EL MARKETPLACE INDUSTRIAL
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Adept presenta los robots guiados por visión en la industria del envasado

  • 11/05/2009, La Llagosta (Barcelona)

  • Desde la introducción de los robots para automatizar las cargas pesadas y los trabajos repetitivos en la industria de automoción en los 60 y 70as, los robots son hoy más inteligentes, rápidos y baratos.

 

Se utilizan en una gran demanda de operaciones donde se requiere "ver" y de forma inteligente manipular y reorientar cualquier tipo de pieza. El mercado más beneficiado es el del envasado en cualquier tipo de industria. Este artículo describe las aplicaciones típicas de los robots guiados por visión en esta industria.

1. Robot AdeptQuattro para empaquetado a alta velocidad

Robots que "ven"

La típica aplicación de guiado por visión es donde se precisa que el robot seleccione piezas colocadas aleatoriamente. Para esta aplicación, necesitamos que el robot "mire" las piezas y reconozca la posición y orientación del producto. Idealmente necesitamos un sistema de visión inteligente integrado en el controlador del robot. Adept Technology ha sido pionera en la integración "visión/movimiento" desde los años 80. Los robots con visión integrada, reconocen productos en una cinta transportadora en movimiento y definen la posición utilizando el encoder de la cinta. Desde esta posición, el robot, ya siempre sabe dónde está la pieza en el espacio y puede sencillamente cogerla.

Uno de los aspectos clave para que el robot "vea" es un reconocimiento minucioso del producto. En el pasado ha sido utilizada la sombra pero era un engorro por dificultades en la luz y la separación y orientación.

2. AdeptSight, utiliza la localización geométrica de piezas para su reconocimiento

Mayoritariamente, los sistemas modernos de visión utilizan la localización geométrica de objetos basada en la escala de grises o imágenes de color y utilizan distintas técnicas para su reconocimiento que hacen que las condiciones de luz no sean tan importantes. Uno de los aspectos importantes de los robots guiados por visión es la verificación en la entrada y en el proceso. Utilizando herramientas especificas de visión, se pueden tomar decisiones OK/NOK para cargar piezas que cumplen unos criterios concretos.

Integracion Visión/Movimiento

Las aplicaciones de empaquetado pueden ser muy dinámicas, muchas precisan que cada robot manipule 120 ppm en una línea de empaquetado compleja con capacidad de, digamos 1000 ppm. Tanto el producto como el envase final son transportados en cintas a velocidades de 30 m/min, sin embargo, se han desarrollado aplicaciones de 60 m/min. En estos casos la adquisición de datos debe estar perfectamente sincronizada por el controlador del robot para definir la posición de la cinta en movimiento. El robot necesita conocer con exactitud la posición del objeto a través de las fotografías tomadas por la cámara. La mínima imprecisión produce errores en el posicionado del producto.

En las aplicaciones de robots guiados por visión, las cámaras necesitan ser calibradas con el controlador del robot, y con las cintas en movimiento. Un sistema integrado de movimiento/visión, permite al integrador el desarrollo y puesta en marcha de la aplicación en un plazo de tiempo más corto que los sistemas tradicionales.

Típicos ejemplos de aplicaciones

La tecnología descrita permite un amplio abanico de aplicaciones en la industria del envasado. Son muy conocidas las aplicaciones de robots en el llenado de blisters, el encajado de bombones, galletas, pastelería, etc.

3. Robots Scara en una línea de envasado de bombones

La aplicación de bombones es de aprox. el año 1990 y todavía está en producción, cada robot carga aprox. 45 bombones por minuto. Los bombones llegan en una cinta móvil de forma desordenada, el sistema de visión determina la posición y orientación y el robot carga las piezas en un blíster en movimiento y en la posición correcta.

La flexibilidad es clave en el envasado de bombones, el fabricante puede producir cualquier surtido con mínimos cambios.

El mismo concepto se utilizó en la aplicación de botellas de jabón, con distintas formas y dimensiones, que necesitaban alimentarse a un sistema de llenado.

Un sistema de alimentación para cada tipo de botella, no era rentable, y la decisión fue el utilizar un sistema de visión para construir un sistema de alimentación flexible. Las botellas vacías llegan tumbadas por una cinta donde la visión reconoce la posición y la orientación, asimismo reconoce el tipo de botella, el robot coge las correctas y las carga verticales a una cinta de cangilones que las lleva a la estación de llenado. Aquí también la flexibilidad es clave y con pocos cambios se adapta a cualquier tipo de botella.

4. Robot guiado por visión seleccionando botellas

Cinemática de los robots

Históricamente en operaciones de empaquetado se han utilizado robots Scara. En los últimos tiempos eso ha cambiado y se utilizan robots con una cinemática hecha a medida para las operaciones a alta velocidad y cargas ligeras; los robots Scara están limitados a 60-80 cargas por minuto, los robots de arquitectura paralela son mucho más indicados para el movimiento de cargas ligeras y utilizan brazos paralelos para moverse en XYZ con un eje telescópico para obtener una rotación en Zeta. Estos tipos de robots, pueden manipular sobre 120 cargas por minuto y son la solución más económica para aplicaciones de alta velocidad.

El más conocido es el ABB Flexfpicker, así como el SIGPack de Bosch. El concepto Delta esta muy asentado en la industria del empaquetado.

Para aplicaciones de alta velocidad varios centenares de los mencionados robots han sido desarrollados utilizando la tecnología Adept de integración de movimiento y visión.

Últimos desarrollos

Con el fin de dar un salto cualitativo en productividad y reducir el coste, el último desarrollo de Adept con la cinemática similar al Delta, pero que en lugar de 3 brazos con eje telescópico, utiliza 4 brazos (de aquí el nombre de Quattro) para mover una plataforma articulada en el espacio.

El Robot Adept Quattro, como el Delta, posee 4 grados de libertad para mover piezas en XYZ y rotarlas sobre sí mismas. Gracias la utilización de 4 brazos, el robot Adept Quattro es aprox. un 20% más productivo que los típicos robots Delta, por lo tanto en la utilización de operaciones de envasado que requieren varios robots, se produce una economía importante de coste.

5. Robots Adept Quattro y Adept Cobra seleccionando chocolatinas

Para incluso mejorar el coste total, los amplificadores de motores están integrados dentro del robot para reducir espacio ocupado en la línea de envasado, ya que sólo el minúsculo controlador debe ser colocado en armario eléctrico.

Futuro

La miniaturización del controlador es claramente un área de futuro para poder integrarlo junto con la visión en el cuerpo del robot. Los productos compactos limpios e integrados, para minimizar su integración serán económicamente muy efectivos.