El pegamento de la automatización: control de movimiento e integración

Nov 25, 2023

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PUBLICADO EL 15/03/2023

| Por: John Lewis, editor colaborador de A3, Tech B2B

En las últimas dos décadas, la estructura de costos de la automatización industrial, el control de movimiento y la robótica ha mejorado gradualmente. A medida que caen los costos de hardware y periféricos y aumenta el desarrollo de hardware y software fáciles de usar, las aplicaciones de automatización se expanden.

Después de un breve contratiempo de COVID seguido de problemas en la cadena de suministro, los fabricantes vuelven a moverse a gran velocidad, implementando la automatización y el control de movimiento para seguir el ritmo de la demanda. Al mismo tiempo, impulsada por el aumento de los costos laborales, la necesidad de flexibilidad y la reducción significativa de las barreras de entrada a la automatización, una nueva generación de empresas y profesionales de la automatización está liderando la tendencia hacia la simplicidad.

Los robots colaborativos son un gran ejemplo. Empresas como Universal Robots A/S y Kassow Robots han facilitado que más pequeñas y medianas empresas se lancen a la batalla de la automatización con hardware fácil de configurar y software fácil de programar que son excelentes para automatizar aplicaciones sencillas.

"Hace diez años, las implementaciones robóticas requerían enviar a alguien a una clase de una semana para aprender a realizar una integración de robot básica", explica Jonathan Schroeder, vicepresidente ejecutivo de PBC Linear. "Hoy, un pasante universitario puede instalar un robot UR en unas pocas horas para realizar tareas aún más complejas".

De la complejidad a la simplicidad

PBC Linear presentó recientemente el Cobot Feeder bajo su marca Applied Cobotics. El Cobot Feeder ayuda a la mayoría de los cobots y otras aplicaciones robóticas al proporcionar un arsenal continuo de piezas mecanizables durante un amplio período de tiempo. (Imagen cortesía de PBC Linear.)

Aunque los nuevos usuarios con experiencia limitada en automatización ahora pueden abordar muchas tareas de automatización simples rápidamente, los integradores de sistemas siguen siendo el pegamento de la automatización y el control de movimiento, manejando la cantidad cada vez mayor de sistemas de automatización complejos que integran múltiples robots o sistemas de visión artificial y soluciones llave en mano más grandes. . Como magos que se encuentran en la confluencia de la ingeniería y el arte, los integradores parecen crear sistemas sorprendentes de un sombrero usando tecnologías de automatización dispares y asegurando que cada una funcione según lo diseñado para cumplir con los requisitos específicos de la aplicación.

En el pasado, debido a la complejidad, solo las empresas más grandes con el capital, la estrategia de inversión y los recursos internos podían optar por la automatización. El impulsor principal fue la reducción de costos para mejorar los márgenes y hacer que el negocio fuera más rentable. La automatización compleja requería conjuntos de habilidades especiales para integrar sistemas de accionamiento de control de movimiento, robótica y otras tecnologías de automatización.

"Anteriormente, es posible que se hayan necesitado varios ingenieros para implementar un sistema de automatización. Un ingeniero mecánico para seleccionar y dimensionar los componentes del sistema de movimiento mecánico para cumplir con los requisitos de carga útil, precisión y velocidad. Un ingeniero eléctrico para cablear los controles, y un tercer ingeniero puede han sido responsables de la programación", dice Schroeder. "Ahora, con el enfoque en simplificar todo, estamos viendo más aplicaciones en las que un solo ingeniero puede administrar todo el proyecto de principio a fin".

Menos es más con la integración

El accionamiento IDX con controlador de posicionamiento integrado de maxon consta de un motor EC-i, un codificador absoluto magnético (monovuelta) y un controlador de posicionamiento EPOS4 con control integrado orientado al campo. (Imagen cortesía de maxon.)

En el pasado, la reducción de costos era el objetivo principal de muchos proyectos de automatización, pero más recientemente, los fabricantes eligen automatizar teniendo en mente una entrega más rápida de productos mejorados a precios más bajos. Los proveedores de automatización abordan estos desafíos de tiempo de comercialización con soluciones más integradas que ayudan a los fabricantes a poner los productos en manos de distribuidores y clientes lo más rápido posible.

Schroeder señala que la incorporación de componentes electrónicos adicionales en los sistemas es uno de los avances más significativos en los sistemas de accionamiento de control de movimiento. "Los sistemas que antes eran simples dispositivos electromecánicos, como motores y rodamientos, ahora tienen sensores que permiten la detección temprana de fallas y permiten la conectividad de los dispositivos a las redes", dice. "Otra es la simplificación de la integración, especialmente en el software y el lado eléctrico".

Los avances en la oferta de unidades integradas son un buen ejemplo. Las combinaciones de motor-reductor-controlador se ofrecen hoy más que nunca, según Biren Patel, gerente de desarrollo comercial de maxon, Mobility Solutions & Electronic Systems. "El profundo conocimiento de maxon sobre motores y controladores y su enfoque de sistema total brinda enormes ventajas cuando se trata de minimizar las pérdidas y maximizar la densidad de potencia", explica.

La línea de unidades configurables IDX de la compañía es un excelente ejemplo. maxon desarrolló un ASIC para manejar funciones periféricas y ayudar con la miniaturización de sus unidades, que ha sido útil en el desarrollo de soluciones de unidades integradas compactas. Otra ventaja del desarrollo de ASIC ha sido la minimización de los esfuerzos de verificación, lo que ha resultado en menores costos de productos y ciclos de desarrollo más rápidos porque las pruebas de funciones estándar solo deben realizarse una vez, en lugar de cada nueva solución discreta.

"Tener el sistema de transmisión completo en un solo paquete reduce la cantidad de cables y el enrutamiento de cables necesarios para el OEM, lo que simplifica el diseño y limita la cantidad de componentes que deben almacenarse", dice Patel. "Tener unidades independientes también puede ayudar a reducir la cantidad de tareas que debe manejar el controlador maestro, y las habilidades requeridas para la instalación son mínimas, ya que solo se necesita instalar un componente. Además, en muchos casos, las unidades integradas vienen preconfiguradas y ajustadas para que hay menos software con el que lidiar para la instalación".

Llegue al mercado más rápido

La tecnología Open Core de Bosch Rexroth simplifica la programación y acelera la implementación con controles basados ​​en PC abiertos y fáciles de usar. (Imagen cortesía de Bosch Rexroth.)

De principio a fin, los fabricantes de máquinas, los fabricantes de equipos originales y los integradores de sistemas pueden lanzar sus sistemas al mercado más rápido utilizando los últimos avances en automatización porque el esfuerzo de ingeniería requerido para diseñar, programar, poner en marcha y dar soporte a los sistemas de automatización ha disminuido con los años.

Por el lado del hardware, por ejemplo, en lugar de comprar piezas separadas, por ejemplo, rieles de guía lineales, un motor, una caja de cambios y una correa de transmisión, los fabricantes de máquinas ahora pueden comprar un sistema de actuador lineal completo que está listo para instalarse. Este enfoque no solo acorta el tiempo de integración sino que también reduce el nivel de habilidad técnica requerida para la integración.

Los ingenieros también pueden aumentar la eficiencia y reducir el tiempo de desarrollo agregando flexibilidad y funcionalidad al software. Por ejemplo, ctrlX AUTOMATION de Bosch Rexroth Corporation ofrece un grado de libertad y eficiencia, lo que permite a los desarrolladores superar los desafíos de la programación de automatización contemporánea de forma rápida y creativa. Según Dan Barrera, gerente de producto, Automatización y Electrificación de Bosch Rexroth, la plataforma de automatización incluye lo siguiente:

"Con los avances más recientes en tecnología de automatización, que incluyen PC industriales, IA, sensores, visión, comunicación y seguridad, podemos diseñar y desarrollar sistemas más abiertos, flexibles y escalables que pueden ayudarnos a acercar más que nunca la TI y la OT. Este es un paso hacia una automatización más completa de la fábrica”, explica Barrera. "En Bosch Rexroth, vemos la importancia de combinar los últimos avances en tecnología de accionamiento de control, TI, IA e IoT para que podamos explotar el potencial de la digitalización y las redes en el nuevo mundo de la automatización".

Automatización Adaptable

Los requisitos de fabricación han progresado desde los primeros esfuerzos de control de costos hacia la fabricación de mejores productos de forma más rápida y económica. Ahora, el enfoque predominante de la automatización es ofrecer una producción flexible y personalizable. Las razones van mucho más allá de satisfacer las preferencias multifacéticas de los clientes del día e incluyen ayudar a mitigar los problemas de abastecimiento, retrasos en el transporte, escasez de mano de obra y adaptarse fácilmente al flujo y reflujo de la demanda escalando la producción a una estructura de costos mucho más baja.

"Las innovaciones de diseño mecánico continuarán con motores y accionamientos más integrados, diseños más compactos", predice Schroeder. "Pero los avances más significativos estarán en el lado del software y la programación, lo que hará que la integración sea mucho más fácil y rápida". Patel está de acuerdo y señala avances en software con controladores para admitir unidades integradas como una clave. "Esto ayudará a simplificar el proceso de integración y permitirá que los desarrolladores de robots y AMR [robots móviles autónomos] se concentren en el desarrollo de aplicaciones más sofisticadas y no se preocupen por los comandos de movimiento y los algoritmos necesarios para controlar los motores", dice.

Barrera cree que la industria comenzará a reflejar la facilidad de uso de la electrónica de consumo, haciendo que la automatización sea tan fácil como manejar un teléfono inteligente. "Nuestra solución ctrlX AUTOMATION sigue el ejemplo de un teléfono inteligente, que brinda el más alto nivel de integración funcional posible y una tecnología de aplicación flexible donde los usuarios pueden individualizar fácilmente sus dispositivos. Además, ofrecemos un ecosistema común, ctrlX WORLD, en torno a ctrlX AUTOMATION donde el desarrollador los socios pueden presentar sus propias fortalezas y soluciones a través de la cocreación, lo que brinda a los usuarios una amplia gama de aplicaciones y les permite beneficiarse del ecosistema en constante crecimiento".

Los fabricantes que pueden beneficiarse de la tecnología de automatización actual abarcan toda la gama, desde aquellos nuevos en robótica hasta aquellos que buscan actualizarse. Independientemente del nivel de experiencia de un fabricante, es bueno saber que hay muchas empresas con una amplia experiencia en automatización. Estas empresas ofrecen muchos recursos para ayudarlo a comenzar, brindar orientación y garantizar que su próximo proyecto de automatización lo ayudará a adaptarse a las demandas futuras.