El inspector ya se ocupa del caso

Con el ambicioso objetivo de conseguir que la inspección sea más flexible y eficiente, y al mismo tiempo ahorrar costes, Christ Packing Systems sabía que tendría que ir más allá de las barreras de seguridad y las cámaras convencionales para su nuevo embalador de cajas horizontal totalmente automatizado, CaseTeq. Así que el especialista en máquinas de envasado recurrió al sistema de visión artificial totalmente integrado de B&R.

“Ofrecemos la verificación de la presencia de productos como una característica de serie de nuestras máquinas de envasado. Sin embargo, el tipo y el ámbito de la inspección que eso requiere varía mucho según el cliente, el producto que se empaqueta y el tipo de máquina”, explica Timo Bochtler, jefe de ingeniería eléctrica de Christ Packing Systems. “En el pasado, hemos utilizado dos sistemas de inspección diferentes para nuestros embaladores de cajas horizontales y verticales (cargadores superiores y laterales): barreras de seguridad y sistemas de cámara convencionales”.

En un embalador de cajas vertical, el control de los paquetes puede implementarse de manera bastante simple y rentable utilizando una barrera de seguridad: cuando se empuja una capa de productos desde el área de apilamiento hacia el cartón, los haces de la barrera de seguridad comprueban que no faltenproductos. La cortina está orientada con los haces perpendiculares a la capa. Si la capa está completa, los haces de luz permanecerán interrumpidos durante un cierto período de tiempo durante el paso de la capa.

Si falta un producto y los haces pueden pasar, el cambio en el tiempo de interrupción del haz provoca un mensaje de error.

Además de los bajos costes de hardware, la inspección con una barrera de seguridad ofrece una ventaja adicional: al cambiar a un formato diferente, el usuario puede adaptar fácilmente el proceso de inspección a las nuevas condiciones a través de la interfaz de operario. Todo lo que tiene que hacer es establecer la posición de inicio y de fin (ancho) de la pila, así como el número de haces necesarios y el tiempo de interrupción del haz correspondiente. Sin embargo, algunas pruebas deben completarse antes de que pueda comenzar la producción real a gran escala. Estas son necesarias para confirmar si la configuración del haz de luz seleccionado ofrece resultados fiables.

El embalador de cajas CaseTeq de Christ es un potente sistema horizontal totalmente automático para levantar, envasar y cerrar cajas de envío preencoladas. Las cámaras de B&R ahora realizarán varias tareas de inspección.

Si la capa contiene productos redondeados, habrá espacios entre ellos que permitirán el paso de los haces, lo que provocará un mensaje de error. Para evitarlo, el operario necesita deshabilitar los haces respectivos. “A veces incluso es necesario deshabilitar dos haces uno encima del otro para mantener el correcto funcionamiento de la producción. Sin embargo, cada vez que se lleva a cabo este procedimiento, también se reduce la calidad de los resultados de la verificación”, afirma Bochtler desde la experiencia.

“También se corre el riesgo de que los operarios olviden volver a habilitar los haces al cambiar de formato”. En cualquier caso, las barreras de seguridad tienen dificultades para escanear capas de muchos productos pequeños y deben adaptarse a los cambios inesperados en los requisitos.

El proceso de envasado horizontal de cajas no permite el uso de una barrera de seguridad. Hasta ahora, Christ ha utilizado una cámara montada en el eje de pick-and-place para verificar la integridad de los envases en su embalador de cajas. Para el procesamiento de imágenes, Christ adoptó el enfoque clásico con un sistema compuesto por una cámara, una lente, un sistema de procesamiento de imágenes (generalmente un PC), un software especial de procesamiento de imágenes y los elementos de iluminación necesarios.

Esta solución es más compleja y costosa que una barrera de seguridad, pero proporciona flexibilidad, rendimiento y fiabilidad adicionales. También puede realizar comprobaciones de paquetes y otras inspecciones más complejas, como reconocer posiciones y patrones o leer códigos y texto.

La desventaja de la solución de cámara es el elevado precio de todo ese hardware y software. Otro factor que no debe subestimarse es el tiempo y el esfuerzo adicionales para los desarrolladores de software de la máquina: tradicionalmente, la visión artificial ha sido un sistema independiente, por lo que los programadores han tenido que aprender a trabajar con software específico e interfaces adicionales.

También existen limitaciones estrictas sobre la correcta integración del software de procesamiento de imágenes en la aplicación de la máquina. Además de eso, cualquiera que use el software de procesamiento de imágenes requiere una formación especial. Para el fabricante, esto generalmente significa confiar en el soporte de otros fabricantes.

Otro punto importante es que el sistema debe calibrarse sobre el terreno después de la instalación y cada vez que se sustituye una pieza de hardware. “Somos ingenieros mecánicos expertos, pero no somos especialistas en cámaras. No tenemos la experiencia para saber qué situaciones requerirán iluminación y cuáles no”, dice Bochtler, centrándose en otro aspecto crítico de las soluciones de cámara convencionales.

Un fabricante de máquinas que intenta reducir los costes sin iluminación corre el riesgo de tener que adaptar las luces más adelante. Por otro lado, si instalan luces que resultan no ser necesarias, la inversión sería innecesaria. En resumen, todas las soluciones de inspección que Christ había intentado en el pasado tenían riesgos impredecibles y costes ocultos.

Cuando B&R presentó por primera vez su sistema integrado de visión artificial al equipo de gestión de Christ, lo vieron claro al instante. La razón es bastante fácil de ver: Entretejido perfectamente en el software de ingeniería B&R Automation Studio, el sistema de visión es excepcionalmente accesible y manejable para el fabricante de la máquina y sus desarrolladores. Desde la comodidad de su entorno de automatización habitual, tienen acceso a todas las funciones de la cámara que necesitan y las integran fácilmente en la aplicación de la máquina. No se requieren conocimientos especializados en procesamiento de imágenes, por lo que la formación inicial se reduce al mínimo.

La extensa cartera ofrece la combinación adecuada para cualquier serie de requisitos. Incluye distintos tipos de cámaras con iluminación integrada y una gran variedad de resoluciones y accesorios como iluminación externa. Lo que realmente distingue a la solución es el nivel de integración: todos los componentes están conectados por una red común y controlados por la misma aplicación. Eso es lo que permite sincronizar el flash y el obturador en un rango inferior a microsegundos y utilizar los componentes LED del modo más eficiente.

En circunstancias que requieren solo una función de procesamiento de imágenes específica, como leer un código QR o detectar la posición, la versión Smart Sensor de la cámara de B&R es la mejor opción.

A diferencia de muchos otros dispositivos de su categoría, no es necesario instalar ningún hardware de cámara adicional para cada función. En su lugar, el usuario simplemente configura la función Smart Sensor deseada en cada caso en el entorno de ingeniería Automation Studio.

Entretejido perfectamente en el software de ingeniería B&R Automation Studio, el sistema de visión es excepcionalmente accesible y manejable para el fabricante de la máquina y sus desarrolladores.

En los casos que requieren múltiples funciones, resulta fácil actualizarse a una cámara inteligente más potente. Se puede seguir utilizando cualquier software de aplicación, parámetros y modelos que ya se hayan desarrollado. La cámara y la lenta están calibradas de fábrica, por lo que no es necesario repetir este paso al poner en marcha el producto de visión de B&R. La instalación no podría ser más fácil, porque la cámara obtiene todos los ajustes automáticamente del control.

La solución de B&R totalmente integrada también tiene ventajas para el usuario. Todos los parámetros, incluyendo la configuración del enfoque, se pueden guardar de manera diferenciada y cargarlos de nuevo con tan solo pulsar un botón para trabajar con un nuevo formato de caja. “Aunque los datos de un producto o formato de caja aún no estén disponibles, no hay problema. Solo necesita enseñarle un nuevo producto partes favoritas”, admite Bochtler.

Christ se alegró de saber que implementar un cambio rápido de producto es aún más fácil cuando el control de la máquina también es de B&R. La configuración del sistema y el sistema de gestión de recetas se pueden integrar directamente en la aplicación de HMI. Las herramientas habituales del entorno de Automation Studio se pueden utilizar para el diagnóstico. El componente de software mapp Vision de B&R ofrece a los programadores acceso a la biblioteca de visión artificial Halcon de MVTec. Esta biblioteca está llena de algoritmos probados sobre el terreno y listos para usarse para la detección de posición, verificación de integridad, evaluación de calidad, medición e identificación. “Facilitan que los especialistas en automatización como nosotros apliquemos soluciones de visión artificial por nuestra cuenta después de solo una breve introducción”, dice feliz Bochtler.

Gracias a las ventajas que ofrece el sistema de visión de B&R, Christ decidió introducir su primera encajadora horizontal totalmente automatizada, con verificación de la integridad de capa realizada con la nueva solución de visión artificial de B&R. En un futuro próximo, la empresa tiene previsto añadir nuevas tareas de inspección basadas en el sistema de B&R con el objetivo final de convertir todas sus máquinas de envasado secundarias a la nueva tecnología.

“El paquete de visión de B&R tiene todo lo que necesitamos. Con su solución a medida, podemos sustituir los sistemas de control separados que solíamos necesitar con una solución única y totalmente integrada para la visión artificial”, explica Bochtler. “Además de ser más económica, añade una valiosa flexibilidad y fiabilidad al proceso de inspección. Al mismo tiempo, reduce el riesgo de sorpresas no deseadas para nosotros y nuestros clientes”.

En 2020, Christ presentó su primera máquina CaseTeq con visión artificial integrada de B&R. El sistema es más flexible que una barrera de seguridad y considerablemente más manejable y fácil de usar que un sistema de cámara convencional de rendimiento comparable.