Detectar piezas de chapa metálica apiladas y reflectantes en condiciones de iluminación variables fue un gran desafío. Zivid 2+ ofreció la mejor relación calidad-precio, con datos 3D estables y de alta resolución que funcionan incluso con espejo.
Matthias Frey, director del departamento de robótica de J. Schmalz GmbH
Desafíos
La carga y descarga manual de piezas sigue siendo un cuello de botella en el procesamiento de chapa metálica debido a la falta de una automatización flexible. La manipulación laboriosa, la alta variabilidad de las piezas, la escasez de personal y la falta de opciones de automatización rentables dificultan un escalamiento fiable.
Solución
Schmalz desarrolló el kit de soluciones ivOS Sheet Metal : un sistema impulsado por IA que combina agarre adaptativo, visión 3D de Zivid 2+ L110 y software intuitivo para automatizar el manejo de piezas desconocidas.
Resultados
Implementada en LISSMAC Maschinenbau GmbH , la solución ofrece ganancias de productividad de hasta el 90%, maneja el 95% de los tipos de piezas sin programación previa y permite un funcionamiento estable las 24 horas del día, los 7 días de la semana, incluso para lotes pequeños.
Detectar piezas de chapa metálica apiladas y reflectantes en condiciones de iluminación variables fue un gran desafío. Zivid 2+ ofreció la mejor relación calidad-precio, con datos 3D estables y de alta resolución que funcionan incluso con espejo.
Matthias Frey, director del departamento de robótica de J. Schmalz GmbH
01 Historia
En la metalurgia, automatizar la manipulación de componentes de chapa metálica ha sido un reto desde hace tiempo, especialmente al trabajar con una alta variabilidad de piezas y lotes pequeños. Bajo el lema «Agarre inteligente: listo para automatizar la manipulación de chapa metálica» , Schmalz presenta su kit de soluciones ivOS Sheet Metal , que combina IA, visión 3D avanzada y agarre adaptativo en un sistema integrado.
Schmalz desarrolló este sistema en respuesta a una creciente necesidad de la industria: una automatización flexible que se integre a la perfección en los flujos de trabajo existentes. Los sistemas robóticos tradicionales suelen ser demasiado rígidos, requieren una personalización significativa y carecen de la inteligencia necesaria para adaptarse a piezas variables. Con el Kit de Solución ivOS Sheet Metal , Schmalz se propuso cambiar esto.
02 Desafíos
La manipulación de chapa metálica presenta una serie de desafíos técnicos que las soluciones de automatización estándar tienen dificultades para superar:
- Escasez de mano de obra y tensión física : La carga y descarga manual de máquinas de desbarbado, rectificado, enderezamiento y corte láser es monótona y físicamente exigente. Esto provoca rotación de personal y ausentismo, lo cual es especialmente crítico ante la continua escasez de mano de obra.
- Diversidad de piezas : La producción suele implicar una amplia variedad de geometrías, materiales y tamaños de lote. Gestionar esta complejidad sin una reprogramación exhaustiva era anteriormente inviable.
- Presentación impredecible : Las piezas llegan desordenadas en los palés, varían en la altura de la pila y pueden desplazarse durante el transporte. Algunas presentan formas complejas con orificios y cortes, lo que dificulta aún más el agarre.
- Requisitos de precisión : A pesar de lo anterior, las piezas deben tomarse y colocarse con precisión, particularmente al transferirlas a las cintas transportadoras de las máquinas de procesamiento.
- Limitaciones del sistema de visión : Muchas cámaras 3D tenían problemas con superficies reflectantes, condiciones de luz cambiantes y la necesidad de una segmentación de alta resolución de piezas de chapa metálica brillantes y apiladas.
Para afrontar estos retos, Schmalz invirtió en el desarrollo de un sistema altamente integrado que requería una mínima intervención del usuario, garantizando a la vez una alta fiabilidad y un alto rendimiento. Un obstáculo importante fue conseguir que todos los componentes (visión, pinza y control) funcionaran sincronizados para una producción ininterrumpida con un tiempo de inactividad mínimo.
Los datos 3D coherentes y píxel por píxel de Zivid simplifican la integración en nuestros procesos de aprendizaje automático, lo que aumenta significativamente la eficiencia y permite un reconocimiento de piezas preciso y sin modelos en la producción del mundo real.
Matías Frey
Jefe de Robótica en J. Schmalz GmbH
03 Solución
El kit de soluciones ivOS Sheet Metal de Schmalz se diseñó como un módulo listo para usar, diseñado para resolver precisamente estos desafíos. La solución incluye:
- Software basado en IA (ivOS) : Potencia el reconocimiento de piezas, la predicción de agarre, la prevención de colisiones y la planificación de trayectorias robóticas. Funciona sin modelo, lo que significa que las piezas no requieren archivos CAD para su identificación ni manipulación. Esto permite la adaptación a piezas desconocidas a partir de un tamaño de lote 1.
- Visión 3D con Zivid 2+ : ofrece resolución HD, reducción de artefactos, robustez de nivel industrial y datos coherentes píxel por píxel en 3D, 2D, color y normales, esenciales para alimentar los procesos de aprendizaje automático y garantizar una segmentación precisa de las piezas en condiciones difíciles (por ejemplo, superficies reflectantes).
- Pinza de área de matriz modular FMG : equipada con 84 ventosas controlables independientemente, la pinza está optimizada para componentes planos y con bordes afilados, lo que le permite separar y levantar piezas de chapa metálica apiladas sin dañarlas ni resbalarse.
El sistema completo está montado en un brazo robótico (ya sea un robot industrial grande o un cobot) con un PC industrial totalmente integrado y una interfaz hombre-máquina (HMI) intuitiva. El resultado es una solución robusta capaz de:
- Manipulación de piezas con pesos de hasta 50 kg
- Manejo de espesores de 1 a 20 mm
- Reconocimiento y procesamiento de piezas desde el tamaño de una tarjeta de visita hasta un europalet
- Mantener una tasa de selección de hasta 500 piezas por hora
- Lograr el retorno de la inversión en tan solo 2 a 4 años
El desarrollo se dividió entre el diseño interno del software y la calibración y las pruebas in situ, con el SDK de Zivid como pieza clave. Si bien la retrocompatibilidad se consideró un aspecto a mejorar, la integración general fue fluida y contó con el apoyo del equipo técnico de Zivid.
04 Resultados
Esta solución permite a los usuarios automatizar tareas como la carga y descarga de desbarbadoras con una configuración mínima, lo que hace que la automatización sea económicamente viable incluso en entornos de producción complejos y de bajo volumen. Ofrece mayor productividad (hasta un 90 % en escenarios de automatización completa), mejora la fiabilidad del proceso y reduce la mano de obra físicamente exigente, todo ello sin necesidad de conocimientos de programación.
La solución se implementa actualmente en LISSMAC Maschinenbau GmbH , fabricante de maquinaria y socio de sistemas de Schmalz. Antes de adoptar el Kit de Solución, LISSMAC dependía de mano de obra para cargar y descargar las desbarbadoras, lo que suponía un cuello de botella en el proceso que afectaba la eficiencia y ocupaba valiosos recursos humanos.
Desde la implementación de la solución Schmalz, LISSMAC informa:
- Alivio significativo de los requisitos de mano de obra
- Operación clara e intuitiva adecuada para operadores no cualificados
- Rendimiento confiable y estable las 24 horas del día, los 7 días de la semana
- Un paso exitoso hacia la futura automatización total
Las métricas de rendimiento hablan por sí solas:
- Precisión de selección: >95 % de todos los tipos de piezas gestionadas con éxito
- Frecuencia de ciclo: hasta 500 piezas/hora
- Tiempo de captura de la cámara: 1,3 segundos para objetos reflectantes a resolución completa
Con la automatización fundamental ya implementada, LISSMAC espera expandirse a una solución totalmente automatizada. Schmalz ya está planificando el desarrollo del Kit de Soluciones para nuevas industrias y mejora continuamente su oferta para dar cabida a una gama aún más amplia de casos de uso a nivel mundial.
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