Solución de preparación de kits automatizada con visión robótica 3D

by Automated Kitting Solution with 3D Robot Vision, Automated Kitting Solution with 3D Robot Vision
Roboception GmbH Posted 02/08/2023

La célula de ensamblaje de la fábrica de Danfoss se vuelve robusta y rápida gracias a las soluciones de visión 3D estereoscópica de Roboception

El kitting es una tarea industrial común que se realiza a diario en todo el mundo. Consiste en preparar las piezas en un "kit" para su montaje. Los trabajadores reúnen las piezas en contenedores, cajas o bolsas. La tarea suele realizarse en un almacén y las bandejas se llevan después al lugar de montaje. Automatizar esta tarea no es nada fácil debido a las elevadas exigencias que se imponen al sistema de visión utilizado.

Danfoss y su integrador VARO se enfrentaron al reto de mejorar una célula de kitting que no funcionaba bien y sufría frecuentes tiempos de inactividad. La solución de visión 2D no proporcionaba suficiente información de localizaciòn, por lo que a menudo no se podían agarrar las piezas. "Hemos visto muchos intentos de resolver este tipo de reto, pero nadie lo había resuelto realmente antes", afirma Arne Lundfold Bjerring, CTO de Varo.

Reequipamiento de una célula existente para mejorar su rendimiento

El problema: En la configuración de kits, un robot ensambla un surtido de piezas diferentes, recogidas directamente de los palés del proveedor, en distintas bandejas. Se utilizaba una cámara 2D montada en el robot para identificar, recoger y colocar las piezas necesarias. Sin embargo, en cuanto cambiaba la posición de las piezas -por ejemplo, si un palé estaba ligeramente inclinado, su contenido se desplazaba ligeramente o un proveedor cambiaba la forma de embalar las piezas-, la configuración se topaba con problemas: 

"Teníamos demasiados tiempos de inactividad y esfuerzos de ingeniería con la configuración original, y el tiempo de ciclo tampoco era bueno", recuerda Morten Hansen, ingeniero de tecnología de fabricación de Danfoss. "Con la solución de visión de Roboception, pudimos añadir una tercera dimensión a nuestro proceso, haciéndolo mucho más robusto y flexible al mismo tiempo".

"La nueva célula funciona con solidez y se adapta a los cambios de forma autónoma, y lo que es más: Hemos podido reducir el tiempo de ciclo de 40 a tan solo 25 segundos, una operación de pick-and-place por pieza tarda ahora 7 segundos en lugar de los 12 segundos de la configuración anterior."

La visión 3D aumenta la robustez y reduce el tiempo de ciclo

Dos sensores estéreos 3D rc_viscore están montados sobre raíles encima de la célula. Están acoplados a un rc_cube IPC que ejecuta ambos sensores, el software rc_reason CADMatch y algunas estrategias de clasificación personalizadas. AprilTags y un módulo de software personalizado en el UserSpace del rc_cube garantizan la localización de alta precisión de los sensores en relación con el robot en todo momento.

La solución de visión está conectada al PLC del robot KUKA a través de RestAPI. Además, el robot está montado sobre un raíl lineal para acceder a toda la longitud de la célula.

   

De hecho, esta implementación es una de las primeras células operativas basadas en el rc_viscore, el primer sensor estéreo de 12 MPi del mundo presentado por Roboception en 2022. Sus capacidades de alta resolución permiten colocar los sensores muy por encima del espacio de trabajo, que es bastante amplio: Con dos rc_viscores montados a una altura de 2,9 m, se cubre toda el área de la célula de 5 x 3 m², y se pueden detectar con fiabilidad incluso las piezas más pequeñas.

En la configuración actual de Danfoss, la pieza más pequeña tiene una superficie de 1,5 x 5,5 cm y se detecta con una precisión submilimétrica de 0,2 mm a partir de su plantilla CAD. La eliminación de una solución en el brazo también tiene un impacto directo en el tiempo de ciclo, ya que el procesamiento de imágenes puede tener lugar mientras el robot sigue realizando una tarea anterior.

Una solución individualizada, mínima interrupción del workflow y ampliabilidad

Por último, pero no por ello menos importante, el equipo de Danfoss agradece la constructiva colaboración con los Roboceptioneers: Los expertos en visión no sólo fueron capaces de basarse en productos estandarizados y optimizar su uso con extensiones personalizadas, sino que también estuvieron disponibles para proporcionar apoyo con simulaciones sólidas y pruebas antes de la implementación.

Esto, combinado con las intuitivas interfaces de usuario y las actualizaciones periódicas del software, redujo al mínimo el tiempo de instalación in situ y los requisitos de formación de los usuarios. Integrar piezas adicionales o de repuesto en el proceso de kitting es fácil gracias a las plantillas basadas en sus datos CAD; y una vez que la primera célula se ha instalado con éxito, ahora se puede replicar 1:1 sin ningún esfuerzo de ingeniería adicional.

Partiendo de algunos de los elementos desarrollados en esta aplicación (por ejemplo, el módulo de software personalizado en el UserSpace o las plantillas de reconocimiento CADMatch), los próximos proyectos conjuntos ya están en marcha.