Wirtotechnologia 2017 na stanowisku firmy Abplanalp zaprezentowano wizyjny system bezpieczeństwa firmy PILZ dla zrobotyzowanego stanowiska obróbkowego (ilustracja 1). Opublikowana w 2016 roku specyfikacja techniczna ISO/TS 15066 rozwija normę ISO 10218 (PN-EN ISO 10218) pt. “Safety Requirements for Industrial Robots” (Wymagania bezpieczeństwa dla robotów przemysłowych). Norma opisuje wymagania oraz wskazówki do projektowania bezpiecznych stanowisk z wykorzystaniem robotów przemysłowych. W tym celu konieczne jest właściwe dobranie środków ochronnych oraz zakresu danych. Norma zawiera również opisy podstawowych zagrożeń związanych z robotami przemysłowymi i wymagania w celu ich eliminowania i minimalizowania ryzyka ich wystąpienia. ISO/TS 15066 precyzyjnie określa cechy maszyny wpływające na bezpieczeństwo ludzi przebywających w pobliżu robota oraz warunki jakie należy spełnić na etapie projektowej i etapie wdrożenia robota przemysłowego.

Ilustracja 1. Wizualny system bezpieczeństwa firmy PILZ na zrobotyzowanym stanowisku obróbkowym – stoisko firmy Abplanalp – targi TOOLEX 2017

Wizyjny system bezpieczeństwa

Zaprezentowany wizyjny system bezpieczeństwa firmy PILZ w ramach zrobotyzowanego stanowiska obróbkowego (frezarskie centrum obróbkowe CNC HAAS) na stoisku firmy Abplanalp stanowi dla mnie jedno z ciekawszych rozwiązań prezentowanych podczas targów TOOLEX 2017.

Wizyjne systemy bezpieczeństwa wykorzystywane są do monitorowania stref w trybie 2D lub 3D. Zaletą ich stosowania w przeciwieństwie do zwykłych czujników jest możliwość zapisywania i analizowania szczegółowe danych e tamach całej monitorowanej strefy. Pozwala to na uzyskanie wysokiego poziomu bezpieczeństwa, w tym przyjazne dla użytkownika funkcjonalności. Na stanowisku targowym (ilustracja 1) zainstalowano system SafetyEYE firmy PILZ, który wykrywa i sygnalizuje obecność obiektów wkraczających do określonych stref w przestrzeni trójwymiarowej.

Wizyjny system bezpieczeństwa SafetyEYE monitoruje zdefiniowane strefy pod kątem tego, czy użytkownik (operator) danego zrobotyzowanego stanowiska znajduje się granicach występowania niebezpiecznych ruchów robota przemysłowego, czy może wkroczył do strefy o zwiększonym poziomie bezpieczeństwa (zabezpieczenie) – ilustracja 2.

Ilustracja 2. Ekran prezentujący obraz stanowiska w czasie rzeczywistym z naniesionymi strefami bezpieczeństwa. Stoisko firmy Abplanalp – targi  TOOLEX 2017

Urządzenie wykrywające

Najważniejszym urządzeniem w ramach systemu SafetyEYE jest układ składający się z trzech kamer. Urządzenie monitorujące umieszcza się nad strefą podlegającą monitorowaniu. Czas konieczny na wdrożenie tego systemu jest krótki, również ze względu na brak konieczności kalibrowania kamer (ilustracja 3).

Ilustracja 3. Układ trzech kamer monitorujących strefę – kluczowy czujnik systemu SafetyEYE – targi TOOLEX 2017

Układ sterowania

Układ sterowania systemy SafetyEYE składa się z moduł analizy i programowalnego systemu bezpieczeństwa. Akwizycja danych i ich analiza odbywa się w czasie rzeczywistym. W zależności od stopnia naruszenia określonej strefy system na podstawie wprowadzonego oprogramowania albo dokonuje awaryjnego wyłączenia stanowiska lub może istotnie spowolnić ruchy robota przemysłowego bez ingerencji w samą obróbkę realizowaną na obrabiarce.

Do zalet systemu SafetyEYE zalicza się [3]:

• rozdzielczość umożliwiająca zainstalowanie na wysokości maksymalnie 4 metrów;
• ochronę ciała;
• pole widzenia o maksymalnej powierzchni około 72 m²;
• w zależności od warunków tła i otoczenia wymagane jest oświetlenie o natężeniu co najmniej 300 lx;
• przeznaczony do zastosowań wymagających poziomu bezpieczeństwa aż do kategorii 3 zgodnie z normą PN-EN ISO 13849-1:2008, SIL2 zgodnie z normą IEC 61508, PL d zgodnie z normą PN-EN ISO 13849-1 i aplikacji zgodnych z normą DIN EN 61496;
• zastosowane stopnie ochrony: IP65 (dla urządzenia wykrywającego), IP20 (dla modułu analizy).

Bez wątpienia zaletą prezentowanego systemu jest jego elastyczność wdrożeniowa. Pozwala to na maksymalne dopasowanie do potrzeb użytkownika. Uniwersalność aplikacyjna umożliwia stosowanie tego typu wizyjny system bezpieczeństwa w różnego rodzaju konfiguracjach stanowiska (obróbka, montaż), również z wykorzystaniem robota przemysłowego. W ramach projektu wdrożeniowego należy m.in. opracować projekt montażu urządzenia wykrywającego (monitorującego) oraz zapewnić odpowiednie oświetlenie.

W przypadku systemów wizyjnych kluczowa rolę odgrywa oświetlenie. Zapewnienie odpowiedniego oświetlenia wymusza niejednokrotnie zabezpieczenie danego stanowiska przed wpływem zmiennego światła naturalnego (dzień, noc, ostre światło słoneczne) w celu uzyskania maksymalnej efektywności systemu wizyjnego.

Zdolność rezygnacji ze stosowania barier i kurtyn świetlnych, fizycznych środków ochronnych (m.in. ogrodzenia) jest szczególnie ważne przy obsłudze obróbki przedmiotów gabarytowych. Swobodniejszy dostęp do obrabiarki umożliwia stosowanie różnych środków technicznych do operowania przedmiotem obrabianym z jednoczesnym minimalizowaniem uszkodzeń elementów składowych zastosowanego systemu bezpieczeństwa.

Źródła

1. Nowe normy bezpieczeństwa dla robotów współpracujących
2. PN-EN ISO 10218
3. Materiały informacyjne firmy PILZ