La manipulació manual i repetitiva de sacs de 25 kg suposa un important esforç físic per als operaris. Automatitzar-la, però, no consisteix únicament a traslladar pes d’un punt a un altre.
Els sacs poden variar en dimensions, material, porositat, forma o nivell d’ompliment. A més, es poden presentar sobre diferents mides de palet, seguir diferents mosaics i arribar amb posicions buides.
Aquest va ser el repte plantejat per Repsol: automatitzar el despaletitzat de sacs i l’alimentació d’una tremuja en un procés amb una variabilitat elevada.
Per resoldre’l, WECOBOTS va desenvolupar un projecte clau en mà que combina un cobot UR30, una urpa Schmalz, visió artificial, la funció de tacte del cobot i comunicació amb els PLC de la instal·lació.

El repte de Repsol: manipular sacs pesants i variables

L’aplicació havia de manipular sacs de 25 kg, amb possibilitat de treballar amb referències de fins a 30 kg segons la configuració validada prèviament.
Però el pes no era l’únic desafiament. La solució també s’havia d’adaptar a:

• Diferents models i mesures de sac.
• Materials amb diferents nivells de porositat.
• Variacions en la forma i el nivell d’ompliment.
• Diversos mosaics de paletitzat.
• Diferents mesures de palet.
• Palets complets o parcialment consumits.
• L’alimentació automàtica d’una tremuja.

Aquestes variables afecten directament l’adherència, la localització del producte i les trajectòries del cobot.
Per això, el sistema no podia dependre únicament de posicions fixes o de palets perfectament formats. Calia desenvolupar una solució capaç de reconèixer l’estat real de cada palet i adaptar-se a les condicions del procés.

Un cobot UR30 instal·lat en posició invertida

Per fer la manipulació es va seleccionar un cobot UR30, adequat per a aplicacions que requereixen moure càrregues elevades.
Una de les particularitats del projecte desenvolupat per a Repsol és la posició del robot. L’UR30 està instal·lat de manera invertida, suspès d’una estructura elevada.
Aquesta configuració permet mantenir lliure la zona inferior de treball i aprofitar millor lespai disponible al voltant del palet i de la tremuja.
També facilita que el cobot pugui accedir tant a les diferents alçades del palet com al punt de descàrrega, sense necessitat d’ocupar una gran superfície a terra.
Per dissenyar l’estructura i les trajectòries es van tenir en compte aspectes com ara:

• Les dimensions dels palets.
• L’alçada de les diferents capes.
• La posició de la tremuja.
• El pes i el comportament dels sacs.
• L’abast necessari.
• Les possibles interferències amb altres elements.

Garra Schmalz per a diferents tipus de sac

Els sacs són productes flexibles i deformables. El comportament durant la manipulació canvia en funció del material exterior, la porositat, el contingut i el nivell d’ompliment.
Per respondre a aquestes variacions, WECOBOTS va integrar una arpa Schmalz seleccionada específicament per a la manipulació de sacs.
El sistema de subjecció permet recollir el producte, elevar-lo i traslladar-lo fins a la tremuja de manera controlada.
Per definir la solució es van analitzar variables com:

• El pes del sac.
• El centre de gravetat.
• El material exterior.
• La porositat de la superfície.
• El grau d’ompliment.
• La deformació durant el moviment.
• L’acceleració i la cadència requerides.

Aquest estudi permet adaptar lʻadherència a les diferents referències i evitar que lʻaplicació depengui dʻun únic format perfectament rígid o uniforme.

Visió artificial per despaletitzar palets incomplets

Un dels elements més importants de la solució és el sistema de visió artificial.
La càmera analitza l’estat real del palet i localitza els sacs disponibles, encara que algunes posicions estiguin buides. D’aquesta manera, el cobot pot continuar treballant amb palets incomplets o consumits parcialment.
La visió artificial també permet gestionar:

• Diferents mosaics de paletitzat.
• Diverses mesures de palet.
• Petites desviacions en la col·locació.
• Canvis a la posició real dels sacs.
• Palets que han estat manipulats prèviament o incomplets

En lloc d’executar únicament una seqüència rígida de coordenades, el sistema identifica la posició del sac següent i adapta el moviment de recollida.
Aquesta capacitat és especialment rellevant en processos industrials on les condicions reals no sempre coincideixen exactament amb les posicions teòriques programades.

La funció de tacte ajuda a confirmar el contacte

La visió artificial permet localitzar el sac, però en treballar amb productes flexibles també cal controlar l’aproximació.
Per fer-ho, l’aplicació utilitza la funció de “tacte” del cobot.
Aquesta funcionalitat permet detectar el moment en què el sistema entra en contacte amb el sac abans de fer la subjecció. Així es poden compensar petites diferències a l’alçada, la forma o la deformació del producte.
La seqüència combina tres tecnologies complementàries:

• La visió artificial localitza el sac.
• La funció de tacte confirma el contacte.
• La garra Schmalz fa l’adherència.

Aquesta combinació aporta més capacitat d’adaptació davant de les variacions habituals dels sacs i els palets.

Del palet a la tremuja: funcionament de l’aplicació

El cicle de despaletitzat automàtic desenvolupat per a Repsol es realitza de la següent manera:

1. El sistema rep la sol·licitud d’alimentació de la tremuja.
2. La visió artificial analitza el palet.
3. El programari localitza el següent sac disponible.
4. L’UR30 s’aproxima a la posició de recollida.
5. La funció de tacte ajuda a confirmar el contacte.
6. La urpa Schmalz activa el sistema de subjecció.
7. El cobot aixeca el sac.
8. El sac es trasllada fins a la tremuja.
9. El producte s’allibera al punt d’alimentació.
10. El PLC rep la confirmació de finalització del cicle.

El procés es repeteix de manera coordinada amb les necessitats de la instal·lació.

Integració amb els PLC de Repsol

El cobot no treballa com a element independent. La solució està connectada amb els PLC de Repsol per intercanviar els senyals necessaris i coordinar el despaletitzat amb la resta del procés productiu.
La comunicació permet gestionar aspectes com:

• La sol·licitud d’alimentació.
• Lautorització dinici de cicle.
• La presència del palet.
• La confirmació de l’adherència.
• L’estat de la grapa.
• Les alarmes de la instal·lació.
• La finalització del palet.
• El canvi de format o referència.

Les receptes permeten definir els paràmetres corresponents a cada tipus de sac, mosaic o mida de palet.
D’aquesta manera, una mateixa aplicació es pot adaptar a diferents configuracions productives.

Avantatges del despaletitzat automàtic de sacs

Millora de l´ergonomia
L’automatització evita que els operaris hagin d’aixecar repetidament sacs de 25 kg des de diferents alçades.
Adaptació a diferents formats
La solució pot gestionar diversos tipus de sac, mosaics i mides de palet mitjançant visió artificial i receptes de producte.
Treball amb palets incomplets
El sistema detecta les posicions realment ocupades i pot continuar el procés encara que faltin sacs.
Millor aprofitament de l’espai
La instal·lació invertida del cobot manté lliure la zona inferior i en facilita la integració al voltant de la tremuja.
Integració amb la producció
La connexió amb els PLC coordina el despaletitzat amb les necessitats reals de la instal·lació.

Un projecte clau en mà de WECOBOTS per a Repsol

Automatitzar el despaletitzat de sacs no consisteix únicament a instal·lar un robot col·laboratiu.
Cal estudiar el producte, fer proves d’unió, analitzar els mosaics, dissenyar l’estructura, integrar la visió artificial i connectar la solució amb la instal·lació existent.
En aquest projecte, WECOBOTS s’ha encarregat de:

• L’estudi de viabilitat.
• Les proves amb els diferents sacs.
• La selecció del cobot UR30.
• La integració de la garra Schmalz.
• El disseny de lestructura suspesa.
• La integració de la visió artificial.
• La programació de mosaics i receptes.
• La comunicació amb els PLC.
• Lavaluació de riscos.
• Les proves i la posada en marxa.
• La formació al personal del client.

El resultat és una solució de despaletitzat automàtic i alimentació de màquines dissenyada al voltant de les necessitats reals del procés de Repsol.

Necessites automatitzar la manipulació de sacs?

El pes és només una de les variables que cal analitzar.
També hi influeixen el material, la porositat, el format, el mosaic, les dimensions del palet i el punt on s’ha de dipositar el producte.
A WECOBOTS estudiem cada aplicació per desenvolupar una solució flexible, segura i integrada amb la producció.
A la vostra planta encara es manipulen manualment sacs pesats? Explica’ns el procés i estudiarem com automatitzar-lo.