El viaje comenzó con el objetivo de automatizar el proceso de reparación de matrices utilizadas en máquinas de estampación. Este proceso abarca varios pasos, que van desde la detección de defectos hasta la adición de material, seguido del lijado con piedras y lijas de diferente granularidad.

El paso final es el pulido. Nuestro enfoque se centra principalmente en este último paso, no solo porque es el más adecuado para la automatización debido a su naturaleza repetitiva y menor necesidad de controles dimensionales en comparación con los pasos anteriores, sino también porque es la tarea más tediosa de realizar para un operario humano.

Se llevaron a cabo numerosas reuniones entre los equipos de Ford y Tecnalia para entender los principales desafíos, y se realizó una exhaustiva revisión de la literatura. La revisión reveló que casi todos los procesos de pulido automatizados dependen de un modelo CAD preciso de la matriz. Sin embargo, la experiencia ha demostrado que el modelo CAD no siempre representa con precisión las matrices reales.

Estos métodos introducen un desafío adicional: la necesidad de referenciar la pieza con respecto al robot para alinear la matriz física con su representación digital correspondiente, es decir, con el modelo CAD. Lograr esta referenciación con precisión no es trivial. Es un proceso que consume tiempo y depende de una coincidencia fiel entre la pieza real y el modelo CAD.

“Watch and Work es una herramienta innovadora para automatizar operaciones que requieren un contacto continuo con la pieza, como pueden ser pulido, pintura y soldadura”

Para abordar estos desafíos, el equipo de Tecnalia comenzó a desarrollar una nueva tecnología denominada Watch and Work. Esta tecnología abarca un conjunto de herramientas que parten del escaneo de una pieza y su modelo reconstruido en 3D, sobre el cual facilitan la planificación y ejecución de trayectorias robóticas, todo en tiempo real.

Se convierte así en una herramienta innovadora para automatizar operaciones que requieren un contacto continuo con la pieza, como pueden ser pulido, pintura y soldadura. Watch and Work supera las limitaciones de la robótica tradicional en aplicaciones que presentan las siguientes características: un gran número de referencias diferentes y series cortas, lo que hace que la programación manual sea difícil y tediosa; no disponibilidad de modelos CAD de las piezas, y piezas donde la geometría real se desvía del camino teórico, lo que hace que la programación basada en CAD no sea factible.

La programación tradicional de robots requiere la intervención de personal experto que realiza la programación offline, lo que limita mucho la capacidad de reaccionar a los cambios en el proceso. Watch and Work ofrece las siguientes ventajas: no requiere programación manual; permite una adaptación ágil y flexible a las modificaciones en la geometría o al posicionamiento de la pieza con respecto al robot, sin intervención humana; genera dinámica de trayectorias, y aplica la fuerza de forma precisa. Además, el operario puede identificar ubicaciones de defectos y dibujar el área a ser pulida con un dedo gracias a la tecnología XR.

Tecnología y estrategias de ‘deployment’

Para facilitar el flujo de trabajo, mantenemos dos celdas de producción. Una está instalada en el laboratorio de Tecnalia y la otra en el área de reparación de matrices de Ford. El equipo de Tecnalia ha realizado varias visitas a Ford para la instalación inicial y configuración del sistema en su celda de robot.

Para maximizar el desarrollo interactivo y minimizar la dependencia de viajes físicos cada vez que se desarrolla una nueva funcionalidad, se ha implementado un sistema de “deployment” especializado. Este sistema permite actualizaciones remotas al sistema de Ford cada vez que se desarrolla una nueva funcionalidad en la celda de trabajo del laboratorio de Tecnalia. Este enfoque eficiente no solo permite una colaboración más rápida, sino que también contribuye significativamente a reducir la cantidad de viajes.

Cuando una nueva matriz necesita ser pulida en Ford, la herramienta Watch and Work captura el escaneo de superficie 3D y calcula automáticamente las trayectorias que permitirán el pulido de la matriz. Después se lleva a cabo el proceso de pulido, con control preciso de la fuerza. Ford evalúa la calidad del pulido y lo compara con los datos que tiene sobre elementos pulidos manualmente. Se sacan conclusiones y se proporciona información para el desarrollo y mejora del sistema a Tecnalia.

Siguientes retos

Planteamos los siguientes retos a futuro: seleccionar automáticamente el diámetro del cabezal de la herramienta de pulido en función de la curvatura de la matriz; detectar la rugosidad de la superficie, y realizar una verificación de calidad dimensional. Esta colaboración entre Ford España y Tecnalia dentro del proyecto CONVERGING es un testimonio del poder de la innovación y las infinitas posibilidades que la tecnología aporta al sector industrial. Esperamos continuar nuestro viaje hacia resultados de pulido más eficientes y precisos.