Proceso automatizado de envasado modular de bombillas
ISO, Horti Innovators, revoluciona la automatización de la agricultura y la horticultura utilizando robótica, tecnología de visión, IA y aprendizaje automático. Los cultivadores de bulbos de tulipán son uno de sus principales objetivos. ISO ha desarrollado una solución de comunicación inalámbrica, suministrada por SMC, que permite a los cultivadores clasificar y empaquetar de forma eficiente un número sin precedentes de bulbos de tulipán, al tiempo que aborda complejos retos de diseño.
El embalaje de bulbos de tulipán es un proceso polifacético. Implica manipular grandes cantidades de bulbos que deben disponerse en filas con un espaciado específico. Además, cada bulbo debe colocarse con su brote (los primeros signos del tallo del tulipán) hacia arriba. Garantizar que los bulbos permanezcan intactos durante el transporte y mantener su posición correcta dentro del embalaje es una complejidad añadida. Esto es crucial para evitar cualquier daño a los brotes.
ISO ha desarrollado una línea de envasado modular que automatiza todo el proceso. Se utilizan robots y tecnología de visión para realizar la mayoría de las tareas. "Estas máquinas están estandarizadas y pueden personalizarse en función de los requisitos y la disposición del cliente. Pueden procesar varios tipos y tamaños de bulbos de tulipán utilizados para flores cortadas", explica Bastiaan Ophorst, ingeniero mecánico de ISO.
El envasado inteligente requiere un sistema de visión inalámbrico
Una breve explicación del proceso: una carretilla elevadora transporta bulbos de tulipán previamente clasificados en contenedores cúbicos, que se determinan en función del tamaño del bulbo. Los contenedores cúbicos se vacían en un recipiente de recogida al principio de la línea de envasado, formando varias capas de bulbos. Se utilizan placas vibratorias para transportar los bulbos hacia una estación de carga, asegurándose de que se disponen en una sola fila y creando un espacio adecuado entre cada bulbo, en función de la cantidad de envasado deseada.
Se utilizan seis cámaras para supervisar y capturar imágenes de cada bulbo. Las imágenes combinadas se utilizan para generar una representación en 3D que proporciona información detallada sobre la posición del bulbo, la geometría en 3D y la ubicación de los brotes. Estos datos son cruciales para que las pinzas de los brazos del robot manipulen correctamente cada bulbo. Además, una cámara 3D realiza una comprobación óptica de la salud de cada bulbo para evitar que se empaqueten bulbos en mal estado. Estos bulbos defectuosos, conocidos como "bulbos agrios", son marcados por el sistema de control de la línea de envasado y retirados de la cinta. La separación de los bulbos se controla ajustando la velocidad de la cinta, lo que evita que se produzcan atascos durante el proceso.
Una vez que el sistema de visión determina la posición y orientación de los bulbos en la cinta, se introducen en la envasadora con la separación requerida, formando una hilera perfecta. La línea de envasado suele constar de varios módulos (denominados "unidades de plantación"), normalmente cuatro unidades, cada una equipada con un robot. La información recopilada sobre la posición y orientación de cada bulbo guía a las pinzas para recoger una serie de bulbos y colocarlos en un puente. El número de posiciones en el puente depende del número de bombillas que haya que colocar en cada fila del contenedor de envasado. El brazo del robot coloca con precisión las bombillas en el puente, asegurándose de que cada bombilla quede bien sujeta por una pinza. Cada puente puede alojar hasta dos veces siete pinzas dispuestas en dos filas paralelas a 180 grados una de otra. Una vez llenas las siete pinzas, el puente gira y las filas de bombillas se transfieren al envase. Dependiendo del tipo de bulbo, cada posición del envase contiene una pequeña clavija para sujetar los bulbos de tulipán o una capa de tierra húmeda para la estabilidad de los bulbos. El puente presiona suavemente los bulbos sobre las clavijas o en la tierra, asegurando así su posición. Esto garantiza que los bulbos permanezcan en posición vertical durante el transporte a la zona de cultivo. Una vez lleno el envase, se sustituye por otro vacío. El embalaje, lleno de bulbos, se transporta a una estación final, donde un empleado del cultivador realiza una inspección visual antes del envío.
Colocación de las bombillas en el puente
Comunicación inalámbrica fiable
La comunicación inalámbrica desempeñó un papel vital para superar un reto técnico en el diseño de esta línea de envasado, concretamente el movimiento de rotación de los puentes. Dado que la rotación se produce siempre en el sentido de las agujas del reloj, las soluciones de comunicación por cable resultaban poco prácticas. Ophorst explica: "Exploramos la posibilidad de utilizar anillos colectores, pero habrían necesitado numerosos conductores. Con más de treinta funciones/detecciones en cada puente enchufable, el cableado no era viable. Fue entonces cuando nos dimos cuenta de que la comunicación inalámbrica era el camino a seguir. Pero, ¿cómo podíamos garantizar la fiabilidad?".
"La solución vino de SMC", explica Bert Evertse, programador de PLC de ISO Horti responsable del control de la línea de envasado: "Anteriormente habíamos probado un producto basado en Bluetooth de otra marca, pero resultó ser susceptible a las interferencias, algo muy poco deseable para una aplicación de alta velocidad como ésta. Afortunadamente, SMC nos proporcionó la solución adecuada en el momento oportuno. Nos propusieron una red inalámbrica industrial dentro de la línea de envasado. Instalamos un módulo base (transmisores) en la parte no giratoria de la línea y un módulo remoto (receptores) en el puente enchufable. Los datos de control del puente enchufable se transmiten mediante comunicación inalámbrica industrial SMC desde la base a los remotos. Los datos de control, que incluyen aproximadamente 60 bits por módulo, junto con la información de diagnóstico, se envían a la base a través de Ethernet/IPTM. La configuración de la base y los mandos a distancia se aborda una sola vez durante la instalación a través de la comunicación de campo cercano (NFC)."
Las distancias entre la base y el mando pueden variar, en esta configuración es de 5 a 6 metros. Es posible un radio máximo de 10 metros. Sorprendentemente, las piezas móviles de cada módulo, como los servomotores de los brazos robóticos, no afectan a la transmisión de datos. Evertse afirma: "No ha habido ningún fallo de funcionamiento. De hecho, la comunicación es extremadamente fiable".
Módulo remoto inalámbrico en el puente enchufable
