robots industriales

¿Qué es el Bin Picking?

robots industriales

El Bin Picking nace como el resultado de la unión entre un equipo de visión y un robot. Conceptualmente el funcionamiento es muy sencillo, se basa en extraer piezas dispuestas de manera caótica de un cestón con la finalidad de paletizarlas ordenadamente en un cestón para su entrega a cliente o incluso la alimentación directa de diferentes útiles o herramientas.

El equipo de visión es un sistema 3D que nos permite analizar la escena y localizar las diferentes piezas en el espacio. Además, establece que pieza es la más adecuada para extraer en cada ciclo optimizando el proceso completo. A diferencia de las aplicaciones de pick and place tradicionales, basadas en sistemas de visión donde las trayectorias son previamente gravadas y donde el sistema de visión se encarga de la corrección de dichas trayectorias, los sistemas de Bin Picking autogeneran trayectorias de cogida en función de las piezas localizadas y su entorno de trabajo (columnas que puedan existir, paredes del cestón…) para lograr una mayor eficiencia del proceso.

Los diferentes procesos que se llevan a cabo en un sistema de Bin Picking son:

  • Escaneo del contenedor de piezas a granel
  • Análisis de la información captada por la cámara 3D identificando las diferentes piezas presentes en el cestón
  • Establecimiento del orden de cogida de las piezas localizadas para la correcta optimización del vaciado del cestón
  • Cálculo automático de la trayectoria de cogida por el software de visión y envío de la misma al sistema robot
  • Cogida de la pieza evitando los diferentes obstáculos como pueden ser las paredes del contenedor
  • Depósito de la pieza en el lugar que corresponda

La dificultad reside en gran medida en el tipo de pieza a localizar. Varía en función del tamaño de las piezas, su forma (normalmente cuanto más planas sean las piezas dificulta su correcta localización en el espacio), la cantidad de brillos que generen dichas piezas…

Un sistema de Bin Picking básico está compuesto por una cámara de visión 3D, un PC de visión donde se encuentra software donde se procesa la información capturada y un robot para la manipulación de las piezas. La precisión de estos sistemas no es excesivamente grande. Por ello a veces es necesario complementar este sistema básico con algún equipo de visión adicional para el reposicionamiento de piezas al vuelo o un puesto intermedio de centrado.

Ventajas de los sistemas de Bin Picking:

  • Gran flexibilidad y versatilidad, tanto en carga de trabajo como en reprogramación
  • Se pueden alcanzar mayores productividades, pudiendo trabajar sin descanso con una mínima supervisión
  • Realizan tareas repetitivas, siempre con la misma precisión
  • La visión reconoce y localiza la posición y las orientaciones de las piezas en el espacio
  • Realiza automáticamente el cálculo de trayectorias y los movimientos del robot evitando colisiones con su entorno
  • Rápida amortización del sistema
diseño industrial

Selección de materiales en la fase de diseño

Los materiales disponibles en ingeniería son muchos y muy diversos. Se distinguen fundamentalmente por su composición química, su estado (sólido, líquido o gas) y su estructura interna.

En este caso nos centraremos en los sólidos por ser los más empleados en el diseño de máquinas y componentes, debido sobre todo a su capacidad para desempeñar funciones estructurales.

La selección de los materiales para las distintas piezas o componentes es una parte fundamental y el éxito de nuestro diseño va a depender en gran medida de realizarla correctamente.

A continuación listaremos y detallaremos brevemente los principales factores a tener en cuenta:

– Función y ciclo de vida del componente: Lo primero a tener en cuenta es que el material debe responder a las exigencias a las que la pieza va a estar sometida. Debemos atender a sus características físicas y propiedades:

  • Densidad: relación entre la masa y el volumen del material, fundamental porque nos definirá entre otros aspectos el peso.
  • Propiedades mecánicas: comportamiento del material frente a agentes externos (elasticidad, plasticidad, maleabilidad, ductilidad, dureza, tenacidad y fragilidad)
  • Propiedades térmicas: determinan el comportamiento de los materiales frente al calor o temperatura ambiente (calor especifico, dilatación térmica, capacidad calorífica, conducción térmica, temperaturas especificas…)
  • Propiedades eléctricas: comportamiento al pasar por él la corriente eléctrica (conductividad, resistividad, propiedades magnéticas, propiedades dieléctricas…)
  • Propiedades ópticas: son las que se ponen de manifiesto al incidir sobre ellos la luz (transmisividad, absortividad, reflectividad…)

– Procesos de fabricación y/o conformación: Es importante tener en cuenta los procesos mediante los cuales vamos a trabajar el material de partida. Aunque inicialmente reúna las propiedades requeridas debemos prestar atención a que tras estos procesos pueden sufrir variaciones que las mermen o potencien. También debemos elegir un material para el cual los medios de transformación estén a nuestro alcance y tengan unos costes razonables.

– Coste y suministro: Será fundamental tener en cuenta que el material escogido se adapte a nuestro presupuesto y que las condiciones de suministro nos sean favorables. Podemos encontrarnos con materiales equivalentes y debemos valorar entonces la mejor relación calidad-precio y asegurarnos además de que vamos a conseguir el material dentro del plazo necesario.

– Acabados y otros aspectos sensoriales: El acabado que queramos dar al producto o máquina condicionará también la elección del material. Si cabe, este factor será menos determinante que los anteriores pero cada día es mayor la importancia que se otorga a la percepción por parte del usuario. Encontraremos materiales con colores y texturas más o menos atractivas, con mayor o menor facilidad de realizarle operaciones de acabado, posibilidad de acabados pintados o lacados, mayor o menor sensación de solidez, mejor o peor tacto, etc.

– Reciclaje e impacto ambiental: Quizás el condicionante que más peso está ganando actualmente. La sensibilidad medioambiental tanto de las personas como de las empresas va en aumento y es por ello que se procuran materiales con menor impacto ambiental tanto en su obtención como en su transformación y se priorizan aquellos que generan menos residuos y que pueden ser reciclados al final de su vida útil.

Desde Probotec queremos aportar nuestro grano de arena para alcanzar una industria y un mundo más sostenible y para ello contamos con la certificación ISO 14001 cuyo objetivo es controlar los aspectos ambientales, reducir impactos y asegurar el cumplimiento legal en materias de Medio Ambiente. Hemos elaborado procedimientos de gestión medioambiental para todos los residuos generados directa o indirectamente y exigimos a todos nuestros proveedores una correcta gestión de los mismos.

– Otros condicionantes posibles: Como cada proyecto es un mundo pueden surgir diferentes condicionantes a mayores de los anteriores. Un par de ejemplos pueden ser el grado de innovación (en función de la posibilidad de investigar y experimentar con nuevos materiales) o el ambiente de trabajo de la máquina (diferentes grados de humedad o salinidad y exposición a temperaturas extremas).

Alfredo Blanco Veiga, Departamento de Diseño Mecánico PROBOTEC.

proyectos de automatización

La importancia de la luz en los sistemas de visión artificial

proyectos de automatización

Como define la RAE, la luz es el agente físico que hace visibles los objetos y nuestro objetivo con los sistemas de visión artificial no es más que eso, VER. Localizar piezas y emplear esa información adecuadamente para mejorar el funcionamiento de nuestra instalación.

Un ejemplo fácil de entender podría ser la localización de una pieza en una cinta transportadora. Con un sistema de visión podríamos calcular su posición y transmitir esa información a un robot para que pueda cogerla correctamente.

La luz debe ser empleada para iluminar adecuadamente nuestra escena. Iluminar es el factor más importante y su adecuado control es determinante para el resultado final. Con ello no quiero decir que mucha luz sea beneficiosa, si no que su correcto ajuste en nuestra instalación será lo que marque el obtener unos buenos resultados.

La mayor parte de las veces, en los entornos industriales las condiciones de luz no son las adecuadas. Por ello se opta por iluminar artificialmente el entorno de trabajo e incluso en algunos casos cabinar la instalación para que la luz externa interfiera lo menos posible en nuestra aplicación. Lo que buscamos es tener una fuente de luz constante y homogénea en cualquier momento del día. Cambios en la iluminación pueden conllevar falsos positivos a la hora de la detección o incluso que sea imposible la localización de las piezas.

No siempre buscamos tener una gran nitidez en todos los detalles de nuestras piezas. En ciertas aplicaciones puede ser interesante utilizar herramientas ampliamente conocidas en el mundo de la fotografía como es la del contraluz. Con esta técnica, lo que se intenta es conseguir un gran contraste entre nuestra pieza y el fondo de la imagen obteniendo así una silueta perfectamente definida, lo cual puede que sea lo que más nos interese para nuestra aplicación. Como dijo Coco Chanel “la simplicidad es la clave de la verdadera elegancia”.

Sin embargo, a pesar de su enorme importancia, la selección de un buen sistema de iluminación suele ser una de las partes más frecuentemente descuidadas e infravaloradas de un sistema de visión. Porque como dice el refrán “no hay peor ciego que el que no quiere ver”.

Jaime Losada, Departamento Técnico PROBOTEC.

automatización idustrial

Tolerancia Zero. La importancia de las tolerancias en la construcción mecánica

Este post es una breve introducción a las tolerancias en el mundo del diseño y la construcción mecánica, intentando aclarar qué son, cuál es su utilidad y el por qué de su importancia.

La definición y normativización de las tolerancias surge para dar respuesta a la necesidad de generar piezas estandarizadas que puedan ser enlazadas unas con otras y generar conjuntos, mecanismos, u otras construcciones. También permitir la sustitución de piezas deterioradas por nuevos recambios que cumplan a la perfección manteniendo el funcionamiento del conjunto.

A la hora de realizar un diseño mecánico empezamos con un croquis donde hacemos una aproximación visual de la pieza, posteriormente escalamos este croquis y le damos las medidas necesarias para que el diseño funcione y generamos un modelo tridimensional. Aunque en nuestro “modelo virtual” las formas son perfectas no debemos olvidarnos de que en la realidad es imposible obtener estas formas perfectas. El grado de aproximación a la perfección vendrá definido por las exigencias funcionales de la pieza y su coste de fabricación, para obtener piezas más precisas necesitamos materiales y procesos productivos más caros, que a veces pueden estar por encima del coste límite de la pieza.

Por otro lado, es imposible fabricar dos piezas con dimensiones absolutamente iguales debido a que en la construcción de estas intervienen diferentes factores como pueden ser: la propia naturaleza del material a partir del cual se fabrica, las características y precisiones de cada una de las máquinas que intervienen en la fabricación o los diferentes procesos de fabricación que se siguen para fabricarla.

Para dar solución a esto se estipulan una serie de intervalos que definen si la pieza es o no válida, estos intervalos vienen definidos por las necesidades geométricas y mecánicas de la pieza y se indican sobre plano con respecto a la cota nominal, son las tolerancias.

A nivel mecánico consideramos principalmente dos tipos de tolerancias:

Las tolerancias dimensionales que se definen como la cantidad total que es permitido variar en la fabricación una dimensión especificada en el plano según la cota nominal.

Mediante estas se establece un límite superior y otro inferior, dentro de los cuales tienen que estar las piezas buenas. Según este criterio, todas las dimensiones deseadas, llamadas también dimensiones nominales, tienen que ir acompañadas de unos límites, que les definen un campo de tolerancia. Muchas cotas de los planos llevan estos límites explícitos, a continuación del valor nominal.

Ejemplo de acotación:

50         Cota nominal

+0.5      Límite superior

-0.1       Límite inferior

Por lo tanto serían admisibles todos los valores entre 49.99 y 50.05

También se pueden encontrar las tolerancias dimensionales expresadas con letras, esto obedece a la acotación ISO y se utiliza generalmente para acotar ejes y agujeros.

En este caso las letras “F” y “h” definen la posición (superior (positiva) o inferior (negativa)) y los números “7” y “6” el grado de calidad (límites).

Debemos buscar estas correspondencias de las letras y número presentes en la cota en las tablas ISO a tal efecto, aunque en este caso del ejemplo se especifica también numéricamente.

IMPORTANTE: la letra minúscula siempre irá referida a ejes y la mayúscula a agujeros.

Las tolerancias geométricas son aquellas que acotan la forma de las superficies de la pieza y la posición relativa entre ellas. Se especifican para aquellas piezas que han de cumplir funciones importantes en un conjunto y de las que puede depender la fiabilidad del producto.

Estas tolerancias pueden controlar formas individuales o definir relaciones entre distintas formas. Es usual la siguiente clasificación de estas tolerancias:

  • Formas primitivas: rectitud, planicidad, redondez, cilindricidad
  • Formas complejas: perfil, superficie
  • Orientación: paralelismo, perpendicularidad, inclinación
  • Ubicación: concentricidad, posición
  • Oscilación: circular radial, axial o total

Estructura de acotación tolerancia geométrica:

En esta cota vemos como se requiere una tolerancia angular de valor 0.1 con respecto a la superficie de referencia A.

Si suponemos que el ángulo entre ellas es de 45º, lo admisible en este caso sería una angularidad de entre 44.9º y 45.1º

A continuación una tabla con los diferentes símbolos de características geométricas y sus correspondencias:

automatización industrial

Por último, destacar que todas aquellas cotas de un plano que no tienen indicada explícitamente una tolerancia se rigen por la norma indicada en el cajetín del plano:

Alfredo Blanco Veiga, Departamento de Diseño Mecánico PROBOTEC.

proyectos de automatización

Estudio previo. La diferencia entre el éxito y el fracaso

Los proyectos de automatización constan de varias fases durante todo su proceso. Una de las más importantes y que pueden determinar el éxito o el fracaso del proyecto es la fase de diseño o planificación.

Antes de empezar a construir y montar nuestro proyecto, es conveniente tener muy claro todas las partes que lo van a componer, de ahí que un buen estudio previo sea esencial.

Algunas de las cuestiones claves que se deben tener en cuenta durante esta fase es la normativa legal vigente, que muchas veces limita la puesta en marcha de estos proyectos. Es importante conocer, o tener el asesoramiento de gente cualificada, en la aplicación de las normativas vigentes que aplican a nuestra máquina o línea de producción. Las distancias de seguridad, las alturas de los cierres perimetrales, tiempo de respuesta de los equipos peligrosos, etc. son algunos de los datos a tener en cuenta en nuestro diseño previo.

proyectos de automatización

A lo largo de esta fase se deben indicar los objetivos, señalar el alcance, elaborar los planos, identificar los recursos, distribuir las tareas, crear una planificación de trabajos, entre otras muchas tareas.

El estudio previo es más que la definición de las piezas necesarias para realizar nuestro proyecto, es analizar a fondo todas las partes, tanto eléctricas, neumáticas, mecánicas, etc., así como plantear y definir perfectamente nuestra ingeniería de PLC y robótica. Todo esto bien planteado y estudiado, es lo que puede hacer que nuestro proyecto finalice exitosamente, y que ante pequeños contratiempos podamos hacer frente de forma rápida y efectiva, mostrando a nuestros clientes la profesionalidad y capacidad para realizar un buen trabajo.

Desde mi experiencia en estos 20 años, gran parte del éxito de los proyectos que he realizado, muchos de ellos de gran envergadura, críticos por su tiempo de ejecución o por ser en zonas importantes de la cadena de producción, han radicado principalmente de unos estudios previos exhaustivos y minuciosos, llegar a tener todo estudiado y documentado, facilitando así el trabajo al resto de personas implicadas en el proyecto, haciendo que todo el mundo acabe realizando todo lo que tenías previsto en tu estudio previo.

Pablo Padín Pazos, Responsable Departamento Técnico PROBOTEC.

automatización industrial

Reflexión sobre la logística interna, la manipulación y la automatización

Aunque durante estos 5 meses que llevo en Probotec he incrementado mis conocimientos técnicos, si es cierto que disponemos de profesionales en la empresa con un perfil técnico muy marcado y con mucha experiencia que nos ayudarán a realizar artículos muy interesantes con gran contenido tecnológico y de novedades sorprendentes. Me voy a lanzar con una pequeña reflexión sobre todo a un nivel comercial mas que técnico que es donde puedo aportar un poco más. En breve crearemos nuestro blog en la página web el cual actualizaremos con muchos artículos interesantes.

Actualmente vivimos en un momento complicado que al COVID-19 se une una crisis que aún estamos por ver las consecuencias.

En esta realidad actual necesitamos darle vueltas a la cabeza para ser cada vez más eficientes y eficaces en todo lo que hacemos. En mi opinión, uno de los sectores estratégicos es el de la logística. La logística interna y externa ha de moverse hacia delante dando un paso firme integrando soluciones de automatización y robótica cada vez más avanzadas.

Pensando que cada vez más existen soluciones automáticas en los almacenes como son, almacenes totalmente automatizados, equipos tipo AGV para el traslado de materias primas y producto terminado, hemos de darle vueltas para conseguir aún más crecer a nivel de automatización en este campo y ¿Por qué?:

Para simplificar el trabajo que realiza la persona, para que esta persona pueda pasar a realizar trabajos de control y mantenimiento. No hace mucho veía en una planta logística de alimentación cargar un camión con un producto de alimentación que pesa poco y ocupa más. A la pregunta y ¿Porqué hacéis este proceso manualmente? la respuesta fue que necesitaban cargar hasta arriba el camión, que significa hasta el techo y en ocasiones, sin caja para poder aprovechar el volumen máximo y así que fuese rentable. ¿De verdad, aún no hemos podido automatizar procesos como estos? ¿Necesitamos tener una persona para hacer este proceso, aunque sea el final y no aprovecharlo para procesos de más valor añadido? Por supuesto con el gran esfuerzo físico que supone y posibles lesiones. Pues sí!! Nos queda mucho por hacer.

Cambiar con fiabilidad los procesos industriales en caso de ser necesario. Habitualmente en las empresas en las que he trabajado he visto que un cambio en un proceso suponía un riesgo importante en todos las aspectos debido a que en gran medida dependía de las operaciones realizadas por las personas. Con la automatización evitamos ese trauma o al menos lo suavizamos.

Mejorar la calidad de los productos aumentando su producción, ya que con la automatización evitamos la fatiga que pueda tener la persona. He trabajado durante años en calidad en el sector de la automoción y os puedo asegurar que esto ocurre.

Mejorar la seguridad de las personas ya que evitamos que la persona realice tareas peligrosas o complejas. Esto es muy importante, no solo debemos pensar en la producción y que dicha producción sea fiable sino que de base hemos de garantizar la seguridad de todos.

Estos puntos los sacaba de una pequeña formación que he empezado a realizar en el Politécnico de Vigo para intentar asesorar lo mejor posible a mis clientes y tener algunos conceptos más claros, pero definen bastante bien de lo que hablamos.

De la logística de almacenes hablaremos largo y tendido, de la interna y la manipulación os hago una pequeña reflexión.

Hace unos días un cliente me planteaba un problema de logística interna o para otr@s de manipulación, donde un/una operari@s ha de manipular/trasladar una materia prima a peso (10-12 kg) debido a que las soluciones actuales no le daban respuesta a este problema por las características del layout y de las propias instalaciones.

Después de darle muchas vueltas, pensando en embarcar un Cobot en un AGV (limitaciones de peso, tiempos,…) o montar un Robot sobre un track, con dificultades generadas a nivel de seguridad y accesibilidad, además de otras ideas, nos hemos quedado con algo realmente sencillo al que pensaremos en integrar alguna automatización seguro, sino no seriamos nosotros.

Si os planteo esto es porque muchas veces solo pensamos en automatizar procesos logísticos externos y la logística interna se nos queda olvidada y no solo me refiero a llevar la Materia prima al inicio del proceso o trasladar el Producto terminado al almacén, sino a todo ese tipo de manipulaciones intermedias que se hace de manera manual y repetitiva que lo único que generan es poco valor añadido y si mucha lesión y rutina.

Hemos de pararnos y analizar todas las fases del proceso y después intentar conseguir una solución adecuada a cada una para que podamos mejorar tanto a nivel de seguridad como a nivel económico. Para estos análisis podemos utilizar herramientas como el AMFE (Análisis modal de fallos o efectos), flujogramas de procesos y automatización, etc…

Os dejo aquí un buen ejemplo de una célula llave en mano portable que realiza la operación de recogida de piezas de una línea y colocarla en un cestón u otro dependiendo del tipo de pieza, además de poder llevarlo de una línea a otra con una carretilla elevadora. Este equipo atacaría la mayoría de los puntos que os comentaba antes, pero solo es un pequeño ejemplo de los que podemos hacer desde Probotec Procesos Industriales S.L.

Espero que este pequeño artículo que me he atrevido escribir tenga utilidad para alguno de vosotr@s.

Álvaro Pérez Pena, Departamento Comercial PROBOTEC.