La automatización industrial necesita una buena vista: las cámaras de visión 3D con tecnología Time-of-Flight o de tiempo de vuelo de la luz (3D-ToF). En un proyecto multidisciplinar, SICK ha lanzado al mercado dos proyectos de visión 3D de este tipo, cada uno de los cuales marca tendencias en su campo.
Un día normal en la producción industrial 4.0: 12 paquetes correctamente en el palé: todo bien, doce paquetes correctamente en el palé: todo bien, doce paquetes correctamente en el palé: todo bien. La preparación de pedidos va sobre ruedas, es un caso azul. Mientras tanto, un robot móvil se encarga de reabastecer palés mientras un empleado que camina por la nave se le aproxima un poco más de lo necesario. El robot aminora la marcha, este es un caso amarillo.
El azul representa los más altos requisitos de automatización, o la línea de productos Visionary-T Mini, la primera en la que SICK ha cooperado con Microsoft en la tecnología 3D-ToF. Y el amarillo significa los más altos requisitos de seguridad, o la cámara safeVisionary2, a primera vista idéntica a la Mini excepto por el color, y que es la primera cámara 3D-ToF del mundo que cumple con la especificación de seguridad de nivel de rendimiento (PL) c según la norma EN 13849. Ambas son lo que se conoce como cámaras de instantáneas 3D, utilizadas por clientes industriales en los más diversos sectores.
"Nuestra cámara azul es especial no solo porque es compacta, robusta y con una excelente calidad de los datos, sino también porque se puede programar. Gracias a lo que se conoce como Edge Computing pueden programarse las apps en el propio sensor. En función de la aplicación que ejecuta el sensor, el cliente puede elegir por sí mismo el software adecuado para ello, lo que podríamos llamar "sensores definidos por software". Sensores que, además de la cámara, cuentan con capacidad de procesamiento, lo que les abre muchas posibilidades de uso", recalca el Dr. Anatoly Sherman, Head of 3D Snapshot, Product Management & Applications Engineering.
Las safeVisionary2 amarillas, por su parte, están especializadas en lo que indica su nombre: la seguridad. Esto significa sobre todo protección contra colisiones en los robots móviles, un campo de protección 3D para los robots colaborativos o la protección contra caídas para robots de servicios. "Para eso están certificadas nuestras cámaras amarillas, en este caso por TÜV. Es decir, incluyen el software integrado que se encuentra ya en el dispositivo. Las safeVisionary2 son un producto destinado a la seguridad. El usuario solo tiene que adaptar algunos parámetros para la aplicación y la integración y ya puede poner la cámara en funcionamiento", Torsten Rapp, Head of Business Unit Autonomous Safety, explica los diferentes campos de aplicación de ambos sensores de cámara.
Pero además de la técnica, hay otra cosa que hace a estas cámaras especiales: es la primera vez que se requiere una colaboración multidisciplinar para su desarrollo.
"Nuestros clientes están siempre pendientes de la productividad y piden soluciones económicas con entregas rápidas y el máximo posible de usos adicionales", afirma Sherman. "Para nosotros era el momento idóneo para intensificar notablemente nuestra colaboración interna y desarrollar desde el principio, por primera vez en un proyecto, una cámara "azul", programable y especialmente adaptable y otra cámara "amarilla" dedicada expresamente a la seguridad". A este fin se dedicaron años de desarrollo en los que el equipo azul aportó su larga experiencia en 3D y el equipo amarillo su know-how en seguridad.
Con semejante tarea por delante era necesario un cambio de mentalidad para todos los participantes en el proyecto. El grado de libertad que requiere para su desarrollo el sensor de automatización azul quedaba restringido durante el proceso por la versión "segura". "Sí, al centrarnos en las necesidades del cliente tuvimos que dar todos un poco más de nosotros mismos, pero el esfuerzo mereció la pena", de eso Rapp está seguro. El nuevo enfoque permitió sacar al mercado dos productos relativamente seguidos uno de otro y que enseguida se toparon con una alta demanda.
Para los miembros del equipo, este proyecto es un ejemplo de lo que puede conseguir SICK en sus próximos desarrollos de sensores. Precisamente, el futuro de la industria discurre desde la automatización y la "autonomización" hasta la interconexión completa de máquinas y sensores de cara a una producción adaptativa.
El objetivo es evaluar en tiempo real todos los datos de producción registrados mediante algoritmos inteligentes para poder adaptar los procesos de forma continuada. El resultado sería un entorno de producción totalmente digitalizado e interconectado. "Nuestros sistemas de procesamiento de imágenes que funcionan igualmente en tiempo real constituyen una buena base", asegura Rapp. Las cámaras son los ojos que proporcionan los datos precisos y de alta calidad en 3D, que son necesarios para tomar decisiones autónomas óptimas. "Y es bien sabido que sin unos buenos ojos estamos muy limitados", añade Sherman.
Tecnología 3D-Time-of-Flight: datos en 3D precisos y en tiempo real
Por tecnología de tiempo de vuelo 3D, o 3D-Time-of-Flight (3D-ToF) se entiende la medición del tiempo de vuelo de una señal de luz entre una cámara y su objetivo simultáneamente para cada punto de la imagen. En cuanto se conoce el momento de llegada o el desplazamiento de fase de la luz reflejada es posible determinar la distancia con el objeto y crear una imagen de distancia. La Visionary-T Mini de SICK, por ejemplo, envía más de 6,5 millones de datos de distancia en 3D por segundo y con alta estabilidad. Este proceso, conocido también como tecnología de instantánea 3D, utiliza la medición del tiempo de vuelo de la luz para registrar escenas estáticas de forma tridimensional sin necesidad de mover actuadores o piezas mecánicas en la cámara.
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