Trabajo de fin de máster. Diseño de una estación de despaletizado mediante un sistema de visión robótica
En esta memoria se detalla el desarrollo de un proyecto piloto de una estación de despaletizado de tablas de madera mediante visión robótica en la sede de Santiago de Compostela de la empresa Financiera Maderera S.A. (FINSA). El diseño de la estación está orientado a un lugar concreto en la fábrica donde actualmente esta tarea se realiza de forma manual. Para poder hacer un buen diseño, fue necesario hacer un estudio de cómo se trabaja actualmente en dicha estación, que necesidades tiene y cómo es su entorno. Conocida la problemática, se procedió al diseño de la arquitectura, estando compuesta por 3 sistemas bien diferenciados, y sensores y actuadores auxiliares. Estos 3 sistemas son: el sistema de gobierno, dirigido por un procesador lógico programable (PLC); el sistema de visión artificial; y el robótico. Estos 3 sistemas se comunican entre sí, estando dirigidos por el PLC. El siguiente paso fue definir la secuencia de operaciones. Se diseñó la aplicación para que pudiese funcionar con cualquier medida de tabla. Cuando el PLC lo ordena, el sistema de visión artificial reconoce las tablas de un nivel del palé, calculando sus centros y orientaciones, y envía la información al PLC. Con los datos del sistema de visión y de los demás sensores, el PLC le da la orden al robot de ir retirando las tablas, enviándole los datos necesarios para ello. Este procedimiento se repite nivel tras nivel hasta completar el palé. A continuación, se eligieron las tecnologías y herramientas que conforman la estación. Esta elección se hizo teniendo en cuenta no solo las necesidades de este proyecto, sino también el presupuesto disponible, y las necesidades y familiaridades con proveedores de la fábrica. Se decidió utilizar tecnología 2D para el sistema de visión y un sensor de distancia para obtener los datos de profundidad, y que tanto este sensor como la cámara fuesen solidarios a la garra del robot. También se decidió extraer las piezas mediante el uso de una garra de vacío por tener las tablas un acabado superficial lo suficientemente liso y ser poco porosas. Elegidas las herramientas, se hizo el diseño de la estructura de unión entre la garra de vacío, la cámara, el sensor de distancia y la muñeca del robot. Se realizaron varios diseños, priorizando diferentes factores y pensados para diferentes métodos de fabricación, decidiendo finalmente realizar la estructura con fabricación 3D y diseñándola para que facilitase las tareas de calibración y redujese los tiempos de ciclo. A continuación, se procedió a la programación de los 3 sistemas. El primer objetivo fue conseguir el reconocimiento de las tablas. Para ello se probaron diferentes algoritmos hasta decidir usar un algoritmo de crecimiento de región (Region Growing). Lograda la localización de las tablas, se programaron los otros 2 sistemas y se comprobaron sus funcionamientos por separado de forma virtual. Una vez las herramientas llegaron a fábrica, se procedió al montaje de la estación en el laboratorio. En este punto se configuraron las comunicaciones entre los sistemas. Se hicieron las calibraciones de las herramientas del robot y de la conversión a magnitudes físicas del sistema de visión, y se ajustaron los parámetros de la cámara y la colocación de la iluminación. También se realizaron ajustes en los programas, necesarios para el correcto funcionamiento del conjunto. Finalmente, se realizaron pruebas con el fin de valorar la precisión y el tiempo de ciclo de la estación de visión robótica.
