El sistema de cámaras seguro controla celdas de soldadura manual

El laborioso handling de material en el campo de la soldadura manual es ya cosa del pasado. En el futuro se necesitará solamente un robot para posicionar y transportar el material junto con el sistema de cámaras seguro SafetyEYE, que protege la zona de peligro al tiempo que controla el robot. Desde la planificación hasta el funcionamiento, pasando por la ingeniería y la puesta en marcha, todo son ventajas para el usuario.
 

 
En la Tampere University of Technology, Finlandia, se están buscando soluciones innovadoras en el campo de la automatización. La investigación se centra sobre todo en soluciones semiautomáticas para sistemas hombre-máquina (proyecto PATRA). El departamento "Production Engineering" desarrolló una aplicación en la que el operar cuenta con la ayuda de un robot para la soldadura manual. El robot tenía que transportar y posicionar piezas pesadas y situarlas en la posición más ergonómica para el soldador. La aplicación ha de ser eficiente y segura al mismo tiempo.
 

Actualmente el operario y la máquina están siempre separados cuando la situación de trabajo es peligrosa. Esta es la razón de que la interacción entre la persona y la máquina tenga lugar indirectamente a través de dispositivos de protección mecánicos o sensoriales, naturalmente en detrimento de la eficiencia. Cuanto más cerca trabaje la persona de la máquina, más complejas y caras son las medidas de protección.
 

Las soluciones de técnica de seguridad actuales presentan inconvenientes evidentes. Un ejemplo: la supervisión sin zonas muertas del radio de acción de un robot no es posible sin un alto grado de complejidad técnica.
 

Para poder afrontar con éxito los futuros requisitos de la producción, es necesario superar la aparente contradicción entre rentabilidad y los estándares de seguridad más exigentes e integrar por igual estos dos requerimientos.
 

En Tampere, el equipo dirigido por Jyrki Latokartano ha presentado recientemente una aplicación que, además de no necesitar barreras mecánicas alrededor del robot, aporta también un mayor grado de ergonomía. Esto simplifica significativamente el proceso de soldadura:

El robot presenta el material preparado al operario para que proceda a la soldadura manual. Durante el proceso de soldadura, el robot permanece parado (parada segura). Al término del soldado, el operador retrocede y activa un conmutador virtual (espacio suspendido) que provoca el desplazamiento del robot a la siguiente posición de soldado. Este proceso se repite hasta que se han aplicado todos los puntos de soldadura. A continuación, el robot coloca el producto final en el palet correspondiente.
 

El operario está completamente protegido durante todo el proceso de trabajo. El robot apura su potencial de velocidad solamente cuanto el operario ha salido de la zona de peligro. Por contra, mientras el operario permanece en la zona de advertencia, SafetyEYE "ordena" reducir la velocidad del robot seguro. Si el operario accede a la zona de protección, es decir, la zona de soldado, el robot se para en el acto y no reanuda el trabajo hasta que el operario ha abandonado esta zona.
 

Independientemente, otro operario puede traer y retirar palets con una carretilla elevadora. A fin de no generar situaciones peligrosas para el personal, se han instalado también zonas de protección suspendidas. Si una persona entrara en el espacio peligroso (p. ej. por falta de atención), el robot se para.
 

En la aplicación de la Tampere University of Technology, la celda de soldadura se controla, supervisa y protege mediante el sistema de cámaras seguro SafetyEYE. Se trata de una tecnología de seguridad visual; de forma análoga al ojo humano, SafetyEYE tiene capacidad de percepción tridimensional de los espacios.
  

SafetyEYE combina sensores inteligentes con un control eficaz. Hasta ahora había que coordinar laboriosamente varios sensores y cablearlos con la técnica de seguridad antes de poder poner en marcha la instalación. Hoy en día, la innovadora técnica 3D y un software intuitivo permite controlar aplicaciones complejas mediante un solo sistema.
 

El sistema se compone de una unidad sensorial y una unidad de control. Las tres cámaras superdinámicas de la unidad sensorial generan los datos de vídeo del espacio supervisado que se procesan en la unidad de control, compuesta de la unidad de evaluación y de un sistema de control programable PSS. La unidad de evaluación transmite los resultados del procesamiento de imágenes al sistema de control PSS, que actúa de interface con el control del robot. La conexión con la periferia puede realizarse también a través del sistema de bus seguro SafetyBUS p y, más adelante, a través de SafetyNET p.

En el caso que nos ocupa, la unidad sensorial se instaló aproximadamente a 6,5 m de altura encima de la zona de trabajo; de esta forma puede supervisarse un área de 4,5 x 6,5 m.
 

El software permite configurar las zonas de protección en tres dimensiones. En el PC pueden configurarse fácilmente espacios de advertencia y protección separados para la zona de logística y material por una parte y para el operario por otra. Las configuraciones de ambas zonas son independientes. A cada zona se han asignado señales de entrada relativas a la lógica de seguridad del control, que a su vez están conectadas con el control del robot seguro. Se han programado las cuatro reacciones siguientes: "Velocidad reducida" del robot, "Esperar al operario", "Siguiente posición de soldado" y "Parada intempestiva". Estas reacciones se resaltan ópticamente mediante la unidad de testigos luminosos. El color amarillo indica velocidad reducida, el azul señaliza "Esperar al operario" y el color rojo indica una "Parada intempestiva".
 

El sistema de cámaras seguro SafetyEYE permite realizar de forma flexible, segura y sencilla una supervisión sin lagunas de la zona de peligro. El usuario necesita un solo sistema para controlar, supervisar y proteger.
 

El hecho de que SafetyEYE se instale sobre la zona supervisada garantiza el libre acceso a la zona de trabajo. El sistema reemplaza los dispositivos de protección convencionales y simplifica considerablemente la instalación de la aplicación. Gracias a que pueden supervisarse y controlarse simultáneamente varios espacios de advertencia y protección independientes con un solo sistema, es posible reducir el número de componentes al mínimo necesario, con el consiguiente ahorro de gastos de material y la reducción de costes a lo largo del ciclo de vida de la instalación.
 

La instalación encima de la zona de trabajo permite configurar los puestos de trabajo con arreglo a criterios ergonómicos. Si la unidad de evaluación de SafetyEYE notifica una interrupción de un espacio, pueden activarse automáticamente diferentes medidas que incluyen, por ejemplo, "Velocidad reducida" o "Parada de emergencia de movimientos peligrosos", además de avisos acústicos y ópticos. Los espacios definidos y su configuración pueden adaptarse en todo momento mediante un clic del ratón en el SafetyEYE Configurator.
 

El espacio supervisado por SafetyEYE puede dividirse virtualmente en tantos espacios de advertencia y protección como se desee. Como consecuencia, el puesto de trabajo queda libre de barreras mecánicas y el operario tiene visión despejada del proceso. Al tratarse de una tecnología "visual", es preciso garantizar que las cámaras tengan un campo visual despejado del objeto que se supervisa y condiciones de luminosidad estables. 
 

Las posibilidades de aplicación de SafetyEYE son numerosas y superan con creces las posibilidades de los sistemas corrientes. Y sea en la industria del automóvil o de embalajes, en prensas o sistemas de manipulación, SafetyEYE abre nuevas perspectivas para los más diversos sectores y aplicaciones.

 
Autora: Franziska Köppe, Directora de Marketing Pilz GmbH & Co. KG