Interacciones dinámicas seguras con sensores de escaneo láser

Jun 19, 2023

Durante la transferencia automatizada de material entre la célula robótica y el vehículo guiado automáticamente, el personal no debe entrar en la zona de peligro sin ser detectado. Una solución innovadora de Leuze asegura las estaciones de transferencia mediante un ajuste dinámico del campo de protección. Esto hace innecesarias medidas de seguridad adicionales como barreras y vallas.

Automatización total sin riesgos

En las fábricas inteligentes, el flujo de mercancías está totalmente automatizado. Esto significa que los materiales de producción están disponibles en contenedores preparados en las áreas de preparación, también conocidas como supermercados. Las notificaciones digitales de que se necesitan materiales se envían directamente desde el área de producción. Para suministrar las piezas necesarias a las células robóticas y recoger los componentes procesados ​​se utilizan vehículos de guiado automático (AGV). Los procesos automatizados en estas estaciones de transferencia, donde los AGV interactúan con células robóticas, deben diseñarse de manera que estén libres de riesgos y sean eficientes. Esto sólo puede lograrse con soluciones de seguridad fiables: los AGV atraviesan las zonas de peligro sin que las células robóticas interrumpan su trabajo y las personas no deben entrar en estas zonas sin ser detectadas en ningún momento. Por eso, Sensor People de Leuze ha desarrollado un concepto de seguridad innovador que se adapta a este tipo de estaciones de transferencia en entornos de producción inteligentes. El método se basa en el ajuste dinámico del campo de protección alrededor del AGV durante la transferencia de materiales.

Los sistemas deben trabajar juntos

La transferencia automatizada de material entre AGV y robot requiere una consideración exhaustiva de las funciones de seguridad en las estaciones de transferencia. Esto incluye la entrada del AGV en la estación, la llegada a la posición de transferencia y la salida de la estación. Los propios AGV están protegidos mediante sensores integrados, por ejemplo mediante escáneres láser de seguridad. Y las células robóticas están equipadas con sensores que detectan si una persona se acerca a la zona de trabajo peligrosa. Pero para la transferencia automatizada de material entre AGV y robot, las diferentes unidades de control de los sistemas involucrados en el proceso (célula de robot, AGV y control de flujo de material) deben poder comunicarse entre sí. Además, deben coordinarse de forma que se garantice la seguridad y la fiabilidad durante todo el ciclo. Esto sólo puede lograrse mediante una estrecha coordinación entre los distintos departamentos implicados. Además de los planificadores (de fábrica), los directores de logística y los responsables de seguridad y salud en el trabajo, el departamento de TI también contribuye de manera sustancial al éxito en esta fase.

Requisitos para transferencias totalmente automatizadas

Los enfoques tradicionales suelen trabajar con cortinas de luz para asegurar el acceso al área de transferencia entre el AGV y la celda robótica. Aunque esto es técnicamente factible, tiene capacidades limitadas: la presencia de personal dentro del área de transferencia no puede monitorearse automáticamente. Para mantener a las personas fuera de la zona de peligro, estos conceptos clásicos requieren precauciones de seguridad adicionales, como separadores mecánicos como vallas y barreras. Una transferencia segura y totalmente automatizada entre AGV y células robóticas sin barreras físicas es una solución más eficiente. Sin embargo, el sistema debe poder distinguir de forma fiable a personas y AGV. Para este enfoque, deben darse las siguientes condiciones:

➤ La zona de peligro de la estación de transferencia de AGV debe estar asegurada durante todo el proceso.➤ Los AGV definidos deben poder atravesar y salir del área de trabajo de forma totalmente automatizada axialmente (opcional: también radialmente).➤ Personas u otras desviaciones de El contorno definido del AGV debe reconocerse en todo momento, lo que activa una señal de parada segura.

AGV rodeado de campos protectores

La solución desarrollada por Leuze para proteger las estaciones de transferencia de robots/AGV garantiza dos funciones de seguridad:

➤ Detener el movimiento peligroso de la célula robótica➤ Ajuste dinámico de los campos de protección alrededor del AGV

Para proteger toda el área de la estación de transferencia, Leuze utiliza escáneres láser de seguridad. Estos escáneres utilizan campos de protección para detectar la entrada y presencia de personas en la zona de transferencia. Cuando esto sucede, el sistema activa una señal de parada. En un proceso paralelo se reconoce en todo momento la posición del AGV en la zona monitorizada. Para que el propio AGV no active una señal de parada, el programa de seguridad oculta su contorno de la zona protegida. De este modo, el campo de protección se adapta dinámicamente alrededor del AGV en movimiento. Para ello, los escáneres láser desplazan progresivamente sus campos de protección preconfigurados. Esto permite que el AGV "encerrado" por campos de protección entre automáticamente en la estación, transfiera el material a la posición de estacionamiento y luego salga nuevamente de la estación. El nivel de seguridad se mantiene durante todo el ciclo. Esto tiene la ventaja de que el resto del entorno queda cubierto en todo momento por el campo de protección restante, lo que ofrece una protección total. En principio, sólo los contornos del AGV definidos previamente en el sistema son capaces de atravesar el campo de protección. Para detectar manipulaciones o desalineaciones del escáner, Leuze utiliza la función de nivel de burbuja integrada en el dispositivo, así como contornos de referencia externos adicionales.

Entrada axial o radial posible

Para la solución de seguridad de Leuze sólo se necesitan unos pocos componentes, incluidos dos escáneres láser de seguridad RSL 400, que destacan por su excelente rendimiento, robustez y facilidad de manejo. Con su alto alcance operativo de 8,25 metros, pueden controlar incluso áreas grandes. La solución se completa con un programa de seguridad de Leuze y con el control del sistema SIMATIC S7 de Siemens. El posicionamiento óptimo del escáner láser RSL 400 en la aplicación depende de varios factores que deben tenerse en cuenta:

➤ Disposición de la aplicación y posible sombra debido al diseño➤ Especificaciones del AGV (como dimensiones)➤ Posiciones de entrada y salida del AGV hacia/desde el campo de protección➤ Rutas de transporte y velocidad del AGV en el campo de protección (axial y/o radial )

Dependiendo de lo anterior, puede ser preferible un posicionamiento diagonal o lineal de los escáneres láser alrededor del campo de protección. En casos especiales (p. ej. en esquinas con sombra del edificio o de la estructura celular), el sistema también puede funcionar con más de dos escáneres láser.

Fácil de implementar

Para este tipo de protección inteligente, solo se deben cumplir unos pocos requisitos, como el ancho mínimo del AGV y la velocidad máxima de desplazamiento en el campo de protección. Además, la precisión de la ruta del AGV debería ser de unos 50 milímetros. Además, delante de la zona de peligro debe haber suficiente espacio disponible para

➤ poder maniobrar el AGV en el espacio y ➤ poder implementar un campo de protección de escáner suficientemente grande (distancia mínima requerida a los peligros desde todos los lados de acceso).

Para iniciar una entrada o cruce del AGV, el sistema de guía de AGV del control de flujo de material debe informar su ruta con antelación a la solución de seguridad. Dependiendo de la evaluación de riesgos de la aplicación, en caso de una violación del campo de protección, puede ser necesario detener el AGV además de detener la célula del robot. Esto presupone una comunicación segura entre la célula y el AGV.

Flexibilidad con el material de transporte

Con este concepto para proteger las estaciones de transferencia de robots/AGV, los operadores del sistema reciben una solución rentable que ofrece una seguridad completa durante todo el ciclo. Cumple el nivel de rendimiento d según ISO 13849-1 y SILCL 2 según IEC 62061. Esto significa que los riesgos de accidentes se pueden minimizar de forma fiable. La solución de seguridad de Leuze funciona de forma autónoma después de que el AGV haya sido registrado a través del sistema de guía AGV. Y ofrece la máxima flexibilidad, sin restricciones durante la transferencia de piezas. El sistema de seguridad y los campos de protección funcionan en función del contorno del AGV y no del material que se transporta en él. Incluso las piezas que sobresalen por delante o por los laterales se transportan de forma fiable. Además, la integración hace superfluas las protecciones mecánicas como vallas y barreras. Esto ahorra un valioso espacio en la producción.

De la evaluación de riesgos a los resultados

Cualquier empresa que quiera implementar este concepto en su sistema automatizado necesita un socio experimentado a su lado. Aquí es importante que todo el proceso esté acompañado por el proveedor del sistema de seguridad. De esta manera, se puede diseñar e implementar una solución personalizada. El primer paso es la evaluación de riesgos: los peligros (p. ej., en la zona de los robots) deben estar claramente definidos. También es necesario saber con qué rapidez se detiene la célula robótica. A partir de esto se puede definir el tamaño del campo de protección y el momento de las acciones. Los Sensor People de Leuze son el interlocutor adecuado para estos pasos. Evalúan la situación in situ, determinan los requisitos y desarrollan un concepto de seguridad. Después de la instalación de los componentes, Leuze le ayuda con la documentación correspondiente, así como con la parametrización y puesta en marcha de los sensores. La oferta de servicio también incluye una validación final de la solicitud. Y por último, pero no menos importante, la conformidad CE proporciona seguridad jurídica. Esto permite a las empresas aprovechar los beneficios de los sistemas innovadores de logística de materiales sin concesiones.

Para más información: www.leuze.com

Autor: Matthias Bristle Responsable de productos Soluciones de seguridad – Leuze electronic GmbH

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