GB/T 41997.3-2022 机械电气安全 基于视觉的电敏保护设备 第3部分:采用立体视觉保护器件特殊要求
来源:忠科集团
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忠科集团提供的GB/T 41997.3-2022 机械电气安全 基于视觉的电敏保护设备 第3部分:采用立体视觉保护器件特殊要求,GB/T41997.3 2022是我国机械电气安全领域针对立体视觉类安全防护设备的专项推荐性国家标准,是整个视觉类电敏保护设备标准体系的重要组成部分,报告具有CMA,CNAS检测资质。
GB/T 41997.3
2022是我国机械电气安全领域针对立体视觉类安全防护设备的专项推荐性国家标准,是整个视觉类电敏保护设备标准体系的重要组成部分,具体内涵可以从以下几个维度清晰界定:
一、基本属性与定位
1. 基础信息:该标准2022年12月30日发布、2023年7月1日正式实施,由全国机械安全标准化技术委员会(SAC/TC208)归口,等同采用IEC 61496
3:2008《机械电气安全 电敏保护设备 第3部分:采用立体视觉保护器件(SPD)的特殊要求》,是GB/T 41997《机械电气安全 基于视觉的电敏保护设备》系列标准的第3部分,和同系列通用要求(第1部分)、主动光式平面检测设备(如安全光幕,第2部分)的要求配套使用,属于对特定类型视觉安全设备的补充专项规则,不能替代通用安全要求。
2. 出台背景:传统视觉类电敏保护设备(如安全光幕、2D视觉安全开关)的检测区域是薄平面、线状的,仅能防护二维平面的闯入;而立体视觉类安全设备可单套覆盖完整三维空间,更适配机器人工作站、大型冲压线等复杂形状的危险作业区域,但这类设备存在普通平面检测设备没有的特有失效模式(如视差匹配错误、镜头偏移、视角遮挡),此前国内没有统一的安全评估依据,标准的出台填补了三维视觉安全设备的合规性技术空白。
二、核心适用范围
该标准专门针对立体视觉保护器件(英文简称SPD)这类特殊电敏保护设备制定,覆盖所有采用立体原理实现三维体积检测的视觉类安全防护装置,包括:
基于双目/多目视差计算空间位置的安全相机;
基于飞行时间(TOF)、主动结构光原理实现三维空间定位的安全检测系统。
这类设备的核心功能是通过感知三维空间内人体或人体部分的闯入,触发机械的安全停机信号,区别于普通工业视觉(用于产品缺陷检测、定位引导,无安全保护功能)、单目2D视觉安全装置(仅做平面检测),后两类设备不适用本标准的专项要求。
三、标准规定的核心技术要求
和传统平面检测的电敏保护设备要求相比,本标准针对立体视觉的技术特性,专门规定了差异化的安全规则:
1. 三维检测性能要求:明确要求SPD在整个三维检测区域内,不同距离、不同角度位置的最小可检测能力(匹配人体手指、手臂、全身的检测阈值)、检测边界的位置误差范围,保证不存在人可以隐蔽其中不被发现的视觉盲区。
2. 特有失效模式的防护要求:针对立体视觉的专属风险,要求系统必须自动识别故障——比如双路相机视差匹配错误、镜头被污染/位置偏移、图像被异物遮挡、强光/弱光/逆光干扰导致的成像失效,一旦出现可能引发漏检的故障,系统必须在规定响应时间内进入安全停机状态,不允许设备带故障运行。
3. 三维场景下的安全距离计算规则:区别于传统光幕的平面安全距离算法,本标准明确要求结合SPD在三维空间不同位置的响应时间、检测精度,计算其与机械危险部件的最小安装距离,保证人体被检测到的时刻,机械有足够的制动距离停在安全位置。
4. 配套测试方法:设计了专属验证流程,比如在三维空间不同位置放置标准测试块验证漏检率、模拟光照变化/镜头偏移/遮挡等故障验证安全响应、模拟长期振动/温度变化验证检测稳定性。
5. 安装与使用要求:明确了SPD的安装校准、日常维护(如定期清洁镜头、校验检测边界)的操作要求,以及产品标记、说明书必须包含的安全提示内容。
四、应用价值
该标准是立体视觉类安全设备制造、认证、安装、合规检查的统一技术依据:既为生产企业划定了产品安全设计的最低门槛,也为设备采购方、系统集成商评估三维安全防护装置的可靠性提供了可落地的判断标准,避免因立体视觉系统漏检引发机械伤害事故。
GB/T 41997.3-2022 机械电气安全 基于视觉的电敏保护设备 第3部分:采用立体视觉保护器件特殊要求项目
GB/T 41997.3
2022 标准核心信息梳理
# 一、标准基本概况
| 项目 | 详情 |
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| 标准编号 | GB/T 41997.3
2022 |
| 标准全称 | 《机械电气安全 基于视觉的电敏保护设备 第3部分:采用立体视觉保护器件特殊要求》 |
| 发布/实施时间 | 2022年12月30日发布,2023年7月1日正式实施 |
| 归口管理单位 | 全国机械安全标准化技术委员会(SAC/TC 208) |
| 采标关系 | 拆分、等同采用IEC 61496
3:2022《机械安全 电敏保护设备 第3部分:主动漫反射电敏保护设备(AOPDDR)与立体视觉保护器件(SVPD)特殊要求》中针对立体视觉的专项技术内容,与同系列GB/T 41997.1(通用要求)、GB/T 41997.2(漫反射类电敏保护设备要求)共同构成我国视觉类电敏保护设备的完整标准体系 |
| 制定背景 | 填补了国内3D视觉类安全防护设备的标准空白——此前工业机器人工作站、智能产线、移动AGV等场景应用的立体视觉防护装置,无统一的设计、检测、合规依据,存在普通商用3D相机替代安全防护器件、安全性能不达标导致机械伤害的风险,本标准为立体视觉安全器件的研发、认证、应用提供了统一的技术准则。 |
# 二、适用范围与边界
本部分需与GB/T 41997.1(基于视觉的电敏保护设备通用要求)配合使用,单独无法作为合规依据,具体适用/排除范围如下:
1. 适用对象:
基于双/多相机视差原理实现深度感知的立体视觉保护器件(SVPD),核心功能是在预设的三维保护域内探测人体/人体部位的侵入,输出安全停机类保护信号,常见应用场景包括:工业机器人工作空间入侵防护、压力机/剪切生产线危险区域准入探测、智能移动作业平台的安全避障、自动分拣线危险区防护等。
2. 不适用对象:
不具备安全功能的普通工业3D相机(仅用于定位引导、质量检测)、单目/2D视觉探测装置、普通安防监控摄像头、无法满足安全可靠性要求的消费级3D传感设备、针对火焰/透明物体/非人目标的专用探测设备。
# 三、核心特殊技术要求
针对立体视觉设备的技术特点,本标准在通用要求基础上补充了专项约束,核心条款包括:
1. 探测性能要求
明确规定了不同保护距离下的最小可探测尺寸(MDS)要求:距离危险源越近的区域,最小可探测尺寸需匹配人体部位的最小安全防护尺寸(如手部防护对应MDS≤30mm);同时要求保护域内不能因被探测目标的颜色、材质、反光率差异出现漏报(如深色衣物、低反光表面的人体同样需要被可靠探测);需明确标注设备的固有盲区分界线(如两相机间的视场死角、镜头边缘的探测盲区)。
2. 标定与漂移防控要求
针对立体视觉的典型失效模式(安装偏移、振动导致相机角度位移、温度变化导致镜头焦距畸变),要求设备必须具备:① 安装后的标准化标定流程;② 在线漂移检测能力——当相机角度偏移、保护域位置偏差超过允许阈值时,需自动触发安全停机;③ 定期校验机制,用户可通过标准测试块完成入侵模拟校验。
3. 故障安全设计要求
要求设备满足最高PL e级(对应ISO 13849
1)安全性能的结构要求:任一单一故障(单相机图像中断、镜头遮挡、传输线松动、电压异常)不得导致安全功能失效,必须在100ms内识别故障并进入安全状态,杜绝“漏报”风险。
4. 环境适应性要求
针对车间复杂场景,要求设备在0~100000lux的光照范围(含太阳光直射、焊接弧光干扰)、工业振动、电磁干扰环境下,探测性能不出现明显衰减;镜头表面存在常规灰尘、油污时的性能下降需在允许范围内,严重遮挡时需触发故障停机。
5. 配置权限要求
保护域参数设置、安全等级调整必须设置防篡改权限,禁止普通用户随意修改防护范围,避免人为缩小保护域导致的安全风险。
# 四、应用关键注意事项
1. 不可将普通商用3D相机替代符合本标准要求的SVPD器件:普通3D相机无安全等级认证、无故障自诊断机制、无抗工业干扰设计,无法承担安全防护功能;
2. 安装时需按照GB/T 19876《机械安全 与人体部位接近速度相关的安全定位设置》计算安全距离:需将设备响应时间、机械系统停止时间、人体移动速度(通常取1600mm/s)纳入计算,确保探测到人体时机械运动部件不会因惯性接触到人员;
3. 需建立定期校验机制:每季度/每半年开展一次标定核查、模拟入侵测试,避免设备长期运行出现参数漂移。
GB/T 41997.3-2022 机械电气安全 基于视觉的电敏保护设备 第3部分:采用立体视觉保护器件特殊要求流程
以下流程是具备CMA/CNAS资质、覆盖GB/T 41997.3
2022检测能力的第三方机构,针对基于立体视觉的电敏保护设备开展检测/认证的全链路流程——需要先明确标准的基本定位:GB/T 41997.3
2022《机械电气安全 基于视觉的电敏保护设备 第3部分:采用立体视觉保护器件的特殊要求》修改采用IEC 61496
3:2015,是在《GB/T 41997.1 机械电气安全 基于视觉的电敏保护设备 第1部分:通用要求》基础上的专项技术规则,仅适用于依托2个及以上成像传感器视差匹配、通过3D点云分析检测防护区域人员侵入的立体视觉保护器件(SPE),区别于2D光幕、激光扫描仪类电敏保护设备,全流程需结合立体视觉的特殊技术要求设计,而非通用机械安全检测流程。
第三方检测/认证全流程
# 一、前期技术对接与项目立项(检测启动阶段)
这一环节的核心是避免错配检测范围,因为该标准仅覆盖特定类型的安全设备,无法适配所有视觉类产品:
1. 产品适配性判定:由第三方技术工程师首先界定送检产品是否属于标准覆盖范畴:排除普通工业检测视觉(非安全功能)、激光雷达类ESPE(归GB/T 41997.2覆盖)、主动红外对射类2D ESPE(归GB/T 41997.1覆盖),确认是基于双/多摄像头视差原理的安全保护设备后,明确检测依据为「GB/T 41997.3
2022 + GB/T 41997.1
2022(通用要求需强制配套检测,无单独仅测第3部分的情况)」。
2. 技术资料收集:向送检方收取必备支撑材料,包括:
产品全维度安全技术规格:标称3D有效检测体积(DCR)、分辨率、响应时间、安全输出的性能等级(PL/Cat)、摄像头参数、核心算法逻辑说明;
安装使用手册、专属风险评估报告(重点明确立体视觉特有的失效风险:视差匹配失效、光照干扰、镜头遮挡等的应对措施);
关键零部件清单(摄像头、镜头、安全控制器、安全继电器、安全相关软件的版本号)。
3. 项目方案确认:根据产品标称参数明确测试点位、项目周期、收费标准,约定送检样机数量(一般为2
3台完好样机,配套专属安装支架、适配电源)。
# 二、样品受理与资料符合性预审
第三方机构对接收样后,完成两项预审工作:
1. 核对样机与备案技术资料的一致性:重点核查摄像头数量、硬件配置、算法版本是否与送检资料一致,避免样机与批量销售产品存在差异;
2. 核查资料完整性:重点确认厂家是否明确标注立体视觉的固有盲区范围、检测区域边界的非安全区警示,是否对不同安装高度、不同检测体积配置的参数做了清晰说明,对资料缺失项一次性告知送检方补全。
# 三、核心检测实施(结合GB/T 41997.3专属要求)
检测分为两大模块,先完成通用要求验证,再开展立体视觉专属的特殊项目测试——这部分是和其他类型电敏保护设备检测的核心差异:
1. 通用要求符合性测试(依据GB/T 41997.1)
覆盖所有ESPE的共性要求:安全输出的失效可靠性、绝缘/耐压/接地等电气安全、高低温/湿热/振动/冲击等环境适应性、工业环境电磁兼容性能、外壳IP防护等级与机械强度。
2. 立体视觉专项特殊要求测试(依据GB/T 41997.3专属条款)
所有测试在符合标准要求的低反射、无额外杂散光的测试暗室中开展,核心测试项包括:
| 测试项目 | 测试内容(区别于2D设备的特殊要求) |
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| 3D有效检测体积标定 | 从横向X、纵深Y、垂直高度Z三个维度逐点位验证标称检测区域内的检测可靠性,重点核查摄像头最近端的视差盲区、双摄像头公共视场外的区域是否超出标称值,确认非安全区的警示有效性 |
| 立体分辨率验证 | 在不同保护距离下,采用标准直径测试棒(对应人体最小可检测尺寸,如检测脚踝的70mm直径测试件),验证不同位置的最小可检测能力,重点测试离地面300mm高度的跨步进入防护能力,确保无人体漏检盲区 |
| 动态响应测试 | 模拟测试件以不同速度(从正常步行到快跑)从不同维度进入检测体积,记录从侵入到安全输出动作的时间,验证是否不超过标称响应时间;同步验证镜头部分遮挡、点云噪点升高场景下的响应稳定性、扫描帧率对快速移动物体的检测可靠性 |
| 专属抗干扰测试 | 模拟工业现场的常见干扰:强光直射/逆光/不同色温光源照射、金属/地面反光、镜头表面灰尘/飞虫遮挡、检测区外移动物体(风扇、飞溅切屑)干扰、不同材质/颜色人体工装(深色、反光、网状织物)的检测适配性,验证无漏触发、无误触发 |
| 失效安全测试 | 模拟单摄像头失效、视差匹配算法报错、点云数据异常等场景,验证设备是否能自动进入安全状态(输出停机信号),无隐蔽失效风险 |
所有测试发现的不符合项将第一时间反馈送检方整改,整改完成后针对不符合项补测,直至满足标准要求。
# 四、初始工厂检查(仅认证类项目需要,纯委托检测无需开展)
如果送检方需要获得具备市场公信力的第三方认证证书(而非仅测试报告),第三方机构将在实验室检测通过后开展初始工厂检查,核心核查两点:
1. 厂家质量体系对批量产品的一致性管控能力:重点检查立体视觉核心部件(摄像头、镜头)的供应链稳定性,安全相关算法的版本管控流程(禁止无安全验证的算法OTA升级);
2. 出厂检验能力:确认厂家出厂检验项目覆盖立体视觉核心参数(检测体积、分辨率、响应时间),有可追溯的检验记录。
# 五、报告与证书出具
1. 第三方机构汇总所有测试数据、整改记录、工厂检查结论,编制正式检测报告,逐条款标注GB/T 41997.3
2022的符合性结果,重点列明3D检测体积、分辨率、抗干扰能力等核心参数;
2. 对满足全部要求的产品,出具带CMA/CNAS标识的检测报告,及对应的机械安全产品认证证书,证书将明确标注产品适用范围、标称安全参数、依据标准号。
# 六、获证后持续监督
针对已获证产品,第三方机构按周期开展年度监督:包括工厂质量体系复核、市场抽样检测;如果厂家出现算法更新、硬件配置变更、检测参数调整,需提前向第三方机构申请变更评估,验证变更后的安全功能仍符合标准要求,避免私自变更带来的安全风险。
流程注意事项
1. 务必确认第三方机构的CNAS认可范围包含GB/T 41997.3
2022,否则出具的报告不具备法定公信力;
2. 标准存在适用边界:基于飞行时间(ToF)原理的深度视觉、激光雷达类深度感知设备,需匹配对应专项标准的检测流程,不可套用本标准的检测要求;
3. 立体视觉测试对环境反射率、杂散光控制要求极高,需在专用测试暗室开展,避免环境偏差导致测试结果失真。
健明迪检测涉及专项的性能实验室,在GB/T 41997.3-2022 机械电气安全 基于视觉的电敏保护设备 第3部分:采用立体视觉保护器件特殊要求服务领域已有多年经验,可出具CMA资质,拥有规范的工程师团队。健明迪检测始终以科学研究为主,以客户为中心,在严格的程序下开展检测分析工作,为客户提供检测、分析、还原等一站式服务,检测报告可通过一键扫描查询真伪。