AOPDDR | Uso e sicurezza dei laser scanner

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AOPDDR

AOPDDR | Uso e sicurezza dei laser scanner

Documento applicativo 31.08.2018

Il presente documento tratta dei dispositivi protettivi optoelettronici attivi sensibili a reagire alla riflessione diffusa (AOPDDR - Active Opto-electronic Protective Device responsive to Diffuse Reflection). In particolare viene analizzato l’uso dei Laser Scanner dove l’area da proteggere è mobile oppure dove è necessario variare la posizione e la dimensione dell’area protetta durante il processo produttivo.

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Excursus

1. Premessa

Tra i vari dispositivi di protezione per le macchine vi sono quelli che non impediscono l’accesso alla zona pericolosa ma ne disattivano i movimenti pericolosi in caso di avvicinamento dell’operatore: barriere fotoelettriche, scanner, tappeti sensibili, ecc…

Le norme principali che trattano di questo tipo di dispositivi sono le seguenti:

EN 61496-:2012 - Sicurezza del macchinario - Apparecchi elettrosensibili di protezione - Parte 1: Requisiti generali e prove (armonizzata Direttiva 2006/42/CE)

EN 61496-2:2013 - Sicurezza del macchinario - Apparecchi elettrosensibili di protezione - Parte 2: Requisiti particolari dei dispositivi protettivi optoelettronici attivi

CLC/TS 61496-3:2013 - Sicurezza del macchinario - Apparecchi elettrosensibili di protezione - Parte 3: Requisiti particolari dei dispositivi protettivi optoelettronici attivi sensibili a reagire alla riflessione diffusa (AOPDDR)

EN ISO 13855:2010 - Sicurezza del macchinario - Posizionamento dei dispositivi di protezione in funzione delle velocità di avvicinamento di parti del corpo (armonizzata Direttiva 2006/42/CE)

EN 574:2008 - Sicurezza del macchinario - Dispositivi di comando a due mani - Aspetti funzionali Principi per la progettazione (armonizzata Direttiva 2006/42/CE)

EN ISO 13856-1:2013 - Sicurezza del macchinario - Dispositivi di protezione sensibili alla pressione - Parte 1: Principi generali di progettazione e di prova di tappeti e pedane sensibili alla pressione (armonizzata Direttiva 2006/42/CE)

EN ISO 13856-2:2013 - Sicurezza del macchinario - Dispositivi di protezione sensibili alla pressione - Parte 2: Principi generali di progettazione e prova di bordi e barre sensibili alla pressione (armonizzata Direttiva 2006/42/CE)

EN ISO 13856-3:2013 - Sicurezza del macchinario - Dispositivi di protezione sensibili alla pressione - Parte 3: Principi generali di progettazione e prova di paraurti, piastre, fili e analoghi dispositivi sensibili alla pressione (armonizzata Direttiva 2006/42/CE)

...
3. Elementi caratteristici

Il laser scanner misura la distanza fra sé e gli oggetti che rientrano nel suo campo di azione per mezzo di quella piccola frazione di energia che viene re-diffusa dagli oggetti stessi in asse con la direzione di emissione.

Gli AOPDDR, non avendo bisogno di un target cooperante per il loro funzionamento, trovano applicazione soprattutto dove l’area protetta è mobile come è il caso degli AGV (Automated Guided Vehicle), oppure dove è necessario variare la posizione e la dimensione dell’area protetta durante il processo produttivo.

Esempio applicazione AOPDDR

Figura 1 - Esempi applicazione AOPDDR

Con riferimento alla Norma CLC/TS 61496-3:2013, i laser scanner possono essere classificati come sensori di sicurezza al massimo di Tipo 3.

CLC/TS 61496-3:2013
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L'ESPE di tipo 3 deve soddisfare i requisiti di rilevamento dei guasti del 4.2.2.4 di questa parte. Durante il normale funzionamento, il circuito di uscita di ciascuno di almeno due dispositivi di commutazione del segnale di uscita (OSSD) dell'ESPE di tipo 3 deve andare nello stato OFF quando il dispositivo di rilevamento viene attivato o quando viene tolta l'alimentazione dal dispositivo.

Con riferimento alle Norme IEC 61508:2010, IEC 62061:2005, ISO 13849-1:2015, gli stessi sono classificati come dispositivi aventi al massimo SIL 2 - PLd.

Con il Laser Scanner è possibile creare aree protette orizzontali, programmabili con precisione e di forma variabile, (ad esempio semicircolare, rettangolare o segmentata) e adatte a tutte le applicazioni, senza necessità di utilizzare un riflettore o un ricevitore separato.

È inoltre possibile utilizzare lo scanner posizionato in modo verticale per proteggere il varco di accesso ad una zona pericolosa.

In tal caso, secondo IEC TS 62046:2018, è obbligatoria la rilevazione del bordo del varco.

L’ingresso o la presenza di una persona o di un eventuale altro ostacolo nella zona controllata di sicurezza producono, attraverso le uscite statiche di sicurezza autocontrollate del dispositivo, un comando di arresto in sicurezza del movimento pericoloso della macchina protetta.

L’occupazione della zona controllata di pre-allarme consente, attraverso un’uscita separata del dispositivo, di inviare un segnale di avviso alla macchina. Questo comando può essere utilizzato per avvisare l’operatore, per esempio mediante un segnale ottico o acustico, dell’avvicinamento alla zona pericolosa oppure, nel caso di applicazione su AGV, per provocare un rallentamento del veicolo prima di un eventuale arresto in caso di occupazione della zona di sicurezza.

I profili delle aree da controllare, così come gli altri parametri di funzionamento, sono impostabili grazie ad un software dedicato di interfaccia utente, installato su laptop o PC e collegato al dispositivo tramite interfaccia seriale.

Il Laser Scanner può anche effettuare il rilievo automatico dell’area da controllare tramite la funzionalità teach-in (autoapprendimento).

Zone di sicurezza ed allarme

Figura 2 - Zone di sicurezza ed allarme

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7.4 Applicazioni

a. protezione di una zona pericolosa su una stazione di inserimento

Applicazione 1

Figura 13 – Protezione zona pericolosa stazione di inserimento

b. protezione di un punto pericoloso su una stazione di inserimento

Applicazione 2

Figura 14 - Protezione punto pericoloso stazione di inserimento

c.rilevamento presenza per una barriera fotoelettrica di sicurezza

Applicazione 3

Figura 15 - Rilevamento presenza per una barriera fotoelettrica di sicurezza

d. protezione di un veicolo a guida automatica (AGV) per una velocità

Applicazione 4

Figura 16 – Protezione AGV

...
9. Montaggio

Nel presente capitolo, sono descritte le procedure preliminari e di esecuzione del montaggio del laser scanner di sicurezza. Viene utilizzato come esempio il modello di laser descritto nei capitoli precedenti. Le formule riportate devono essere sempre verificate sul manuale di istruzioni del proprio laser scanner.

Il montaggio richiede una serie di passi:

- Definizione dell’applicazione e della posizione di montaggio del laser scanner di sicurezza
- Calcolo delle dimensioni e delle distanze minime del campo di protezione (vedere EN ISO 13855:2010)
- Montaggio del laser scanner di sicurezza con o senza kit di montaggio

Se la distanza minima è insufficiente, la funzione di protezione viene meno.

La protezione è garantita solo se si configura il campo di protezione in modo tale che ci sia un’adeguata distanza minima rispetto alla zona pericolosa.

9.1 Dimensioni del campo di protezione

Il campo di protezione deve essere configurato in modo tale da mantenere una distanza minima (S) rispetto alla zona pericolosa. Questo accorgimento assicura che il punto pericoloso possa essere raggiunto solo in seguito all’interruzione completa dello stato pericoloso della macchina.

Dimensioni del campo di protezione

Figura 21 – Dimensioni del campo di protezione

La distanza minima S dipende da:

- velocità di avvicinamento del corpo o delle parti del corpo;
- tempo di arresto/decelerazione della macchina o del sistema (il tempo di arresto/decelerazione è riportato nella documentazione della macchina; in caso contrario, deve essere determinato tramite misurazione);
- tempo di risposta;
- margini per gli errori di misura generici e per quelli correlati alla riflessione;
- margine per la prevenzione dell’aggiramento dall’alto;
- altezza del piano di scansione;
- eventuale tempo di commutazione tra le condizioni di monitoraggio.

Per come calcolare la distanza minima S (vedere EN ISO 13855:2010).


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segue

Fonti:

- Rockwell Automation - Laser scanner di sicurezza SafeZone Mini | Manuale per l’utente
EN 61496-1 - Sicurezza del macchinario - Apparecchi elettrosensibili di protezione - Parte 1: Requisiti generali e prove
CLC/TS 61496-3 - Sicurezza del macchinario - Apparecchi elettrosensibili di protezione - Parte 3: Requisiti particolari dei dispositivi protettivi optoelettronici attivi sensibili a reagire alla riflessione diffusa (AOPDDR)

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