Escaneado láser automático usando un robot colaborativo

Los fabricantes están integrando, cada vez más, procesos automatizados. Para los talleres de mecanizado esto es comúnmente ejemplificado en forma de fresas y tornos, entre otros equipos, con robots CNC de carga y descarga. De hecho, avances recientes en tecnología de robots colaborativos, es decir, robots que pueden operar de forma segura junto con empleados en planta, sin necesidad de reja de protección, están abriendo oportunidades para aplicar la automatización en nuevas formas.

Perceptron, fabricante de una amplia gama de equipo de metrología industrial, trae el concepto de robots colaborativos a la inspección y medición de piezas automatizadas con su AutoScan Collaborative Gauge, el cual se presentó en una reciente inauguración en Exact Metrology en Cincinnati, Ohio. Keith Mills, vicepresidente de marketing global de Perceptron, indica que el AutoScan es el primer sistema de escaneado láser programable que permite escaneado en 3D, medición dimensional y verificación dimensional aprovechando una plataforma de robot colaborativo.

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El AutoScan es una alternativa de los dispositivos de escaneado láser manual convencionales en los que los usuarios maniobran continuamente el láser a través de la superficie de una pieza  como si estuvieran “pintándola”. Por el contrario, la plataforma de robot colaborativo programable permite llevar a cabo rutinas automatizadas de escaneado de piezas junto con los empleados de planta, evitando la infraestructura de seguridad que es necesaria para los robots convencionales.

Los tres componentes principales del sistema son el robot colaborativo, el sensor de escaneado láser Helox 3D de Perceptron y su software Vector. El sensor de escaneado está montado sobre el brazo del robot de seis ejes, que emplea tecnología integrada de detección de fuerza que causa que su movimiento se detenga si éste hace contacto con una persona (de acuerdo con lo definido en la norma de seguridad para robots industriales ISO 10218-1:2011). El AutoScan tiene un alcance de robot de 1,300 mm de radio y un alejamiento de 200 mm (se ofrecen también áreas de trabajo más grandes), se ofrece un montaje fijo rígido o, de forma opcional, un soporte móvil para permitirle ser desplegado en diferentes áreas del taller, según se requiera.

El escáner láser Helix emplea MEMS (sistemas microelectromecánicos, por sus siglas en inglés), tecnología óptica de estado sólido, y toda la operación de escaneado de piezas se lleva a cabo por el robot multiaxial en una posición estática. Mills indica que, con este enfoque, el robot es usado sólo como un dispositivo de posicionamiento para el escáner láser en el extremo del brazo. De esta forma, los posibles errores de medición debidos a la aceleración del robot y la posible deflexión de la estructura del robot, por ejemplo, no son introducidos en el proceso de escaneado.

El sensor Helix emplea un láser de clase 2M para capturar una representación digital 3D de la pieza y reporta formas complejas y desviaciones superficiales relacionadas con el modelo CAD de la pieza, junto con la información discreta de operaciones críticas, como agujeros, ranuras y vástagos. La capacidad de autoaprendizaje permite programar el movimiento del robot de forma manual al moverlo hacia cada posición de escaneado.  Todos los movimientos del robot son escritos automáticamente en el programa de inspección de la pieza para permitir que las piezas subsecuentes sean inspeccionadas automáticamente. No se requiere amplia experiencia en metrología para programar o usar el dispositivo, indica Mills.

Se pueden programar hasta 200 líneas de escaneado por operación con extracción automática de operaciones a partir del conjunto de datos de la nube de puntos generada, permitiendo inspeccionar múltiples operaciones con el robot en modo estático. La densidad de línea láser configurable permite definir los intervalos de línea de escaneo con tamaños de hasta 0.1 mm y, según se indica, la longitud de línea así como la orientación de ±45 son fáciles de programar.

El software de análisis y reporte Vector ofrece monitoreo de estatus en tiempo real, mostrando resultados inmediatos por medio de un monitor de mediciones, alarmas de límite de tolerancia y una visualización de la tendencia de la pieza de un solo vistazo. Se ofrece también un paquete de generación de informes SPC con base de datos histórica para trazabilidad, análisis de datos para mejoramiento de procesos y acceso remoto a los resultados de inspección. El software incluye un completo sistema de dimensionamiento y generación de tolerancias geométricas (GD&T, por sus siglas en inglés), así como una función de extracción con autoaprendizaje “Autosolve”, basada en operaciones típicas para medición de agujeros y vástagos, por ejemplo.