Sistema di visione scalabile

VEA ha sviluppato IVIS, che in un unico sistema scalabile racchiude dal sensore di visione fino ai sistemi più complessi. Con un solo potente tool di configurazione e un’espandibilità modulare, riduce costi e tempi di installazione. Ed è un’idea tutta italiana

di Noemi Sala

Nel comparto manifatturiero, soprattutto in quello legato all’automobile, si è registrato un notevole incremento nella richiesta di controlli qualitativi da eseguire in modo automatico direttamente in linea di produzione. Per molti ambiti industriali, infatti, è sempre più pressante l’esigenza di garantire che la totalità dei prodotti sia conforme alle specifiche, rendendo così insufficiente il controllo statistico a campione. I sistemi di visione sono una valida soluzione per queste problematiche, ma spesso i clienti lamentano una scarsa affidabilità, soprattutto quando si richiede un’affidabilità in parti per milione (PPM). I motivi sono molteplici e variano caso per caso, ma l’esperienza accumulata negli anni ha permesso a VEA, produttore di sistemi di visione, di individuare alcune regole di base che riducono i rischi di installazione e aumentano l’affidabilità delle applicazioni.

Alcune esigenze si presentano solo dopo l’installazione
La visione artificiale è un campo abbastanza complesso, e in alcuni progetti non è possibile conoscere a priori tutte le caratteristiche che dovrà avere il sistema, perché spesso alcune necessità si evidenziano solo dopo l’installazione. I requisiti iniziali del cliente possono variare in corso d’opera, oppure ci può essere una discrepanza tra le richieste della qualità e quelle della produzione: in altre parole, una non ponderata esigenza può generare un numero di scarti ritenuto troppo elevato dalla produzione. Può accadere che la campionatura preliminare dei difetti non sia esaustiva, per cui alcuni difetti dei prodotti possono comparire dopo l’ installazione, e non sempre è possibile rilevarli perché il sistema di visione è stato realizzato senza considerare queste difettosità. Inoltre non è detto che durante la produzione i pezzi da analizzare siano sempre omogenei, può accadere infatti che lotti diversi portino con sé microvariazioni del prodotto che generano falsi riconoscimenti di scarti.

La flessibilità è la parola chiave per la riuscita dell’applicazione
La flessibilità è la parola chiave per venire a capo di alcune situazioni complesse. Può accadere che si parta da un sensore di visione per poi sostituirlo con un sistema più complesso, magari con più telecamere. In questo caso bisogna spesso cambiare tutto, l’hardware, il suo interfacciamento, rifare la programmazione e il cablaggio, con un costo non indifferente. D’altronde, mantenere il sistema scelto inizialmente può richiedere una serie di compromessi rispetto alle esigenze iniziali, generando sempre un malcontento nel cliente e una relativa perdita di immagine dell’integratore.
Oltre alla difficoltà oggettiva di passare da un sistema all’altro, è anche da valutare il fatto che conoscere diversi modelli di sistemi, con diverse modalità di programmazione, sè di per sè uno spreco di risorse e quindi un costo aggiuntivo; la soluzione ottimale sarebbe avere un’unica piattaforma di sviluppo, qualunque sia il livello di difficoltà della problematica di visione.

Il futuro sta nel sistema scalabile
Come soluzione a questi e altri problemi, VEA ha progettato un unico sistema capace di coprire la fascia di prodotti che vanno dal sensore di visione fino ai più complessi sistemi di visione. Così è nato IVIS, un sistema scalabile ed espandibile, con un solo potente tool di configurazione, il tutto a partire dal costo di un sensore di visione. È composto da un unità base di soli
12 x 12 x 4 cm a cui può essere collegata qualunque telecamera, dai modelli piccoli come un sensore M12 fino a telecamere da 10 Mpixel, per un massimo di 32 telecamere. Inoltre, il sistema integra un pannello operatore HMI e un PLC da 1 mSec di scansione progettato per la visione artificiale, a cui si collegano fino a 64 moduli da 8 I/O, per un totale di 512 ingressi e 512 uscite. Il PLC e l’HMI interni permettono di far funzionare piccoli impianti senza utilizzare altri dispositivi esterni. Le macchine di selezione a nastro, a tavola rotante o robotizzate possono essere realizzate anche senza PLC esterni e pannelli operatore, con un notevole risparmio di denaro per la componentistica e il cablaggio. IVIS è un vero e proprio sistema di visione per cui la programmazione e l’interazione con l’operatore avvengono tramite un normale monitor PC, senza dover acquistare un terminale esterno o collegare un PC di programmazione. Per chi volesse un sistema “non visibile”, rimane comunque possibile la programmazione tramite PC portatile. IVIS viene fornito con tastiera e mouse wireless, wifi e porta TCP-IP per la comunicazione. Eventualmente si può espandere con moduli di comunicazione seriale o di altro tipo. La velocità di 500 acquisizioni al secondo consente controlli continui senza fotocellule, rendendolo ideale per i sistemi di selezione. IVIS esegue guida robot fino a quattro robot contemporaneamente, controllo qualità, misura, analisi delle superfici e lettura datamatrix.
Misurare con i sistemi di visione
Oltre ai controlli qualitativi, il sistema di visione può eseguire misure. Purtroppo spesso non sono classificabili come sistemi di misura perché il fatto che generino informazioni numeriche non implica che siano considerabili come misure, ossia che soddisfino determinati criteri di accuratezza e ripetibilità. L’assenza di certificati idonei ne è la prova. Per essere classificato come sistema di misura, un sistema di visione deve soddisfare tutta una serie di criteri inerenti all’ambiente dove verrà installato.
I sistemi di visione IVIS dispongono di un modulo metrologico con caratteristiche tali da essere certificato come sistema di misura in ambiente industriale. Permette di eseguire misure micrometriche direttamente sulla linea di produzione compensando in modo automatico la temperatura ambiente, o anche di ogni singolo componente da esaminare. Particolari algoritmi correggono in modo automatico eventuali vibrazioni presenti nell’ambiente ed errori dovuti a polvere o altro materiale che si deposita sul pezzo da misurare.

Micrometri ottici ad alta precisione
Con la sua gamma di 18 modelli di micrometri a compensazione termica con accuratezze da 0,6 μm, VEA ha introdotto il controllo in tempo reale della ripetibilità della misura. In questo modo è possibile verificare se la misura effettuata rientra nei limiti di misurabilità. Infatti in ambiente industriale è sufficiente una vibrazione per dare una lettura errata; il valore di ripetibilità in tempo reale permette di capire se la misura eseguita è valida, evitando che un prodotto difettoso venga considerato come buono per una momentanea perturbazione della misura. I micrometri ottici VEA sono appositamente studiati per essere installati in ambienti di produzione. Insieme alla classica funzione di misura, permettono di eseguire il controllo qualitativo del pezzo e la sua analisi della superficie. Eseguono fino a 256 misurazioni alla volta e 512 controlli qualitativi o analisi superficiali con velocità di 200 foto al secondo. La precisione viene garantita con un range di temperature tra 10° e 60°, grazie al sistema di compensazione termica a 4 stadi LTC (Laboratory Thermal Compensation) che permette di ottenere la stessa accuratezza che si avrebbe in un laboratorio metrologico (20° ±1°).
Grazie alla tecnologia DAF (Dirty Advanced Filter) le misure sono accurate anche su pezzi unti o con deposito di polvere, analizzando il grado di sporcizia e delle macchie.

Una soluzione Industria 4.0
IVIS è conforme alle norme di Industria 4.0 per l’Iper ammortamento del 270%, sia sulla modalità di trasmissione delle informazioni, sia per il suo impiego come sistema di misura. Utilizza infatti una modalità sicura di trasmissione dati al server, che consente di archiviare momentaneamente informazioni anche a impianto spento o con mancanza di comunicazione con il server. Inoltre, grazie al modulo UPS a supercondensatori, il sistema riesce a comunicare con i server anche in mancanza di tensione, ad esempio con impianto momentaneamente spento. L’impossibilità di perdere anche una sola informazione, rende il sistema IVIS completamente conforme alle norme di Industria 4.0.

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