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Sep 02, 2023

Uso de un LVDT como micrómetro robótico o medidor de altura automatizado

Se pueden utilizar robots colaborativos para automatizar las mediciones que actualmente se realizan con micrómetros manuales, medidores de altura y calibradores. En este artículo, veremos cómo automatizar cada uno de estos manuales.

Se pueden utilizar robots colaborativos para automatizar las mediciones que actualmente se realizan con micrómetros manuales, medidores de altura y calibradores. En este artículo, veremos cómo automatizar cada una de estas herramientas de medición manual.

Artículo de | Nueva robótica a escala

Se puede utilizar un LVDT (transformador diferencial lineal variable o sonda lineal) con un robot colaborativo para emular un micrómetro o un medidor de altura.

Por ejemplo, con un sistema de medición robótico Q-Span, la sonda lineal se monta en posición sobre una superficie de medición fija. La pinza robótica mueve la pieza a un dispositivo de medición debajo de la sonda. Luego, el software de control del sistema robótico ordena a la sonda lineal que se active y tome una medición, capturando los datos resultantes del medidor.

FOTO: Sonda lineal utilizada con un sistema Q-Span para emular un micrómetro manual o un medidor de altura, automatizando la medición del espesor de una pieza mecanizada.

El desplazamiento del husillo del palpador lineal desde la posición nula corresponde a la altura de la pieza que se está midiendo. En los sensores LVDT, el husillo es un núcleo metálico que se mueve a través de los devanados de la bobina en el cuerpo de la sonda, produciendo una señal eléctrica correspondiente a la posición del husillo¹. En el sistema de disparo a escala patentado de Keyence, un sensor CMOS escanea una escala de vidrio en el cuerpo del cabezal del sensor².

También se utiliza el término calibre de caída, refiriéndose al movimiento del husillo que se baja o se "deja caer" sobre la superficie a medir. Los sensores activados por aire utilizan presión de aire para extender el eje y un resorte para retraerlo.

Si una pinza eléctrica paralela (consulte la siguiente sección) tiene suficiente repetibilidad y precisión, se le pueden equipar puntas de metrología para usarla como un calibrador digital robótico. La pinza se monta directamente en el brazo del robot (o en un soporte para múltiples herramientas en el brazo del robot). Las yemas de los dedos de metrología planas o esféricas en la pinza se utilizan para medir diámetros y espesores exteriores. Las yemas de los dedos de los palpadores de rubí se utilizan para medir los diámetros internos.

FOTO: Calibradores digitales robóticos que se muestran a la izquierda con yemas de los dedos de metrología planas que miden un diámetro exterior (OD) y a la derecha con puntas de los dedos de estilo rubí que miden un diámetro interior (ID). Estos calibradores robóticos del sistema Q-Span tienen una resolución de medición de 2,5 µm (0,0001 pulgadas).

Ya sea que se utilice un micrómetro, un calibre, un medidor de altura o alguna combinación de medidores, el manejo automatizado de piezas es una parte esencial de la medición robótica. Un robot colaborativo puede recoger piezas de un área de entrada o alimentador y colocarlas en un punto de referencia, calibre o dispositivo para medir. Luego puede moverlos a un área de salida después de la medición.

Una de las formas más sencillas de presentar piezas a un robot es utilizar bandejas de entrada precargadas por los operadores. El robot se puede programar (o enseñar) fácilmente para que recoja piezas de ubicaciones conocidas en la bandeja. También se pueden utilizar transportadores o alimentadores vibratorios para alimentar y orientar piezas a una única ubicación de recogida. Una solución más compleja implica integrar un sistema de visión para identificar ubicaciones y orientaciones de piezas y enviar esta información al robot.

Las pinzas paralelas eléctricas son una herramienta común de extremo de brazo para la manipulación de piezas. Las yemas de los dedos de la pinza deben ser apropiadas para la pieza, por ejemplo, dedos con ranura en V para piezas cilíndricas.

Un robot colaborativo que utiliza una pinza eléctrica paralela con puntas de los dedos con ranura en V para centrar una pieza cilíndrica.

Muchas sondas lineales o sensores de desplazamiento de contactos tienen cables o capacidades inalámbricas para transmitir datos a una PC. Sin embargo, puede resultar complicado integrar estos datos en un sistema de medición robótico. El sistema Q-Span resuelve este desafío con la aplicación Q-Span Data Server. Este software sirve como interfaz plug-and-play entre todos los medidores y el sistema robótico.

Los datos de múltiples medidores se envían a través del robot a una PC en un formato ASCII consolidado. Los datos se pueden exportar fácilmente a través de Excel o un archivo .CSV al sistema de gestión de calidad (QMS) o al software de control de procesos estadísticos (SPC) preferido.

Para permitir una automatización completa, la retroalimentación de las mediciones se puede utilizar para crear una celda de fabricación de circuito cerrado que envía automáticamente los datos de las mediciones a la máquina. En una aplicación de mecanizado CNC, por ejemplo, los datos se pueden transmitir de regreso a la máquina para configurar automáticamente las compensaciones de la máquina herramienta o alertar a los operadores cuando las máquinas herramienta necesitan servicio. Esto mejora enormemente el control del proceso y minimiza el tiempo de inactividad al ayudar a los maquinistas a detectar y corregir cambios en el proceso en tiempo real, antes de que sucedan, al tiempo que reduce significativamente los desechos.

Una segunda consideración de software es el software de control de robots. El complemento de software URCap de New Scale para Universal Robots, NSR Devices URCap, fue desarrollado específicamente para manipulación de piezas y metrología. Permite a los usuarios emplear el mando de aprendizaje de Universal Robots para crear fácilmente programas de robot que agarren, muevan y midan piezas con la pinza/calibrador robótico. Se incluyen programas de ejemplo con el kit de aplicación Q-Span.

Utilice la aplicación de software URCap de NSR Devices para crear programas de control de robots para manipulación de piezas, medición y recopilación de datos.

Los robots colaborativos hacen que sea relativamente sencillo reemplazar los calibradores manuales con un calibrador robótico de extremo de brazo y reemplazar los micrómetros o medidores de altura manuales con un LVDT o sonda lineal. En ambos casos, la automatización mejora la repetibilidad al eliminar la variabilidad humana, como cómo se aplica el manómetro a la pieza y cuánta presión se utiliza.

Un sistema Q-Span ofrece los beneficios adicionales del manejo integrado de piezas y la capacidad de consolidar datos de múltiples herramientas para el control de procesos.

La automatización de tareas de medición repetitivas y aburridas mejora el rendimiento y la calidad, y libera a los inspectores de calidad para realizar trabajos de mayor valor.

Referencias

(1) https://www.te.com/usa-en/industries/sensor-solutions/insights/lvdt-tutorial.html

(2) https://www.keyence.com/products/measure/contact-distance-lvdt/

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