La manipolazione sicura e affidabile di materiali impilati svolge un ruolo centrale in molti ambienti di produzione automatizzati. Che si tratti di cartoni, contenitori o componenti pesanti, le pinze robotiche devono riconoscere in modo affidabile se un oggetto è posizionato correttamente prima di avviare un processo di presa. Un compito frequente ma tecnicamente impegnativo è il monitoraggio della sporgenza delle pile di materiali.
Un esempio specifico è quello dei pacchi di mattoni impilati su un nastro trasportatore: prima che una pinza robotica possa prenderli, deve verificare se ci sono sporgenze a sinistra o a destra che potrebbero ostacolare il processo di presa. I sistemi automatizzati tradizionali spesso non dispongono di una soluzione standardizzata per questo controllo delle sporgenze: i sistemi esistenti funzionano senza sensori e le ottimizzazioni del sistema vengono raramente adattate. Tuttavia, le nuove tecnologie dei sensori optoelettronici stanno aprendo opzioni flessibili e robuste per rilevare le sporgenze in modo neutrale rispetto ai materiali.
In pratica, due cose devono essere rilevate in modo affidabile: In primo luogo, se il materiale nella pila è posizionato correttamente all’interno della zona di presa e, in secondo luogo, se i singoli elementi sporgono lateralmente, il che può portare a collisioni o falsi rilevamenti durante la presa. La sfida: l’altezza della pila è solitamente costante (ad esempio ±1 cm), ma la sporgenza laterale è variabile e deve essere rilevata in modo affidabile. Il sensore non deve essere orientato alla sicurezza: si tratta principalmente di un rilevamento del blocco funzionale, non di una funzione protettiva in termini di sicurezza della macchina.
Ad esempio, un robot di presa può fermarsi automaticamente o selezionare una strategia di presa alternativa se vengono rilevate delle sporgenze. Il monitoraggio delle sporgenze può essere implementato utilizzando diverse soluzioni di sensori optoelettronici, a seconda della situazione di installazione, dello spazio, dei costi e dei requisiti di precisione.
Una soluzione ipotizzabile per il monitoraggio delle protrusioni è l’utilizzo di griglie luminose di misurazione. Si tratta di sensori optoelettronici che generano una sezione trasversale virtuale utilizzando diversi fasci di luce. Se un raggio viene interrotto, il sistema riconosce direttamente la presenza di un oggetto in questo campo. Se necessario, le griglie luminose possono essere utilizzate anche per il monitoraggio dell’altezza sull’intera lunghezza della pila: in altre parole, possono anche rilevare se l’altezza totale dei mattoni impilati corrisponde a un valore previsto o se è troppo alta.
wenglor offre una gamma di griglie luminose che possono combinare diversi fasci di luce secondo il principio barriera unidirezionale e fornire un risultato di misurazione continuo. Sono adatti a compiti come il rilevamento della posizione, il rilevamento di oggetti e il rilevamento dell’altezza lungo il percorso del nastro trasportatore. La struttura modulare di questi reticoli permette anche di regolare la risoluzione o l’altezza del campo, a seconda della precisione del rilevamento della sporgenza.
Il vantaggio di una griglia luminosa sta nella sua copertura: legge un’area in modo automatico e continuo, senza movimenti meccanici, e fornisce un feedback immediato se un oggetto interrompe il percorso della luce. Questo può essere particolarmente utile quando non è richiesta solo un’ispezione punto per punto, ma il monitoraggio di diverse posizioni nell’area di presa.
Per molti progetti di retrofit, una soluzione diversa e più compatta si è dimostrata valida: tasteggi diretti con soppressione dello sfondo. Questi sensori funzionano secondo il principio della misurazione angolare o riflessa e rilevano gli oggetti senza contatto a una determinata distanza, senza essere fortemente influenzati dallo sfondo.
La cosiddetta soppressione dello sfondo è importante in questo caso: Il sensore distingue tra l’oggetto reale (ad esempio il bordo di un mattone) e lo sfondo, riconoscendo come bersagli validi solo gli oggetti che si trovano entro una certa distanza. Questo permette di riconoscere in modo affidabile gli elementi che sporgono lateralmente senza che, ad esempio, il pavimento del nastro trasportatore o altre aree circostanti interferiscano con la misurazione.
I moderni sensori a riflessione offrono anche opzioni di impostazione flessibili, ad esempio tramite IO-Link o Teach+, in modo da poter adattare i punti di commutazione, le isteresi o la sensibilità direttamente all’applicazione. A seconda della serie di prodotti, i campi e le sensibilità variano notevolmente: da campi di prossimità compatti fino a diversi 100 mm.
Il vantaggio principale di questa soluzione è l’integrazione salvaspazio direttamente sull’unità di presa: invece di creare un campo di luce su tutta la sezione trasversale, il sensore controlla direttamente accanto alla pinza per vedere se c’è del materiale che sporge lateralmente. Questa variante è particolarmente interessante per il retrofit di sistemi esistenti perché di solito è più facile da implementare e richiede meno spazio rispetto alle griglie luminose estese.
Nel portafoglio di wenglor ci sono diversi sensori adatti al monitoraggio delle protrusioni:
Funzionano con diversi fasci di luce che scansionano un’area e possono rilevare le interruzioni causate dalle sporgenze degli oggetti. Diverse distanze raggi (ad esempio 2 mm o 30 mm) permettono di scegliere liberamente tra un’alta risoluzione dei dettagli o una zona di monitoraggio più ampia, a seconda del materiale della pila e dei requisiti.
Sensori robusti a luce infrarossa o laser che rilevano gli oggetti davanti a uno sfondo definito: ideali per il controllo a campione direttamente sulla pinza. Offrono un’elevata flessibilità di progettazione e posizionamento e sono particolarmente adatti quando sono necessarie soluzioni compatte di retrofit.
Entrambi i tipi di soluzione consentono un’integrazione flessibile nelle architetture di automazione standard e forniscono segnali veloci e affidabili per il livello di controllo, in modo che il robot adatti i suoi movimenti di conseguenza.
La flessibilità è particolarmente importante per i progetti di retrofit nelle linee di produzione esistenti: il sensore deve essere in grado di adattarsi alle situazioni di installazione esistenti, senza richiedere conversioni estese. La combinazione di misurazione reflex puntuale e monitoraggio area opzionale offre un ampio margine di manovra per soluzioni integrative.
Inoltre, la soppressione dello sfondo dei tasteggio diretto garantisce un rilevamento stabile anche in presenza di colori o superfici mutevoli, come mattoni scuri o rossi, poiché il sensore è ampiamente insensibile a tali proprietà.
Il monitoraggio della sporgenza delle pile di materiali è un’applicazione tipica della logistica automatizzata e della robotica. Che si tratti di sporgenze laterali, di strutture irregolari delle pile o di deviazioni dei materiali, senza un sensore affidabile questo può portare rapidamente all’arresto della produzione o al danneggiamento della pinza.
Le soluzioni optoelettroniche di wenglor – come le griglie luminose di misurazione e i tasteggi diretti con soppressione dello sfondo – offrono metodi robusti e integrabili in modo flessibile per il riconoscimento dell’oggetto, che coprono sia i requisiti di punto che di area. A seconda del compito, gli utenti possono scegliere tra il monitoraggio continuo del campo di misura e il rilevamento compatto vicino alla pinza.
Queste soluzioni di sensori consentono di rilevare i problemi di sporgenza in una fase iniziale, prima che influenzino il processo di presa – un elemento importante per processi di automazione affidabili nella lavorazione e nella movimentazione dei materiali.
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