Контактные датчики — это чувствительные к давлению защитные устройства, устанавливаемые на открытых поверхностях транспортных средств для обнаружения контакта и инициирования остановки. На автоматизированных транспортных средствах, мобильных роботах и в некоторых моделях вилочных погрузчиков они обеспечивают последний уровень защиты от столкновений промышленных транспортных средств в тех случаях, когда системы управления маршрутом, предупреждающие устройства, сканеры или человеческий фактор не способны предотвратить контакт.

Контакт меняет всё.

Лидар способен обнаружить человека до столкновения, световая завеса может охранять стационарное отверстие, а программное обеспечение — ограничивать скорость перемещения, однако контактный датчик срабатывает только тогда, когда сама движущаяся конструкция сталкивается с препятствием, а предшествующие уровни защиты уже не сработали.

Почему кто-то мог бы рассматривать этот последний слой как декоративную резиновую полоску?

Риск столкновений вилочных погрузчиков и автоматизированных транспортных средств (AGV) по-прежнему существует

Склады стали более автоматизированными. Но это не означает, что они стали безопасными.

По данным Национального совета по безопасности, вилочные погрузчики стали причиной 84 случая гибели на производстве в 2024 году и 25 110 случаев заболевания DART в 2023–2024 годах, в том числе 15 460 случаев, повлекших временную нетрудоспособность. Эти цифры включают вилочные погрузчики, погрузчики с подъемной платформой и комплектовщики заказов. (Факты о травмах)

Техника — это лишь часть проблемы. Вилочные погрузчики и автоматизированные транспортные средства (AGV) работают в условиях, когда вблизи перекрёстков имеются «слепые зоны», а также в окружении временных работников, подрядчиков, повреждённых поддонов, упаковки со светоотражающими элементами, непредсказуемых пешеходов и грузов, которые ограничивают обзор. Программное обеспечение не устраняет эти факторы.

Настоящий Отчет OSHA о несчастном случае от 23 апреля 2024 года В статье описывается случай с 40-летним уборщиком, которого сбил и переехал вилочный погрузчик CASE 588H, когда он переходил между двумя зданиями. Пешеход, оператор погрузчика и компания-наниматель находились в разных трудовых отношениях — это классический пример сбоя в системе организации дорожного движения при участии нескольких работодателей. (Управление по охране труда и технике безопасности)

Смогла бы чувствительная к давлению кромка предотвратить эту гибель? Никто не может честно утверждать это, прочитав лишь отчет. Здесь важны такие факторы, как скорость транспортного средства, геометрия соприкосновения, тормозной путь, положение кромки и застревание тела.

Такова суровая реальность. Предохранительный выступ не может отменить законы физики.

OSHA специально предупреждает, что вилочные погрузчики, движущиеся задним ходом, могут наехать на пешеходов или зажать их, и рекомендует обеспечить хорошую обзорность, следить за направлением движения, соблюдать достаточную безопасную дистанцию от пешеходов, использовать сигнальные устройства, зеркала, наблюдателей и другие средства, улучшающие обзор. Кроме того, организация предупреждает работодателей, что не следует полагаться на то, что пешеходы слышат звуковой сигнал заднего хода. (Управление по охране труда и технике безопасности)

Таким образом, защитные бортики для вилочных погрузчиков должны быть частью многоуровневой стратегии обеспечения безопасности, а не дополнением к неэффективной системе организации дорожного движения.

Как на самом деле работают чувствительные к давлению защитные кромки

Чувствительный к давлению защитный контактный край, как правило, состоит из деформируемого профиля, внутреннего чувствительного элемента, крепежных деталей, электрических соединений и оценочной схемы, обеспечивающей безопасность.

Когда под действием достаточного давления активный профиль сжимается:

1. Чувствительный элемент изменяет своё электрическое состояние.
2. Контроллер фиксирует это изменение.
3. Система управления, отвечающая за безопасность, отключает или регулирует мощность привода.
4. Тормозная система автомобиля останавливает его движение.
5. Логика сброса и перезапуска определяет, когда движение может возобновиться.

Сам по себе бордюр не останавливает транспортное средство. Он дает сигнал к остановке.

Это различие обычно упускается из виду в рекламных брошюрах, однако именно от него зависит, является ли данная установка реальной мерой безопасности или просто дорогой декоративной деталью. Полная функция безопасности включает в себя кромку, электропроводку, систему обнаружения неисправностей, контроллер, выходные устройства, приводную систему, тормоза, состояние программного обеспечения, алгоритм сброса и характеристики механической остановки.

Активация — это только начало

При успешной остановке с контактом происходят три физические явления:

• Привод: Профиль сжимается настолько, что генерируется сигнал безопасности.
• Реакция системы управления: Контроллер и привод реагируют на этот сигнал.
• Переход: Кромка продолжает сжиматься по мере замедления автомобиля.

Переходный ход — это не «потраченная впустую» резина. Это оставшаяся деформация, доступная после срабатывания.

Когда профиль быстро срабатывает, но достигает нижнего предела хода до того, как транспортное средство остановится, сила, действующая на человека, стойку, раму станка или груз, продолжает расти. В каталоге может указываться быстрое время срабатывания, но при этом система может оказаться небезопасной, если тормозной путь превышает полезный ход сжатия.

Упрощённая инженерная проверка заключается в следующем:

Общий путь остановки = расстояние, пройденное за время срабатывания датчика и системы управления + механический тормозной путь

При расчете необходимо исходить из наихудших вероятных условий эксплуатации, а не из результатов испытаний при приеме с завода, проведенных в идеальных условиях. Состояние аккумулятора, полезная нагрузка, уклон пола, состояние шин, износ тормозов, направление поворота, температура и максимально допустимая скорость — все эти факторы могут повлиять на результат.

Геометрия крепления определяет, что будет обнаружено

Контактные кромки безопасности AGV часто устанавливаются поперек:

• Передний край
• Задние опорные поверхности
• Боковые углы
• Вилы или грузоподъемные конструкции
• Ножничные или подъемные механизмы
• Зоны шасси, представляющие опасность для стоп и голеностопных суставов
• Интерфейсы передачи, в которых может происходить траппинг

Однако длинная сторона не гарантирует полного покрытия.

Кронштейны, угловые соединения, торцевые заглушки, утопленные профили, открытые болты, отверстия для вилок и выступающие элементы шасси могут создавать неактивные зоны. Человек может коснуться металлической конструкции, не достигнув зоны срабатывания. Или узкий предмет может попасть под, над или рядом с активным профилем.

Моя прямолинейная точка зрения проста: если в ходе оценки рисков не определена первая вероятная точка соприкосновения, то монтажный чертеж — это всего лишь догадки.

Для более масштабных проектов в области мобильной автоматизации на сайте Примеры из практики по обеспечению безопасности автономных транспортных средств (AGV) и автономных мобильных роботов (AMR) предоставить полезную информацию о динамических полях, перемещении товаров на складе и смешанных механизмах обеспечения безопасности. (Название сайта)

Контактные кромки, LiDAR, световые завесы и бамперы не являются взаимозаменяемыми

Покупатели часто сравнивают эти устройства, как будто это конкурирующие версии одного и того же датчика. Но это не так.

Защитная мера	Метод обнаружения	Основная сила	Основное ограничение	Типичная область применения
Чувствительный к давлению защитный контакт	Физическое сжатие	Обеспечивает обнаружение контакта непосредственно на защищаемом крае	Действует только после начала контакта	Края низкоскоростных автономных транспортных средств (AGV), зоны защемления, подвижные ограждения
Чувствительный к давлению бампер	Сжатие большой деформируемой поверхности	Охватывает более обширные или нестандартные зоны контакта	Требуется достаточная деформация и проверенный ход остановки	Передние бамперы AGV, мобильные платформы, увеличенные ударные поверхности
Лидар или лазерный сканер, сертифицированный по стандартам безопасности	Бесконтактное защитное поле	Обнаруживает людей до контакта и поддерживает настраиваемые зоны	Эффективность зависит от правильного проектирования поля, монтажа, условий эксплуатации и обеспечения безопасности	Автоматизированные транспортные средства (AGV), автономные мобильные роботы (AMR), роботизированные ячейки, складские маршруты
Лидар для обхода препятствий	Бесконтактное обнаружение объектов	Обеспечивает навигацию и предотвращение столкновений	Высокая производительность навигационной системы не является автоматическим доказательством обеспечения функциональной безопасности	Планирование маршрута, определение местоположения, обнаружение объектов
Защитный световой занавес	Прерывание оптической плоскости	Быстрое обнаружение доступа через фиксированное отверстие	Как правило, лучше подходит для стационарных зон, чем для контактных датчиков, установленных на транспортных средствах	Конвейерные перегрузочные устройства, заслонки, ячейки, загрузочные интерфейсы
Физическая сегрегация	Забор, ограждение, стена, столбик или отдельно выделенный маршрут	Предотвращает столкновения между транспортными средствами и пешеходами	Требует наличия свободного пространства и организованного управления расположением элементов	Пешеходные проходы, переходы, фиксированные маршруты движения транспортных средств

Сканер, соответствующий требованиям безопасности, должен обнаруживать человека до столкновения. Специальный выступ снижает остаточный риск соприкосновения.

Именно поэтому в наиболее надежных конструкциях автономных транспортных средств (AGV) используются обе системы. Сканер позволяет создавать зоны предупреждения и защиты, которые изменяются в зависимости от скорости или направления поворота, в то время как контактный датчик безопасности контролирует контакт на близком расстоянии, который бесконтактная система не смогла предотвратить.

На сайте Диапазон действия безопасного LiDAR для автоматизированных транспортных средств (AGV) и складских систем включает в себя продукты для настраиваемых зон обнаружения, устанавливаемых на мобильных устройствах. Перечисленные в каталоге модели OSSD следует отличать от устройств, предназначенных для навигации, поскольку наличие общего NPN- или PNP-выхода сигнала о препятствии само по себе не является доказательством того, что полная функция безопасности соответствует требуемому уровню эффективности. (Название сайта)

Например, вот это LiDAR с углом обзора 270° для обхода препятствий при навигации автономных транспортных средств (AGV) указывает дальность 0,05–8 м при коэффициенте отражения 10%, дальность обнаружения до 25 м при коэффициенте отражения более 90%, угловое разрешение 0,25° или 0,33°, частоту сканирования 15 Гц, корпус класса защиты IP65, питание постоянным током 9–28 В и лазер класса 1 с длиной волны 905 нм. Эти технические характеристики обнаружения являются значимыми, однако инженеры всё равно должны определить, подходят ли выбранная модель и способ интеграции для системы остановки, связанной с безопасностью. (Название сайта)

На входах в стационарные конвейеры или на переходных узлах, световые завесы для обеспечения безопасности на производстве может обеспечивать более эффективную защиту плоскости доступа, чем контактная кромка. Для оборудования с несколькими открытыми направлениями входа, многосторонняя защита доступа может также оказаться более уместным. Устройство должно соответствовать уровню опасности, а не предпочтительной категории товара, выбранной покупателем. (Название сайта)

К контрольным кромкам для автоматических транспортных средств (AGV) и вилочных погрузчиков требуется подход, основанный на иных принципах

Автоматические транспортные средства (AGV) и вилочные погрузчики с ручным управлением эксплуатируются в одном складском помещении, однако их системы обеспечения безопасности не идентичны.

Области применения автономных транспортных средств (AGV) и автономных мобильных роботов (AMR)

Контроллер автономного транспортного средства (AGV) автоматически определяет траекторию движения. Благодаря этому фотореле становится частью разработанной функции безопасности, включающей в себя предсказуемые состояния скорости, команды привода, зоны сканирования, логику торможения и режимы работы транспортного средства.

К типичным инженерным вопросам относятся:

• Приводит ли активация края к безопасной остановке или только к обычной программной остановке?
• Проводится ли мониторинг цепи на наличие обрывов, коротких замыканий и обходных цепей?
• Остается ли автомобиль в неподвижном состоянии во время сжатия бортика?
• Может ли автономный транспортный робот (AGV) возобновить движение в сторону человека, оказавшегося в западне?
• Контролируется ли движение в обратном направлении после контакта?
• Отдельные грани контролируются независимо друг от друга?
• Что происходит в ручном, сервисном, восстановительном и обучающем режимах?
• Было ли измерено тормозное расстояние при полной загрузке и на максимально допустимой скорости?

В рамках соответствующего анализа рисков следует также проверить зарядные станции, подъемники, операции стыковки, конвейеры, точки перемещения поддонов, автоматические двери, прицепы, а также зоны, в которых геометрия транспортного средства изменяется во время подъема или поворота.

Области применения обычных вилочных погрузчиков

При установке защитных бортиков на вилочные погрузчики следует проявлять особую осторожность, поскольку их монтаж может повлиять на обзор, клиренс, устойчивость, работу электрических систем, эксплуатационные характеристики или утвержденную конструкцию погрузчика.

Под OSHA 29 CFR 1910.178(a)(4), заказчик или пользователь не вправе вносить изменения или дополнения, влияющие на технические характеристики или безопасность эксплуатации, без предварительного письменного разрешения производителя. Соответствующие маркировки, касающиеся технических характеристик, эксплуатации и технического обслуживания, также должны быть обновлены. (Управление по охране труда и технике безопасности)

Поэтому нет, установка стандартной прижимной планки на задний противовес не является автоматически соответствующей требованиям модификацией вилочного погрузчика.

Предлагаемая установка должна быть проверена производителем погрузчика, квалифицированной командой по интеграции и лицом, ответственным за технику безопасности у работодателя. Необходимо задокументировать следующие аспекты: электрическая совместимость, прочность крепления, воздействие окружающей среды, поведение водителя, требования к осмотру, индикация неисправностей, а также влияние на утвержденное состояние погрузчика.

Кроме того, по-прежнему действуют требования к подготовке операторов. OSHA предписывает, чтобы операторы самоходных промышленных погрузчиков проходили формальное обучение, практическую подготовку, аттестацию на рабочем месте и периодическую аттестацию, причем темы, рассматриваемые на рабочем месте, включают движение пешеходов, узкие проходы, устойчивость груза и состояние поверхности. (Управление по охране труда и технике безопасности)

Стандарты выявляют самые несостоятельные заявления о свойствах продукции

Соответствующий стандарт, касающийся фотоэлементов безопасности, — это ISO 13856-2:2013, в котором изложены общие принципы проектирования и испытаний чувствительных к давлению кромок и планок, используемых в качестве средств защиты. Согласно ISO, данное издание было пересмотрено и утверждено в 2024 году. (ISO)

Но внимательно ознакомьтесь с описанием объема работ.

В стандарте ISO прямо указано, что данный документ не определяет, подходит ли тот или иной датчик для конкретного применения, не устанавливает необходимый уровень эксплуатационных характеристик для всей системы управления, связанной с безопасностью, и не определяет зону обнаружения для проектировщика.

Проще говоря: соответствие компонента стандартам не означает, что ваш автомобиль прошел сертификацию.

Вопросы, касающиеся чувствительных к давлению бамперов, пластин, проводов и аналогичных устройств, рассматриваются отдельно в стандарте ISO 13856-3:2013. Это различие имеет значение в тех случаях, когда в автономном транспортном средстве (AGV) используется широкий деформируемый бампер вместо узкого краевого профиля. (ISO)

На беспилотные промышленные погрузчики распространяется действие ISO 3691-4:2023. Данный стандарт распространяется на автономные транспортные средства (AGV), автономные мобильные роботы (AMR), автоматизированные тележки, туннельные буксировщики, подкарочные тележки и другие моторизованные транспортные средства, предназначенные для автоматической работы. В настоящее время в реестре ISO указана опубликованная редакция 2023 года, в то время как проект новой редакции — ISO/DIS 3691-4 — находится в стадии разработки. (ISO)

Эта последняя деталь имеет большое значение для производителей оригинального оборудования (OEM), планирующих создание платформы, которая, как ожидается, будет выпускаться в течение нескольких лет. Разработка, основанная исключительно на устаревшем перечне требований, может привести к дорогостоящей доработке проекта в случае изменения технических требований заказчика или региональных норм соответствия.

Что говорится в отчете об аварии о многоуровневой защите

Один из лучших способов понять, как работает система защиты, — это проанализировать инциденты, которые она не смогла бы устранить самостоятельно.

В рамках расследования, проведенного организацией FACE штата Орегон при поддержке NIOSH, был изучен случай гибели в 2020 году оператора вилочного погрузчика, на которого упал поддон с банками безалкогольных напитков весом около 2 000 фунтов. Поддон упал с высоты примерно 20 футов после того, как были убраны соседние поддоны. В отчете также отмечалось, что оператор работал неаккуратно 70 часов в неделю на двух работах. (Центр по контролю и профилактике заболеваний)

Ни один фотоэлемент безопасности не смог бы устранить ошибку в учетных данных склада, нестабильное расположение поддонов, опасность падения груза или риск переутомления, имевшие место в данном случае.

Именно поэтому я не согласен с подходом, заключающимся в том, чтобы “установить ещё один датчик”. Техника безопасности должна быть направлена на устранение источника опасности.

Контактные датчики безопасности незаменимы в ситуациях, требующих контролируемого контакта при низких скоростях и предотвращения защемления. Однако они не являются решением проблем, связанных с нестабильными грузами, превышением скорости, ненадлежащей конструкцией стеллажей, отсутствием обзорности на путях движения пешеходов, недостаточным обучением персонала, обходом сканеров или неисправными тормозами.

Как выбрать лучшие защитные кромки для автономных транспортных средств (AGV)

Не начинайте с длины профиля или цены.

Начните с события «контакт».

Определите источник опасности

Документ:

• Человек или часть тела, подверженные риску
• Подвижная поверхность транспортного средства
• Вероятное направление приближения
• Максимальная и минимальная высота контакта
• Механизм защемления, раздавливания, сдвига, удара или заклинивания
• Скорость транспортного средства в точке соприкосновения
• Максимальная грузоподъемность и рабочий уклон
• Возможность продолжения движения или вторичного перемещения
• Условия эвакуации и спасения

Запрос данных о заявке

Серьёзный поставщик или интегратор должен быть в состоянии обсудить следующие вопросы:

• Длина активной зоны зондирования
• Неактивные зоны зачета
• Усилие привода и метод испытаний
• Время отклика
• Полезный перебег после переключения
• Максимально допустимая деформация
• Поведение при восстановлении
• Радиус изгиба
• Срок службы механических частей
• Устройство кабеля и разъема
• Воздействие воды, пыли, масла, охлаждающей жидкости и чистящих средств
• Рабочая температура
• Метод мониторинга неисправностей
• Совместимость контроллеров безопасности
• Применимые стандарты и имеющаяся документация по испытаниям

“Промышленный класс” не является техническим параметром.

Проверить полную остановку

Проведите испытания транспортного средства в самых неблагоприятных предполагаемых условиях:

• Максимальная номинальная грузоподъёмность
• Максимально допустимая скорость
• Холодные и теплые условия торможения
• Новые и подержанные шины
• Низкий и высокий уровень заряда аккумулятора
• Прямое движение и поворот
• Движение вперёд и назад
• Переходы между этажами и допустимые уклоны
• Каждый участок фотоэлектрического датчика
• Каждый режим работы
• Соответствующие условия однонеисправностного режима

Неоднократно измеряйте тормозной путь. Записывайте результаты. Сравнивайте их с имеющимися значениями сжатия кромок и допустимыми пределами контактной силы, установленными в ходе оценки рисков.

Устройство, которое не прошло валидацию на основе измеренных данных об остановке движения, пока не является средством защиты. Это непроверенное предположение.

Вопросы и ответы

Что такое защитные кромки для автоматических транспортных средств (AGV)?

Предохранительные контакты для автономных транспортных средств (AGV) — это чувствительные к давлению защитные устройства, устанавливаемые на открытых движущихся поверхностях для обнаружения контакта с человеком или предметом и инициирования аварийной остановки, что помогает ограничить силу защемления или раздавливания в тех случаях, когда бесконтактное обнаружение, средства управления маршрутом или программная логика не могут предотвратить столкновение.

Они широко применяются в передних, задних, боковых, вилковых, подъемных и перегрузочных конструкциях. Их эффективность зависит от зоны действия, силы срабатывания, перебега, тормозного пути, архитектуры контроллера, геометрии крепления и системы контроля неисправностей.

Как фотоэлементы повышают безопасность вилочных погрузчиков и автоматических транспортных средств (AGV)?

Контактные датчики повышают безопасность вилочных погрузчиков и автоматизированных транспортных средств (AGV), преобразуя физический контакт с защищенным краем в команду на остановку, что обеспечивает дополнительную последнюю линию защиты от столкновений на низких скоростях, защемлений или застреваний; однако они не заменяют меры по отделению пешеходов, обучение операторов, использование сканеров безопасности, контроль скорости или проверенные тормозные характеристики.

В случае с автоматизированными транспортными средствами (AGV) устройство Edge может быть встроено в контроллер движения, отвечающий за безопасность. Что касается обычных вилочных погрузчиков, любая модернизация, затрагивающая безопасность эксплуатации, должна получить предварительное письменное одобрение производителя погрузчика и пройти проверку в рамках более широкой программы управления движением, реализуемой работодателем.

Являются ли чувствительные к давлению защитные кромки более эффективными, чем защитный LiDAR?

Чувствительные к давлению защитные кромки не превосходят защитный LiDAR; они выполняют разные задачи, поскольку LiDAR способен обнаружить человека до контакта, в то время как кромка срабатывает только после сжатия; поэтому в хорошо спроектированном автоматическом транспортном средстве (AGV) обычно используется многоуровневая система управления, а не одно устройство в качестве универсальной замены другого.

Система LiDAR обеспечивает безопасность на расстоянии. Контактные датчики безопасности обеспечивают защиту остальной части границы контакта. Физическое разделение, контролируемые переходы, системы предупреждения, управление скоростью и проверенные тормоза дополняют систему.

Какие защитные кромки лучше всего подходят для автономных транспортных средств (AGV)?

Наилучшими защитными краями для автоматических транспортных средств (AGV) являются устройства, у которых длина зоны обнаружения, усилие срабатывания, перебег, устойчивость к воздействию внешних факторов, система контроля неисправностей, архитектура выходов и геометрия крепления были проверены с учетом максимальной скорости транспортного средства, измеренного тормозного пути, режима нагрузки, целевых показателей безопасности и предсказуемых точек соприкосновения.

Таким образом, выбор оптимального изделия зависит от конкретных условий эксплуатации. Профиль с коротким ходом может подойти для тележки с низкой скоростью, но оказаться непригодным для транспортного средства с большой нагрузкой, у которого ход торможения более длинный. Выбор должен основываться на результатах задокументированной оценки рисков и испытания полной остановки системы.

Опишите функцию безопасности на бумаге, прежде чем она будет установлена на автомобиль

Не покупайте защитные контакты AGV, ориентируясь только на фотографию и номинальное напряжение.

Подготовьте чертеж транспортного средства, данные о расположении границ, максимальной скорости, грузоподъёмности, тормозном пути, интерфейсе контроллера, условиях окружающей среды, режимах работы и требуемых показателях безопасности. Затем сравните границы, реагирующие на давление, с решения в области безопасности на основе технологии LiDAR, фиксированная защита доступа и физическое разделение маршрутов.

Чтобы получить оценку конкретного проекта, отправьте соответствующие данные через Страница контактов по проекту «Безопасность машин». Запросите предложение по интеграции, в котором будут указаны зоны активного покрытия, архитектура вывода, меры по защите окружающей среды, совместимость контроллеров и требования к валидации — а не просто коммерческое предложение на продукт.