El ojo adaptativo de la producción

Esta tecnología permite leer códigos de barras, medir niveles de llenado, posicionar pinzas robóticas, comprobar el montaje y mucho más: la visión artificial es indispensable para la automatización de la fabricación. Queríamos saber por qué los sistemas de visión artificial de B&R resultan especialmente adecuados para la fabricación adaptativa y qué valor añadido aportan a las aplicaciones. Nuestros interlocutores en esta conversación son Nikolai Feurer, experto en tecnología de envase y embalaje de B&R, y Andreas Waldl, director de productos para sistemas de visión artificial.

Andreas Waldl: Una máquina capaz de adaptarse automáticamente a productos y requisitos en continuo cambio debe ser capaz de "ver". El sistema de visión artificial, que hemos integrado plenamente en nuestra tecnología de control, hace las veces de ojo.

Nikolai Feurer: Tomemos como ejemplo una línea de llenado de botellas de champú de diferentes formas y tamaños. Las botellas vacías llegan a una cinta transportadora en cualquier orden. Las botellas deben colocarse en posición vertical antes del llenado y para ello se suelen utilizar robots pick-and-place. Para poder agarrar la botella, el control necesita información en tiempo real acerca de dónde se encuentra la botella y cómo está orientada. También es necesario conocer las dimensiones para poder sujetar las botellas entre dos lanzaderas del sistema de transporte ACOPOStrak. Un punto crucial es que todos estos procesos dependen de los datos del sistema de visión artificial y deben sincronizarse en el intervalo de unos pocos microsegundos.

Waldl: Exactamente. En la fabricación adaptativa, el reconocimiento de imágenes debe poder lidiar con el hecho de que el producto a reconocer cambia con cada ciclo; el caso más extremo serían los lotes de una sola unidad.

Cuanto más rápido se adapte la iluminación al producto correspondiente, mayor será la cadencia. Gracias a su profunda integración en la solución de automatización, el sistema de visión artificial de B&R, y la iluminación en particular, pueden adaptarse con flexibilidad a los cambios durante el funcionamiento sin que ello comporte sacrificar la calidad del reconocimiento. La iluminación con la máxima homogeneidad e intensidad, conseguida en tan solo 150 nanosegundos, garantiza que todos los procesos de reconocimiento se ejecuten a la mayor cadencia posible con resultados reproducibles.

Feurer: Nuestra solución de visión está totalmente integrada en el entorno del sistema B&R y permite la comunicación en microsegundos con todos los controles, accionamientos, tecnología de seguridad y PC industriales de la gama de productos de B&R. Ahora la cámara puede sincronizarse con el eje o utilizar la posición de un motor como disparador. Especialmente para aplicaciones muy dinámicas, lo utilizo para crear imágenes precisas sin que baje el rendimiento como consecuencia de tener que detenerse o desacelerar.

Waldl: El requisito previo para un reconocimiento fiable es una iluminación específica del producto que adapte el ángulo de iluminación, el color de la luz y la duración de la exposición en cada caso según la situación. Para ello, B&R ofrece una selección de sistemas de iluminación exterior que pueden conmutarse para satisfacer requisitos específicos en muy poco tiempo, algo único en el sector.

Waldl: Sí, así es. Un cliente opta por una solución de máquina adaptativa porque permite la personalización a gran escala, que se refiere a productos personalizados con las condiciones económicas de la producción a gran escala. En última instancia, la consideración central es, por tanto, lo económica que resulta la solución de visión artificial elegida. Así pues, nos referimos a la contribución de una solución de visión artificial a la eficacia general de los equipos (OEE) y del coste de su funcionamiento a lo largo de todo su ciclo de vida; en otras palabras, del coste total de propiedad (TCO).

Waldl: Por un lado, ahorran material y energía debido a los desechos que, de otro modo, se producirían debido a una sincronización deficiente o inexistente durante los frecuentes cambios de producto. Los fallos causados por luces externas o interferencias ópticas también pueden eliminarse con el sistema de visión de B&R, aumentando de este modo el rendimiento total. Pero, sobre todo, es el hecho de que el sistema adaptativo puede reconocer una gran variedad de productos a las cadencias más altas con la máxima fiabilidad.

Feurer: Las ventajas se extienden a todo el ciclo de vida: desde la planificación, la ingeniería del proyecto y la puesta en marcha hasta el funcionamiento y el mantenimiento. El sistema de visión es una estación plenamente operativa en el bus de comunicación POWERLINK y se configura del mismo modo que cualquier otro componente en Automation Studio, mediante un componente mapp propio: mapp Vision. De esta forma se facilita la ingeniería, la puesta en marcha, el mantenimiento, la configuración, el diagnóstico o la instalación de nuevo firmware. Además, el sistema de visión se integra inmediatamente en la aplicación de HMI.

Waldl: Se empieza por la ingeniería. Es mucho más fácil y menos propenso a errores cuando el equipo de desarrollo trabaja en una herramienta común, como Automation Studio, en lugar de dos o más herramientas diferentes.

Además, la integración facilita la funcionalidad Plug and Play. Nuestros sensores de visión artificial aún no están equipados de fábrica con funciones como el reconocimiento de patrones o códigos de barras. Cuando el sensor de visión se conecta a la máquina, recibe automáticamente todas las funciones y parámetros necesarios del sistema de control. Y si el operario necesita sustituir la cámara o la iluminación, la reconfiguración también se realiza mediante Plug and Play. Las cámaras y la iluminación de B&R vienen calibradas de fábrica. De este modo, se garantizan unos resultados reproducibles sin necesidad de ajustar los parámetros de exposición en la máquina.

Feurer: La conclusión es que ya no se necesita un experto en visión para una aplicación estándar; se pueden configurar las aplicaciones utilizando la intuitiva interfaz mapp Vision.

Waldl: Sí, sigue siéndolo. Tradicionalmente, un sistema de visión es una especie de "isla" con su propia programación. No está integrado como un elemento más en el sistema de automatización general y se limita a pasar datos al bus a través de una interfaz estándar. No son soluciones sin fisuras y a menudo solo ofrecen un rendimiento medio en total, porque los lazos de control con el sistema de control conectado no están optimizados. Para el usuario, ello se traduce en unos mayores costes debido al trabajo adicional necesario.

Sr. Waldl, Sr. Feurer, gracias por sus apasionantes opiniones acerca del mundo de la visión artificial.