Cómo 6 Características Clave Permiten a Escáneres 3D Industriales Superar Entornos Difíciles

Este mes, Photoneo lanzó la nueva generación del Escáner 3D PhoXi con muchas actualizaciones significativas. ¿Por qué hicimos estos cambios y cómo ayudarán a los clientes en sus aplicaciones industriales? El Director de Detección 3D de Photoneo, Marcel Svec, y el Jefe de I+D, Svorad Stolc, ayudan a responder estas preguntas en el siguiente artículo.

Rendimiento estable en condiciones industriales difíciles

La creciente necesidad de automatización inteligente ha causado que la visión 3D, como parte integral de la robótica guiada por visión, haya estado expandiéndose continuamente hacia nuevos mercados. Gradualmente, la visión 3D ha entrado en áreas de aplicación como guía robótica, despaletizado, manipulación avanzada de objetos, despaletizado, corrección de trayectoria, ensamblaje, control de calidad, inspección o evaluación de forma.

Estas soluciones de automatización a menudo necesitan implementarse en entornos industriales desafiantes que exponen los sistemas de visión 3D a polvo, humedad, agua, luz ambiental, o temperaturas altas, bajas e incluso variables. Estos factores plantean requisitos exigentes tanto en el hardware como en el rendimiento de los sistemas de visión 3D. Los mejores dispositivos de escaneo 3D necesitan estar completamente optimizados y proporcionar precisión micrométrica y alta resolución —sin embargo, también necesitan resistir entornos industriales duros para mantener su rendimiento de más alta calidad en condiciones difíciles. Hay varios aspectos que afectan la durabilidad de los sistemas modernos de visión 3D y ayudan a mantener su rendimiento estable y preciso en circunstancias desafiantes. ¿En qué consisten?

Estabilización térmica

Para extender el rango de aplicaciones posibles y asegurar que un escáner 3D proporcionará rendimiento estable y fiable no solo en temperaturas altas o bajas sino también bajo condiciones térmicas cambiantes —lo que generalmente plantea un gran desafío a los sistemas de visión 3D— necesita contar con un modelo avanzado de calibración térmica. Esta característica le permitirá desplegar su escáner en aplicaciones que requieren exposición del dispositivo a condiciones térmicas verdaderamente exigentes y su rendimiento permanecerá inalterado.

Alimentación por Ethernet

A menudo ocurre que los dispositivos de escaneo 3D cuentan con dos conectores diferentes —conectores personalizados proporcionando alimentación, y conectores Ethernet o USB permitiendo comunicación de datos. Esta configuración es más cara, más complicada respecto a la instalación, y también puede plantear más limitaciones, por ejemplo en la longitud del cable.

PoE —Power over Ethernet, es una solución técnica elegante que proporciona tanto datos como alimentación sobre un solo cable. Ofrece muchos beneficios que lo hacen una opción preferida para adopción en entornos industriales. PoE es fiable, estable y robusto. Es rentable en términos de instalación y mantenimiento, y también seguro ya que asegura protección contra sobrecorriente, subcorriente y fallos. PoE proporciona gran flexibilidad ya que está basado en estándares, garantizando interoperabilidad entre diferentes proveedores. Otra ventaja de PoE es que permite a los usuarios usar cables más largos de 30 m.

Aunque PoE es la opción preferida, decidimos soportar dos estándares para satisfacer las necesidades de todos los clientes —así que los usuarios también pueden alimentar sus dispositivos por 24 V. Esta alternativa también es fiable y segura, operando con circuitos limitadores para proteger contra cortocircuitos. Otra ventaja es que 24 V tiene mayores capacidades de ride-through, lo que ayuda a los dispositivos a sobrevivir mejor a caídas de voltaje. En caso de accidente, no hay riesgo de lesión personal.

IP65: Estanco al polvo y resistente al agua

La alta calidad mecánica no solo asegura que el dispositivo pueda funcionar de forma fiable en condiciones desafiantes sin sufrir daño sino que también minimiza el riesgo de servicio innecesario y costos de reparación relacionados. El sistema universal de clasificación IP proporciona a compradores y usuarios una cuenta muy exacta de qué tan seguro es usar un dispositivo en entornos y aplicaciones específicas. La clasificación IP consiste en dos dígitos. El primer dígito indica cuánta intrusión sólida puede manejar el producto, y el segundo dígito indica el grado de tolerancia al agua.

Los escáneres 3D de grado industrial deberían aspirar a un mínimo de IP65. Los escáneres con esta clasificación son completamente estancos al polvo y protegidos contra chorros de agua de baja presión, 6.3 mm, provenientes de cualquier dirección y ángulo. Así puede usar los escáneres en naves polvorientas o húmedas, sin necesidad de preocuparse por partículas sólidas y líquidos entrando en la carcasa y dañando el dispositivo. Aun así, aunque tales entornos no dañarán el dispositivo, generalmente no son óptimos si necesita lograr escaneos de alta calidad y bajo ruido ya que afectan significativamente las condiciones ópticas de la adquisición.

Conectores M12

Conectores M12 se han convertido en la opción preferida para aplicaciones industriales por varias razones. Conectores con bloqueo roscado proporcionan conexión fiable y segura, y su diseño circular asegura robustez inigualable que protege el dispositivo de polvo, humedad y otros contaminantes, pero también contra efectos potenciales de impacto, vibración o cambios de temperatura. Una gran ventaja es también su tamaño compacto con respecto a la necesidad creciente en aplicaciones industriales de miniaturización de componentes y demandas siempre crecientes de transmisión de potencia y datos.

GPU rápida

El tiempo es un factor crítico en escaneo 3D, por lo que también hicimos mejoras significativas en este respecto. Utilizando la potencia de NVIDIA Jetson TX2, la nueva generación del Escáner 3D PhoXi permite a los usuarios ahorrar 40% del tiempo de cómputo, lo que hace 200 ms del tiempo total de escaneo. Esto puede acortar el tiempo de ciclo o, en caso de una adquisición más larga, proporciona datos de mayor calidad y en menos tiempo que antes. Otra ventaja de usar una GPU es que el cómputo se ejecuta en el dispositivo, lo que ahorra recursos del PC, dejando espacio para más aplicaciones de usuario.

Firmware potente

Porque el software y firmware son componentes inextricables de cualquier sistema de visión 3D, fue importante hacer actualizaciones en estas áreas también. Junto con mejoras generales, el firmware ahora ofrece más ajustes de usuario para mejor control de todo el proceso de escaneo. También viene con algoritmos mejorados para supresión de luz ambiental, gracias a los cuales los escáneres 3D entregan rendimiento superior incluso en configuraciones de luz ambiental brillante —un factor que generalmente plantea grandes desafíos a los sistemas de visión 3D.

Otra gran actualización se relaciona con filtrado de reflexión —los nuevos algoritmos inteligentes eliminan artefactos que ocurren en áreas de geometrías de escena complejas donde la reflexión de patrones proyectados causa ruido y mediciones incorrectas. Esto ocurre con cualquier tipo de dispositivo de escaneo que use su propio método de iluminación. Gracias al nuevo filtro de reflexión, los escáneres 3D eliminan significativamente mediciones erróneas.

Lea más sobre supresión de luz ambiental y filtrado de interreflexión en otra publicación del blog que estamos preparando para usted.