Pres Fotoseli ve Işık Perdesi Nedir?

Pres fotoseli, uygulamada çoğunlukla güvenlik ışık perdesi (ışık bariyeri) için kullanılan addır: bir verici ile alıcı arasında kızılötesi ışınlardan oluşan bir koruma alanı kurar ve bu alana el ya da vücut girdiğinde makineye durdurma sinyali gönderir. Bu rehberde fotoselin ne olduğunu, pres fotoselinin nasıl çalıştığını, Tip 2 ve Tip 4 farkını, EN ISO 13855'e göre güvenlik mesafesi hesabını ve yapay zekâ kameranın bu sistemle nasıl birlikte çalışabileceğini anlatıyoruz.

Fotosel nedir? Fotosel sensör türleri

Fotosel, ışığın kesilmesini veya yansımasını algılayarak çıkış sinyali üreten optik bir sensördür. Endüstride üç temel türü vardır:

• Karşılıklı (verici–alıcı) fotosel: Verici ve alıcı ayrı gövdelerdedir; ışın kesildiğinde algılama yapılır. Menzili uzun ve güvenilirdir.
• Reflektörlü fotosel: Verici ve alıcı aynı gövdededir; ışın karşıdaki reflektörden geri döner.
• Cisimden yansımalı fotosel: Işık doğrudan cisimden yansır; reflektör gerekmez, menzili kısadır.

Bu sensörlerin çoğu konveyörde ürün sayma veya varlık algılama gibi otomasyon işleri içindir ve güvenlik fonksiyonu için tasarlanmamıştır. İnsanı korumak amacıyla kullanılan "güvenlik fotoseli" ise IEC 61496 serisine göre tasarlanıp test edilen elektro-hassas koruyucu donanımdır (ESPE). Kavramın kısa tanımı için sözlüğümüzdeki fotosel maddesine bakabilirsiniz.

Pres fotoseli (ışık perdesi) nasıl çalışır?

Güvenlik ışık perdesi, verici ve alıcı arasındaki paralel ışınlardan oluşan bir algılama alanı kurar; ışınlardan biri kesildiğinde güvenlik çıkışları açılır ve makinenin tehlikeli hareketi durdurulur. Perdenin elle ya da parmakla girişi algılayabilmesi için algılama kabiliyeti (çözünürlüğü) korunacak vücut parçasına göre seçilir: ISSA'nın ışık perdesi bilgi notuna göre parmak koruması için örneğin 14 mm, el koruması için 20 mm.

Perdenin işe yaraması için iki koşul gerekir: makine, perde kesildiğinde tehlikeli hareketi gerçekten durdurabilmeli ve perde, tehlikeli noktaya yeterli mesafede monte edilmelidir. Tam devir kavramalı mekanik preslerde koç strokun ortasında durdurulamaz; bu nedenle bu tür preslerde ışık perdesi tek başına koruma sağlayamaz (OSHA 3170, Safeguarding Equipment and Protecting Employees from Amputations).

Işık perdesi, makinenin güvenlik devresine (güvenlik rölesi veya güvenlik PLC'si üzerinden) bağlanır. Perde kesildiğinde yeniden başlatmanın kendiliğinden olmaması için çoğu uygulamada yeniden başlatma kilidi (restart interlock) kullanılır.

Tip 2 ve Tip 4 ışık perdesi arasındaki fark nedir?

Tip 2 ve Tip 4, IEC 61496-1/-2 standartlarının ışık perdeleri için tanımladığı güvenlik sınıflarıdır; Tip 4 daha yüksek riskli uygulamalar içindir. IEC 61496'nın 2020 baskısıyla PL d'ye kadar uygulamalar için Tip 3 de tanımlanmıştır. Makinenin risk değerlendirmesi (ISO 12100) hangi tipin gerektiğini belirler ve perde, makinenin kumanda sistemine bu sonuca göre bağlanır (ISSA).

Tablodaki eşleştirme Pilz'in EN/IEC 61496 özetine dayanır. Dikkat: ışık perdesinin tipi yalnızca cihazın kapasitesini gösterir. Güvenlik fonksiyonunun ulaştığı gerçek performans seviyesi (PL), perde, güvenlik rölesi/PLC ve makinenin durdurma elemanlarından oluşan zincirin bütününe göre EN ISO 13849-1 ile hesaplanır.

Işık perdesi güvenlik mesafesi nasıl hesaplanır? (EN ISO 13855)

Güvenlik mesafesi, ışık perdesi ile tehlikeli nokta arasında bırakılması gereken en küçük mesafedir ve EN ISO 13855'te (Türkiye'de TS EN ISO 13855, Makine emniyeti — Koruyucu donanımların insan vücudu bölümlerinin yaklaşma hızlarına göre konumlandırılması) S = (K × T) + C formülüyle hesaplanır.

Not: Aşağıdaki formül ve sabitler standardın 2010 sürümüne (EN ISO 13855:2010) göredir. Kasım 2024'te yayımlanan yeni sürüm (ISO 13855:2024) hesaplama yöntemini değiştirmiştir: C ek mesafesinin yerini erişim mesafeleri (DDS) ve ek bir pay (Z) almış, T ise algılamadan makinenin güvenli duruma geçmesine kadar geçen toplam süre olarak tanımlanmıştır. Yeni tasarımlarda hesabı, yürürlükteki sürüme göre yetkin bir makine emniyeti uzmanının yapması gerekir.

Formüldeki terimler:

• S: Tehlikeli bölge ile algılama alanı arasındaki en küçük mesafe (mm). 100 mm'den az olamaz.
• K: Vücudun veya vücut parçasının yaklaşma hızı (mm/s): 2000 mm/s ya da 1600 mm/s. Hangisinin kullanılacağı perdenin algılama kabiliyetine ve ilk hesabın sonucuna bağlıdır (aşağıya bakın).
• T: Toplam durma süresi (s): ışık perdesinin tepki süresi ile makinenin kumanda sistemi ve fren dahil durma süresinin toplamı.
• C: Koruyucu donanım tetiklenmeden önce tehlikeli bölgeye girebilecek ek mesafe (mm). Algılama kabiliyeti d ≤ 40 mm olan perdeler için C = 8 × (d − 14), en az 0; 40 mm < d ≤ 70 mm için K = 1600 mm/s ve C = 850 mm alınır.

El koruması yapan perdelerde hesap önce K = 2000 mm/s ile yapılır. Sonuç 500 mm'yi aşarsa K = 1600 mm/s ile yeniden hesaplanır, ancak bu durumda S 500 mm'nin altına inemez (KEYENCE güvenlik bilgisi: ışık perdesi montajı ve güvenlik mesafesi).

Bu formül bilgilendirme amaçlıdır; güvenlik mesafesi hesabı EN ISO 13855'e göre yetkin bir makine emniyeti uzmanınca yapılmalıdır. Kaynak olarak standardın yürürlükteki sürümü esas alınmalıdır; aşağıdaki açıklama ve örnek, standardı özetleyen üretici ve ISSA kaynaklarına dayanır.

Yalnızca örnek amaçlı hesap (gerçek uygulamada makinenin ölçülen durma süresi ve perdenin teknik verisi kullanılmalıdır):

Perdenin üstünden, altından veya yanından uzanılarak tehlikeli bölgeye erişilip erişilemediği, perde ile tehlikeli nokta arasında fark edilmeden durulup durulamadığı da kontrol edilmelidir. Gerekirse ek mekanik koruyucu veya yeniden başlatma kilidi kullanılır (ISSA).

Muting ve blanking nedir?

Muting ve blanking, ışık perdesinin belirli koşullarda bazı ışınları veya güvenlik fonksiyonunu kontrollü biçimde devre dışı bırakmasını sağlayan isteğe bağlı fonksiyonlardır. Yanlış kurulduklarında koruma boşluğu oluşturabildikleri için risk değerlendirmesine göre tasarlanmaları gerekir.

• Blanking: Algılama alanına kalıcı olarak giren sabit bir makine parçasının kestiği ışınlar perde içinde yok sayılır. Bu ışınların kesik kalması perde tarafından izlenir; yanlardan tehlikeli bölgeye uzanmak sabit bir mekanik koruyucu ile engellenmelidir (ISSA).
• Muting: Döngünün tehlikesiz bir bölümünde, örneğin malzemenin perdeden geçtiği anda, güvenlik fonksiyonu ek sensörlerle doğrulanarak geçici ve otomatik olarak askıya alınır. Muting sırasında tehlikeli hareketin oluşmaması sağlanmalıdır.

Yapay zekâ kamera ışık perdesine ek bir katman olarak nasıl kullanılır?

Yapay zekâ kamera, sertifikalı ışık perdesinin yerini almaz; perdenin göremediği alanı izleyerek makinenin güvenlik sistemiyle birlikte çalışan ek bir katman oluşturur. Işık perdesi tek bir algılama düzlemini korur ve kendisi için tanımlanan güvenlik seviyesini sağlar. Kamera ise daha geniş bir alanı görür: operatörün elinin pres kalıp bölgesine yaklaştığını ya da bir çalışanın makinenin arkasındaki riskli alana girdiğini fark edebilir.

ISEE Vision'ın ISEE-CAM kamerası bu amaçla iki tespit moduna sahiptir. Riskli bölgede el varlığı kontrolü, tanımlanan bölgede el algılandığında alarm ve durdurma sinyali üretir. Riskli makine bölgesinde personel varlığı kontrolü ise tehlikeli alana girişleri izler. Kameranın çıkışları, ISEE-CAM PLC entegrasyonu ile makinenin mevcut güvenlik sistemine bağlanır; bu çıkış güvenlik rölesinin veya güvenlik PLC'sinin yerini almaz, onlarla birlikte çalışır.

Işık perdesi ile yapay zekâ kamerayı ayrıntılı olarak ışık bariyeri mi, AI kamera mı yazımızda karşılaştırdık. Preslerin yasal çerçevesi için Makine Emniyeti Yönetmeliği özetimize bakabilirsiniz. Pres çıkışında parça kalite kontrolü için ise pres ve konveyör hattı kalite kontrol çözümümüzü inceleyebilirsiniz.

Bu yazı genel bilgilendirme amaçlıdır. Güvenlik mesafesi ve tip seçimi, makinenin risk değerlendirmesine ve ilgili standartların güncel baskısına göre yetkin bir kişi tarafından yapılmalıdır.