Robots muy independientes
Picking totalmente automatizado de productos sueltos desconocidos
En el ámbito de la logística interna los robots se han convertido en auténticas estrellas del espectáculo cuando aparecen en ferias o en revistas especializadas. La mayoría de las veces se trata de los clásicos robots de brazo articulado de seis ejes que buscan dar el salto de la producción a la logística con el objetivo de llegar a manipular piezas pequeñas de forma totalmente automatizada. La escasez de mano de obra es uno de los factores que han impulsado la robotización de procesos, donde el gran desafío no son los componentes técnicos como el robot o el brazo de agarre, sino la necesidad de diseñar nuevos procesos empresariales integrales. Dado que los robots solo son capaces de manipular una parte de los artículos de cada surtido, pueden producirse flujos paralelos de mercancías y, con ello, riesgos potenciales en cuanto al flujo global, los inventarios, la sincronización y la consolidación.
El robot de picking "autopick" de la empresa psb intralogistics GmbH, con sede en la localidad alemana de Pirmasens, afronta este reto con garantías. Se trata de una solución de picking de piezas sueltas totalmente automática cuyo núcleo central lo componen un robot de agarre, una red TI y un potente sistema de procesamiento de imágenes equipado con dos cámaras 3D Ensenso de IDS Imaging Development Systems GmbH.
Aplicación
El sistema de visión artificial constituye los ojos del robot. Este reconoce las superficies de agarre disponibles de los objetos que se encuentran dentro del contenedor y calcula los puntos de agarre y las trayectorias que puede seguir el robot sin colisionar con nada. El robot es capaz de agarrar productos sueltos desconocidos y depositarlos en el sitio menos lleno del contenedor de destino. El robot está equipado con ventosas que garantizan un agarre delicado de los objetos correspondientes y no necesita un aprendizaje previo (teach-in) de cada uno de estos objetos. Tanto si se trata de frascos para medicamentos o de paquetes con bolsitas de te, el brazo multifuncional se puede configurar específicamente para una gran variedad de artículos con las más diversas unidades de embalaje. Con el tiempo, el robot va aprendiendo qué formas de agarre funcionan mejor con qué artículos. El rendimiento que puede alcanzar el sistema, garantizando en todo momento la seguridad de proceso, depende en gran medida de las características de los objetos a procesar, pero suele situarse entre 300 y 500 unidades por hora.
Dos cámaras 3D Ensenso N35 proporcionan al sistema los datos gráficos necesarios mediante la técnica "Projected Texture Stereo Vision". Cada modelo utiliza dos sensores CMOS y un proyector, que proyecta texturas auxiliares sobre el objeto que se desea captar incluso con condiciones lumínicas desfavorables. Este sistema funciona según el principio de la visión estereoscópica (Stereo Vision), que imita la visión humana. El resultado es una nube de puntos 3D que proporciona los datos tridimensionales de los objetos necesarios.
Para integrar las cámaras en el robot autopick, psb intralogistics utilizó el kit de desarrollo de software Ensenso SDK. Además de asistentes que facilitan la instalación y la calibración de las cámaras 3D, el kit incorpora la opción de realizar un procesamiento de imágenes basado en GPU, acelerando así el procesamiento de datos 3D.
Por otra parte, permite obtener una única nube de puntos 3D de todas las cámaras utilizadas en el sistema multicámara —un requisito esencial para esta aplicación— y posibilita la composición en vivo de las nubes de puntos 3D desde múltiples perspectivas.
La primera cámara está instalada encima del contenedor origen para poder tenerlo en cuenta como posible obstáculo a la hora de planificar la trayectoria del brazo robótico. Aquí se presentan los objetos desconocidos y se generan las nubes de puntos para la búsqueda de los puntos de agarre. Esto último se consigue con la ayuda del software Mikado ARC (Adaptive Robot Control) de isys vision, que combina la tecnología 3D de visión estéreo de la Ensenso con un controlador adaptativo de robot fácilmente configurable. El resultado es una solución integral de visión robótica en 3D para aplicaciones de bin picking y la manipulación de piezas por parte de robots autónomos como el autopick. En lugar de seguir rutas fijas preestablecidas y aprendidas, el robot se orienta por la habitación de forma autónoma y reacciona ante cualquier circunstancia.
La segunda cámara se encuentra encima del contenedor destino, donde el robot busca espacios libres. Este también calcula la altura Z del contenido de la caja para poder tener en cuenta este dato a la hora de determinar el lugar en el que debe depositarse el objeto. El llenado uniforme del contenedor de destino y la deposición delicada de los productos en la caja son dos requisitos fundamentales, sobre todo cuando se trata de objetos que se pueden romper fácilmente. La captación de imágenes se realiza de forma asíncrona a los movimientos del robot con el fin de optimizar el tiempo de ciclo.
Elegimos la Ensenso N35 por su diseño compacto y por la elevada calidad de la nube de puntos. Para el campo visual que teníamos en mente la serie N es ideal.
"La configuración de la cámara se puede adaptar de forma fácil y precisa al surtido de productos correspondiente y pueden realizarse ajustes incluso con el proceso en marcha", explica el responsable de sistemas de psb intralogistics. La información sobre las tareas de picking y las órdenes de preparación se intercambian a través de la interfaz conectada con el sistema de gestión de almacenes.
Perspectiva
La venta online de productos seguirá experimentando un fuerte crecimiento en los próximos años, lo cual recrudecerá aún más la competencia en el sector del E-Commerce. En este contexto, las tecnologías intralogísticas innovadoras otorgarán una ventaja competitiva clave. Por otra parte, el sector logístico es uno de los sectores más afectados por la escasez de mano de obra cualificada, sobre todo si miramos al largo plazo. Por ello, la elevada eficacia y rentabilidad que ofrecen los robots de picking les valdrá, en los próximos años, un puesto fijo en la plantilla. Con la integración de la inteligencia artificial, estos robots serán capaces de ejecutar con precisión y fiabilidad muchas otras tareas aparte del picking, ya sea de forma autónoma o en colaboración con humanos. Los sistemas de procesamiento de imágenes, por ejemplo con cámaras 3D, proporcionarán la capacidad de visión y la seguridad necesarias para ello.
Ensenso N35: Visión artificial 3D rápida y precisa
- Interfaz GigE para una aplicación universal y flexible
- Carcasa de aluminio robusta y compacta
- IP65/67
- Sensores CMOS global shutter y proyector de patrones con LED azul o infrarrojo
- fps máx. (3D): 10 (2x binning: 30) y 64 niveles de disparidad
- fps máx. (offline processing): 30 (2x binning: 70) y 64 niveles de disparidad
- Diseñada para distancias focales de hasta 3000 mm (N35) y campos visuales variables
- Generación de una única nube de puntos 3D a partir de todas las cámaras del modo multicámara
- Generación directa de las nubes de puntos 3D desde varias perspectivas
- Tecnología FlexView integrada para una mayor precisión de las nubes de puntos y una mayor solidez de los datos 3D de superficies complejas
- Sistema "Projected Texture Stereo Vision" para la captura de superficies sin textura
Cliente
psb intralogistics GmbH diseña e implementa sistemas integrales para el flujo de materiales y el almacenamiento interno destinados a empresas productoras y distribuidoras. Desde que se fundara hace más de 130 años, se ha convertido en una de las empresas proveedoras de soluciones intralogísticas más importantes de Europa. Las soluciones diseñadas a medida de las necesidades de cada cliente superan con creces a los sistemas logísticos "prefabricados" en términos de eficiencia y rentabilidad.
https://www.psb-gmbh.com
