自動導引車（AGV）和自主移動機器人（AMR）正成為現代工廠、倉儲和物流中心的核心運載力量。然而，這些移動平臺運行在高度動態的環境中——人員穿梭、叉車往來、貨架林立，傳統的安全措施（如防撞條、安全地毯）往往只能“撞上才停”，難以滿足現代物流對安全性與效率的雙重要求。安全激光掃描儀作為一種基于二維激光雷達的安全防護設備，通過持續掃描周圍環境、定義可配置的安全區域，將移動平臺轉變為具備感知與反應能力的智能系統，從根本上改變了AGV的安全防護范式。

安全激光掃描儀的核心原理并不復雜：設備內部的旋轉鏡面以極高頻率偏轉紅外激光脈沖，在270°至276°的扇形區域內進行二維掃描，通過測量每個光脈沖的飛行時間精確計算與障礙物之間的距離，精度可達毫米級。但“測距”只是基礎，真正的價值在于將測量數據轉化為安全決策——安全分區、速度監控和輪廓識別構成了三大核心功能支柱。

圖1 SH27系列安全激光掃描儀產品及安全認證等級

1 安全分區：從靜態圍欄到動態光墻

1.1 分級響應機制

安全激光掃描儀的安全分區功能，首先體現在“分層防護”的邏輯上。工程師通過配置軟件將掃描區域劃分為不同層級：最外圍是警告區域，當人員進入時系統觸發聲光警示或讓設備減速；再向內是保護區域，一旦被侵入，掃描儀立即通過安全輸出信號（OSSD）切斷機器動力，使設備進入安全停止狀態。這種“預警+保護”的分級機制，讓防護不再是“一停到底”的粗暴中斷，而是有了預警與緩沖的余地，在守住安全底線的前提下大幅減少了誤停帶來的產能損失。

圖2 SH27系列雙模式防護架構與高階區域管理能力

1.2 多區域組動態切換

安全分區功能的核心價值在于其動態適應性。主流安全激光掃描儀普遍支持多區域組的動態切換，以適應AGV在不同行駛狀態下的防護需求。騎鯨瞰海（杭州）科技有限公司自主研發的SH27系列安全激光掃描儀，可通過“區域選擇功能”最多配置256個區域組：高速行駛時保護區較大，以確保及早檢測到障礙物；速度較低時保護區域相應縮小，以減少不必要的停機時間。豐富的區域組選擇（保護+警告），使安全行駛、制動與加速行為能夠根據車輛負載、速度或路徑布局自動適配，即使在彎道或接近轉運站時，也能實現更平滑、更高效的駕駛行為。

每個區域組可包含一個保護區域和兩個報警區域，也可配置為兩個獨立的保護區域；區域組之間可根據速度實時切換，并通過編碼器持續監控速度與行駛方向，來控制安全區域的選擇。

區域切換的安全性同樣不容忽視。SH27系列安全激光掃描儀支持靜態切換、編碼器切換、輪廓識別等多種區域組切換條件，并對切換全過程采用冗余保護，體現了功能安全設計的嚴謹性。

2 速度監控：編碼器融合與安全聯動

2.1 速度-區域聯動原理

安全分區的動態切換并非隨意為之，其觸發信號來源于速度監控系統。AGV的速度信息通過編碼器采集，接入監控單元進行實時監控，并根據速度值選擇對應的安全區域組。當AGV速度超過安全閾值時立即觸發停止。該方案符合EN/ISO 13849-1安全標準以及EN 1525 AGV行業安全標準（C類標準），可使AGV達到PL d的安全等級。

2.2 集成化“運動監控”方案

SH27系列安全激光掃描儀將速度監控功能直接集成到掃描儀內部。該系統允許監控4組（8個）編碼器信號，檢測區域根據速度動態調整。如果超過了指定速度，檢測區會自動切換到擴展檢測區，使AGV能夠在最高允許速度下安全移動。用戶只需指定所需速度，相應的檢測區輪廓通過集成的制動距離插值自動計算。這種集成化設計的優勢在于消除了對外部編碼器或傳感器的需求，全部功能在掃描儀內部完成并直接與AGV的PLC通信，在大多數情況下免除了安全PLC的需求，顯著降低了系統復雜性和成本。

圖3 SH27系列速度監控參數配置界面

2.3 安全控制器協同方案

對于需要更復雜安全邏輯的應用，安全控制器承擔著速度監控與區域切換的協調中樞角色。安全控制器與安全激光掃描儀的配合，基于速度和行駛方向信息切換保護場，確保AGV始終以適當速度沿正確方向行駛。

3 輪廓識別：從安全防護到導航定位

3.1 輪廓檢測場的安全功能

輪廓識別是安全激光掃描儀在AGV應用中的第三大核心功能，它使掃描儀從單純的“安全防護設備”升級為“安全感知平臺”。安全激光掃描儀可提供專門的輪廓檢測場，持續檢測周圍環境的幾何輪廓，并與預編程的參考輪廓進行比對。當AGV到達預定的對接位置時，掃描儀通過識別周圍輪廓來確認車輛位置是否準確，從而安全地切換工作模式。

相關國家和國際標準要求，當進入方向與掃描平面之間的角度超過30°時，應監控參考輪廓。通過參考輪廓場，掃描儀能夠可靠檢測位置偏移或門開閉等狀態變化。

3.2 導航與安全的數據復用

輪廓識別更深層的價值在于，安全激光掃描儀產生的高精度測量數據可以直接用于AGV的導航與定位。SH27系列安全激光掃描儀在提供安全監控的同時，還輸出高精度的測量值用于車輛導航，連續輪廓檢測為車輛定位和導航提供了基礎數據。

SH27系列安全激光掃描儀通過SDK包開放數據接口，用戶可將激光掃描數據用于SLAM（同步定位與建圖）算法，生成環境地圖用于導航，數據通過UDP協議傳輸。同一臺安全激光掃描儀在保障功能安全的同時，承擔環境感知與定位的任務，減少了傳感器數量和系統復雜度。

3.3 輪廓數據的安全校驗

在安全系統的設計中，輪廓識別數據還承擔著系統診斷的職責：掃描儀將輪廓測量結果與安全評估邏輯進行冗余交叉校驗，一旦測量數據異常，或與參考輪廓的偏差超出設定閾值，系統即判定為潛在故障，并觸發相應的安全響應。這種基于冗余數據的交叉驗證機制，進一步提升了整個安全系統的診斷能力和可靠性水平。

4 典型應用場景與部署要點

4.1 倉儲物流AGV的典型配置

在倉儲物流場景中，一臺AGV通常在對角線位置（如右前方與左后方）各安裝一臺安全激光掃描儀，以實現行駛方向上的全覆蓋監控。每臺掃描儀同時監控兩個危險區域，各自切換獨立的OSSD輸出。當AGV直線前進時，前方掃描儀的保護區域根據當前速度設定；轉彎時，根據編碼器差速信息判斷轉向，動態切換到相應方向的保護區域組。

4.2 安裝工程關鍵要素

安裝高度的選擇是安全激光掃描儀在AGV上部署時的關鍵工程細節。如果掃描平面過低（如腳踝高度），分辨率設為70 mm時光束可能恰好從雙腳之間穿過而漏檢；將掃描儀安裝在約300 mm的高度，掃描平面處于小腿肚位置，便能可靠識別到人的腿部。這一看似微小的工程考量，是“能看見人”與“看不住人”之間的分界線。

此外，掃描儀的緊湊化設計對AGV集成至關重要。騎鯨瞰海的SH27系列安全激光掃描儀總體高度僅79.5 mm，可輕松集成到小型AGV和移動機器人中。底面僅為80 mm × 80 mm，同樣適用于空間受限的移動平臺。緊湊型設備在性能上并不遜色于大尺寸型號，現代技術使體積非常小的激光掃描儀也能提供同樣的精度和功能。

4.3 安全認證要求

安全激光掃描儀在AGV上的應用必須滿足嚴格的國際安全標準。主流產品通常同時滿足EN ISO 13849的Category 3 / PL d與IEC 61508的SIL 2等級要求，并通過IEC 61496-3標準認證為3類電敏防護設備。這些認證最終落實在硬件層面——雙通道OSSD輸出與持續自診斷保證掃描儀在檢測到保護區域被侵入或自身出現影響安全的故障時，能在設備響應時間內切斷安全回路。

SH27系列安全激光掃描儀認證明細：

5 技術趨勢與展望

安全激光掃描儀在AGV領域的應用正呈現出三個明顯的技術趨勢。首先是功能融合的深化：掃描儀從單一的安全防護設備，演變為集安全防護、導航定位、環境感知于一體的綜合傳感器平臺，安全數據與非安全數據可通過PROFINET PROFIsafe、EtherNet/IP CIP Safety等安全總線接口實現共線傳輸。其次是智能化程度的提升：SH27系列等產品通過內置的制動距離插值算法自動計算檢測區輪廓，用戶只需指定速度值即可完成配置，降低了工程部署門檻。第三是標準化接口的普及：ROS包的提供使安全激光掃描儀能夠便捷地融入機器人開發生態，為更廣泛的移動機器人應用場景提供安全支撐。

隨著AGV和AMR在智能制造與智慧物流中的角色愈發重要，安全激光掃描儀作為其安全感知的核心組件，其技術進步將持續推動移動平臺在安全與效率之間實現更優的平衡。