Os processos industriais dependem cada vez mais da automação para atingir os objetivos de produtividade, garantindo uma qualidade consistente do produto e uma elevada produção. Um processo pode ser totalmente automatizado, sem intervenção humana de ponta a ponta, ou parcialmente automatizado, combinando as competências dos trabalhadores humanos e das máquinas. Imagine humanos e máquinas a cooperar no mesmo espaço; hoje, muitos visualizam provavelmente uma série de robôs colaborativos com múltiplas articulações ("cobots") programados para lidar com tarefas repetitivas ou fisicamente exigentes, enquanto os seus colegas humanos fornecem a destreza manual ou a contribuição criativa necessária para completar o processo. No entanto, a introdução de cobots numa fábrica requer uma otimização significativa dos processos e uma reorganização física do espaço de trabalho.

Automação Robótica de Processos de Nível Básico.
Por outro lado, as empresas de fabrico podem começar a colher os benefícios da automatização robótica de processos de uma forma mais simples e menos invasiva. Muitas linhas de produção são operadas por trabalhadores humanos, que realizam processos em peças alimentadas por um tapete transportador (Figura 1). Aumentar a velocidade da passadeira deveria alimentar as peças mais rapidamente e permitir uma maior produtividade, mas isso muitas vezes não acontece. Embora os trabalhadores sejam fisicamente capazes de acompanhar o transporte mais rapidamente, podem surgir problemas quando as peças atingem os batentes finais a velocidades mais elevadas e podem deslocar-se ou mesmo cair no chão. A produtividade pode diminuir como resultado do aumento da velocidade da passadeira.
A tecnologia robótica pode ajudar a ultrapassar este problema. Os robôs lineares podem substituir as passadeiras convencionais e são mais fáceis de programar, com pontos de arranque e paragem definidos digitalmente e sem necessidade de batentes finais mecânicos. A aceleração e a desaceleração ocorrem de forma contínua dentro de distâncias predefinidas, permitindo elevadas velocidades de trânsito. Vários destes módulos podem operar independentemente na mesma linha de produção para substituir um único tapete transportador de velocidade fixa. Isto proporciona a flexibilidade necessária para otimizar a velocidade de transporte em múltiplas zonas ao longo da linha, de forma a satisfazer as necessidades de cada processo e equilibrar o fluxo de trabalho. Além disso, a capacidade de se deslocar para a frente e para trás abre novas oportunidades para uma eficiência ainda maior. A Yamaha possibilitou que vários clientes aproveitassem estes benefícios integrando o seu módulo de rasto linear robótico LCMR200 (Figura 2) nas suas linhas de produção. Este modelo é rápido, eficiente e requer menos reorganização do fluxo de trabalho do que a configuração de robôs colaborativos articulados multieixos.

Este robô linear modular oferece uma introdução prática ao potencial da automatização robótica de processos, que pode variar desde a simples substituição de um tapete transportador ou mesa indexadora até à automatização completa do processo de ponta a ponta numa célula de montagem robótica protegida. Ao criar um fluxo de processo robótico automatizado completo para o fabrico de produtos pequenos, como colunas ou módulos automóveis compostos por múltiplas peças, os integradores de soluções têm frequentemente de combinar robôs de diferentes tipos para executar todas as ações de montagem individuais de forma económica e com otimização de espaço. Para auxiliar neste processo, a Yamaha oferece uma seleção exclusiva e abrangente de robôs industriais de todos os tipos normalmente utilizados, desde o LCMR200 modular e outros robôs de eixo único até aos robôs cartesianos e SCARA. Estes robôs fornecem aos integradores de soluções todas as opções necessárias para criar um fluxo de trabalho eficiente, mesmo com espaço limitado na fábrica, tendo em conta aspetos importantes como a facilidade de manutenção, a programabilidade e a facilidade de utilização.

Dimensionamento, economia de espaço 

A linha de robôs da Yamaha apresenta diversas características que permitem poupar espaço, como a série YK-TW de robôs SCARA do tipo orbital, montados no teto, que permitem a passagem subterrânea, sendo possível a passagem da ponta do robô por baixo da unidade principal (Figura 3). A obtenção de uma área de processo compacta pode ser extremamente importante, por exemplo, para os fabricantes de equipamento original (OEM) que procuram "reestruturar" ou trazer de volta para o controlo interno processos anteriormente externalizados. Embora as alterações económicas globais possam tornar a reestruturação financeiramente viável, a fábrica local dispõe geralmente de pouco espaço para acomodar os processos que regressam. Em locais onde cada centímetro quadrado é valioso, os robôs SCARA do tipo orbital provaram a sua capacidade de operar em espaços incrivelmente reduzidos. Com um comprimento de braço de 350 mm e uma capacidade de carga de 5 kg, é possível alcançar uma largura de instalação de apenas 492 mm. Os
principais pontos fortes dos robôs SCARA residem na sua capacidade de recuperar e movimentar peças rapidamente e de executar processos de montagem, como o aparafusamento e a dosagem precisa de adesivos, vedantes ou materiais de interface térmica. Os tamanhos típicos dos robôs SCARA variam desde um comprimento de braço de aproximadamente 120 mm com uma capacidade de carga de cerca de 1 kg, até modelos de 1200 mm capazes de manusear até 50 kg. A família YK-XG da Yamaha apresenta acionamentos por correia isentos de manutenção que permitem movimentos de alta velocidade e alta precisão em quatro eixos. Além disso, o momento de inércia é otimizado para permitir a rotação rápida de objetos pesados, enquanto as máquinas convencionais precisam de reduzir a velocidade, resultando em tempos de contacto mais longos.
Beneficiando da vasta experiência adquirida com os primeiros robôs industriais criados para automatizar a montagem em larga escala de peças de motociclos na década de 1970, a Yamaha conseguiu desenvolver os seus robôs com um elevado nível de sofisticação, com características inovadoras como o TRANSERVO, que permite aos motores de passo proporcionar uma elevada velocidade e um elevado binário.

Outras características valorizadas pelos integradores para simplificar os desafios de conceção de soluções incluem a lubrificação de baixa manutenção e barreiras eficazes contra contaminantes, peças mecânicas inovadoras de alta rigidez que garantem uma precisão superior mesmo sob forças de pressão elevadas e a utilização generalizada de solucionadores de posição mais robustos e fiáveis ​​do que os detetores de posição óticos tradicionais. Com uma variedade de sistemas de controlo disponíveis, os integradores podem configurar uma solução acessível para satisfazer os desafios de automatização mais exigentes, deixando caminho livre para a adaptabilidade e escalabilidade futuras. As unidades de controlo simples para posicionamento e acionamento básicos permitem que os robôs de eixo único sejam facilmente controlados com apontamento coordenado ou entrada de trem de impulsos, minimizando a programação. Por outro lado, os controladores multieixos podem ser utilizados para operar um ou mais robôs de acesso simples ou duplo em simultâneo. Até quatro controladores de 4 eixos podem ser interligados numa configuração mestre-escravo para gerir até 16 eixos e consolidar o controlo num único programa escrito na linguagem de robôs da Yamaha, uma versão estendida do BASIC.

Atualize com confiança.
O sucesso num projeto inicial de automação geralmente incentiva os operadores a expandir ou atualizar os seus sistemas para obter maior produtividade ou qualidade no final da linha de produção. A introdução da visão computacional é uma atualização popular, embora a tecnologia exija normalmente conhecimentos especializados e processos de configuração tradicionais que podem ser complexos e demorados.
A Yamaha decidiu simplificar a visão robótica criando o sistema RCXiVY2+. Num sistema de visão robótica típico, as câmaras estão ligadas a um processador de visão dedicado, que comunica com o controlador principal do sistema através de uma ligação de dados em série. No RCXiVY2+, o processamento de imagem, o controlo da iluminação e o processamento de dados de seguimento da passadeira são geridos dentro do programa do robô, utilizando instruções de visão dedicadas criadas pela Yamaha e incorporadas no conjunto de instruções BASIC alargado. O conjunto de instruções de visão simplifica a pesquisa e o seguimento de componentes e reduz os tempos de pesquisa até 50%. Uma pesquisa mais rápida melhora a deteção de peças a altas velocidades da passadeira, permitindo uma recolha mais eficiente e tempos de contacto reduzidos.
O hardware, que inclui um painel de visão com interface de câmara GigE, um painel de controlo de iluminação e um painel de seguimento que se instala facilmente diretamente no controlador do robô multieixos da Série RCX3, elimina muitos problemas de integração e garante a compatibilidade com periféricos. Além disso, como a visão é gerida dentro do programa do robô, não há necessidade de criar uma rotina de conversão de coordenadas. O sistema integrado da Yamaha também aumenta a produtividade, eliminando os atrasos experimentados com a visão convencional, quando os dados da câmara passam por um processador de visão separado e depois chegam ao controlador do robô.
Para acelerar a configuração do sistema, um processo de calibração simples ajuda a alinhar rapidamente as coordenadas da câmara com a ajuda de um assistente, e uma ferramenta gráfica reduz o registo da peça de trabalho a três passos fáceis, auxiliando na captura de imagem, ajuste de contorno e registo da posição de deteção. No geral, o tempo de configuração é aproximadamente 80% mais rápido do que com um sistema de visão artificial convencional (Figura 4).

Em funcionamento, um poderoso motor de pesquisa de margens de imagem melhora a deteção de peças. O sistema pode detetar parafusos e anilhas que fixam peças, identificar artigos dentro de uma embalagem ou numa placa de circuito impresso, verificar furos e contar objetos como garrafas numa palete ou componentes eletrónicos. A saída DVI-I da câmara permite aos utilizadores analisar o estado da pesquisa a qualquer momento, sendo possível registar até 254 peças personalizadas adicionais para deteção automática. As câmaras RCXiVY2+ podem ser montadas em locais fixos acima e/ou abaixo da peça de trabalho, ou no robô. Quando montadas no robô, as coordenadas da câmara são ajustadas automaticamente para corrigir os movimentos.
O sistema RCXiVY2+ introduz também uma nova abordagem ao processamento de imagem conhecida como "detecção de blobs", que pode reconhecer objectos com formatos irregulares até 10 vezes mais rápido do que os métodos tradicionais de detecção de bordos. Isto melhora a seleção, o reconhecimento de presença e a contagem a alta velocidade de múltiplas peças de trabalho, sendo particularmente eficaz com artigos como alimentos e vestuário, alargando assim o leque de potenciais aplicações para a visão robótica. O sistema também pode reconhecer peças sobrepostas e excluí-las do alvo da busca.

Conclusão:
Os processos convencionais de montagem manual, mesmo com o auxílio de automatização básica, como as passadeiras motorizadas, oferecem um âmbito limitado para aumentar a produção e a produtividade. As abordagens típicas para melhorar o tempo de contacto têm frequentemente o efeito oposto na produtividade, enquanto a incorporação de mais trabalhadores e linhas de produção adicionais aumenta os custos operacionais e exige mais espaço na fábrica. Iniciar a viagem rumo à automatização robótica de processos pode ser fácil e não disruptivo se for abordado corretamente, por exemplo, substituindo tapetes inflexíveis ou mesas indexadoras que ocupam muito espaço por robôs lineares programáveis. À medida que linhas de produção fiáveis ​​são estabelecidas, a automatização pode ser estendida a outros processos e linhas de produção, e atualizações como a visão computacional podem ser adicionadas, oferecendo um retorno do investimento cada vez maior.

Mais informações