Revolucionando la robótica: Sistemas de visión mano-ojo avanzados para movimiento mejorado

En robótica, un sistema mano-ojo denota una configuración donde un sistema de visión está directamente unido al brazo robótico, generalmente detrás de la última articulación. En otras palabras, el sistema de visión se mueve junto con el brazo robótico. Este enfoque es relativamente nuevo en robótica y ofrece una alternativa al montaje fijo tradicional del sistema de visión, generalmente sobre el volumen de trabajo del robot. Aunque el enfoque mano-ojo puede beneficiar a muchas aplicaciones, su potencial hasta ahora ha estado limitado en gran medida por los sistemas de visión estándar. Photoneo llega con una solución definitiva que finalmente pone fin a estas limitaciones basadas en visión.

Ventajas del enfoque mano-ojo

El enfoque mano-ojo es muy útil en aplicaciones específicas ya que ofrece varias ventajas sobre el método de sistema de visión fijo. En primer lugar, puede cubrir un volumen de escaneo mucho mayor ya que puede dirigirse específicamente al área de interés, ofreciendo mucha más flexibilidad que el enfoque anterior. El sistema de visión está así limitado solo por el alcance del robot en lugar de por su propio volumen de escaneo.

Dado que la distancia de escaneo es uno de los principales parámetros que determinan la precisión del escaneo, un sistema de visión mano-ojo con un rango de escaneo más corto puede proporcionar un nivel de detalle mucho mayor comparado con un sistema de visión fijo con una gran distancia de escaneo. Si un cliente tiene un contenedor grande lleno de piezas pequeñas, el mayor nivel de detalle se logrará usando un escáner pequeño con un rango de escaneo corto montado en el brazo robótico. El robot puede así acercarse al contenido del contenedor con el escáner desde una distancia óptima y escanear las piezas individuales desde diferentes ángulos y perspectivas. Sin embargo, cuando un sistema de visión fijo proporciona un nivel de detalle satisfactorio (como el Escáner 3D PhoXi XL de Photoneo), es aconsejable elegir el enfoque de sistema de visión fijo.

Un sistema mano-ojo también es una opción ventajosa en caso de que una aplicación comprenda dos o más contenedores. Una configuración estándar con un sistema de visión fijo requeriría un eje lineal sobre los contenedores o múltiples sistemas de visión. Un sistema mano-ojo bastará con un escáner que se mueva con el brazo robótico de un contenedor a otro. 

La capacidad de escanear el contenido del contenedor desde una distancia cercana y desde cualquier perspectiva también elimina eficazmente los desafíos relacionados con las sombras. Las paredes del contenedor o un sistema de visión montado sobre el contenedor de forma fija pueden proyectar sombras en ciertas secciones del contenedor, inhibiendo la adquisición adecuada del escaneo de algunas piezas. En tales casos, se necesita un compromiso para encontrar la posición óptima del escáner en relación con el contenedor y a veces las piezas necesitan reordenarse manualmente. El enfoque mano-ojo puede superar fácilmente este desafío.

Finalmente, algunas aplicaciones pueden requerir ajustes especiales en la habitación donde se coloca la celda robótica – especialmente cuando se trata de la reducción de luz ambiental. La posibilidad de escanear el contenedor desde varias vistas minimiza la necesidad de oscurecer toda la habitación, permitiendo capturar un lado del contenedor primero y luego otro.

Los sistemas mano-ojo presentan un enfoque moderno con popularidad creciente, que gana terreno firme en un número creciente de aplicaciones robóticas. Sus beneficios se vuelven aún más importantes con el auge de la robótica colaborativa. Sin embargo, se debe tener en cuenta que el despliegue del enfoque mano-ojo solo tiene sentido real en tipos específicos de aplicaciones.

Consideraciones importantes antes de desplegar el enfoque mano-ojo 

La elección del enfoque mano-ojo debe ir siempre precedida de una cuidadosa consideración de los requisitos e intrincaciones de una aplicación dada. Aunque este tipo de configuración proporciona varias ventajas, hay ciertos factores que deben considerarse antes de decidirse por el enfoque mano-ojo.

Los sistemas mano-ojo requieren una instalación más difícil que las configuraciones con un sistema de visión fijo. También es más difícil encontrar una forma óptima de gestionar los cables que alimentan el sistema de visión desplegado.

Además, como el escáner está unido al brazo robótico, puede restringir los movimientos del robot. Por tanto, es aconsejable usar un sistema de visión más pequeño. Los modelos más adecuados de la familia Photoneo PhoXi 3D Scanner son XS, S, M y de MotionCam-3D modelos S, S+ y M, cubriendo juntos un rango de escaneo desde 16 centímetros hasta 1,5 metros.

Otro inconveniente de los sistemas mano-ojo es un mayor riesgo de colisión con el sensor y posibles dificultades para encontrar la posición óptima en el brazo robótico para el sistema de visión, especialmente si es de mayor tamaño. Otra desventaja importante es el hecho de que los movimientos del robot causan vibraciones, que los sistemas de visión de área de alta precisión estándar no pueden manejar. Por esto, el brazo robótico necesita quedarse quieto durante la adquisición del escaneo, lo que puede prolongar el tiempo de ciclo. Como resultado, el enfoque mano-ojo no es la solución adecuada para aplicaciones críticas en tiempo.

En muchos casos, es mejor elegir el enfoque de sistema de visión fijo con un sistema de visión 3D de alta calidad con un gran volumen de escaneo como el Photoneo PhoXi 3D Scanner XL que optar por un sistema mano-ojo con instalación/configuración difícil.

Por supuesto, hay aplicaciones donde la configuración mano-ojo sí es la mejor opción y que sí se benefician enormemente de este enfoque. En esos casos, los inconvenientes descritos de los sistemas mano-ojo pueden superarse con la revolucionaria tecnología "Luz Estructurada Paralela" de Photoneo – el único enfoque de detección 3D que puede resistir eficazmente las vibraciones, permitiendo así escaneo 3D de alta calidad de objetos en movimiento sin artefactos de movimiento.

Coordinación mano-ojo en movimiento

La tecnología "Luz Estructurada Paralela", implementada en la cámara 3D Photoneo MotionCam-3D, permite coordinación mano-ojo sin ningún compromiso. MotionCam-3D es el único sistema de visión 3D que proporciona escaneos de alta calidad incluso durante el movimiento del brazo robótico. La cámara es altamente resistente a las vibraciones y no requiere detener el robot. 

Dado que la tecnología permite la captura de objetos que se mueven hasta a 144 kilómetros por hora, las vibraciones causadas por el movimiento del brazo robótico no tienen efecto en la calidad de los datos de nube de puntos 3D. La cámara proporciona una resolución de 0,9 Mpx y una precisión de 300 – 1250 μm en los cinco modelos disponibles (S, S+, M, M+, L). Al cambiar al modo estático, los parámetros son aún mayores, ofreciendo una resolución de 2 Mpx y una precisión de 150 – 900 μm.

El mayor beneficio de esto es que el robot no necesita detenerse para hacer un escaneo, lo que acorta drásticamente el tiempo de ciclo en comparación con todas las demás tecnologías disponibles en el mercado. Así abre la puerta a nuevas aplicaciones como el seguimiento instantáneo de la posición del objeto.

Este argumento sigue siendo relevante también en el contexto de la robótica colaborativa, que generalmente ha estado muy limitada por los inconvenientes de los métodos estándar. Los robots colaborativos son más lentos per se que los robots industriales y cuando se combinan con el enfoque mano-ojo, los tiempos de ciclo se prolongan aún más. MotionCam-3D supera esta limitación y funciona perfectamente también si se une al brazo de un robot colaborativo.

MotionCam-3D está disponible en cinco modelos – los más adecuados para aplicaciones mano-ojo son los modelos S, S+ y M. El modelo más pequeño S es adecuado para un rango de escaneo entre 366 – 558 mm, mientras que el modelo S+ con las mismas dimensiones de cuerpo (80 x 68 x 307 mm) ofrece un campo de visión extendido con un rango de escaneo entre 630 – 1574 mm. El modelo M es la elección correcta para una distancia de escaneo que va de 497 a 939 mm.

MotionCam-3D llega como solución definitiva para cualquier tipo de tareas robóticas – ya sea que involucren escenas estáticas o dinámicas. Las limitaciones basadas en sistemas de visión del enfoque mano-ojo son ahora cosa del pasado. MotionCam-3D ofrece la mejor resolución y precisión para escaneo a alta velocidad, resistencia eficaz a vibraciones y tiempos de ciclo más cortos que nunca.

Si considera desplegar un enfoque mano-ojo en su aplicación, no dude en contactarnos. Estaremos encantados de consultar su proyecto y sugerirle la mejor solución.