Fundamentos de visión robótica: Guía completa para fabricantes

Cada año, los robots se vuelven más avanzados y se les asignan tareas más complejas. A diferencia de la mano de obra humana, no se cansan y son mucho más rápidos. Sin embargo, al incorporarse en más procesos industriales, surge la necesidad de hacerlos más seguros para espacios de fábrica y más precisos.

De esta necesidad de hacer los robots industriales más «conscientes» surgieron los sistemas de visión robótica. Surge la pregunta: ¿qué son? ¿Cómo funcionan y realmente mejoran los robots? Aquí una mirada profunda.

¿Qué es la visión robótica?

En términos sencillos, la visión robótica busca ayudar a los robots a ver. Es un sistema con diferentes partes que permiten al robot interpretar datos visuales en su entorno. Estas partes incluyen:

• Cámaras — montadas en el robot o en su área de trabajo, actúan como los «ojos» del robot.
• Iluminación especial — mantiene iluminada el área de trabajo u objetos para que la cámara los capture claramente.
• Software — algoritmo informático sobre el que opera todo el sistema de visión.

¿Cómo funciona la visión robótica?

El funcionamiento es una serie de pasos que parecen largos pero ocurren en segundos. Cada parte trabaja en conjunto para hacer posible la «visión». Los pasos son:

1. Al robot se le asigna una tarea (ej. ensamblar microcomponentes en PCB). Para ensamblar la pieza correcta en el lugar correcto, requiere alta precisión y guía visual para regular sus movimientos.
2. La cámara se activa para visualizar el envolvente de trabajo o la posición de la pieza y dónde debe colocarse.
3. La imagen capturada se envía al controlador del robot, que la interpreta usando el algoritmo.
4. De esta interpretación, una señal de comando se transmite del controlador al brazo robot de ensamblaje.
5. El comando es un código de instrucciones sobre qué camino debe seguir el brazo entre recoger la pieza y colocarla en la PCB.

La imagen capturada no es solo una foto visual. Captura parámetros como longitud, anchura y altura de las piezas. Estos detalles son esenciales para que el robot distinga objetos e informe cómo posicionarse y la fuerza necesaria. A veces, para más precisión, se usa triangulación láser. Es más preciso ya que los láseres delinean objetos y sus tamaños son captados por la cámara.

La visión 3D también está ganando terreno. Sigue el mismo concepto pero ofrece visión más completa desde diferentes ángulos. Además de las partes típicas, incluye un escáner para analizar las 3 dimensiones de una pieza o envolvente y activar al robot. Es más avanzada y efectiva que la triangulación láser.

¿Por qué los fabricantes deberían usar sistemas de visión robótica?

El robot promedio puede programarse para ejecutar tareas eficazmente con mínima supervisión. Esto ha sido común en fábricas. Así que, ¿es necesario integrar sistemas de visión? ¿Añade valor? La respuesta breve: sí. Aquí cómo mejorarían sus robots industriales:

• Precisión — considere qué tan bien ejecutaría una tarea con los ojos vendados vs con visión plena. Lo segundo es mejor. Lo mismo aplica a robots. Mientras pueden confiar en sensores, un sistema de visión los hace mucho más precisos al manejar piezas.
• Seguridad — capacidades visuales son altamente efectivas para hacer robots más seguros para trabajar con humanos. La combinación de visión robótica y sensores de seguridad da doble garantía de que el robot se detendrá o reducirá velocidad al detectar y ver un obstáculo.
• Mayor eficiencia operativa — un robot con visión es más adaptativo. Ejemplo: un robot Delta clasificando objetos en cinta transportadora. Su visión percibe objetos y su velocidad. El controlador interpreta datos y señala al robot para trabajar a velocidad coincidente con la cinta. No hay necesidad de detener la cinta para que el robot siga el ritmo, mejorando eficiencia.
• Mejor eficiencia de costes — al mejorar eficiencia operativa, los costes bajan. Además, menor necesidad de supervisión y menos inputs extra como palets de posicionamiento para precisión reducen costes.
• Mayor valor — robots con visión pueden hacer más, dándole más valor. Mientras un robot SCARA solo ensamblaba piezas, un sistema de visión puede configurarse para inspección de calidad post-ensamblaje.

Aplicaciones de visión robótica

Ejemplos de aplicaciones industriales:

• Almacenes automatizados — robots de almacén con visión recogen y entregan paquetes a personal. Elimina necesidad de trazar rutas específicas, mitiga costes y hace al robot más flexible.
• Clasificación (Sorting) — clasificar bienes en línea de fabricación es más preciso y eficiente cuando robots identifican productos únicos con visión. Los hace más rápidos y reduce desperdicios y errores.
• Pick and place, Paletizado — ver piezas y ajustar posición mejora ejecución. La visión elimina necesidad de sistemas de soporte adicionales como palets de posicionamiento.
• Farmacias automatizadas — sistemas robóticos con visión dispensan recetas. Capturan receta, envían imagen al controlador que mueve vaso a dispensador correspondiente. Rápido, económico y preciso.
• Inspección de materiales — funciona bien con escáner: escanea cada producto para detectar fallos. Hace inspección de calidad más rápida y precisa, detectando fallos que el ojo humano podría perder.

Factores a considerar al invertir en sistema de visión robótica

El concepto es similar, pero es esencial buscar un proveedor confiable. Considere que es un concepto nuevo que puede necesitar personalización para sus robots y fábrica. Además, su personal puede necesitar orientación para adaptarse. Una empresa que ayude a hacer esta transición suavemente sería un plus.

También pese las aplicaciones industriales para las que incorporará visión al elegir entre opciones como 3D y otras. Si operaciones son complejas, quizás necesite sistemas extensos. Para operaciones básicas como pick and place, un sistema complejo sería infrautilizado y poco rentable.

En compatibilidad, consulte a la empresa si su espacio de fábrica sería compatible. Especialmente si cámaras se montan en el envolvente de trabajo vs en la estructura del robot. Puede que no haga su fábrica inelegible, pero puede requerir reorganizar espacio y ajustar iluminación.

Desafíos de los sistemas de visión robótica

Invertir en visión robótica es costoso. Al ser sistemas relativamente nuevos, uno de calidad puede costar significativamente. Esto además de costes de mantenimiento y cambios estructurales en su fábrica. Este desafío a menudo los hace inaccesibles para fabricantes con limitaciones presupuestarias.

Programar sistemas de visión también puede ser complejo. No son plug-and-play. Si su proveedor no ofrece servicio postventa, puede necesitar expertos. Además, habrá período de ajuste mientras robots operan diferente tras instalación. Se esperan tiempos de inactividad antes de que todo funcione eficientemente.

Conclusión

Los robots se hacen a imagen humana. Es natural que hayan completado el círculo y sean capaces de identificar e interpretar datos visuales de forma única. Para fabricantes, sería una inversión que añade valor. Sin embargo, un sistema de visión solo es tan efectivo como los robots que tiene. Si cambia a automatización robótica, comience contratando al fabricante de robots industriales adecuado antes de pasar a sistemas de visión.