Control y supervisión tridimensional - SafetyEYE, el primer sistema de cámaras seguro, abre nuevas perspectivas para Safety & Security

SafetyEYE es mucho más que un sensor; es la base de una tecnología para la detección segura de objetos en las tres dimensiones. "Presentamos una vez más una innovación que ayuda al operador a aumentar la productividad y reducir los costes", afirma Renate Pilz, socia gerente de Pilz, refiriéndose a las ventajas del sistema de cámaras seguro.
El sistema de cámaras seguro se presta para todo tipo de sectores: desde centros de mecanizado hasta almacenes y garajes automáticos, pasando por la industria de neumáticos y de embalajes.

La soluciones de técnica de seguridad actuales tienen sus límites
Como lo ilustra el ejemplo de una estación de trabajo robotizada, compuesta de uno o más robots, rodeada por vallas de protección.
Los robots deben llevar generalmente dispositivos de protección suplementarios, como rejas fotoeléctricas de seguridad y escáneres de láser, junto con fines de carrera zonales. Estos equipos detectan el acceso y la permanencia de personas en la zona de peligro.
Sin embargo, las soluciones de técnica de seguridad actuales adolecen de inconvenientes claros.

Los dispositivos de protección optoelectrónicos no permiten supervisar espacios pequeños sino, en todo caso, niveles o planos. Por otra parte, cuando el campo visual no está despejado, el terminal debe protegerse además mediante alfombras de seguridad. En estas condiciones, la supervisión completa del radio de acción de un robot es inviable o realizable sólo con un gran esfuerzo técnico. A esto se suma que los dispositivos de protección corrientes desencadenan una parada inmediata del robot si se produce una situación de peligro. Para la nueva puesta en servicio, el robot ha de retornarse exactamente a la posición anterior a la parada. Esto es laborioso y repercute negativamente en los terminales siguientes de una línea de producción. Hay un tercer aspecto a considerar: Los numerosos componentes diferentes y la complejidad de su conexionado no solo encarece considerablemente la protección de una estación de trabajo robotizada, sino que merma también su disponibilidad.

Conocimiento compartido para una solución innovadora
En Pilz comenzaron a reflexionarse, por tanto, sobre un nuevo concepto de supervisión del espacio de protección y se desarrolló la idea de un sistema de cámaras seguro. En la sucursal de DaimlerChrysler en Sindelfingen, el departamento de desarrollo de procedimientos y técnica de automatización y control (Verfahrensentwicklung, Automatisierungs- und Steuerungstechnik) andaba también a la búsqueda de nuevas estrategias de supervisión. La idea era combinar las cámaras de forma que fuera posible reproducir en tres dimensiones el espacio de protección supervisado. Utilizando algoritmos para el procesamiento de imágenes es posible identificar objetos que entren en el espacio peligroso. El punto de partida fueron los sistemas de asistencia ópticos que se desarrollan en el laboratorio de tecnología de visión artificial del centro de investigación de DaimlerChrysler en Ulm para advertir a los conductores de coches sobre los posibles peligros. De este modo se juntaron dos socios cooperantes que se complementaban a la perfección. Mientras DaimlerChrysler aportaba los algoritmos adecuados para la evaluación tridimensional de las imágenes, la misión de Pilz era adaptar los algoritmos al entorno industrial y desarrollar y fabricar el sistema.

Un sistema para controlar, supervisar y proteger
El sistema completo engloba tres componentes: la unidad sensorial, un ordenador de alto rendimiento y un sistema programable de seguridad. La unidad sensorial, compuesta de tres cámaras superdinámicas, proporciona los datos de imágenes del espacio supervisado.

Un ordenador de alto rendimiento como unidad de evaluación recibe los datos de imagen de las cámaras a través de cables de fibra óptica y utiliza algoritmos sumamente complejos y seguros para confeccionar una imagen tridimensional. De esta manera es posible detectar objetos en el espacio y determinar su posición exacta. La información se superpone a los espacios de protección configurados en el sistema para comprobar, p. ej., si se está vulnerando el espacio. El ordenador transmite los resultados del procesamiento de imágenes al sistema programable de seguridad PSS, que con sus entradas y salidas actúa de interface con el control de la máquina y controla el funcionamiento del SafetyEYE. Si la unidad de evaluación notifica una interrupción del espacio de protección, se desconectan las salidas configurables. La conexión con la periferia puede realizarse también a través del sistema de bus seguro SafetyBUS p y, más adelante, a través de Ethernet SafetyNET p. El PC de configuración y un paquete de software especial permiten configurar los espacios de protección y de advertencia y todos los parámetros necesarios para el funcionamiento del sistema de cámaras seguro.

Estándares de protección perfectamente adaptados ayudan a evitar una parada
Una estación de trabajo robotizada asegurada mediante SafetyEYE parecerá totalmente desprotegida. Ya no se necesitan las restrictivas vallas de protección. La unidad sensorial está situada encima de la estación de trabajo y su campo de visión abarca el espacio de acción completo del robot. Esto excluye de antemano toda forma de manipulación. Un vistazo al monitor revela que todo es obra de la tecnología de seguridad. Las imágenes de las cámaras se superponen a cubos y paralelepípedos en colores semitransparentes: los espacios de advertencia y de protección tridimensionales (ver gráfico de configuración de funciones). El robot se moverá dentro de estos segmentos tridimensionales durante sus secuencias de trabajo. Las zonas peligrosas se definen en forma de una envolvente virtual que engloba espacios de advertencia y de protección. Solamente los objetos que entran en esta zonas están expuestos a un peligro potencial.

La particularidad de SafetyEYE: una interrupción del espacio de protección no desencadena automáticamente una parada de emergencia. Si un operario rebasa el espacio de protección virtual en un punto que el robot tardaría varios segundos en alcanzar, la técnica de control se encarga de que el robot continúe moviéndose con velocidad muy reducida. Después de que el operario haya retrocedido, alarmado por una señal de advertencia, el robot reanuda el funcionamiento a velocidad normal. La parada de emergencia se desencadena solamente si el operario entra en la zona peligrosa. Una clara ventaja en comparación con los dispositivos de protección convencionales, que disparan siempre una parada inmediata en caso de peligro. SafetyEYE permite controlar con ajuste preciso y proteger flexiblemente los procesos.

Configuración de espacios de advertencia y de protección en el PC
Los espacios de advertencia y de protección pueden agruparse en distribuciones espaciales complejas y, pese a ello, manejarse fácilmente porque se configuran de forma intuitiva y rápida en el PC. Cuando se precisan varias distribuciones espaciales para diferentes modos de funcionamiento de una máquina, pueden conmutarse dinámicamente durante el ciclo de trabajo de la máquina mediante el sistema de bus seguro SafetyBUS p o de las entradas digitales del sistema programable de seguridad PSS. Los operadores no pierden flexibilidad porque los espacios de protección definidos pueden adecuarse en el configurador del SafetyEYE con un clic del ratón. La supervisión de espacios de protección ya no se orienta, por tanto, en las necesidades técnicas, sino en los requerimientos de las secuencias de procesos de los operadores, que podrán configurarse con total flexibilidad (ver foto del mecanismo de funcionamiento).

La instalación del SafetyEYE junto con la configuración de los espacios de protección requiere pocas horas. En cambio, para el posicionamiento, la instalación y la verificación de dispositivos de protección convencionales se necesita por lo menos un día. La utilización del SafetyEYE es, además, mucho más económica. Una función de diagnóstico integrada minimiza los tiempos de parada cuando se interrumpe un espacio de protección.

Colaboración ergonómica entre personas y máquinas
Comparado con los sensores corrientes, el sistema de cámaras seguro tiene mucho más que ofrecer: controlar, proteger y supervisar con un solo sistema. SafetyEYE se encarga asimismo de las funciones de control estándar. Por otra parte, SafetyEYE permite supervisar también numerosos espacios de protección independientes entre sí. Esto, además de reducir los costes, minimiza también el número de componentes. La conexión directa con sistemas de bus como el SafetyBUS p y, más adelante, SafetyNET p reduce más todavía el volumen de material y de instalación necesario.

SafetyEYE protege las instalaciones a vista de pájaro para velar por una colaboración perfecta de personas y máquinas. El sistema de cámaras seguro permite realizar requerimientos de los sectores de construcción de máquinas e instalaciones más diferentes.

Objetos de valor y acceso a edificios vigilados en todo momento
Safety describe la protección del entorno respecto de un objeto y Security se ocupa de la protección de un objeto respecto de su entorno. Esto incluye, por ejemplo, la protección del acceso a edificios o la vigilancia de los objetos expuestos en museos. SafetyEYE tiene los objetos valiosos controlados en todo momento porque, a diferencia de los dispositivos de protección corrientes, no supervisa un plano cada vez. "El procesamiento de imágenes basado en cámaras revolucionará el campo de los sensores ópticos, y no solamente en el ámbito industrial. Estamos seguros de que al innovador SafetyEYE le espera un futuro prometedor también en el sector Security", concluye Renate Pilz.