Misurare in produzione come in laboratorio

Specialista nei sistemi di visione artificiale, VEA dimostra come anche nell’ambiente di produzione si possano ottenere misure qualitativamente paragonabili a quelle di un laboratorio metrologico. Il tutto grazie all’impiego di nuove tecnologie

di Fabio Rosi

Per molti settori industriali cresce l’esigenza che la totalità dei prodotti sia conforme alle specifiche. Da tempo esistono sistemi di misura di tipo manuale o semiautomatico che soddisfano questo scopo, ma non sempre hanno caratteristiche paragonabili agli strumenti da laboratorio; a volte invece vengono utilizzati strumenti da laboratorio in ambiente industriale i quali, non essendo stati progettati per questo scopo, tendono a perdere ripetibilità e accuratezza. Il settore manifatturiero richiede sempre più di misurare pezzi in modo automatico con frequenza che spesso raggiunge e supera le migliaia di pezzi ora; alla misura può essere associato anche un controllo qualitativo che può essere cosmetico e/o funzionale.
Sempre di più l’accuratezza richiesta è invece in linea con quella delle attrezzature da laboratorio.
Questa tipologia di apparecchi rientra nei nuovi finanziamenti previsti dal Piano strategico nazionale Industria 4.0.

Quali sono i fattori di rischio nell’ambiente di produzione
Nell’ambiente produttivo, a differenza del laboratorio metrologico esistono alcuni aspetti chiave che influenzano le prestazioni degli strumenti di misura. Gli aspetti principali che si sono dimostrati più deleteri sono: escursione termica, vibrazioni, sporcizia, mancanza di un operatore specializzato, velocità di misura. La soluzione sta proprio nel progettare gli impianti di misura in modo flessibile e modulare e con una serie di caratteristiche che tengano conto di questi fattori. La cella robotizzata assolve questo scopo in modo egregio per quanto riguarda l’automazione di presa, manipolazione e rilascio dei pezzi. Una particolare attenzione dev’essere posta nei confronti degli strumenti di misura posizionati all’interno della cella. Per quanto riguarda l’aspetto termico, spesso un semplice algoritmo di compensazione della temperatura ambiente non è sufficiente e si deve adottare un sistema a triplo stadio con auto calibrazione che tiene conto della temperatura ambiente, di quella del pezzo e di quella del calibro negli strumenti con autocalibrazione. In ambiente industriale la perdita di accuratezza degli strumenti è mediamente più alta che in laboratorio. Per questo il sistema deve essere autocalibrante, ossia deve avere al suo interno dei calibri di riferimento e una procedura automatica per verificare eventuali variazioni di accuratezza.
Un grande passo avanti nell’incremento della ripetibilità è stato l’introduzione della tecnologia MSA (Micro Stabilized Accuracy) che permette di rilevare in tempo reale lo scarto tipo di una determinata misura, da cui si deduce la ripetibilità dello strumento; in caso ad esempio di uno scarto tipo alto si può decidere di ripetere la misura, anche perché spesso le vibrazioni sono fenomeni momentanei.

Esperienza e algoritmi di intelligenza artificiale
Non meno importante è il fattore legato alla pulizia e alla mancanza di un operatore specializzato. Spesso si sottovaluta che nei reparti di produzione non c’è il personale di laboratorio, in realtà alcune volte non c’è proprio personale, nessuno che prenda i pezzi, controlli che siano quelli corretti, li pulisca, li posizioni con attenzione nella macchina di misura, ne legga e valuti i risultati e li memorizzi correttamente. Tutto ciò porta a progettare i macchinari con delle funzionalità che controllino il grado di pulizia dei pezzi e dei supporti di misura, anche con algoritmi evoluti che misurano correttamente analizzando e filtrando componenti estranei come polvere o olio. Questi impianti hanno un sistema di visione con guida robot per prendere i pezzi che arrivano casualmente su nastro, il che rende la macchina molto flessibile e allo stesso tempo fa sì che si accorga della presenza di pezzi non conformi alla produzione; può capitare infatti che per errore sulla linea compaiano pezzi di produzione diversa da quella da analizzare, i quali potrebbero generare la rottura degli organi di presa. Queste macchine sono progettate per lavorare 24 ore su 24 con cadenze di migliaia di pezzi ora. Una simile mole di lavoro implica l’utilizzo di particolari strumenti di misura espressamente progettati per lo scopo, completati da sistemi capaci di verificarne l’attendibilità nel tempo in modo possibilmente automatico. In conclusione, non è sicuramente facile prevedere tutto quello che può accadere in ambiente industriale, ma l’esperienza nel settore e l’uso di algoritmi di intelligenza artificiale ci aiuta in questo lavoro.

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