本文件规定了采用参考模式的视觉保护装置的电敏保护设备（ESPE）的设计、制造和试验要求，描述了敏感功能为使用被动参考模式的电敏保护设备的特殊要求。ESPE可包括可选的安全相关功能，其要求见第1部分的附录A和本文件。 本文件仅限于ESPE的功能及其与机械连接的方式。基于视觉采用参考模式的电敏保护设备（VBPDPP）由单一的图像敏感装置组成，以被动的参考模式作为背景，检测原理是基于阻塞或部分阻碍模式的视野。检测时不需要有关物体厚度、形状、表面特征或位置的信息。　　 注：本文件不包含多图像传感器装置。　　 本文件适用于：　　 --基于视觉的自动ESPEs，不要求人介入检测；　　 --基于视觉的自动ESPEs，检测进入或存在于检测区内物体；　　 --检测能力达到200 mm的VBPDPPs。　　 本文件不适用于：　　 --使用辐射波长超出400 nm～1 500 nm的VBPDs。　　 注：本文件不包含多图像传感器装置。　　 本文件未涉及：　　 --检测区的尺寸或配置及其与任何特定应用的危险部件相关的配置； --任何机械的危险状态； --对受检测物体的复杂分类或区分的要求； --电磁兼容（EMC）发射要求。

ICS29.020
CCSK 09
中华人民共和国国家标准　
GB/T41997.2-2022
机械电气安全
基于视觉的电敏保护设备
第2部分：采用参考模式的视觉
保护器件特殊要求
Electrical safety of machinery-Vision based electro-sensitive protectiveequipment-Part 2:Particular requirements for devicesusing passive reference patterns2022-10-12发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2023-05-01实施
1范围
规范性引用文件
3术语和定义、缩略语
3.1术语和定义
缩略语
4功能、设计和环境要求
功能要求
设计要求
环境要求
5试验
总体要求
功能试验
5.3故障条件下的性能试验
环境试验·
6识别标志和安全用标志
6.1总体要求
专用电源供电的ESPE
内部电源供电的ESPE
外壳·
控制装置
端子标记
6.8标志耐久性…
随附文件…
ESPE的选择功能
附录A（规范性）
总体要求
外部装置监控(EDM)
停止性能监控器（SPM)
副开关电器(SSD)
起动联锁
重新起动联锁
GB/T41997.2—2022
GB/T41997.2—2022
设置检测区和/或其他安全相关参数A.9选择多个检测区
自动设置检测区
影响ESPE的电气设备的单一故障一览表附录B（规范性）
总体要求
导线和连接器
分立电气元件
固态电气元件
电动机·
成像传感器，
参考文献
图1间接光测试中光强测试装置
图2直接光测试中光强测试装置
表1检测能力的验证要求
表2光干扰测试概述
表B.1电动机故障一览表
表B.2成像传感器故障一览表
GB/T 41997.2—2022
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
本文件是GB/T41997《机械电气安全基于视觉的电敏保护设备》的第2部分。GB/T41997已经发布了以下部分：
—第1部分：通用技术要求；
第2部分：采用参考模式的视觉保护器件特殊要求；一第3部分：采用立体视觉保护器件特殊要求。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任，本文件由中国机械工业联合会提出。本文件由全国工业机械电气系统标准化技术委员会（SAC/TC231)归口。本文件起草单位：国家机床质量监督检验中心、厦门三行电子有限公司、安徽飞松机械科技股份有限公司、中国石油大学（北京）、深圳市哈德胜精密科技股份有限公司、山东莱恩光电科技公司、琦星智能科技股份有限公司、北京联华科技有限公司、广东奥天美数字科技有限公司、安徽省一一通信息科技有限公司、广东南方职业学院、西安凯益金电子科技有限公司、西安新林达数字科技有限公司、义乌市宝能模具科技有限公司。
本文件主要起草人：王金江、薛瑞娟、胡进方、吴文俊、张凤丽、王文浩、张松、谢宏亮、石福军、黄德峪、刘绪方、刘葆林、龚自康、向梅、吴财政、张德银。Ⅲ
GB/T41997.2—2022
电敏保护设备（ESPE)适用于存在人身伤害风险的机械，在人员处于危险情况之前，它使机械恢复到安全状态以提供保护。作为机械设备的安全防护装置，基于视觉的电敏保护设备关乎工作人员的人身安全和机械设备的稳定运行。本文件提供基于视觉保护装置（VBPD)的电敏保护设备的设计、制造和试验有关信息，对指导我国电敏保护设备产品的设计、生产具有重要意义。GB/T41997由三部分构成。
第1部分：通用技术要求。目的是确立基于视觉的电敏保护设备的通用技术要求。-第2部分：采用参考模式的视觉保护器件特殊要求。目的是确立以被动的参考模式作为背景的电敏保护设备的特殊要求。
一第3部分：采用立体视觉保护器件特殊要求。目的是确立基于立体视觉技术的电敏保护设备的特殊要求。
GB/T41997的三个部分配套，共同作为基于视觉的电敏保护设备的技术要求和试验方法的重要依据，促进我国电敏保护设备产品性能和行业水平的提高。1范围
GB/T41997.2—2022
机械电气安全基于视觉的电敏保护设备第2部分：采用参考模式的视觉
保护器件特殊要求
本文件规定了采用参考模式的视觉保护装置的电敏保护设备（ESPE)的设计、制造和试验要求，描述了敏感功能为使用被动参考模式的电敏保护设备的特殊要求。本文件仅限于ESPE的功能及其与机械连接的方式。基于视觉采用参考模式的电敏保护设备(VBPDPP)由单一的图像敏感装置组成，以被动的参考模式作为背景，检测原理是基于阻塞或部分阻碍模式的视野。检测时不需要有关物体厚度、形状、表面特征或位置的信息。注：本文件不包含多图像传感器装置。本文件适用于：
基于视觉的自动ESPEs，不要求人介人检测；一基于视觉的自动ESPEs，检测进人或存在于检测区内物体；检测能力达到200mm的VBPDPPs。本文件不适用于：
使用辐射波长超出400nm～1500nm的VBPDs。本文件未涉及：
-检测区的尺寸或配置及其与任何特定应用的危险部件相关的配置；一任何机械的危险状态；
-对受检测物体的复杂分类或区分的要求；电磁兼容（EMC)发射要求。
2规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T41997.1一2022机械电气安全基于视觉的电敏保护设备第1部分：通用技术要求GB/T4208—2017外壳防护等级（IP代码）GB7247.1一2012激光产品的安全第1部分：设备分类、要求GB/T15706一2012机械安全设计通则风险评估与风险减小GB/T16855.1一2018机械安全控制系统安全相关部件第1部分：设计通则GB/T19436.1一2013机械电气安全电敏保护设备第1部分：一般要求和试验GB/T19876一2012机械安全与人体部位接近速度相关的安全防护装置的定位GB28526一2012机械电气安全安全相关电气、电子和可编程电子控制系统的功能安全ISO20471：2013高能见度服装试验方法和要求（HighvisibilityclothingTestmethodsandrequirements)
IEC62471：2006灯具和灯具系统的光生物学安全性（Photobiological safetyof lampsandlamp1
GB/T41997.2—2022
systems）
3术语和定义、缩略语
3.1术语和定义
GB/T41997.1一2022界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1.1
passivereferencepattern
被动参考模式
在背景上静态（即固定位置且不改变）规则的图案元素的组合，至少覆盖检测区和检测能力受限区对部分图案的视野遮挡会引起探测。3.2缩略语
下列缩略语适用于本文件。
ESPE：电敏保护设备（Electro-sensitiveProtectiveEquipment）EMC：电磁兼容性（ElectromagneticCompatibility）IP：侵人保护（IngressProtection）OSSD：输出信号开关电器（OutputSignalSwitchingDevices）PL：性能等级（PerformanceLevel）S/N：信噪比
SIL：安全完整性等级（SafetyIntegrityLevel)VBPDPP：采用参考模式的基于视觉的电敏保护设备（VisionBasedElectro-sensitiveProtectiveDevices Using Passive Reference Patterns)4功能、设计和环境要求
4.1功能要求
4.1.1正常工作
按照GB/T41997.1—2022的4.1.1的规定。4.1.2敏感功能
4.1.2.1总体要求
检测区应从检测能力受限区的边界开始，以被动模式结束（见GB/T41997.1一2022中图1）。注：可能只有部分被动模式用于定义检测区。检测能力受限区内的物体不应降低检测区内的检测能力。任何检测能力的降低应被检测到，且VBPDPP应进人锁定状态（见4.2.2.2）。4.1.2.2附加功能要求
敏感功能应在规定的检测区内有效。不使用安全措施（例如钥匙，关键词或工具），应不能调整检测区或检测能力。可选的安全相关功能，其要求见附录A。当试件（静止或移动)处于检测区内的任何位置时，VBPDPP的敏感装置应提供适当的输出信号予以响应。
供方应规定检测能力限值。考虑到本文件列出的所有影响因素，供方应考虑最差工况，例如：2
信噪比；
一传感器平面图像中的光强度；传感器平面图像的对比度；
一图像在传感器平面中的位置。4.1.2.3光学性能
VBPDPP的设计和构造应：
GB/T41997.2—2022
在400nm～1500nm范围内，限制暴露于外部辐射时发生故障的可能性；a）
b）限制环境（温度，振动和冲击，粉尘，湿度，环境光线，外部反射，光照变化，阴影，背景反射率）的影响；
c）限制正常工作中可能的偏差。4.1.3ESPE的类型
本文件只考虑了3型ESPE。机械供方和/或用户有责任规定此类型是否适用于特定应用。3型ESPE应满足4.2.2.2的故障检测要求。在正常工作中，当敏感装置致动或当电源从装置中移除时，OSSD(至少两个)中的每一个输出电路应处于进人断开状态。4.1.4类型和要求的安全性能
ESPE应符合GB28526—2012和/或GB/T16855.1—2018的安全性能等级。4.1.5要求的PLr或SIL和相应的ESPE类型除了ESPE控制系统的电子部件的安全等级不同以外，ESPE可能提供的风险降低还受到系统能力（例如，环境影响、EMC、光学性能和检测原理)的限制。4.1.6检测能力受限区
光学窗口和检测区起始端之间的区域称为检测能力受限区。由于在光学窗口和检测区之间存在检测能力受限区，为了确保在特定应用中不会产生危险，其尺寸和适当的使用信息应由供方提供。4.2设计要求
4.2.1电源
按照GB/T41997.1-2022的4.2.1的规定。4.2.2故障检测要求
4.2.2.1总体要求
按照GB/T41997.1—-2022的4.2.2.1的规定。4.2.2.23型ESPE的特殊要求
敏感装置中，导致所规定的VBPDPP检测能力完全丧失的单一故障，应使ESPE在规定的响应时间内进入锁定状态。
导致规定的VBPDPP检测能力下降的单一故障，应使ESPE在出现故障后的5s时间段内进人锁定状态。
注：VBPDPP检测能力下降的示例包括：3
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最小可检测物体尺寸的增加；
一最小可检测对比度的增加。
导致响应时间增加至超出规定值或阻碍至少一个OSSD进人断开状态的单一故障，应使ESPE立即（即在响应时间内）进入锁定状态，或立即发生下列任何一项故障检测需要改变状态的试件：一对敏感功能的操动；
—对开关off/on;
—起动联锁或重新起动联锁（见GB/T41997.1一2022中A.5和A.6）。当引发锁定状态的故障仍然存在时，ESPE应不能通过从锁定状态复位，例如通过中断和恢复主电源或以任何其他手段从锁定状态复位。在未检测到不引起ESPE危险失效的单一故障的情况下（按附录B的相关规定），一个额外的故障不应引起危险失效。
这项要求的验证见5.3.2。
4.2.3ESPE的电气设备
按照GB/T41997.1—2022的4.2.3的规定。4.2.4输出信号开关电器（OSSD)按照GB/T41997.1-2022的4.2.4的规定。4.2.5指示灯和显示器
按照GB/T41997.1—2022的4.2.5的规定。4.2.6调整方法
按照GB/T41997.1—2022的4.2.6的规定。4.2.7断开电气组件
按照GB/T41997.1—2022的4.2.7的规定。4.2.8非电气部件
非电气组件应适合其预期用途。4.2.9共因失效
按照GB/T41997.1—2022的4.2.9的规定。4.2.10集成电路的软件，编程和功能设计按照GB/T41997.1—2022的4.2.11的规定。4.2.11VBPDPP检测能力的完整性4.2.11.1总体要求
VBPDPP的设计应确保检测能力不低于供方和本文件规定的任何限值，但不限于下列项目。a）评估图像上物体与参考模式之间的最小对比度。注：评估图像上的最小对比度可以通过场景中低对比度或高对比度来得到。b）物体在检测区内的位置。
物体数量。
物体尺寸。
自动调整，例如以下项目：
1）自动对焦；
增益控制；
3）方向；
采样率；
快门时间；
6）光圈停止；
焦距。
成像传感器的特性/限制，例如下列项目：1）
信号噪声（例如固定模式噪声；暗噪声）；2)
动态范围；
灵敏度；
微透镜；
5）增益设置；
冷和热像素；
暗电流；
特征变化，例如波长与灵敏度、滤波器相关；8）
照片响应不均匀性。
图像中物体位置的准确性，校准的精度和稳定性。h)
在对准和/或调整的极限处。
组件老化。
光学元件的性能和限制。
k）组件容差。
改变内部和外部参考，以保证检测能力。m）4.3规定的环境条件。
GB/T41997.2—2022
如果在正常工作条件下（见GB/T19436.1一2013中5.1.2.1)的单一故障（如GB/T19436.1的附录B中所规定的)不会导致VBPDPP检测能力的损失，但是当出现上述条件的组合将导致这种损失，那么故障连同这些条件的组合（在设计分析期间确定为相关的）应视为单一故障，VBPDPP应按照4.2.2.2的要求对这样的单一故障予以响应。如果将反射物体（例如反光衣服)放置在检测区内的任何位置，VBPDPP不应出现危险失效。最小可检测物体尺寸与背景图案元素尺寸的关系应足以确保检测能力的完整性（例如物体尺寸是图案元素尺寸的三倍或以上）。4.2.11.2
检测区
供方应规定检测区的尺寸、形状和其他相关参数。供方规定的VBPDPP可检测的最小物体尺寸的值应在200mm范围内。最小可检测物体尺寸可能与距离有关。从检测区边界上的任何一点投射到VBPDPP图像传感器路径上的所有点应位于检测区或检测能力受限区内（见4.1.6）。4.2.11.3响应时间
在规定的响应时间内，ESPE应检测到检测区内静止或以最高1.6m/s速度移动的最小可检测尺寸的物体。供方应考虑最坏情况（例如帧速频率、评估时间、试件的最小直径，试件的最大速度和检测区5
GB/T41997.2—2022
内的物体数量以及环境影响）来确定响应时间。如果供方声明VBPDPP可用于检测速度大于1.6m/s的物体，在任何达到和包括所述最大速度下都应满足要求。4.2.11.4公差带
供方应规定公差区。
供方应考虑最坏情况，包括例如信噪比（S/N）。注：公差带取决于光学性能、系统性干扰、像素尺寸、分辨率、模式元素的几何形状等。4.2.11.5被动参考模式和物体辨别参考模式是VBPDPP的一部分。被动参考模式的设计应以可以实现物体与图案区分的方式进行。检测能力不应降至供方规定的限制值以下，但不限于下列影响：模式元素之间的对比；
模式元素内的对比变化；
用于物体检测的模式元素的尺寸和模式元素的数量；c）
用于物体检测的像素大小和像素数量；e)
在参考模式前用于物体辨别的算法/例程；算法/例程的自动适应；
与参考模式相比，物体的尺寸、形状、颜色、反射率、位置和质地；在图像传感器上形成了物体和模式元素的对比。h）
型式试验的试件Www.bzxZ.net
总体要求
试件是VBPDPP的一部分，因此供方应提供试件用于第5章型式试验。它们应标明预期使用的VBPDPP的型号和标识。
试件应不透明。
试件的直径应等于规定最大的检测能力（最小直径）。试验程序的不同阶段可能要求不同的试件。应考虑的试件特性是：
一尺寸；
-形状；
一颜色；
反射率；
与背景对比；
质地。
在确定试件的特性时，应考虑防止伪装参考模式（即模拟背景外观）。应选择试件的反射率以便为参考模式鉴别创建最差情况。至少应考虑下列表面：处于VBPDPP的工作波长，漫反射率值低于5%的黑色表面；处于VBPDPP的工作波长，具有漫反射率值在80%～90%范围内的白色表面；逆反射表面，符合ISO20471：2013或同等标准的单独性能逆反射材料的要求。当设计的分析结果表明其他表面特性至关重要，这些特性应适用于试件。不同反射率的试件可能是必要的。
小提示：此标准内容仅展示完整标准里的部分截取内容，若需要完整标准请到上方自行免费下载完整标准文档。