Opel y O3D: vista desde arriba
El sensor O3D
El sensor de visión O3D302 de ifm es una cámara 3D con evaluación de imágenes integrada. La resolución del sensor de imagen PMD es de 176 x 132 píxeles.
Para cada uno de los 23.232 píxeles, el sensor proporciona un valor de distancia preciso, hasta 25 veces por segundo. A diferencia de los escáneres láser, el sensor de visión 3D de ifm no tiene piezas móviles. Esto lo hace especialmente robusto, pequeño, ligero y económico.
Dado que la imagen en 3D se evalúa en el sensor, no es necesario realizar una evaluación externa de la imagen. La distancia entre la pinza y el sensor se evalúa mediante posiciones definibles en la imagen de la cámara (denominadas ROI o regiones de interés). La evaluación integrada detecta si la pinza está "abierta" o "cerrada". Los resultados se transmiten al controlador mediante la interfaz Ethernet integrada a través de TCP/IP, PROFINET IO o EtherNet/IP. También se puede visualizar la imagen de la cámara en tiempo real.
Con el software "Vision Assistant", el usuario puede, por ejemplo, ajustar fácilmente los parámetros del sensor, definir las ROI o configurar la función de salida. Este software está disponible tanto para PC de Windows como para iPads.
En el sistema de soldadura se sueldan entre sí varias placas de chapa preparadas para formar un subconjunto.
Vista desde arriba
Dos sensores O3D se instalan en la parte superior del sistema de soldadura, uno en el área de colocación del componente y el otro, en el área de soldadura propiamente dicha. Ambos están mirando hacia abajo, con un campo de visión que engloba las chapas a soldar y las pinzas en el dispositivo de montaje.
Fabian Gulla, ingeniero de aplicaciones de procesamiento de imágenes y robótica en el departamento de ingeniería de planta de Opel, explica la función de los sensores: "Utilizamos el sensor para medir la distancia. Hemos definido varias "regiones de interés" que detectamos. Por un lado, están las pinzas y sus posiciones finales, y por otro, están los propios componentes, cuya presencia debe comprobarse. Naturalmente esto también se podría detectar con varios sensores fotoeléctricos unidimensionales orientando cada sensor a un área. La ventaja del O3D es que solo se necesita un sensor para definir varias ROI con el software. Hemos alineado las ROI a las posiciones finales de las pinzas y a las piezas de trabajo y, a continuación, simplemente se utiliza la medición de distancia para detectar si está presente un componente o si la pinza ha llegado a su posición final.
Imagen 1: El sensor 3D supervisa varias posiciones simultáneamente desde arriba. Imagen 2: Instalación de soldadura en la zona de construcción de carrocerías.
Ahorro de costes
En lugar de emplear muchos sensores, un solo sensor 3D detecta simultáneamente la posición en varios puntos del equipo. Con el sensor de visión O3D se puede sustituir aproximadamente el 80% de los sensores convencionales en esta planta.
Además existe un mayor potencial de ahorro al reducir el cableado, los accesorios de montaje y los puntos de E/S en el controlador.
Visualización
Para una mayor transparencia en el proceso, Opel ha instalado una pantalla para visualizar la planta. Además de la visualización gráfica del proceso, el O3D también puede proporcionar una imagen en tiempo real.
Gracias a esta, la ventaja del sensor de ifm es que hemos asignado posiciones finales a las pinzas y los componentes, los cuales se visualizan en la imagen. Los colores rojo y verde señalan al operario si se ha colocado una pieza de trabajo y si la pinza está abierta o cerrada.
Esto no supone más trabajo de programación porque los parámetros del sensor deben ajustarse de todos modos y, así, el sensor proporciona la imagen en tiempo real.
Espacio libre de instalación: no se requieren más sensores en el área de las pinzas y salpicaduras de soldadura.
Ahorro de espacio
En lugar de emplear varios sensores, ahora solo se necesita un único sensor para detectar varias posiciones, que además se instala a gran altura sobre el sistema, con el consecuente ahorro de espacio y demás ventajas a la hora de diseñar la planta.
Claus Moog: "El uso del sensor O3D nos brinda posibilidades completamente nuevas; por ejemplo, disponemos de más espacio para la instalación y para las pinzas de soldadura. Además, podemos eliminar la propensión a los fallos de los sensores convencionales. Debido a que el sensor está instalado en altura por encima del área de soldadura, no existe peligro de que le lleguen las salpicaduras de soldadura y que lo dañen con el tiempo, como es posible con los sensores convencionales instalados cerca de las pinzas de soldadura".
Imagen 1: La imagen en tiempo real del sensor 3D con las "regiones de interés" marcadas en color. Imagen 2: La visualización garantiza la transparencia e indica al operario los pasos de trabajo.
Perspectivas
La experiencia adquirida en esta planta pionera de Opel es totalmente positiva, y tendrá un impacto en el desarrollo futuro de la construcción de plantas.
El sensor de visión O3D se introdujo en estrecha colaboración con los desarrolladores del sensor de visión.
Fabian Gulla: "La cooperación con ifm es muy buena. Tuvimos varias reuniones directamente con los desarrolladores donde obtuvimos información importante, por ejemplo, sobre cómo funciona el sensor, qué se debe tener en cuenta y qué tamaño ha de tener la pinza para que pueda ser detectada de forma fiable" .
Conclusión
Menos sensores, diseño de la instalación más sencillo, sin interferencias por salpicaduras de soldadura: el sensor de visión como sistema de supervisión ofrece numerosas ventajas y reduce considerablemente el coste de la planta. También es posible optimizar otras plantas de producción equipándolas con el sensor de visión.
