Caso de éxito

La automatización también avanza en la producción de muebles. Para las distintas fases de procesamiento, existen diversos y potentes centros de mecanizado CNC, como los de Homag Bohrsysteme GmbH. La empresa ha automatizado ahora todo el proceso en torno a un centro de mecanizado CNC vertical con manipulación robótica para MAB Möbel AG en Suiza. Con la ayuda del software de visión artificial MVTec Halcon, un robot recoge piezas de madera de una pila dispuesta de forma caótica, las alimenta al centro de mecanizado y las retira de nuevo tras el procesamiento.

Al igual que muchos otros sectores, el sector de la carpintería se enfrenta a diversos retos. Entre ellos se incluyen el control de calidad, el potencial de eficiencia sin explotar y la escasez de trabajadores cualificados. Una posible respuesta es una mayor automatización. La automatización puede reducir los errores, mejorar la calidad y aumentar la eficiencia. Además, se puede incrementar y acelerar la producción, ya que las máquinas pueden funcionar las 24 horas del día, los 7 días de la semana, y realizar el control de calidad de forma más rápida y precisa que los seres humanos. Por último, los recursos humanos, cada vez más escasos, pueden emplearse de forma más eficaz mediante la automatización de tareas monótonas y físicamente exigentes.

Homag Bohrsysteme GmbH ha desarrollado una solución automatizada que aborda estos retos. La empresa forma parte del Grupo Homag y ofrece a los clientes del sector de la carpintería una amplia gama de opciones de apoyo a través de sus máquinas y sistemas de alta tecnología. Su cartera de productos incluye centros de mecanizado CNC, taladradoras de paso continuo, máquinas de taladrado e inserción de espigas, así como máquinas para taladrado y tecnología de inserción de encajes.

La solución recientemente desarrollada se centra en la carga totalmente automatizada de un centro de mecanizado CNC vertical. En el centro literal del sistema se encuentra un robot que recoge piezas de madera de una pila, las introduce en la máquina CNC y las retira y coloca tras su procesamiento. La característica clave es que todas las piezas son individuales y su forma y tamaño no se conocen de antemano. Además, están dispuestas de forma caótica en la pila. Por otra parte, no solo las piezas son diferentes entre sí, sino que cada una debe perforarse individualmente. La información relevante se almacena en un código de barras en la pieza de trabajo.

La visión artificial permite que el procesamiento se lleve a cabo de forma totalmente autónoma a pesar de estos retos. Con la ayuda del software de visión artificial MVTec Halcon, el robot puede reconocer las diferentes piezas de trabajo y agarrarlas de forma segura. El software ejecuta numerosos algoritmos y también lee la información del código de barras de las piezas de trabajo, transmitiéndola a la máquina CNC. Basándose en esta información, se llevan a cabo las diferentes operaciones de taladrado requeridas.

Una célula totalmente automatizada de este tipo, desarrollada por Homag, está en funcionamiento en el taller de carpintería de MAB Möbel AG. La empresa de Muotathal, Suiza, lleva desde 1951 fabricando muebles de calidad basados en principios ecológicos y orientados al diseño. “Queremos seguir desarrollándonos con soluciones que realmente tengan sentido. El desarrollo posterior de la célula con escaneo láser y apilado caótico era la función que estábamos esperando. Esto permite que la célula cumpla nuestro objetivo de producción por lotes de tamaño 1, y solo así la automatización tiene sentido para nosotros”, explica Luca Zingg, miembro del consejo de administración responsable del desarrollo corporativo en MAB. Hasta ahora, un empleado se encargaba de la carga del centro de mecanizado CNC. Esto implicaba recoger las piezas, escanear el código de barras adjunto, colocarlas en la máquina CNC y depositarlas en otro palé tras el procesamiento. Tras varias horas, esta tarea monótona se vuelve físicamente exigente y no resulta especialmente eficiente en términos de rentabilidad.

Tobias Schwarz, director sénior de desarrollo de productos en Homag Bohrsysteme GmbH, explica el objetivo de la automatización: “MAB se ha fijado el objetivo de aumentar la productividad, asignar a los empleados de forma más eficaz —y, sobre todo, en puestos de trabajo menos exigentes físicamente— y, de este modo, reducir los costes. Otra ventaja de un proceso de producción totalmente automatizado es que ya no es necesario clasificar las piezas antes del procesamiento, ya que la aplicación también puede manejar pilas dispuestas de forma caótica. Esto ahorra tiempo en la etapa previa del proceso, lo que aumenta aún más la productividad”.

El reto durante la implementación fue desarrollar una solución completamente nueva, ya que no existía nada parecido en el mercado. La tarea tampoco es fácil para el sistema de visión artificial. Esto se debe, en primer lugar, a la enorme variedad de piezas de trabajo: también hay que procesar diferentes decoraciones de superficie. En segundo lugar, el procesamiento de imágenes debe funcionar con luz ambiental. Dado que no todas las zonas están completamente iluminadas, los sistemas de visión menos potentes pueden tener dificultades para determinar la posición exacta de las piezas de trabajo. Por último, separar las superficies de tableros relativamente planos es técnicamente exigente. “A pesar de estos retos, estaba claro que una solución totalmente automatizada de este tipo tenía que basarse en la visión artificial. Teníamos que enseñar al robot a ver. Con otras tecnologías, como los sensores, la implementación práctica sería prácticamente imposible, especialmente en términos de velocidad”, explica Schwarz.

La aplicación consta de varios componentes de hardware. En su núcleo se encuentra un robot de seis ejes. Como efector final se utiliza un sistema de pinzas de vacío. También se ha montado un escáner láser 3D en el brazo de la pinza del robot. Las operaciones de taladrado se llevan a cabo en el centro de mecanizado CNC Drillteq V-310 de Homag. El centro de mecanizado ofrece una amplia gama de opciones para el procesamiento preciso de piezas de madera.

Para el software de visión artificial, Homag eligió MVTec Halcon. “Llevamos tiempo trabajando con el software de MVTec. Halcon cuenta con una amplia gama de operadores de visión artificial que permiten implementar de forma sólida prácticamente todas las aplicaciones de visión artificial. Además, el software es flexible a la hora de combinar diferentes componentes de hardware. Y si surgen dudas técnicas, basta con ponerse en contacto con el servicio de atención al cliente de MVTec”, explica Schwarz sobre la decisión.

En MAB, el proceso de producción se desarrolla de la siguiente manera: un empleado coloca piezas de madera sobre una pila desconocida y desordenada en el área de trabajo. A continuación, el robot se desplaza sobre la pila para que el escáner láser 3D pueda escanearla desde arriba. El escáner láser crea entonces una nube de puntos 3D, una representación tridimensional de alta precisión de los objetos que consta de numerosos puntos de datos individuales. Tras la adquisición de imágenes, el software de visión artificial MVTec Halcon extrae la capa superior de piezas de madera de la nube de puntos 3D y determina la posición espacial de cada pieza individual. A continuación, un algoritmo de apilado calcula el orden óptimo en el que el robot debe retirar las piezas. Este es un detalle importante, ya que una pila descargada de forma desigual podría derrumbarse. A continuación, el robot comienza su trabajo, retirando las piezas de madera según el orden calculado y transfiriéndolas al centro de mecanizado CNC. Antes de esto, el escáner láser 3D captura una imagen 2D del código. MVTec Halcon lee el código y transmite la información a la máquina. A continuación, la pieza se procesa según esta información. Después, el robot recoge la pieza de nuevo y la coloca en la pila de destino.

“Estamos viendo cómo la visión artificial se hace cada vez más popular en la industria de la madera y entre los talleres de carpintería. Nuestro software, MVTec Halcon, ofrece numerosos métodos —por ejemplo, para tareas de inspección o para la colaboración con robots— que pueden apoyar de forma sostenible la automatización y la digitalización en este sector”, afirma Jan Gärtner, director de producto de Halcon en MVTec.

Para que el robot del sistema MAB funcione de forma autónoma y sujete las piezas con precisión, el software de visión artificial debe realizar varias tareas. En primer lugar, MVTec Halcon convierte la nube de puntos 3D en información para su posterior procesamiento. Para ello, Halcon utiliza modelos de objetos 3D. Este contenedor central constituye el punto de partida para crear un sistema de coordenadas dentro del software de visión artificial, que luego se transmite al robot. Diversos operadores de Halcon determinan primero la distancia entre la pinza y el palé, calculan a continuación la capa superior de piezas y, por último, determinan la posición precisa de cada pieza individual. Estas posiciones se integran en el sistema de coordenadas del software de visión artificial Halcon y se transfieren al robot.

Durante la captura de la capa superior del palé por parte del escáner 3D, este también registra imágenes 2D. Halcon utiliza estas imágenes para leer la información del código de barras adherido a cada pieza de trabajo. El reto aquí es que la imagen capturada es bastante grande, mientras que la zona del código de barras es, en consecuencia, pequeña. Leer códigos de barras tan pequeños supone un gran reto para cualquier software de procesamiento de imágenes industrial. “La parte de procesamiento de imágenes de la implementación no fue del todo trivial. Debido a las tablas planas, tuvimos que combinar métodos 2D y 3D. Esto fue posible con Halcon y simplificó significativamente la implementación”, explica Schwarz.

El sistema entró en funcionamiento en MAB Möbel AG en el verano de 2025. “Gracias a la estrecha coordinación con los socios implicados, pudimos lograr muy buenos resultados desde el momento de la puesta en marcha. El sistema funciona ahora de forma muy fiable, lo que nos satisface enormemente y nos da confianza de cara al futuro”, explica Luca Zingg. “El mayor nivel de automatización supone un alivio significativo para MAB, ya que los empleados que antes realizaban esta tarea pueden ahora centrarse en otras actividades más importantes. Al mismo tiempo, esta solución representa un avance importante para nosotros, ya que nos permite aumentar significativamente el nivel de automatización de nuestras máquinas principales y, de este modo, ofrecer a los clientes un valor añadido adicional”, añade Tobias Schwarz, y continúa: “La visión artificial desempeña un papel importante en este sentido, ya que la tecnología actúa como facilitadora de la automatización. En nuestra colaboración con MVTec, vemos la oportunidad de ofrecer a nuestros clientes soluciones fiables y de primera clase”.