¿Cómo se lleva a cabo la aplicación del sistema pick and place en robótica?

La técnica de pick and place en la industria es aquella en la que se debe seleccionar y colocar productos, llevando a cabo procesos de ordenar, recolocar, empaquetar y paletizar entre otros.

Estos procesos habitualmente son repetitivos y llevarlos a cabo con operarios implica un trabajo lento, por lo que es  una tarea poco atractiva para los operarios además de presentar problemas de puestos de trabajo poco ergonómicos.

En este campo se ha avanzado mucho con el uso de robots específicos para procesos de pick and place los cuales aportan dos grandes ventajas, realizan estos procesos muy rápido reduciendo los tiempos y minimiza prácticamente a cero los errores, por otra parte descargan los trabajos repetitivos a los operarios, evitando que estos trabajadores realicen acciones poco satisfactorias dedicándose a otras donde poder desarrollarse mejor como operarios cualificados.

En la realización de procesos productivos la integración de sistemas automatización permite mejorar los tiempos y está desplazando el perfil de operarios dedicándose estos a otros procesos que aportan mayor valor al producto final.

Aplicaciones de los robots Pick & Place

Este tipo de robots pick and place son bastante adaptables a la zona de manufactura final de productos o piezas, de modo que su instalación general requiere un soporte adecuado que permita al robot abarcar toda la zona de trabajo.

La integración de estos robots es promovida por AER “Asociación Española de Robótica y Autmatización”.

Los productos son captados por un sistema de visión el cual determina su colocación inicial, posteriormente el brazo del robot, con la ayuda de una garra en la muñeca final adecuada al producto que se haya de tratar,  recogerá el producto y lo colocará en la posición deseada.

Es sorprendente observar la velocidad de trabajo que puede adquirir este sistema, cuando el método de visión y del trabajo del brazo se integran en el proceso productivo. En el siguiente vídeo se muestra un ejemplo de aplicación de estos sistemas.

El uso de este tipo de robots pick and place conlleva una serie de beneficios para el proceso productivo:

• Realiza procesos de empaquetado rápido y de calidad, reduciendo errores.
• Capaz de realizar clasificaciones de distintos productos en su zona de acción y tratarlos de forma independiente.
• Lleva a cabo un control de calidad en la visión pues solo seleccionará aquellos productos que cumplen los parámetros adecuados.
• Aumenta el rendimiento del proceso global al realizar su trabajo a una alta velocidad, (existen procesos en los que se gestionan hasta 200 productos por minuto).
• La alta precisión de estos sistemas en el picking, colocando el producto con una alta precisión superando al operario.
• Permite interconexión con otros sistemas de PLC y Gestión.

Selección adecuada de robots Pick & Place

El primer paso para llevar a cabo la implementación de una aplicación pick and place con robot será  conocer las necesidades y especificaciones del proceso que pretendemos automatizar.

Por otra parte debemos investigar las distintas soluciones aportadas por distintos fabricantes y aportar además de las necesidades previas otras ventajas (aumento de la producción, recuento de inventario, control de calidad pieza a pieza, etc.)

Para ello contamos con un gran número de fabricantes y de distribuidores que nos pueden asesorar como por ejemplo en este catálogo de fabricantes robots pick and place.

La gran aplicación de estos sistemas de pick and place consiste en realizar ciclos de recogida de producto, colocación del mismo y vuelta a empezar a una velocidad muy superior a la que podría hacerlo un operario, como se observa en el siguiente vídeo.

Si bien podemos pensar que estas aplicaciones se limitan al uso en procesos productivos de fabricación mecánica como pueden ser piezas metálicas o materiales rígidos, debemos ampliar el horizonte de estos procesos.

Podemos ver aplicaciones de pick and place con robots en todos los sectores, incluso en el sector alimentario donde se requieren además estrictas normas de higiene y control de trazabilidad.

Especificaciones de Robots de manipulación

Para llevara a cabo una buena implantación de un robot de pick and place debemos conocer cuáles son las especificaciones a tener en cuenta de estos equipos para aplicar al proceso productivo que queramos adaptar.

Necesidades y reducción tiempo:

La principal medida de producción de esta instalación será el número de productos que puede gestionar por minuto.

Minimizar recorridos de la zona de reposo y que la altura este reducida lo máximo posible conlleva un incremento importante del ratio de productos por minuto gestionados.

Selección de variables del robot:

Para una correcta selección de robot debemos conocer al menos las siguientes variables de uso en este entorno de producción.

• La carga total que admite la garra.
• Las posibles trayectorias.
• El espacio de trabajo, tanto en plano de trabajo como altura.
• La precisión de colocación.
• Sincronismo con otros elementos, como cintas transportadoras.
• Ciclos por minuto para determinar la velocidad del robot y viabilidad para alcanzar la producción requerida.

Componentes de un sistema pick & place con robot

Debemos distinguir entre tres partes fundamentales como son: el brazo con la garra, el sistema de visión y el controlador.

La garra:

La garra de manipulación es uno de los elementos más importantes y de los que existen varios tipos en función del producto a coger.

Existe una gran cantidad de herramientas finales a implantar en un brazo robot en función de las necesidades.

Entre los distintos tipos de garras destacar los siguientes.

• Las garras de vacío son más simples y rápidas en su trabajo.
• Las pinzas mecánicas proporcionan más precisión y están limitadas en apertura.

El controlador:

Es el cerebro de todo el sistema, este elemento contiene la programación necesaria con al que poder detectar cada producto así como controlar y calcular las trayectorias necesarias para la recogida y colocación del producto.

La programación debe incluir pautas de decisiones para minimizar el tiempo, seleccionar el producto más cercano, calcular cuántos productos hay en la zona de trabajo y actuar para recoger todos en el tiempo y  la forma adecuada.

El controlador debe recibir información del sistema de visión artificial, gestionar y calcular las acciones a llevar a cabo y actuar sobre los elementos de control del brazo y garra.

Visión artificial:

Es un elemento esencial en las aplicaciones de pick and place para robots, pues de este sistema depende que el controlador del robot pueda conocer las coordenadas de la posición de cada producto.

La visión artificial debe mandar información suficiente para detectar cada producto y su ubicación, este envío de información ha de ser solo el suficiente para minimizar el tiempo que el controlador necesita.

Existen fabricantes centrados en la visión artificial como Pickit3D.

El existo de un funcionamiento correcto de la visión artificial en un proceso de pick and place conlleva tener en cuenta una iluminación adecuada así como un contraste de color entre el producto y el plano de trabajo adecuado.

Conclusiones y argumentos para el uso de Pick and Place en robótica

Los procesos de pick and place de productos son trabajos tediosos para operarios y a menudo necesitan de mucho tiempo sin aportar valor al producto.

La implantación de un sistema de este tipo en la empresa puede ofrecer un considerable ahorro de tiempo que se puede destinar a ampliar la producción general, son argumentos muy interesantes para cualquier empresa de producción.

¡Estos sistemas ya están en el mercado!

Funcionan correctamente y ofrecen grandes beneficios en tiempos y producción.

Son sistemas a tener en cuenta para cualquier empresa de producción ya que se adaptan a cualquier producto, mejorando la producción.