在高度自动化的电子组装生产线上，高速运转的贴片机、插件机、波峰焊设备、自动化仓储系统（AS/RS）及机械臂协同作业，显著提升了生产效率与产品一致性。然而，精密设备与密集人机交互环境也带来了潜在的安全隐患。为有效预防操作人员误入危险区域导致的夹伤、碰撞或挤压事故，安全光栅作为关键的安全防护装置，其科学、合规的设计与部署至关重要。遵循国际与行业标准，构建可靠的光栅防护系统，是保障员工安全、确保产线稳定运行的基础。
一、核心设计依据：遵循国际安全标准
安全光栅的设计必须严格遵循相关安全标准，其中最为关键的是：
- IEC 61496系列标准：该标准定义了电敏保护设备（ESPE）的性能等级与分类。根据检测能力，安全光栅分为Type 2（适用于低风险、响应时间要求不严苛的场合）和Type 4（适用于高风险、需高可靠性的应用）。在电子组装线中，涉及高速运动或重型设备的区域，应优先选用符合Type 4标准的光栅，确保其具备高诊断覆盖率和冗余设计。
- ISO 13855《机械安全——位置安全原则》：该标准规定了安全光栅的安装距离计算方法。光栅必须安装在足够远的位置，确保当人员进入检测区并触发停机信号时，设备能在人员到达危险点前完全停止。计算公式综合考虑设备停止时间、人体接近速度（通常取1600mm/s）、光栅分辨率等因素，确保防护距离（S）满足安全要求。
- ISO 13849-1《机械安全——控制系统安全相关部分》：该标准规定了安全控制系统的设计类别（如Category 3或4）与性能等级（PL），确保从光栅到控制器再到执行机构的整个安全回路具备足够的可靠性。
二、关键设计要素与实践规范
- 合理选择分辨率：分辨率指光束之间的间距，直接影响对小物体的检测能力。在电子组装线中，若需防止手部进入（如机械臂工作区），通常采用14mm或30mm分辨率；若仅用于检测躯干或整体进入，则可选用更高间距（如40mm以上）。过高的分辨率可能导致误触发，影响生产效率。
- 精准确定安装位置与高度：光栅应垂直于人员可能进入的方向安装，覆盖所有潜在入侵路径。根据人体工程学，检测高度应覆盖从地面至2000mm范围，防止人员从下方钻入或上方跨越。对于低位设备，可增设辅助防护或使用多层光幕。
- 明确安全功能与响应逻辑：光栅触发后应立即向安全PLC发送停止信号，启动设备的“安全停机”程序（如STO或SS1）。严禁将光栅信号直接接入普通控制回路，必须通过认证的安全继电器或安全控制器处理，确保故障情况下仍能实现保护功能。
- 抗干扰与环境适应性：电子车间常存在粉尘、静电、强电磁场等干扰源。应选用IP65及以上防护等级、具备抗电磁干扰（EMC）能力的工业级安全光栅，并避免安装在强光直射或振动剧烈的位置。
三、集成与验证
安全光栅系统应与产线主控系统无缝集成，同时保留独立的安全回路。安装完成后，必须进行功能测试与距离验证，模拟不同入侵场景，确认响应时间与停机距离符合设计要求，并形成书面验证报告。
