Los 3 tipos de sensores internos de un robot industrial

En entradas anteriores ya le hemos presentado algunos de los mejores sensores en el mercado que nuestro socio Rocon LLC, tiene para sus procesos de Soldadura por resistencia. Y aunque sabemos que usted conoce las funciones principales de estos equipos, creemos que es importante profundizar aún más en su funcionamiento, empezando por lo más esencial: los sensores internos de un robot.

Así que acompáñenos, y conozca todos sus tipos, funciones y particularidades para que juntos ampliemos nuestro conocimiento en estos importantes elementos de la Soldadura automatizada.

Sensores Internos de un robot

Ya que un robot industrial maneja altos niveles de precisión, velocidad e inteligencia, es necesario que este cuente con un 100% de conocimiento en relación con su propio funcionamiento; de ahí la vital importancia de sus sensores internos, pues estos serán aquellos que nos confirmen:

• El estado de sus propias articulaciones.
• El monitoreo de sus posiciones, velocidades y aceleraciones.

Ya que basado en esta información, el operador o controlador podrá tomar decisiones sobre los diferentes comandos, tanto preventivos como de reacción.

Por otro lado, y debido a las múltiples funciones de estas piezas, es importante mencionar que existen diferentes tipos de sensores internos de un robot, los cuales conoceremos con detalle a continuación:

1: Sensores internos de posición (encoders)

Como su nombre lo indica, el primer tipo de sensores internos de un robot son aquellos que miden y controlan el posicionamiento, siendo estos los llamados “encoders”, los cuales son dispositivos ópticos digitales que convierten el movimiento en secuencias de pulsos.

De esta forma, se realiza el conteo de un solo bit o la decodificación de un conjunto de ellos, convirtiéndose en medidas relativas o absolutas que permiten conocer la posición del eje.

Por otro lado, y adicionalmente, estos también pueden ser de varios tipos:

Sensores internos de posición incrementales

Básicamente, este tipo de enconders se componen de un disco transparente con una serie de marcas opacas colocadas radial y equidistantemente de un sistema de iluminación y de un elemento fotorreceptor.

El eje por medir se acopla al disco transparente, para que a medida que el eje gire se generen pulsos en el receptor (cada vez que la luz atraviese cada marca), dando a conocer la posición del eje. Por lo tanto, la resolución de este tipo de sensores dependerá directamente del número de marcas que se puedan poner físicamente en el disco.

Sensores internos de posición absolutos

Este tipo de sensores internos de un robot son muy similares en su funcionamiento a los anteriores, con la diferencia de que el disco se divide en un número determinado de sectores (potencia de 2), codificándose según un código binario cíclico que queda representado por zonas radiales transparentes y opacas.

De esta forma, se elimina la necesidad de tener un contador o algún dispositivo electrónico adicional para detectar el sentido del giro.

Sensores internos de posición LVDT

Estos sensores internos de posición (transformador diferencial lineal variable) son utilizados en casos donde los niveles de precisión requeridos son mucho mayores, pues cuentan con una casi infinita resolución, alta repetibilidad y linealidad, gran sensibilidad y una respuesta dinámica elevada.

Su funcionamiento se basa en la generación de una señal de CA cuya magnitud se relaciona con el desplazamiento de un núcleo móvil (de material ferromagnético) unido al eje cuyo movimiento se quiere medir, y que se mueve linealmente en un campo magnético (entre un devanado primario y dos secundarios) haciendo con su movimiento, que varíe la inductancia y la tensión entre ellos.

Sensores internos de posición potenciómetro

Este otro tipo de sensor interno de posición es un dispositivo de resistencia variable cuya particularidad son las expresiones de los desplazamientos lineales o angulares en términos de voltaje; ya que consiste en una clavija deslizante que hace contacto con un elemento resistivo.

De esta forma, la resistencia entre el mismo y las conexiones de los extremos cambiarán en proporción al desplazamiento y conforme al movimiento.

Sensores internos de posición sincronizadores y resolvers 

El último tipo de los sensores internos de un robot de posición, son los sincronizadores y resolvers, los cuales son sensores que producen señales análogas de salida, mismas que cuentan con una resolución, teóricamente, infinita.

Éstos consisten en un eje giratorio (rotor), una carcasa estacionaria (estator) y 2 bobinas.  El giro de la bobina móvil hace que el acoplamiento con las bobinas fijas varíe, consiguiendo que la señal resultante en éstas dependa del seno del ángulo de giro.

Por otro lado, a diferencia de los encoders que producen señales digitales, sus señales tienen que transformase a la forma digital por medio de un convertidor, para que así puedan ser utilizadas por los sistemas computacionales.

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2: Sensores internos de velocidad

La segunda clase de sensores internos de un robot, son los de velocidad, mismos que son utilizados para mejorar el comportamiento dinámico de los actuadores del robot, ya que, en este tipo de sensores, la información de la velocidad de movimiento de cada actuador se realimenta a un bucle de control analógico implementado en el propio accionador del motor o en la unidad de control del robot.

De esta forma, podemos encontrar 2 sub tipos principales de sensores de velocidad:

Tacómetros

Esencialmente, los tacómetros miden la velocidad de rotación de un elemento, utilizando el principio de que “el voltaje producido es proporcional al índice del acoplamiento inductivo”, por lo que el conductor (una bobina) se sujeta al elemento rotativo que gira en un campo magnético (estator), para que así, conforme se incremente la velocidad del eje, también aumente el voltaje producido en las terminales de las bobinas, pudiéndola medir directamente.

Sensor interno de velocidad de efecto Hall

En este sub tipo de sensor interno de velocidad, tenemos una pieza plana de material conductivo llamada chip Hall, la cual se sujeta a una diferencia de potencial en sus dos lados opuestos, para que así el voltaje que se genere a través de las caras perpendiculares sea cero.

De esta forma, si un campo magnético se induce en ángulos rectos, el voltaje se generará en las otras 2 caras perpendiculares, por lo que entre más alto sea el valor de campo, más lo será también el nivel de voltaje.

Así mismo, es importante señalar que, prácticamente, cualquier sensor interno de posición puede también medir la velocidad, siempre y cuando se utilicen bajo ciertos límites y parámetros de tiempo.

3: Sensores internos de fuerza

Finalmente, y como su nombre lo indica, este tipo de sensores internos de un robot miden los diversos elementos de fuerza, ya sea resistencia, voltaje o potencial eléctrico, teniendo 2 sub tipos principales:

Galgas extensométricas

Este sensor interno tiene como principio que: “el alargamiento de un conductor aumenta su resistencia eléctrica”, debido a 2 razones principales:

• Incremento de la longitud del conductor
• Decremento en el área del conductor

De esta forma, se pueden detectar las variaciones, ya que una resistencia normal para galgas es de 50 a 100 ohmios.

Sensor interno de fuerza piezoeléctrico 

Este sub tipo de sensor interno de fuerza utiliza el principio del efecto piezoeléctrico, el cual señala que: “cuando cristales elásticos asimétricos se deforman mediante una fuerza, se desarrollará un potencial eléctrico dentro de la red cristalina deformada”.

Y ya que este efecto es reversible, estos medirán cambios en sus dimensiones físicas de acuerdo con la aplicación de un voltaje entre las superficies del cristal, teniendo que la magnitud y polaridad de las cargas inducidas serán proporcionales a la magnitud y dirección de la fuerza aplicada.

Sensores internos de un robot industrial

Como pudo ver, los sensores internos de un robot pueden ser de muchos tipos, pero todos se basan en el principio máximo de la automatización: eliminar errores y optimizar la productividad a partir del uso de mecanismos independientes del actuar humano.

De ahí que todas ingenierías y tecnologías actuales en sensores, tengan como objetivo esencial el proveer la máxima eficiencia en medición y control, por lo que, sin duda, le podemos recomendar ampliamente su uso, pues usted notará de inmediato las importantes mejoras operativas que esto conllevará en sus procesos de Soldadura automatizada.

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