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Title:
METHOD FOR PACKAGING PIECES BY MEANS OF A MANIPULATOR ROBOT AND HEAD FOR FASTENING AND TRANSPORTING SAID PIECES BY MEANS OF THE MANIPULATOR ROBOT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/058840
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for packaging pieces by means of a manipulator robot, which collects pieces from a first storage means where the pieces are arranged in a disordered and/or random manner, to then collect same and place them in a second storage means with a pre-established order. The second storage means can be a static fixed point or can be placed on a moving conveyor belt, the system identifying the exact position and orientation of the second storage means by using an image captured by at least one camera situated on the belt and an encoder disposed on the conveyor belt. The invention also relates to a head for holding and transporting pieces, which is adapted to a manipulation robot, the head being specially designed for the manipulation of pieces.

Inventors:
GONZALEZ PICHEL JOSÉ (ES)
Application Number:
PCT/ES2019/070642
Publication Date:
April 01, 2021
Filing Date:
September 26, 2019
Export Citation:
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Assignee:
FINANCIERA MADERERA S A (ES)
International Classes:
B25J9/16; B65B35/52; B65G47/14
Domestic Patent References:
WO2018232518A12018-12-27
WO2019060529A12019-03-28
Foreign References:
EP2221152A12010-08-25
EP3457241A12019-03-20
US20190272411A12019-09-05
US5041907A1991-08-20
US8074431B12011-12-13
US4985846A1991-01-15
Attorney, Agent or Firm:
CARPINTERO LOPEZ, Mario (ES)
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Claims:
REIVINDICACIONES

1.- Procedimiento de embalado de piezas mediante robot manipulador, que recoge piezas desde un primer almacenamiento para depositarlas en un segundo almacenamiento con un orden preestablecido, que comprende:

-reconocimiento de las piezas depositadas en el primer almacenamiento mediante el empleo de al menos una cámara 3D que capta la imagen del almacenamiento. -Captura de la imagen obtenida de la pieza seleccionada por al menos una cámara 3D.

-Tratamiento e identificación por parte de la cámara 3D, de la altura de las piezas situadas en el primer almacenamiento, para seleccionar en primer lugar las de la parte superior, tratamiento digital de la imagen por medio de

- reconocimiento de nubes de puntos por cotas de altura y reconocimiento de bordes de las piezas, de forma individual.

-comparación de la imagen obtenida con un patrón digitalizado de la pieza -completado de la imagen obtenida con los datos del patrón para obtener una imagen completa de la pieza a recoger

-identificación del centro geométrico de la pieza seleccionada mediante el tratamiento digital de la imagen captada.

-transmisión al robot manipulador de las coordenadas de recogida de la pieza -recogida de la pieza por las garras del robot manipulador y alineación de las coordenadas de la garra con la pieza.

2.- Procedimiento de embalado de piezas conforme a la reivindicación 1 caracterizado porque comprende:

- identificación del contorno y posicionado del segundo almacenamiento, por medio de una cámara.

- entrada del segundo medio de almacenamiento en la zona de actuación del robot de manipulación.

-traslado de las piezas recogidas por el cabezal del robot manipulador hacia el segundo almacenamiento. - depositado de las piezas trasladadas por el robot manipulador en el segundo almacenamiento siguiendo una colocación patrón de las piezas en el interior del mismo.

-retroceso del robot manipulador para la recogida de una nueva pieza desde el primer almacenamiento, pieza que ha sido reconocida previamente por la imagen capturada por la cámara 3D y tratada digitalmente.

-opcionalmente repetición de las operaciones hasta completar el contenido del segundo almacenamiento.

-repetición del proceso mediante el llenado de sucesivos segundos almacenamientos.

3.- Procedimiento de embalado de piezas según la reivindicación 1 caracterizado porque la, al menos una, cámara 3D que capta la imagen del primer almacenamiento, se encuentra en un pórtico fijo.

4 Procedimiento de embalado de piezas según la reivindicación 1 caracterizado porque la, al menos una, cámara 3D que capta la imagen del primer almacenamiento, se encuentra en el cabezal del robot de recogida de las piezas.

5.- Procedimiento de embalado de piezas según la reivindicación 2 caracterizado porque el segundo almacenamiento se encuentra colocado sobre una cinta de transporte en movimiento, conociendo el sistema la posición exacta y orientación de este segundo almacenamiento por medio de la imagen captada por una cámara situada sobre la cinta y un encoder dispuesto en la cinta transportadora.

6.- Procedimiento de embalado de piezas según la reivindicación 2 caracterizado porque el cabezal del robot deposita las piezas en el interior del segundo medio de almacenamiento, formando un ángulo agudo en su introducción, para después posicionarlas planas en la caja de embalaje.

7.- Procedimiento de embalado de piezas según la reivindicación 1 , caracterizado porque incluye al menos una segunda cámara independiente y externa al robot cuya imagen captada de la pieza seleccionada se compara con el patrón de la pieza seleccionada.

8.- Procedimiento de embalado de piezas según la reivindicación 7 caracterizado porque si existen discrepancias en la forma, color y/o textura de la imagen captada con el patrón la pieza es desechada por el robot manipulador.

9.- Procedimiento de embalado de piezas según las reivindicaciones 1 , 3 y 4 caracterizado porque la, al menos una, cámara 3D, se coloca formando un cierto ángulo agudo entre el eje de visión de la cámara 3D y la superficie de la pieza a recoger.

10.- Procedimiento de embalado de piezas según las reivindicaciones anteriores caracterizado porque en el proceso global de embalado de piezas se dispone de múltiples robots que secuencialmente depositan las piezas seleccionadas sobre los segundos almacenamientos para la confección del almacenamiento final.

11.- Procedimiento de embalado de piezas según las reivindicaciones anteriores caracterizado porque los segundos medios de almacenamiento consisten en un punto fijo donde se depositan las piezas transportadas por el robot manipulador.

12.- Procedimiento de embalado de piezas según las reivindicaciones 1 a 11 caracterizado porque los segundos medios de almacenamiento consisten en una caja de embalaje, preferentemente de cartón, apta para el transporte de las piezas embaladas.

13.- Procedimiento de embalado de piezas según las reivindicaciones 1 a 12 caracterizado porque los segundos medios de almacenamiento consisten en agrupamientos que posteriormente son enfardados, retráctil ados, embolsados o incluso recubiertos de plástico.

14.- Cabezal para sujeción y transporte de piezas, adaptado a robot de manipulación, especialmente adaptado para la manipulación y embalado de piezas, que comprende:

- un cuerpo principal adaptado para ser fijado al robot manipulador,

- medios de sujeción del cuerpo principal al robot manipulador

- medios de sujeción a vacío unidos al cuerpo principal - al menos un brazo perimetral, sujeto al cuerpo principal, articulado al mismo y con facultad de ser desplazable, incorporando entre el cuerpo principal y el brazo perimetral, medios de desplazamiento, que producen un acercamiento o alejamiento de dicho brazo perimetral con respecto al cuerpo principal.

Adaptándose el cabezal de sujeción a diferentes tamaños y formas de piezas para sujetar y transportar las mismas

15.- Cabezal para sujeción y transporte de piezas, adaptado a robot de manipulación según la reivindicación 14, caracterizado porque el, al menos un, brazo perimetral incorpora al menos un sistema de sujeción a vacío.

16.- Cabezal para sujeción y transporte de piezas, adaptado a robot de manipulación, según la reivindicación 14 caracterizado porque en puntos diametralmente opuestos del cabezal de sujeción se disponen brazos perimetrales articulados independientes del cuerpo principal del cabezal.

17.- Cabezal para sujeción y transporte de piezas, adaptado a robot de manipulación según las reivindicaciones 14 a 16, caracterizado porque el, al menos un, brazo perimetral articulado al cuerpo central del cabezal, es, al menos, doble y cada uno de ellos acaba en al menos un sistema de sujeción por vacío.

18.- Cabezal para sujeción y transporte de piezas, adaptado a robot de manipulación según las reivindicaciones 14 a 17, caracterizado porque comprende un cuerpo principal y al menos dos brazos diametralmente opuestos uno a uno con respecto al cuerpo principal.

19.- Cabezal para sujeción y transporte de piezas, adaptado a robot de manipulación según las reivindicaciones 14 a 18 caracterizado por estar adaptado a la sujeción y transporte de piezas laminares.

20.- Cabezal para sujeción y transporte de piezas, adaptado a robot de manipulación según la reivindicación 14 caracterizado porque en el lado opuesto al brazo perimetral está dispuesto otro brazo perimetral accionado preferentemente por aire comprimido, ambos desplazares entre una posición más alejada y una más cercana, prensil entre ambos brazos.

21.- Cabezal para sujeción y transporte de piezas, adaptado a robot de manipulación según la reivindicación 20, caracterizado el accionamiento del brazo perimetral puede ser mecánico mediante motor eléctrico.

22.- Cabezal para sujeción y transporte de piezas, adaptado a robot de manipulación según la reivindicación 14, 20 y 21, caracterizado porque el sistema de sujeción por vacío se une al cuerpo principal del cabezal del robot manipulador, mediante guías de desplazamiento, que permiten un movimiento lineal relativo entre dicho sistema de sujeción por vacío y el cuerpo principal del cabezal del robot manipulador.

23.- Cabezal para sujeción y transporte de piezas, adaptado a robot de manipulación según la reivindicación 14 y 20 a 22, caracterizado por estar adaptado a la sujeción y transporte de piezas de sección prismática.

24.- Cabezal para sujeción y transporte de piezas, adaptado a robot de manipulación según la reivindicaciones 14 y 20 a 23, caracterizado porque el cabezal incorpora la cámara de visión 3D.

Description:
PROCEDIMIENTO DE EMBALADO DE PIEZAS MEDIANTE ROBOT MANIPULADOR ASI COMO CABEZAL PARA SUJECION Y TRANSPORTE DE DICHAS PIEZAS POR PARTE DEL ROBOT MANIPULADOR

CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

El objeto de la presente invención se encuadra dentro del campo técnico de la automatización de los procesos de embalado en los que un producto está formado por la reunión de una serie de piezas simples que se engloban dentro de un paquete, caja, palet contenedor, agrupamiento o receptáculo que sirve para aglutinar estas piezas antes de su expedición al consumidor final o antes de ser enviadas hacia un punto intermedio de la cadena productiva.

Esta invención se encuadra igualmente en el campo de la tecnología de visión artificial y tratamiento digital de imágenes y como puede ayudar esta tecnología al embalado de productos de formas diferentes, que hasta ahora mayoritariamente solo podía ser realizado por la mano de obra humana o mediante instalaciones robotizadas extremadamente voluminosas.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

En los procesos industriales actualmente desarrollados por las empresas, suele darse escasa importancia al embalado final de los productos o al empaquetado de los mismos, ya que esta labor muchas veces se realiza manualmente por una serie de operarios encargados de embalar en cada paquete, envoltorio o unidad de empaquetado, los productos a contener, que pueden ser desde un conjunto de piezas todas iguales a contener en ese embalaje y donde se debe controlar el número de piezas introducidas, a la realización de embalajes con un número de piezas y formas diferentes.

La realización de estos embalajes de modo manual, ha demostrado con el paso del tiempo que se producen numerosos contratiempos o defectos, bien por la carencia de alguno de los elementos a contener en el embalaje o bien por introducir elementos en exceso, lo que redunda, en un caso, en reclamaciones de clientes o en el contrario en el sobrecosto de los productos finales al tener que sobredimensionar la producción de piezas y materiales.

El problema se acrecienta cuando el embalaje se trata, por ejemplo, de un mueble, que viene desarmado y dispuesto para el montaje por parte del usuario final y faltan o están cambiados los elementos integrantes del embalaje.

Hay empresas, que tienen líneas de montaje exclusivamente para confeccionar embalajes de sus productos, líneas que empiezan con la confección de la propia caja embalaje, pasando sucesivamente por estaciones de carga donde se van depositando los elementos a incluir en cada caja. Estas estaciones de carga simplemente depositan la o las piezas encima del embalaje o de las piezas anteriormente depositadas y finalmente pasa por una última etapa de cierre de las solapas del embalaje y etiquetado del embalaje.

Estas líneas de embalado, pensadas exclusivamente para un producto, ya tiene programado en cada estación, como debe entrar y pararse el embalaje en la estación, el número de piezas depositadas en el embalaje en cada estación y el orden de depositado de piezas por estación. Estos sistemas descritos son puramente mecánicos, de forma que el posicionado y ajuste de la pieza y la caja, necesitan posicionamientos físicos mecánicos (centradores, alineadores...etc.), necesitando estas instalaciones mucho espacio a la vez que son costosas.

En los últimos años se ha ido desarrollando una tecnología, de nombre en inglés “Bin Picking” que usa una tecnología basada en un sistema robótico guiado por visión en 3D. El “Bin Picking” es un sistema robótico guiado por visión que permite localizar y extraer piezas dispuestas aleatoriamente en contenedores o palets. Utiliza un sistema de visión (hardware y software) para el reconocimiento y la localización de las piezas y un sistema robótico para la recogida automática y posterior reubicación de las mismas.

Las aplicaciones “Bin Picking” integran un sistema de visión artificial para el guiado del robot, capaz de detectar las piezas en entornos desordenados y comunica al robot la posición 3D exacta de las piezas, su orientación y sus dimensiones. El sistema determina qué piezas son manipulares para extraerlas con precisión y el robot realiza la recogida de las piezas sin colisiones en un entorno como palets o contenedores.

La tecnología “Bin Picking” por ejemplo se emplea para la industria hortofrutícola, para ordenar en embalajes diversos productos, como por ejemplo naranjas, frutas, verduras en cajas de transporte con alveolos donde se van a depositar individualmente los productos a la vez que se preservan de posibles golpes durante su transporte.

Esta tecnología también se usa en la industria mecánica por ejemplo para suministro de piezas en una línea de producción donde un robot manipulador identifica y recoge piezas de un almacenamiento desordenado de piezas para suministrarlas individualmente a puntos concretos de la cadena de fabricación.

Son bastantes los campos tecnológicos en los que la tecnología Bin Picking se está empleando en la actualidad, aunque su uso conlleva ciertas limitaciones, que la presente patente intenta solucionar.

Es propósito de la invención utilizar la tecnología “Bin Picking” adaptándose esta tecnología al rellenado de embalajes donde las piezas incluidas son de formas y tamaños dispares, que pueden o no venir agrupadas por formas y tamaños, aunque lo normal es que vengan colocadas aleatoriamente.

También es propósito de la invención poder llenar embalajes que pudieran llegar en múltiples posiciones, sin la rigidez de que la caja sea alineada mecánicamente.

Por último, es deseo de la invención realizar un sistema flexible que permita la adaptación a diferentes embalajes a producir, identificando el sistema el tipo de embalaje a rellenar e introduciendo en el interior del mismo las piezas necesarias para su montaje. Es propósito de la invención desarrollar un cabezal para sujeción y transporte de piezas adaptado al robot de manipulación de las mismas, que se adapte a cualquier tipo y morfología de las piezas a manipular, desde piezas planas hasta piezas de sección prismática y difícil de ser sujetadas bien por su morfología porosa o bien las dimensiones de la misma.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un procedimiento de embalado de piezas mediante robot manipulador, que recoge piezas desde un primer almacenamiento donde las piezas se encuentran desordenadas y/o aleatoriamente dispuestas, para desde ahí, recogerlas y depositarlas en un segundo almacenamiento con un orden preestablecido.

Este segundo medio de almacenamiento puede ser un punto fijo estático o bien ese segundo almacenamiento se encuentra colocado sobre una cinta de transporte en movimiento, conociendo el sistema la posición exacta y orientación de este segundo almacenamiento por medio de la imagen captada por, al menos, una cámara situada sobre la cinta y un encoder dispuesto en la cinta transportadora. Esta cámara situada sobre la cinta puede ser una cámara 2D o 3D, según requieran las circunstancias de la instalación y los datos o coordenadas a procesar.

Este segundo medio de almacenamiento puede ser formado por cajas, palets, contenedores, receptáculos en general, aunque no se descarta la posibilidad de efectuar agrupamientos, que posteriormente son enfardados, retráctil ados, embolsados o incluso recubiertos de plástico formando ese segundo medio de almacenamiento

Este procedimiento de la invención es apropiado para conformar un embalaje tal y como una caja de embalaje que contiene las piezas necesarias para formar un conjunto armable, por ejemplo, un mueble conformado por varias piezas, todas ellas iguales o diferentes, incluyendo medios de fijación, herramientas para su montaje, etc... El procedimiento que la invención preconiza comprende las siguientes fases:

-reconocimiento de las piezas depositadas en el primer almacenamiento mediante el empleo de al menos una cámara 3D que capta la imagen del almacenamiento. Este almacenamiento puede ser un palet donde viene un único tipo de piezas apiladas o bien más de un tipo de piezas, podrían ser varios palets con diferentes tipos de piezas, o bien otros medios de almacenamiento como cajas, depósitos contenedores, etc...

- Captura de la imagen obtenida de la pieza seleccionada por al menos una cámara 3D. Para ello se disponen una o múltiples cámaras 3D en un pórtico, en posición tal, que pueden enfocar las piezas colocadas en ese primer almacenamiento. La utilización de cámaras 3D permite tanto obtener una imagen plana de la superficie del objeto como su coordenada Z, entendiendo por coordenada Z la coordenada de altura, grosor de la pieza con referencia a una superficie captada, es decir una imagen en tres dimensiones de la pieza captada, lo cual facilita poder identificar en ese apilamiento del primer almacenamiento, aquellas piezas que se colocan en la superficie del apilamiento, de aquellas otras que se encuentran en una posición inferior, con el fin de que el sistema seleccione preferentemente aquellas que se encuentran en la zona superior. Otra forma de colocación de la cámara 3D que capta la imagen del primer almacenamiento, es la de disponer la misma en el cabezal del robot de recogida de las piezas.

- Tratamiento e identificación por parte de la cámara 3D, de la altura de las piezas situadas en el primer almacenamiento, para seleccionar en primer lugar las de la parte superior, tratamiento digital de la imagen por medio de reconocimiento de nubes de puntos por cotas de altura y reconocimiento de bordes de las piezas, de forma individual.

Esto ya se ha dicho en el punto anterior ya que interesa ir recogiendo las piezas colocadas en su parte superior.

- comparación de la imagen obtenida y digitalizada, con un patrón digitalizado de la pieza, patrón que habrá sido grabado inicialmente al proceso y que será guardado por el sistema, así como la del resto de imágenes de las piezas necesarias para conformar el contenido del segundo medio de almacenamiento.

- completado de la imagen obtenida con los datos del patrón para obtener una imagen completa de la pieza a recoger. Esta fase se utiliza, para que una vez identificada la pieza con el patrón, los puntos que pudieran haber quedado sin definir se completan con aquellos pregrabados del patrón para utilizar a partir de esos momentos esa imagen como la imagen captada por las cámaras 3D.

- identificación del centro geométrico de la pieza seleccionada mediante el tratamiento digital de la imagen captada. Este tratamiento digital se puede realizar en base al contorno de la imagen captada, que será quien nos defina el punto de sujeción por parte del robot manipulador, pudiendo ser el centro geométrico.

- transmisión al robot manipulador de las coordenadas de recogida de la pieza.

- recogida de la pieza por el cabezal del robot manipulador y alineación de las coordenadas de la garra con la pieza.

La recogida de las piezas se completa con el traslado y depositado sobre un segundo almacenamiento para lo cual ese segundo almacenamiento consiste en un punto fijo donde se depositan las piezas transportadas por el robot manipulador o bien consiste en una caja de embalaje, preferentemente de cartón, apta para la colocación y el transporte de las piezas embaladas. Este procedimiento se completa con las siguientes fases:

- identificación del contorno y posicionado del segundo almacenamiento, por medio de una cámara, que identifica las características y orientación de este segundo almacenamiento, pudiendo ser dicha cámara una cámara 2D o 3D, según requiera la instalación y los datos necesarios a procesar por el sistema.

- entrada del segundo medio de almacenamiento en la zona de actuación del robot de manipulación. Esta entrada puede ser mediante la colocación estática de este segundo medio de almacenamiento en la zona de actuación del robot, o por medio de una cinta transportadora en movimiento, mientras avanza este segundo almacenamiento, el robot deposita las piezas en su interior. Para que el sistema y el robot determinen la posición y orientación de este segundo medio de almacenamiento se incluye un encoder dispuesto en la cinta transportadora, que juntamente con la imagen captada por la cámara es capaz el sistema de conocer en cada momento su posición y orientación.

- traslado de las piezas recogidas por las garras del robot manipulador hacia el segundo almacenamiento.

- depositado de las piezas trasladadas por el robot manipulador en el segundo almacenamiento, siguiendo una colocación patrón de las piezas en el interior del mismo. El cabezal del robot deposita las piezas en el interior del segundo medio de almacenamiento, formando un ángulo en su introducción, para después posicionarlas planas en la caja de embalaje. Este ángulo de introducción puede ser agudo que facilita su introducción o incluso plano si la pieza tiene facilidad de ser depositada. Por ejemplo, en el caso de piezas planas de grandes dimensiones se opta por la introducción en un ángulo agudo y en piezas tal y como tacos o listones o piezas planas pequeñas se opta por la introducción en un ángulo plano paralelo al plano de depósito del segundo almacenamiento. El ángulo agudo de introducción preferente entre la pieza y el plano de depositado puede ser preferentemente inferior a los 15° aunque no se descarta la utilización de ángulos mayores o menores según las piezas a depositar y los almacenamientos a formar.

- retroceso del robot manipulador para la recogida de una nueva pieza desde el primer almacenamiento, pieza que ha sido reconocida previamente por la imagen capturada por la cámara 3D y tratada digitalmente.

- opcionalmente repetición de las operaciones hasta completar el contenido del segundo almacenamiento.

- repetición del proceso mediante el llenado de sucesivos segundos almacenamientos. Al procedimiento de embalado de piezas se le puede añadir un control de calidad que permita retirar y/o desechar las piezas deterioradas, las piezas cuya coloración no sea la adecuada con el resto de piezas del embalaje o las piezas que por error se hubiesen introducido y que no deban formar parte del embalaje. Si existen discrepancias en la forma, color y/o textura de la imagen captada con el patrón, la pieza es desechada por el robot manipulador, retirándola evitando su embalado.

El procedimiento tal y como se ha explicado hasta este momento se ha basado su descripción en la utilización de un robot, pero es comprensible que cuando se emplean en el embalaje múltiples piezas, se pueden emplear múltiples robots que secuencialmente depositan las piezas seleccionadas sobre los segundos almacenamientos para la confección del almacenamiento final, pasando este segundo almacenamiento por los sucesivos robots para el depósito, apilado y colocado de las piezas.

Finalmente decir que estos segundos medios de almacenamiento pueden consistir en una caja de embalaje, preferentemente de cartón, apta para el transporte de las piezas embaladas, como podrían ser piezas laminares de madera que conforman las partes de un mueble para montar, aunque no se descarta la posibilidad de efectuar agrupamientos que posteriormente son enfardados, retráctil ados, embolsados o incluso recubiertos de plástico formando ese segundo medio de almacenamiento.

Es también objeto de la invención el cabezal para sujeción y transporte de piezas adaptado a robot de manipulación, cabezal especialmente adaptado para la manipulación de piezas, preferentemente de madera, encuadrándose en esa definición tanto las piezas de madera como las piezas formadas por mezclas de fibras y/o partículas de madera, aunque no se descarta la realización de piezas de otros materiales como los sintéticos, que comprende:

- un cuerpo principal adaptado para ser fijado al robot manipulador,

- medios de sujeción del cuerpo principal al robot manipulador

- medios de sujeción a vacío unidos al cuerpo principal

- al menos un brazo perimetral, sujeto al cuerpo principal, articulado al mismo y con facultad de ser desplazable, incorporando entre el cuerpo principal y el brazo perimetral, medios de desplazamiento, que producen un acercamiento o alejamiento de dicho brazo perimetral con respecto al cuerpo principal.

Adaptándose el cabezal de sujeción a diferentes tamaños y formas de piezas para sujetar y transportar las mismas.

Por el término “perimetral” debemos entender que este término se refiere a la colocación de dicho brazo en el perímetro del cabezal y que su unión a cuerpo principal se efectúa mediante brazos radiales que salen del mismo.

Una realización preferente del cabezal para sujeción y transporte de piezas, adaptado a robot de manipulación prevé que el, al menos un, brazo perimetral incorpora al menos un sistema de sujeción a vacío, con lo que el cabezal puede sujetar la pieza y transportarla hasta su destino.

Este brazo perimetral puede no ser único y ser colocados varios brazos en puntos diametralmente opuestos del cabezal de sujeción disponiéndose estos brazos perimetrales articulados independientes del cuerpo principal del cabezal.

Este o estos brazos perimetrales articulado al cuerpo central del cabezal, pueden ser, al menos, dobles y cada uno de ellos puede acabar en al menos un sistema de sujeción por vacío, como podría ser una ventosa.

El número de brazos perimetrales puede variar desde uno hasta los que sea necesario y dependerá de las piezas a manipular, por ejemplo, para el manipulado de piezas grandes puede ser necesario la inclusión de dos, cuatro o más brazos perimetrales, intentando abarcar una gran superficie de la pieza a manipular y haciendo más estable tanto la recogida de la pieza como su transporte y depositado de la misma en los segundos medios de embalaje.

Este brazo descrito está adaptado a la sujeción y transporte de piezas laminares, para lo cual los sistemas de sujeción y succión por vacío de las mismas se muestran como una solución apta para dicha operación de manipulación y transporte. Una segunda realización de los brazos prevé que en el lado opuesto al brazo perimetral está dispuesto otro brazo perimetral accionado preferentemente por aire comprimido, ambos desplazares entre una posición más alejada y una más cercana, prensil entre ambos brazos, efectuando un efecto de recogida de la pieza no por aire comprimido sino mecánicamente por parte de los brazos.

El sistema de sujeción por vacío se une al cuerpo principal del cabezal del robot manipulador, mediante guías de desplazamiento, que permiten un movimiento lineal relativo entre dicho sistema de sujeción por vacío y el cuerpo principal del cabezal del robot manipulador.

Esta segunda realización descrita del cabezal está especialmente adaptado a la sujeción y transporte de piezas de sección prismática, preferentemente con aspecto poroso, para lo cual se ayuda de estos brazos laterales para hacer una acción prensil mecánica de los mismos y por tanto sea apto para la manipulación y transporte de este tipo de piezas, tal y como por ejemplo tacos de embalaje que son alargados y con una sección prismática reducida con respecto a su longitud.

DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

Con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, y para complementar esta descripción, se acompañan como parte integrante de la misma las siguientes figuras, cuyo carácter es ilustrativo y no limitativo:

Las Figuras 1 a 3 muestran tres imágenes secuenciales del procedimiento de embalado de piezas desde un primer almacenamiento en un segundo almacenamiento.

Las Figuras 4 a 6 muestran tres vistas secuenciales del llenado de un segundo embalaje y como se ordenan las piezas según un patrón establecido. La figura 7 muestra como el robot de manipulación recoge las piezas desde un primer almacenamiento y como se observa la imagen digitalizada de dicho apilamiento captada por las cámaras 3D.

Las Figuras 8 y 9 representan la imagen real de un primer apilamiento de piezas en altura y cuál es la imagen captada por las cámaras 3D y la imagen digitalizada en altura que identifica el software.

La figura 10 representa una imagen en planta de una instalación esquemática con dos estaciones robotizadas de llenado de los segundos almacenamientos.

La figura 11 representa la realización de un cabezal con dos brazos perimetrales para sujeción y transporte de piezas, adaptado a robot de manipulación.

La figura 12 representa la realización de un cabezal con cuatro brazos perimetrales para sujeción y transporte de piezas, adaptado a piezas de mayores dimensiones y/o mayor peso.

La figura 13 representa una segunda realización de un cabezal con dos brazos perimetrales adaptados para realizar entre ambos una acción prensil mecánica sobre el objeto a manipular y transportar.

La figura 14 muestra una misma representación del cabezal de la figura 13 sin representar la pieza que sujeta como si lo hace la figura 13.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

En las figuras 1 a 3 se muestran tres imágenes secuenciales del procedimiento de embalado de piezas, desde un primer almacenamiento, no mostrado en las figuras, en un segundo almacenamiento (5), que en este caso se representa mediante una caja de cartón empleada como envoltorio de las piezas a reunir. Así, en estas figuras se observa el cuerpo del robot (1) cuyo cabezal (2) recoge una pieza (3) y la deposita en el segundo almacenamiento (5), que en este caso se encuentra depositado en la cinta transportadora (4).

El robot (1) tiene localizado en todo momento la posición del segundo almacenamiento (5) por medio de la incorporación de una cámara 2D o 3D que permite digitalizar la posición del mismo y por la incorporación de un encoder en la propia cinta de transporte (4). Ambos elementos, cámara 2D o 3D y encoder no son mostrados en las representaciones aportadas.

La figura 2 muestra el avance del cabezal del robot con una pieza (3) para colocarla encima de otra ya depositada en el segundo almacenamiento (5), mientras que la figura 3 permite mostrar la alineación que hace el robot de la pieza con los bordes del segundo apilamiento antes de depositarlo en el interior del mismo.

Las Figuras 4 a 6 muestran tres vistas secuenciales del llenado de un segundo embalaje (5) y como se ordenan las piezas (3) según un patrón establecido, en este caso se observa como el cabezal (2) del robot (1) deposita tres piezas (3) en el interior del segundo almacenamiento (5) de forma contigua y siguiendo un patrón establecido de colocación de las piezas en el interior del segundo almacenamiento (5). Aunque no se observa en tales imágenes, el segundo almacenamiento se encuentra en movimiento encima de la cinta transportadora (4) y como se observa este segundo almacenamiento no ha de tener una posición prefijada de colocación y orientación, ya que la cámara 2D/3D y el encoder de la cinta transportadora facilita al robot las coordenadas de ubicación del segundo almacenamiento.

La figura 7 muestra como el robot de manipulación (1) recoge las piezas mediante su cabezal (2), desde un primer almacenamiento (6), donde las piezas (3) son apiladas en cualquier orden pero agrupadas en altura. En la esquina superior izquierda de esta figura 7 se muestra la representación digitalizada captada por las cámaras del apilamiento de piezas (3) y como identifica el contorno y altura de las mismas gracias a la utilización de las cámaras 3D (no representadas). La identificación de los bordes de las piezas y su altura logra, a través de tratamiento digital, señalar el centro geométrico de la pieza para que el cabezal del robot (2) pueda adaptarse a las dimensiones de la pieza y cogerla con seguridad para su transporte hacia el segundo almacenamiento (5) tal y como muestran las figuras 1 a 6.

En esta figura, se observa como el primer almacenamiento (6) de piezas (3) se encuentra en una mesa (8), pero igualmente podría ser un palet o una cesta donde se hubiesen depositado tales piezas.

Las Figuras 8 y 9 representan la imagen real de un primer apilamiento (6) de piezas (3) en altura, primer apilamiento cuyas imágenes se muestra en forma de mesa (8) y donde tales piezas tienen múltiples formas que pueden ser identificadas en sus contornos. En las imágenes de la parte derecha de ambas figuras se muestran, en la figura 8, la imagen captada por las cámaras 3D y como en la figura 9 esa imagen del apilamiento se transforma en una imagen tratada digitalmente, que define los bordes de cada pieza individual, mostrando sus bordes e incluso su altura, para lo cual puede emplear códigos de colores que identifican las diferentes alturas de los paneles (3). Con los datos de estas imágenes y las del patrón termina el sistema de perfilar su contorno de la pieza y según el agrupamiento necesario en el segundo almacenamiento, el robot va eligiendo las piezas para su incorporación al segundo almacenamiento (5).

El procedimiento tal y como se ha explicado hasta este momento, se ha basado su descripción en la utilización de un robot que coloca al menos una pieza diferente o similar en el interior del segundo almacenamiento, pero es comprensible que cuando se emplean en el embalaje múltiples piezas, se pueden emplear múltiples robots que secuencialmente depositan las piezas seleccionadas sobre los segundos almacenamientos para la confección del almacenamiento final, pasando este segundo almacenamiento por los sucesivos robots para el depósito de las piezas hasta llegar al punto final de la cadena donde realmente se cierra el embalaje y sale para su almacenamiento y/o venta. La figura 10 muestra una representación esquemática de una instalación compuesta por dos robots (1) que recogen las piezas desde los primeros almacenamientos (11) de piezas (3) (no representadas) y las depositan en los segundos almacenamientos (5) para conformar estos segundos almacenamientos. En los pórticos (12) se colocan cámaras 3D (13) que captan los apilamientos (11) de piezas (3) y mediante tratamiento digital de la imagen son capaces de identificar los bordes de las piezas (3) y la altura de tales piezas.

En proximidad a los segundos almacenamientos (5) se dispones cámaras 2D/3D que juntamente con encoder incorporado a la cinta transportadora (4) permiten identificar la posición y orientación de los segundos almacenamientos (5).

En las figuras 11 y 12 se representa otra realización de un cabezal (14) que comprende:

- un cuerpo principal (15) adaptado para ser fijado al robot manipulador (no representado),

- medios de sujeción (16) del cuerpo principal al robot manipulador

- medios de sujeción (17) a vacío unidos al cuerpo principal (15) del cabezal (14)

- al menos un brazo perimetral (18), en este caso la figura 11 muestra una versión con dos brazos perimetrales (18) y la figura 12 muestra otra versión alternativa con cuatro brazos perimetrales (18), sujetos al cuerpo principal (15), articulado al mismo y con facultad de ser desplazable, incorporando entre el cuerpo principal y el brazo perimetral, medios de desplazamiento (19), que producen un acercamiento o alejamiento de dichos brazos perimetrales (18) con respecto al cuerpo principal (15). Estos medios de desplazamiento (19) son representados en estas figuras mediante pistones neumáticos, pero pueden ser sustituidos por cualquier otro medio neumático, hidráulico o mecánico que haga esta misma función.

Este cabezal (14) está adaptado para la sujeción de piezas de diferentes tamaños y formas y es apto para sujetar y transportar las mismas. En estas figuras se observa cómo, en la figura 11 cada brazo perimetral (18) es triple, mientras que el de la figura 12 es doble y cada extremo (20) de los brazos perimetrales acaba en una ventosa (21) unida a un conducto de vacío (22), solamente representado en la figura 12 y eliminado de la figura 11 por simplicidad del dibujo, para efectuar la succión de las piezas (no representadas).

En las figuras 13 y 14 se representa una segunda realización de un cabezal (14) con dos brazos perimetrales (18) adaptados para realizar entre ambos una acción prensil mecánica sobre el objeto a manipular y transportar, mostrándose el objeto a manipular como la pieza (23), que en este caso se trata de un taco de embalaje. Por tanto, existe una acción de recogida de la pieza (23) mediante los medios de vacío y elevación (17) y una acción prensil mediante los brazos perimetrales (18), que facilitan la manipulación y transporte de los mismos.

En esta realización las cámaras 3D (13) se encuentran integradas en el propio cabezal y no externamente al mismo. Esta realización de cabezal está adaptado a piezas con sección prismática y cuerpos porosos, tal y como tacos de embalaje, listones, etc.., donde la acción de sujeción por parte de los medios de vacío y elevación (17) no son suficientes y se necesita un agarre mecánico por brazos perimetrales (18) para una correcta manipulación y transporte.