/// RDE COMPANY SRL. SAVE 2007 Fiera di Verona 23 Ottobre Ing. Gabriele Bomba Ing. Michele Paolino

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1 Metodologia per il controllo di qualità nelle macchine automatiche attraverso l uso di tecnologie per la scansione laser tridimensionale. SAVE 2007 Fiera di Verona 23 Ottobre 2007 Ing. Gabriele Bomba Ing. Michele Paolino In collaborazione con Sensortech Srl /// RDE COMPANY SRL Research Development Engineering RDE Company Srl Tel

2 Introduzione RDE Company Srl è una società d ingegneria che opera nel settore della costruzione di macchine per l automazione industriale. L azienda è specializzata nella progettazione meccanica, elettronica, nella programmazione dei sistemi di controllo, nella costruzione e nel collaudo delle macchine. Negli ultimi anni ha avviato una collaborazione con la società Sensortech Srl, azienda specializzata in sistemi misura sia per laboratorio sia per l industria. La collaborazione ha portato allo sviluppo di nuovi sistemi di misura laser. In questa occasione siamo lieti di poter partecipare all iniziativa di PLCForum ed in questo workshop poter condividere la nostra esperienza in questo settore. La collaborazione con PLCForum proseguirà dopo la fiera in quanto, nello spazio dei forum per le aziende, proseguiremo con voi l approfondimento su questi temi agevolando la diffusione della conoscenza delle nostre tecnologie. Grazie e buon lavoro Ing. Gabriele Bomba Responsabile RDE Company Srl

3 Controlli di qualità ottici I controlli di qualità si occupano della verifica di conformità di un pezzo o di un particolare secondo certi criteri prestabiliti, come dimensioni, forma, colore, stampa attraverso misure sulla superficie dell oggetto da controllare. Controllo di qualità Visione artificiale Misura laser

4 Visione artificiale Un sistema di visione artificiale è costituito dall integrazione di componenti ottici, elettronici e meccanici che permettono di acquisire, registrare ed elaborare immagini sia nello spettro della luce visibile che al di fuori di essa. Un sistema di visione è costituito da diversi componenti: Telecamere e ottiche; Sistema di illuminazione; Il sistema di acquisizione ed elaborazione dell immagine; Interfaccia uomo-macchina; Con ottiche tradizionali Visione artificiale Con ottiche telecentriche

5 Sistema di controllo Sistema di visione con ottica tradizionale Sistema di acquisizione ed elaborazione dell immagine PLC Sistema di visione con ottica telecentrica

6 Misura laser La misura la ser si basa sul principio della triangolazione e/o sul tempo di volo. Consente di acquisire digitalmente oggetti tridimensionali di varie dimensioni sotto forma di array di punti, funzionando sotto qualsiasi condizione di illuminazione. Sono costituiti da: Diodo laser; Sensore di misura; Sistema di acquisizione ed elaborazione dell immagine; Interfaccia uomo macchina. Puntuale Misura laser Di profili

7 Sistema di visione con ottica tradizionale La dimensione dell area analizzata dipende dalla distanza tra piano e ottica. Gli oggetti ispezionabili devono essere contenuti nella piramide di visione. Sistema usato per misure su piani, o su oggetti con spessori infinitesimi, per esempio etichette.

8 Sistema di visione con ottica telecentrica Tutti i raggi sono paralleli, quindi la dimensione dei piani è indipendente dalla quota z. Un pezzo inquadrato non cambia di dimensione al variare della distanza dall obiettivo. Gli oggetti devono essere contenuti all interno di un parallelepipedo.

9 Misura laser puntuale Misura la distanza tra lo scanner e il punto tracciato sulla superficie. Misure effettuate ad elevate frequenze di campionamento, fino a 500kHz.

10 Misura laser per profili Rileva per ogni valore di x la distanza tra il sensore e il piano analizzato, coordinata z. La superficie da analizzare deve essere contenuta in un triangolo.

11 Confronto Ottiche tradizionali Ottiche telecentriche Scanner puntuale Scanner a riga PIANO DI ACQUISIZIONE PIANO DI ACQUISIZIONE PIANO DI ACQUISIZIONE PIANO DI ACQUISIZIONE Piano xy Piano xy Asse z Piano xz CAMPO DI IMPIEGO Campo di impiego Campo di impiego Campo di impiego Stampa Misure meccaniche Misure di distanza Misure meccaniche Valutazione colore Misure di spessori Qualità meccaniche superficiali Controlli superficiali

12 Confronto Ottiche tradizionali Ottiche telecentriche Scanner puntuale Scanner puntuale V A N T A G G I Sistema compatto Costo No errori prospettici Messa a fuoco Frequenza di campionamento Sistema compatto No errori prospettici Illuminazione oggetto Costo Frequenza di campionamento Sistema compatto No errori prospettici Illuminazione oggetto Indipendenza dalla tonalità Individuazione bordi S V A N T A G G I Errori prospettici Messa a fuoco Identificazione bordi Costo Sistema non compatto Identificazione bordi No valutazione colori No valutazione colori

13 ScanWire Sistema di controllo LaserScan2008 traccia sulla superficie da analizzare una lama di luce laser che viene tradotta in un array di punti caratterizzati da una coordinata x (trasversale) e una coordinata z (verticale). PC industriale Vengono restituiti due array, contenenti per ogni valore della coordinata x il suo valore di distanza, coordinata z. PLC

14 ScanWire La misura laser Per ogni valore della coordinata X della lama tracciata sulla superficie da analizzare viene identificata la sua distanza Z.

15 ScanWire Esempio applicativo Disegno CAD di un pezzo da analizzare Rappresentazione grafica delle misure effettuate Verifica costruttiva del pezzo meccanico costruito

16 ScanWire ScanWire Viewer Estratto punti misurati Profilo rilevato Frequenza di acquisizione Tempo di esposizione

17 ScanWire Caratteristiche tecniche Caratteristiche Frame rate massimo Campo di misura minimo in Z [Zmin] Campo di misura massimo in Z [Zmax] Campo di misura X in Zmin Campo di misura X in Zmax Risoluzione Z in Zmin Risoluzione Z in Zmax Risoluzione X in Zmin Risoluzione X in Zmax Classe di protezione laser Lunghezza d onda laser ,110 0,236 0,113 0, fps mm mm mm mm mm mm mm mm nm Temperatura di operatività 0 40 C

18 ScanWire Campi di applicazione Controllo geometrico di profili. Controllo imperfezioni superficiali (fori, cricche, sbavature, ). Valutazione di gradini su materiali dello stesso colore (esempio due fogli di cartone incollati). Misure di spessore. Controllo planarità. Controllo effetti di tracimazione. Ricostruzione di immagini 3D. Riconoscimento di oggetti che si muovono su nastri trasportatori. Controllo del posizionamento di componenti su macchine pick-and-place.

19 Settore della carto-tecnica Misura tridimensionale di un foglio di cartone appoggiato su un piano, particolarmente utile per la misura dello spessore. Misura della posizione assunta da un cartone incollato su un altro cartone, dello stesso colore. Inoltre è possibile misurare contemporaneamente lo spessore di entrambi i cartoni. Controllo degli effetti di tracimazione della colla tra i due fogli di cartone. Controllo della quantità di colla spalmata sulla superficie.

20 Settore della carto-tecnica Esempi applicativi Bordo n 1 Bordo n 2 Bordo n 1 Bordo n 2

21 Settore della carto-tecnica Esempi applicativi Valutazione della colla spalmata su una superficie Gradino di colla rilevato sulla superficie di cartone

22 Controllo meccanico Valutazione profondità di un foro. Valutazione delle dimensioni di un foro. Valutazione della posizione di un foro su una superficie.

23 Controllo meccanico Esempi applicativi Bordo n 1 Foro Bordo n 2 Foro Bordo n 2 Bordo n 1

24 Controllo meccanico Esempi applicativi Bordo Foro n 2 Misura interasse fori Foro n 1 Bordo Misura dimensionale pezzo

25 Controllo meccanico Esempi applicativi Ricostruzione del profilo meccanico di una barra di alluminio

26 Controllo meccanico Esempi applicativi Identificazione della geometria del pezzo Bordo n 1 Bordo n 1 Bordo n 2 Bordo n 2

27 Controllo meccanico Valutazione della curvatura di un tubo. Misura meccanica della scanalatura su di una superficie, anche non planare, e quindi valutazione della sua profondità. Ricostruzione della superficie analizzata. Misura in linea della rotondità dei tubi utilizzando 3 scanner a 120.

28 Controllo meccanico Esempi applicativi Valutazione del centro di curvatura e del diametro del tubo. Inoltre valutazione della distanza del tubo dalla superficie di riferimento.

29 Controllo meccanico Valutazione forma denti di un ingranaggio. Conteggio dei denti di un ingranaggio. Valutazione spessore di un ingranaggio.

30 Controllo meccanico Esempi applicativi Valutazione della curvatura dell ingranaggio. Valutazione della profondità del dente.

31 Controllo meccanico Esempi applicativi Conteggio degli elementi costituenti il pezzo meccanico. Valutazione costanza interasse tra fori e loro diametro.

32 Settore calzaturiero Esempi applicativi Valutazione profilo di una suola di scarpa. Identificazione sbavatura di lavorazione.

33 Riferimenti RDE Company Srl Via Filzi, Novate Milanese (Mi) Tel Sensortech Srl Via Piantanida, Origgio (Va) Tel info@sensortech.it