Estudio de casos
IKA Technology
Publicado por primera vez en diciembre de 2024
Puntos clave:
- 1. El desafío: Automatizar un proceso que requiere mucho tiempo y carece de seguridad
- 2. La solución: Robot de 4 ejes con visión e inteligencia adicionales
- 3. El resultado: Beneficios significativos de seguridad, ahorro de costos y ahorro de tiempo
El desafío: automatizar un proceso que requiere mucho tiempo y carece de seguridad
La espectrometría es una técnica microanalítica que se utiliza para identificar y cuantificar compuestos dentro de las moléculas. Estos procesos generalmente se asocian a las industrias de alimentos y bebidas, tratamiento de aguas y control de calidad ambiental.
Sin embargo, IKA Technology, un integrador de sistemas Diamond Partner de Mitsubishi Electric Automation, buscaba automatizar las tareas del proceso de espectrometría para medir la pureza de los metales.
El usuario final, Helmut Fischer, buscaba una solución para su proceso actual de medición manual de metales. Según José Antonio Díaz, desarrollador de negocios de Helmut Fischer, la naturaleza manual del proceso hacía que se necesitara mucho tiempo para la evaluación de las piezas, y era la razón de que no pudiera analizar el volumen requerido de piezas por completo. Además, la necesidad de que un trabajador realizara el proceso en forma manual lo exponía potencialmente a los rayos X dañinos emitidos por el instrumento de medición. Era claro que se necesitaba una solución automatizada que garantizara la seguridad de estas tareas y que mejorara las tasas de producción.
La solución: robot de 4 ejes con visión e inteligencia adicionales
IKA Technology decidió reunir un equipo multidisciplinario formado por expertos en diversas áreas y diversas organizaciones para ofrecer la mejor solución al usuario final.
Acordaron que para lograr el objetivo previsto, debían integrar un robot de 4 ejes, un sistema de visión, una banda transportadora y el instrumento que realizaría la espectrometría.
Desde esa premisa, el Dr. Eduardo López, un experto en visión, propuso implementar una cámara de visión artificial. Esta cámara analizaría cada pieza de metal, independientemente del peso y el tamaño. Esto permitiría que el robot lo coloque en la ubicación precisa para el siguiente paso del proceso, donde se podría realizar la medición.
“Un proyecto de esta naturaleza requiere una alta especialización en diferentes áreas, como robótica, visión artificial y análisis de materiales. Mitsubishi Electric es la única marca que nos ofrece este nivel de integración”.
- Dr. Víctor Eduardo López
Experto en robótica y visión
Jonathan Granados, ingeniero de Programación de PLC y Robots de IKA Technology, determinó que, dado que el proceso es altamente repetitivo, la banda no debe estar en movimiento constante. Un accionamiento directo aumentaría el consumo de energía, por lo que para ahorrar energía, Jonathan propuso usar un VFD para ajustar la velocidad y el arranque/parada de los metales en la banda.
Para satisfacer los requisitos de la aplicación, el equipo conectó un robot tipo SCARA, una PC industrial que recibe datos del sistema de visión, un par de microinversores y dispositivos de bajo voltaje. Para esto, el equipo seleccionó el PLC FX5U serie iQ-F de Mitsubishi Electric porque tiene un control discreto directo, admite varias comunicaciones simultáneas en diferentes protocolos, y puede controlar múltiples dispositivos inteligentes dado que todo el equipo de la celda responde a este controlador maestro.
Luego, el equipo seleccionó los VFD de la serie FR-D700 con control vectorial para mejorar la respuesta de torque y aumentar la eficiencia de los motores mediante la incorporación de un control de excitación óptimo, lo que puede generar hasta un 20 % de ahorro energético. Además, al ser compactos, los VFD tienen capacidad de montaje en estantería, lo que reduce el espacio total de instalación dentro del gabinete y que, a su vez, reducirá el costo total de la instalación.
El resultado: beneficios significativos de seguridad, ahorro de costos y ahorro de tiempo
Las piezas metálicas se colocan aleatoriamente en gradillas de muestras e ingresan al proceso a través de la banda transportadora, donde los inversores son responsables de ajustar las variaciones de velocidad requeridas para controlar el consumo de energía.
"Al elegir equipos que hablen el mismo lenguaje de comunicación, se logra que el flujo de programación e implementación del proyecto sea mucho más fluido".
- Jonathan Granados
IKA Technology
Luego, el robot recoge la pieza y la coloca debajo del dispositivo de visión artificial, que recopila datos de dimensión y posición. Posteriormente, el robot la colocará en el instrumento de medición y producirá un resultado de BUENA (OK) o NO BUENA (NG). El PLC entonces indicará al robot si esta pieza debe pasar a la siguiente etapa del proceso o ser desechada. Finalmente, si el resultado de la medición es bueno, el robot colocará la pieza en la línea final del proceso y recogerá una pieza nueva.
A través de este proceso, el usuario final obtendrá datos precisos sobre la pureza de cada pieza en menos tiempo, ahorrando energía y sin el riesgo de exponer al operador a los rayos X como podría haber ocurrido con el proceso manual.
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