在现代工业自动化与智能制造体系中，光电保护装置作为关键的传感与安全组件，广泛应用于机械防护、尺寸检测、机器人协作、物流分拣等领域。其中，测量光幕与安全光栅（即安全光幕）是最具代表性的两类光电装置。尽管它们在外形结构上极为相似——均由发射器与接收器组成，通过红外光束形成“光栅”进行检测——但其设计原理、功能定位和技术标准却截然不同。本文将系统解析这两类光电保护装置的核心特性、应用场景及选型要点，帮助用户全面理解并正确选用。
一、测量光幕：精准测量的“视觉之眼”
测量光幕是一种高精度的非接触式测量传感器，主要用于获取物体的外形尺寸、位置、轮廓等信息。其核心优势在于高速、高分辨率、高重复精度，适用于对测量精度要求较高的自动化场景。
1. 工作原理
测量光幕通过发射端发出多束等间距的红外光，接收端对应接收。当物体穿过光幕区域时，部分光束被遮挡，系统根据被遮挡的光束数量和位置，结合光束间距（分辨率），精确计算出物体的高度、宽度或厚度。
2. 关键参数
- 分辨率：光束间距，常见为1mm、2mm、5mm、10mm等，分辨率越高，测量精度越高。
- 检测高度与长度：根据应用需求选择合适尺寸。
- 响应速度：可达毫秒级，适应高速生产线。
- 输出接口：模拟量（4-20mA）、数字量（PNP/NPN）、RS485、Ethernet等，便于与PLC或上位机通信。
3. 典型应用
- 物流行业：包裹尺寸自动测量与分拣
- 制造业：产品外形检测、堆叠高度控制
- 机器人引导：工件定位与抓取坐标计算
- 钢铁与板材行业：板材宽度、厚度在线检测
注意：测量光幕不具备安全功能，不可用于人身防护。
二、安全光栅：守护安全的“生命防线”
安全光栅（Safety Light Curtain）是专为机械安全防护设计的功能安全装置，属于安全等级控制系统的一部分。其核心使命是防止操作人员在设备运行时进入危险区域，避免挤压、剪切、撞击等机械伤害。
1. 工作原理
安全光栅同样通过红外光束形成保护区域。一旦光束被遮挡（如人体进入），装置立即输出安全停机信号，切断设备动力源，实现紧急停机。其响应时间极短，确保在危险发生前完成制动。
2. 安全标准与认证
安全光栅必须符合国际功能安全标准，如：
- IEC 61496：光电保护设备的安全标准
- ISO 13849-1：机械安全控制系统设计标准
- IEC 62061：安全相关电气控制系统标准
根据风险等级，安全光栅分为不同类型：
- Type 2 / SIL 2 / PL d：适用于中等风险设备
- Type 4 / SIL 3 / PL e：适用于高风险设备（如冲压机、注塑机）
3. 核心特性
- 自检功能：实时监测系统状态，发现故障立即停机
- 冗余设计：双通道信号处理，防止单点失效
- 安全输出：通常为两路独立的晶体管或继电器输出，需接入安全继电器或安全PLC
- 屏蔽与消隐功能：支持固定物体（如机械臂）通过而不触发停机
4. 典型应用
- 压力机、剪板机、折弯机等冲压设备
- 机器人工作单元的安全围栏
- 自动化装配线、注塑机、包装机械
- 升降平台、自动门等移动设备
三、测量光幕 vs 安全光栅：关键区别一览
| 项目 | 测量光幕 | 安全光栅 |
|---|---|---|
| 主要功能 | 尺寸测量、位置检测 | 人员安全防护 |
| 分辨率 | 高（1-10mm） | 中等（14-50mm） |
| 安全等级 | 无 | Type 2/4，SIL2/3，PLd/e |
| 认证要求 | 无强制 | 必须有CE、UL、TÜV等安全认证 |
| 输出信号 | 模拟/数字/通信 | 安全触点（OSSD） |
| 是否可替代 | ❌ 不能用于安全防护 | ✅ 可兼作粗略测量（非推荐） |
重要提示：绝对禁止将测量光幕用于安全防护！这将带来严重安全隐患，违反《机械安全标准》与《安全生产法》。
四、选型建议
- 明确用途：先确定是用于测量还是安全防护。
- 评估风险：高风险设备必须选用Type 4/PLe级安全光栅。
- 计算安全距离：根据设备停止时间和接近速度，确定光栅安装位置。
- 匹配接口：确保与控制系统（PLC、安全继电器）兼容。
- 环境适应性：选择IP65及以上防护等级，抗粉尘、油污、振动。
