Sicherheitskonzept für Selbstbaukiste

Alles zum Thema "sicherer Umgang mit Lasern", Gefahren, gesetzliche Vorschriften und Normen.

Moderator: ekkard

Antworten
Benutzeravatar
deadeye5589
Beiträge: 126
Registriert: Di 04 Sep, 2007 6:19 am
Wohnort: Oberhausen (NRW)
Kontaktdaten:

Sicherheitskonzept für Selbstbaukiste

Beitrag von deadeye5589 » Sa 04 Mär, 2017 5:33 pm

Hallo Forum,

ich überlege gerade, wie ich eine Selbstbaukiste möglichst sicher bekomme. Mein Ansatz basiert auf Vorgaben, welche im ASIL Bereich angesiedelt sind. Das Konzept sieht momentan wie folgt aus:

1. Scanner mit Safety nutzen. Abschaltung erfolgt durch Blanking des Lasers im Fehlerfall eines Galvos
2. Mechanischer Shutter direkt vor den Galvos, welcher im Ruhelage den Strahlgang verschließt und aktiv ausgelenkt werden muss, damit eine Strahlaussendung erfolgen kann
3. Externe Steuereinheit für den Laser mit Notaus, Schlüsselschalter und Betriebstaste, sowie LED Anzeige über Betriebszustand

Ich würde sagen, an die Sicherheit der Anlage im Showbetrieb ist genüge getragen, durch die Verwendung einer Saftey, welche die Position der Galovs gegenüber dem Soll-Signal vergleicht (Branchenüblicher Standard?)
Der Shutter ist als Sicherheitselement für das Hochfahren der Anlage und den Notfall vorgesehen.
Die Steuereinheit hat einen Notaustaster (Pilzkopf) welcher durch eine Drehbewegung zurückgesetzt werden kann.
Ein Schlüsselschalter stellt die allgemeine Betriebsfähigkeit her
Eine "Laser Ein" Taste aktiviert die Showausgabe

Vorgehensweise:
1. Spannnung wird an Projekt angelegt (230V)
2. Netzteil zur Versorgung der Steuerungslogik wird aktivert
3. Shutter ist in "geschlossen" Position
4. Netzteile für Galvos und Laser werden Primärseitig mit Spannung versorgt, Galovs erhalten Spannung direkt, Laser Sekundärseitig noch durch Relais getrennt
5. Schlüsselschalter sitzt im Stromkreis der Datenleitung für die Steuerungslogik. Wird der Stromkreis geschlossen, kann via Tastendruck die Anlage gestartet werden. Sollte beim Einschalten direkt der Schlüsselschalter auf "An" stehen passiert nichts, bis Taste gedrückt wird.
6. Der Taster mit dem Schlüsselschalter im Stromkreis geht auf 2 Pins verschiedener Microcontroller Typen (z.B ARM Cortex von ST und 8Bit AVR von Atmel). Diese überwachen sich quasi Gegenseititg und müssen die gleiche Entscheidung treffen.
7. Die Pins sind High Aktiv. Eine Unterbrechung der Leitung führt somit nicht zu einem Fehler.
8. Bei Tastendruck wird Signal an den beiden µC angelegt
9. Intern beginnt ein 5 Sekunden Timer.
10. In dieser Zeit muss permanent ein High Signal anliegen (Taster gedrückt halten) sonst wird der Timer resettet.
11. Nach 5 Sekunden erfolgt Timer Überlauf und die Anlage wird kontrolliert hochgefahren
12. Laser werden mit Spannung versorgt, indem das sekundärseitige Relais geschlossen wird.
13. Shutter wird ebenfalls mit Spannung versorg und somit zur Auslenkung ausgesetuert.
14. In der Shutter Ansteuerung befindet sich der Notaustaster, es handelt sich dabei um eine Schaltung in Selbsthaltung. Stromabbfall oder auslösen des Notaus führt dazu, dass der Shutter schließt. Nur durch den 5 Sekunden Tastendruck kann der Shutter wieder aus dem Strahlweg gefahren werden.
15. Durch die Überwachung der Spannung im Shutterzweig durch die beiden µController wird zudem im Fehlerfall das Relais des Netzteils für die Laser wieder geöffnet und die Laser deaktivert.

Folgende Fehlerquellen sind demnach noch übrig.
A. Scannersafety Zukaufteil. Fehlerauswertung schwer möglich. Betrift aktiven Betrieb. Auftretenswahrscheinlichkeit gering, da erst ein Fehler des Galvo vorliegen muss und dann die Safety versagen muss
B. Shutter mechanisch defekt, bleibt hängen und fährt nicht zu. Wird abgefangen durch abschalter der Spannungsversorgung der Laser, allerdings mit längerer Reaktionszeit
C. Single Point of Failure der 2 Controller Lösung ist die UND Schaltung der µC Ausgänge, welche den Shutter ansteuert. Der Knackpunkt aber anders geht es nicht. Steht in der Risikobewertung halt auf hoch.
D. Schlüsselschalter ist bei aktiveren der Anlage gesteckt und gedreht, sowie die Taste für das Einschalten gedrückt / klemmt. Kann durch menschliches Versagen eintreten, vermeindbar mit Kontrolle des Schlüssels.

Was denkt Ihr? Overkill, Fehlerhaftes Konzept oder genügt den Anforderungen?

Gruß Chris
Auf Dauer hilft nur Power

Benutzeravatar
richi
Beiträge: 709
Registriert: Di 31 Okt, 2000 12:00 pm
Do you already have Laser-Equipment?: Seit 30Jahren Laser sammeln :-)
Wohnort: Bamberg
Kontaktdaten:

Re: Sicherheitskonzept für Selbstbaukiste

Beitrag von richi » Sa 04 Mär, 2017 11:22 pm

Hast dir ja viele Gedanken gemacht, aber geht vieleicht auch einfacher.

Ich sags mal frei heraus wenn ich dich prüfen müsste:

Ist sichergestellt das die Anlage im Fehlerfall emmisionslos ist ?
Je mehr Controler transistoren usw. daran beteiligt sind, wirds hier sicher nicht besser.

Trenne dich gedanklich von der Safetyschaltung für die Scannerüberwachung und dem Notaus.
Der Notaus bedeutet je nach auslegung der Normen das die Anlage AUS ist und nicht NotHalt.
Da gibt es DIN EN 60204-1 z.b.

Viel wichtiger ist, für die Schaltvorgänge auch passende Relais zu verwenden, Kontakte können kleben bleiben, daher 2 Kontakte hintereinander.
Es gibt genau aus dem Grund fertige Notausrelais von div. Herstellern. Da hast du alles was du eigentlich Brauchst für den Notaus, und es sind zugelassene Geräte.
deadeye5589 hat geschrieben:Folgende Fehlerquellen sind demnach noch übrig.
A. Scannersafety Zukaufteil. Fehlerauswertung schwer möglich. Betrift aktiven Betrieb. Auftretenswahrscheinlichkeit gering, da erst ein Fehler des Galvo vorliegen muss und dann die Safety versagen muss
zum einen bist du als Laserschutzbeauftragter verantwortlich vor jeder Inbetriebnahme der Anlage diese zu Prüfen. D.h du Prüfst die Notausfunktion, und die Safety.
Du kannst sie einfach Prüfen, ich kenne keine Safety die einen stehenden Strahl zulässt (außer sie ist ausgeschaltet). Verkleiner das Ausgabebild und ab einen gewissen punkt sollte dann die Safety zuschlagen weil die mindestbewegung nicht erreicht wird.

Schützt aber auch nicht vor schlecht Programmierten Shows ;-)

Das Einschalten der Anlage muss vor unbefugten einschalten geschützt sein, wie du das machst, mit keycard oder sowas ist ja auch eigentlich egal :-)

Wichtiger ist das bei einem Kurzschluss auf dem Notauskabel der Laser sich nicht von alleine einschaltet.
Aber das kann man auch ganz einfach entkräften, da du ja vor jeder Inbetriebnahme alles prüfst ob etwas fehlerhaft oder manipuliert wurde ;-)
echte Freaks haben Gaslaser
- Gewerbliches Mitglied -

Benutzeravatar
deadeye5589
Beiträge: 126
Registriert: Di 04 Sep, 2007 6:19 am
Wohnort: Oberhausen (NRW)
Kontaktdaten:

Re: Sicherheitskonzept für Selbstbaukiste

Beitrag von deadeye5589 » Mo 06 Mär, 2017 8:14 pm

Danke für das Feedback. Stellt sich mir die Frage welche Anfoderung sich genau an die Laserkiste ergibt. Not-Aus oder Not-Halt? Not Aus beinhaltet ja das Spannungsfreischalten der Anlage um Gefährdung durch einen Stromschlag auszuschließen. Eine Laserkiste würde ich ehr wie alle anderen PA Teile sehen. Wird irgendwo fest montiert und die eigentliche Gefährdung geht von einem stehenden Laserstrahl aus. Daher wäre aus meiner Sicht ein Not-Halt ebenso zulässig. Hauptsache es wird schnellstmöglich ein emmisionsfreier Zustand erreicht. Gibt es irgendeine Norm die die genaue Auslegung Halt oder Aus für Laseranlagen vorschreibt?
Auf Dauer hilft nur Power

Benutzeravatar
ekkard
Beiträge: 1741
Registriert: Mi 21 Feb, 2001 12:00 pm
Do you already have Laser-Equipment?: 1 Kopf
Wohnort: Overath,Germany
Kontaktdaten:

Re: Sicherheitskonzept für Selbstbaukiste

Beitrag von ekkard » Di 25 Apr, 2017 10:25 pm

Ja, die DIN 56912 schreibt nur vor, dass die Kiste strahlungslos geschaltet werden muss.
Mit freundlichen Grüßen
Ekkard

Antworten

Zurück zu „Lasersicherheit“

Wer ist online?

Mitglieder in diesem Forum: 0 Mitglieder und 3 Gäste