Despaletizado de cajas mixtas con robot y visión 3D: cómo funciona

Un palet que nunca llega igual

En un almacén de distribución o en la recepción de materias primas de una fábrica, los palets llegan de proveedores distintos, con cajas de varios tamaños, apiladas sin un patrón fijo y, a menudo, con cintas, etiquetas o film. Alguien tiene que descargarlos caja a caja sobre una cinta o un puesto de preparación. Es uno de los trabajos más pesados y repetitivos de la logística.

Durante años, el despaletizado automático solo era viable cuando los palets eran homogéneos: misma caja, mismo mosaico, siempre igual. El robot repetía las posiciones programadas. Con palets mixtos, eso no sirve. La visión 3D ha cambiado esa situación. Este artículo explica cómo funciona el despaletizado de cajas mixtas, qué condiciones lo hacen viable y qué preguntas conviene plantear antes de abordarlo.

Paletizado y despaletizado no son el mismo problema

El paletizado parte de una situación controlada: las cajas llegan por una cinta, una a una, con medidas conocidas, y el robot las coloca siguiendo un patrón. Lo explicamos en el artículo sobre soluciones de paletización automática.

El despaletizado mixto es justo lo contrario: el robot no sabe de antemano qué hay en el palet ni dónde está cada caja. Tiene que descubrirlo en cada ciclo. Por eso la visión no es un accesorio, sino el núcleo de la solución.

Cómo trabaja un sistema de despaletizado con visión 3D

• Captura de la capa superior. Una cámara 3D situada sobre el palet genera una nube de puntos de la superficie visible.

• Segmentación de las cajas. El software identifica cada caja individual, incluso cuando están juntas sin separación visible, y calcula su posición, orientación y dimensiones aproximadas.

• Selección de la caja. Elige la siguiente caja que puede retirarse sin desestabilizar las demás, normalmente empezando por la capa más alta y por las cajas más accesibles.

• Agarre y depósito. El robot coge la caja, la deposita en la cinta o en el destino previsto y el ciclo se repite.

Lo relevante es que el sistema no necesita conocer de antemano el catálogo de cajas. Los algoritmos de segmentación basados en aprendizaje profundo permiten reconocer cajas nuevas sin programarlas una a una, aunque siempre conviene validar con los formatos reales del almacén.

Qué condiciones hacen viable el proyecto

Tipo de embalaje

Las cajas de cartón ondulado con caras planas son el caso más favorable. Las cajas con impresiones muy similares entre sí, las cajas juntas sin ninguna separación, las superficies con film retráctil, las bolsas o las cajas deformadas por el peso son más exigentes y deben probarse.

Peso y tamaño de las cajas

Marcan la elección del robot. Con cajas ligeras y medianas y cadencias moderadas, un cobot con columna elevadora puede ser suficiente. Con cajas pesadas, palets altos o cadencias elevadas, hace falta un robot industrial de mayor carga y alcance.

Altura del palet

El robot y la cámara deben cubrir desde la capa más alta hasta la última caja apoyada sobre el palet. Si el alcance vertical del robot no es suficiente, puede ampliarse con una columna elevadora, como se explica en el artículo sobre columna elevadora y eje lineal para cobots.

Cadencia necesaria

El ciclo incluye la captura, el procesamiento y el movimiento. Capturar la siguiente imagen mientras el robot deposita la caja anterior ayuda a no penalizar el tiempo de ciclo.

La pinza: el punto crítico

En despaletizado mixto, la pinza más habitual es la de vacío, porque se adapta a cajas de distintos tamaños sin cambiar de herramienta. Pero hay matices:

Pinzas de vacío por zonas. Permiten activar solo las ventosas que quedan sobre la caja, evitando coger dos cajas a la vez o perder vacío con cajas pequeñas.

Cajas abiertas o con tapas sueltas. Pueden requerir sujeción adicional, ya que el vacío sobre la tapa no garantiza levantar el contenido.

Cajas pesadas y de gran tamaño. Puede ser necesario combinar vacío con un apoyo mecánico inferior para evitar que la caja se rompa al levantarla.

La elección de la pinza se trata con detalle en el artículo sobre cómo elegir una pinza para cobot.

Limitaciones que hay que conocer

• Separadores y film. Los separadores de cartón entre capas y el film de envoltura deben retirarse o gestionarse. Algunas instalaciones los retiran de forma manual antes del ciclo; otras incorporan una herramienta específica.

• Palets inestables. Si las cajas se han desplazado durante el transporte, el sistema puede encontrar posiciones de agarre complicadas.

• Cajas idénticas sin separación. Dos cajas iguales juntas pueden parecer una sola si no hay una línea visible entre ellas. Es uno de los casos que más conviene validar.

• Recuperación de errores. Hay que definir qué ocurre si una caja cae o no puede cogerse: aviso al operario, zona de rechazo o parada controlada.

Seguridad del puesto

El operario tiene que acercarse para retirar el palet vacío y colocar uno nuevo. Lo habitual es proteger esas entradas con escáneres láser o barreras que reduzcan la velocidad o detengan el robot cuando una persona entra en la zona. Con dos estaciones de palet, el robot puede seguir trabajando en una mientras se cambia la otra.

Por dónde empezar

El despaletizado de cajas mixtas es viable hoy en muchos almacenes y fábricas, pero su éxito depende de los formatos reales que llegan a cada instalación. Lo más útil es reunir una muestra representativa de palets, incluidos los más difíciles, y probar con ellos.

En Rebots trabajamos con cámaras 3D de Mech-Mind y cualquier tipo de brazo robótico para (des)paletizado de cajas mixtas. Puedes ver el planteamiento en la página de la solución de (des)paletizado con cámara 3D y contarnos tu caso con fotografías de tus palets para valorar la viabilidad.