Tecnologías emergentes de visión 3D para robots industriales

A medida que más industrias acepten la necesidad de robots en sus operaciones, la cantidad de robots industriales instalados en todo el mundo experimentará un crecimiento positivo en los próximos cinco años. Con este creciente interés en la automatización vienen más inversiones en investigación y desarrollo. El resultado son sistemas robóticos más eficientes con componentes más avanzados. Una tendencia creciente para las celdas de trabajo robóticas es la visión automática 3D. Esta tecnología permite que el robot identifique la posición, el tamaño, la profundidad y el color de un objeto. Sectores como la logística, el procesamiento de alimentos, las ciencias de la vida y la fabricación están encontrando formas de automatizar sus procesos utilizando componentes visuales.

¿Cuáles son los diferentes enfoques de la visión 3D?

La tecnología de visión no es una herramienta de "talla única". Ciertos factores como la aplicación, el equipo, el producto, el entorno y el presupuesto determinarán cómo integrar la visión en el proceso. No existe un estándar cuando se trata de configurar imágenes 3D en tiempo real en un sistema robótico. Sin embargo, existen algunas técnicas estándar utilizadas por expertos en integración de visión, cada una diseñada para beneficiar tareas específicas. Estas técnicas son visión estéreo, tiempo de vuelo (TOF), triangulación láser y luz estructurada.

Triangulación láser

Los objetos pasan a través de un haz de luz emitido por un escáner láser. Una cámara colocada en un ángulo específico registra una imagen de la línea láser a medida que pasa el elemento, distorsionando el haz y creando un perfil del objeto.

Luz estructurada

Un proyector crea una delgada banda de luz para proyectar un patrón en un objeto. Cámaras desde diferentes ángulos observan las diversas líneas curvas de la luz para desarrollar una imagen 3D del objeto.

Tiempo de vuelo (ToF)

Una cámara utiliza un escáner láser de alta potencia para emitir luz reflejada desde el objeto hacia el sensor de imagen. La distancia de la cámara al objeto se calcula en función del tiempo de retraso entre la luz transmitida y la recibida.

Visión estereoscópica

El sistema robótico utiliza dos cámaras para registrar la misma vista 2D de un objeto tomado desde dos ángulos diferentes. Luego, el software usa la posición establecida de las dos cámaras y compara los puntos correspondientes en las dos imágenes planas para identificar variaciones y producir una imagen.

¿Qué aplicaciones utilizan la visión robótica 3D?

Existe la necesidad de que el robot industrial moderno detecte objetos, reconozca piezas y agarre componentes en el ángulo correcto. Mientras que los robots tradicionales son perfectos para ubicar partes de manera consistente, la robótica moderna puede coordinar correcciones para detectar dónde está la pieza. En lugar de que toda una línea de producción se detenga porque las acciones posteriores no son un orden indefinido, el sistema reconoce rápidamente un cambio y se adapta a él. Como resultado, una variedad de aplicaciones industriales en todas las industrias invierten en visión robótica 3D. Estos incluyen las industrias de logística, procesamiento de alimentos, ciencias biológicas, manufactura y automotriz. Con tantos sectores en automatización, el uso de la tecnología de visión se está expandiendo a nuevos territorios. Las aplicaciones de despaletización utilizan componentes de visión 3D para escanear paletas llenas de varios tipos de cajas de envío para su clasificación. Usan escáneres para enviar la imagen al software para permitir que el robot detecte los tipos de cajas en función de los patrones de textura y los envíe a las áreas designadas. Una planta de procesamiento de alimentos utiliza tecnología de visión multiespectral e iluminación especial para inspeccionar el producto y detectar el deterioro. Las aplicaciones que tradicionalmente han utilizado tecnología de visión se están actualizando a equipos más innovadores. Una empresa aeroespacial reemplazó las herramientas de inspección tradicionales con escaneo 3D para inspeccionar las palas de las turbinas en busca de imperfecciones, lo que redujo el tiempo de inspección de 18 horas a 45 minutos. La tecnología de visión continuará expandiéndose, con tendencias futuras previstas en aplicaciones de logística, visión artificial multiespectral, adaptación mediante aprendizaje automático con visión 3D y lentes líquidos para permitir imágenes más precisas desde distancias mayores.

Subsistemas y componentes cruciales para aplicaciones de visión

Los sistemas de automatización más coordinados tienen más de un solo sistema de control automatizado y componentes integrados para hacer un ensamblaje de celda de trabajo eficiente. Cuando se trata de incorporar opciones avanzadas de visión en 3D, como seguimiento de objetos, creación de perfiles de productos y selección de contenedores en una línea de proceso, el sistema debe generar datos de imágenes en 3D. El uso de la visión 3D en sistemas robóticos requiere la integración de varios componentes para facilitar el suministro de energía adecuado, el procesamiento en tiempo real y la seguridad. Otro componente crítico de la automatización exitosa es la capacidad de comunicación. Es una buena práctica en la era digital tener puertos de conectividad para conectar digitalmente un sistema a otros equipos para compartir datos. Las tecnologías robóticas emergentes facilitan la conectividad Wi-Fi con el mismo propósito. En la etapa de diseño, llevar a cabo un estudio de evaluación de riesgos es la única forma de identificar y eliminar problemas de un sistema que podría correr el riesgo de funcionar mal. Un robot habilitado para visión 3D puede detener el equipo de manera segura para evitar lesiones y daños al equipo. Si los compradores invierten en la investigación y la planificación inicial, el resultado será un sistema automatizado flexible y fácil de usar.

Conclusión

La fabricación moderna exige más de menos, con líneas de producción más eficientes que necesitan proporcionar una mayor producción. La influencia de la visión robótica continuará expandiéndose a diferentes áreas de producción y encontrará nuevas formas de mejorar los procesos automatizados. Espere que más componentes visuales en 3D se vuelvan comunes en los sistemas automáticos en el futuro.