TUTTO_MISURE EDITORIALE IL TEMA: VISIONE INDUSTRIALE ALTRI TEMI ARGOMENTI. ANNO XIII N. 03 ƒ Meditazioni di mezza estate

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1 TUTTO_MISURE LA RIVISTA DELLE MISURE E DEL CONTROLLO QUALITÀ - PERIODICO FONDATO DA SERGIO SARTORI ORGANO UFFICIALE DELL ASSOCIAZIONE GMEE E DI METROLOGIA & QUALITÀ ANNO XIII N. 03 ƒ 2011 EDITORIALE Meditazioni di mezza estate GRUPPO MISURE ELETTRICHE ED ELETTRONICHE AFFIDABILITÀ & TECNOLOGIA IL TEMA: VISIONE INDUSTRIALE La guida robot come sistema di misura Profilometro ottico 3D Verifica di conformità nell assemblaggio con sistemi di visione TUTTO_MISURE - ANNO 13, N ISSN Poste Italiane s.p.a. - Sped. in Abb. Post. - D.L. 353/2003 (conv. in L. 27/02/2004 n 46) art. 1, comma 1, DCB Torino - nr 3 - Anno 13 - Settembre 2011 In caso di mancato recapito, inviare al CMP di Torino R. Romoli per restituzione al mittente, previo pagamento tariffa resi ALTRI TEMI Il venture capital Sensori autonomi Progetti con RFId ARGOMENTI Metrologia legale e forense: Controlli successivi su sistemi di misurazione di liquidi diversi dall acqua Visione artificiale: Visione e taratura IMP: Nanometrologia per caratterizzazione di nanoparticelle Metrologia per capillarità

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5 TUTTO_MISURE ANNO XIII N. 03 ƒ 2011 IN QUESTO NUMERO La guida Robot come sistema di misura affidabile Robot guide as a reliable measurement system F. Rosi 171 Confronti remoti di frequenze campione Remote comparisons of frequency standards through optical fiber links C. Clivati, D. Calonico, F. Levi, A. Mura, G.A. Costanzo e A. Godone 199 Come si realizza un progetto RFId How to make a RFId projeect L. Cremona 217 Storia e curiosità: l Osservatorio di Pesaro - Parte III The collection of ancient measurement instruments of the Valerio observatory in Pesaro - part 3 E. Borchi R. Macii R. Nicoletti A. Nobili 237 Editoriale: Meditazioni di mezza estate (F. Docchio) 165 Comunicazioni, Ricerca e Sviluppo, dagli Enti e dalle Imprese Notizie nel campo delle misure e della strumentazione 167 Il tema: Visione industriale La guida Robot come sistema di misura affidabile (F. Rosi) 171 Spotsurf: un profilometro ottico 3D per la caratterizzazione dimensionale di pezzi meccanici (A. Bandera, M. Donini, A. Pasquali) 177 Verifica di conformità nell assemblaggio con sistemi di visione (G. Bassi, A. Basso, M. Galimberti, R. Sala) 181 Gli altri temi: Trasferimento tecnologico Lo sviluppo dell innovazione tecnologica: come intervengono i fondi di venture capital, gli incubatori e i business angels? (M. De Paolis) 187 Gli altri temi: Il meglio di Metrologia & Qualità Nanometrologia per la caratterizzazione di nanoparticelle (G. Zappa, C. Zoani) 189 Gli altri temi: Sensori Un sensore autonomo per misure di forza in protesi del ginocchio (E. Sardini, M. Serpelloni) 195 Gli altri temi: Metrologia fondamentale Confronti remoti di frequenze campione tramite link in fibra ottica (C. Clivati, D. Calonico, F. Levi, A. Mura, G.A. Costanzo, A. Godone) 199 Gli altri temi: Misure per il settore ferroviario The Power Quality of DC and AC Railways: spectral and temporal characterization (A. Mariscotti, P. Pinceti) 203 Campi e compatibilità elettromagnetica Il comportamento a radiofrequenza dei componenti circuitali passivi. L induttore - parte seconda (C. Carobbi, M. Cati, C. Panconi) 207 Le Rubriche di T_M: Visione Artificiale Visione e taratura: il back stage della visione industriale (G. Sansoni) 211 I Seriali di T_M: Misure e Fidatezza L affidabilità come requisito di progetto di componenti e sistemi. Le strutture Serie e Parallelo (M. Catelani, L. Cristaldi, M. Lazzaroni) 213 I Seriali di T_M: I sistemi RFId Come si realizza un sistema RFId (L. Cremona) 217 Le Rubriche di T_M: Metrologia legale Le verifiche periodiche degli strumenti: un work in progress (V. Scotti) 221 I controlli successivi sui sistemi di misurazione di liquidi diversi dall acqua (M.C. Sestini) 222 Spazio Associazioni Universitarie di Misuristi Dalle Associazioni Universitarie di Misuristi (F. Docchio, A. Cigada, A. Spalla, S. Agosteo) 225 Le Rubriche di T_M: Metrologia per Capillarità Sul concetto di Precisione: il significato di un termine di cui spesso si abusa (G. Miglio) 227 Lo spazio degli IMP Il sistema di taratura dell INMRI-ENEA per le misure di Radon (F. Cardellini) 229 Manifestazioni, eventi e formazione : eventi in breve 235 Le Rubriche di T_M: Storia e curiosità La collezione degli antichi strumenti di Ottica dell Osservatorio Valerio di Pesaro. Parte 3 a gli strumenti per il magnetismo terrestre (E. Borchi, R. Macii, R. Nicoletti, A. Nobili) 237 Abbiamo letto per voi 240 News T_M N. 3/11 ƒ 163

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7 EDITORIALE Franco Docchio Meditazioni di mezza estate Midsummer meditations Cari lettori! Scrivo quest editoriale dalla Sardegna dove resterò ancora qualche giorno. In questo periodo, e dall ultima volta che vi ho scritto (Editoriale di Tutto_Misure News n. 2/2011), si sono succeduti numerosi eventi significativi, quasi tutti negativi. Innanzitutto è stata approvata la manovra finanziaria, che per i prossimi tre anni prevede sacrifici alle famiglie e tagli indiscriminati alle spese della pubblica amministrazione. Ciò avrà sicuramente ripercussioni negative sul finanziamento dell Università e della Ricerca. Prepariamoci al peggio, anche perché non c è, nella manovra, alcun incentivo alla ripresa economica. Ormai sono rassegnato al fatto che difficilmente nei prossimi anni vedrò una manovra finanziaria coraggiosa e con una spiccata propensione allo sviluppo del nostro Paese A questo scenario prossimo futuro corrisponde, per la ricerca, uno scenario presente altrettanto cupo e desolante. I progetti del Ministero dello Sviluppo Economico Industria 2015, così come quelli del Ministero della Ricerca Eurostar sono al palo: chi ha già iniziato i lavori (anche due anni fa) si ritrova con crediti verso lo Stato che non sa se riuscirà a riscuotere. Spesso per avere informazioni sullo stato dei finanziamenti è necessario andare al Ministero, come questuanti, e ci si sente rispondere frasi del tipo voi partite pure con i lavori, poi speriamo che i fondi prima o poi vengano erogati e soprattutto non vengano tagliati dalla manovra. Questa è la ricerca in Italia, proprio quella ricerca che dovrebbe (sulla carta) rilanciare la competitività del sistema Italia nel mondo. A livello internazionale, siamo (quasi) tutti sotto shock per l incredibile tragedia di Oslo. Come genitori e formatori, restiamo allibiti per questa crudeltà nei confronti di ragazzi nel fiore della loro adolescenza e che, come tutti i loro coetanei, erano in quell isola pieni d ideali e d idee per un mondo migliore. In molti degli ambienti che frequento c è il solito diffuso timore per il dilagare del fondamentalismo islamico. Ora non possiamo disconoscere che siamo davanti a un fatto nuovo, ed è il farsi avanti di un fondamentalismo cristiano altrettanto pericoloso che ha armato le mani del pluriomicida. Non mi illudo che questo resterà un caso isolato, specie se viene in qualche modo giustificato da esponenti politici (anche italiani) che affermano che le idee di fondo dell omicida sono corrette (questo giustifica il quasi di poc anzi). Una canzone dei miei diciott anni aveva il titolo silence is golden : come vorrei che alcuni politici la ascoltassero bene! Per venire alle vicende della nostra comunità di misuristi, la rivista arriverà nei vostri uffici o nelle vostre case dopo che si saranno svolti, in parallelo, i Congressi nazionali delle Associazioni Italiane del Misuristi Meccanici (GMMT) ed Elettrico-Elettronici (GMEE) a Genova, in vista della convergenza in un unica Associazione di Misuristi. Nel frattempo il Ministero della Ricerca ha approvato i Progetti di Rilevante Importanza Nazionale (PRIN): un numero consistente di coordinatori di Progetto afferenti alle due associazioni è risultato vincitore, come si evince dalla comunicazione nella rubrica delle Associazioni dei Misuristi. Complimenti e buon lavoro (e, come dicevo sopra, incrociamo le dita perché i finanziamenti restino disponibili)! Come i lettori della rivista telematica hanno potuto leggere in anteprima, A&T, organizzatore dell evento Affidabilità e Tecnologie, che si svolge con crescente successo ogni anno al Lingotto di Torino, intende dotarsi di un Comitato Scientifico Industriale che detti le linee d indirizzo per l iniziativa e fornisca indicazioni su contenuti, convegni, ecc.. Mi sembra un iniziativa che consolida un evento sempre più di successo, che sta affermandosi come valido concorrente d iniziative più blasonate. È dunque un mio dovere e piacere stimolare chi, tra voi miei lettori, è interessato a collaborare con l iniziativa, di farsi avanti e proporsi per l inserimento tra i membri del Comitato. A proposito di lettori, segnalo che da un paio di mesi la rivista ha un fan di prestigio. Si tratta nientedimeno che il quotidiano della mia città, il Giornale di Brescia, che avendo letto alcuni dei miei editoriali su T_M e T_M News e avendo curiosato all evento tra gli stand degli espositori bresciani, si è reso disponibile a ospitare editoriali, contributi e impressioni in un blog che, giocando ironicamente (come da quando sono piccolo) sul mio nome, ho chiamato A vista Docchio. Vi invito a visitare il sito leggere l archivio degli editoriali, soprattutto perché su quel blog è possibile depositare commenti e suggerimenti e divulgare a conoscenti, colleghi e amici gli articoli contenuti, mediante gli ormai classici tastini dei principali network sociali (Facebook, LinkedIn, Twitter). Aspetto vostri commenti! E, soprattutto, fate pubblicità alla rivista (se vi piace)! Il tema principale di questo numero è la Visione Industriale. Per un tema di così grande importanza abbiamo ricevuto proposte di contributi in eccesso rispetto alla disponibilità di spazio sul numero e dunque distribuiremo i contributi restanti sui prossimi numeri. Il connubio robotvisione 2D e 3D sta veramente prendendo il volo! A tutti, buona lettura! Franco Docchio T_M N. 3/11 ƒ 165

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9 COMUNICAZIONI, RICERCA E SVILUPPO DA ENTI E IMPRESE La Redazione di Tutto_Misure (franco.docchio@ing.unibs.it) Notizie nel campo delle misure e della strumentazione NEWS IN MEASUREMENT AND INSTRUMENTATION This section contains an overview of relevant news of Italian R&D groups, associations and industries, in the field of measurement science and instrumentation, at both theoretical and applied levels. RIASSUNTO L articolo contiene una panoramica delle principali notizie riguardanti risultati scientifici, collaborazioni, eventi, start-up, dei Gruppi di R&S Italiani nel campo della scienza delle misure e della strumentazione, a livello sia teorico che applicato. Le industrie sono i primi destinatari di queste notizie, poiché i risultati di ricerca riportati possono costituire stimolo per attività di Trasferimento Tecnologico. COLLABORAZIONE TRA IL GRUPPO GMEE DELL UNIVERSITÀ DELL AQUILA E BTICINO PER LA CARATTERIZZAZIONE IN FREQUENZA DI TRASFORMATORI ISOLATI IN RESINA I trasformatori sono macchine elettriche fondamentali ai fini della produzione, del trasporto e della distribuzione dell energia elettrica; per avere una maggiore affidabilità e ridurre i costi di manutenzione, negli ultimi anni si va sempre maggiormente diffondendo un approccio predittivo in manutenzione, con attenzione crescente verso la diagnostica. Il gruppo BTicino Legrand, presso lo stabilimento Castellalto (TE) (ex Elettromeccanica di Marnate) per produzione di trasformatori MT-BT isolati in resina, ha avviato una collaborazione con i docenti dell Unità GMEE della Facoltà di Ingegneria dell Università dell Aquila per quanto concerne le tematiche di collaudo e di diagnostica sui propri trasformatori, nello sviluppo delle quali si sono impegnati laureandi in ingegneria elettronica ed elettrica in possesso della certificazione NI CLAD conseguita presso la NI LabVIEW Academy della stessa Facoltà. È stato sviluppato un sistema automatico di misura per l implementazione della caratterizzazione in frequenza degli avvolgimenti dei trasformatori, di seguito descritta; a partire da Giugno 2012, la normativa IEC imporrà ai costruttori di trasformatori di aggiungere al bollettino di collaudo anche i risultati di detta caratterizzazione. In dettaglio, la caratterizzazione in frequenza degli avvolgimenti dei trasformatori, denominata Sweep Frequency Response Analysis (SFRA) consente di ottenere indicazioni sulle condizioni delle parti attive, cioè del nucleo e degli avvolgimenti, che compongono il trasformatore. La misura viene eseguita mediante l applicazione di un segnale sinusoidale, di ampiezza dell ordine di pochi volt, su ogni avvolgimento del trasformatore; viene mantenuta inalterata l ampiezza del segnale, facendone variare la frequenza da 20 Hz a 2 MHz almeno, e viene misurata la risposta in frequenza dell avvolgimento in modulo e fase, così da vedere come esso si comporta alle diverse frequenze. I trasformatori, infatti, possono essere schematizzati con reti elettriche in cui sono presenti parametri capacitivi, induttivi e resistivi che sono dipendenti dalla caratteristiche dei materiali e dalle specifiche geometriche di progetto; quando vi è una variazione di un parametro di una qualsiasi parte della macchina, vi è anche una variazione della risposta in frequenza del trasformatore. Sulla base di questo principio, tramite la SFRA, è possibile effettuare una diagnostica del trasformatore, così da accertarsi delle condizioni dei vari componenti, della vita residua della macchina e, nel caso di forti alterazioni, intervenire prima che si verifichi il guasto. Il vantaggio dell utilizzo di questa tecnica risiede nel poter effettuare analisi ripetute nel tempo, idonee a individuare eventuali deterioramenti della macchina, così da prevenire i guasti, limitando così i fermi di produzione e i danni che si verificherebbero in seguito al guasto della Figura 1 Il sistema automatico di misura in sala prove durante il test di un trasformatore isolato in resina MT/BT da 1 MVA T_M N. 3/11 ƒ 167

10 Figura 2 Confronto tra i risultati della SFRA sulle 3 fasi Lato BT di un trasformatore MT/BT Figura 3 Confronto tra i risultati della SFRA sulle 3 fasi Lato MT di un trasformatore MT/BT stessa. Le verifiche attualmente in uso, come ad esempio l analisi dei gas disciolti (nei trasformatori in olio), il fattore di perdita e la prova alle scariche parziali, rilevano il guasto solo quando si è verificato un deterioramento della macchina spesso non più recuperabile. La tecnica SFRA consente di ottenere diagrammi che possono essere interpretati come impronta digitale di ogni trasformatore. A causa della recente applicazione di tale tecnica diagnostica, che non è ancora obbligatoria, vi è la mancanza dei dati di riferimento per la quasi totalità dei trasformatori già entrati in funzione. Per rimediare a questa situazione si vanno a confrontare gli spettri ricavati sulle macchine installate con quelli ricavati su trasformatori gemelli o in alternativa confrontandoli con quelli ricavati sulle diverse fasi dello stesso trasformatore, così da vedere la presenza di alterazione della fase guasta rispetto alle fasi sane. La collaborazione attiva tra BTicino e i docenti dell Unità GMEE della Facoltà di Ingegneria dell Università dell Aquila è volta inoltre ad acquisire conoscenze interpretative sulla correlazione tra deterioramento dei trasformatori isolati in resina e risultati della SFRA. Vi è difficoltà di reperire diagrammi SFRA per trasformatori ad iso- T_M ƒ 168

11 N. 03ƒ ;2011 COMUNICAZIONI, RICERCA E SVILUPPO DA ENTI E IMPRESE lamento solido, poiché la quasi totalità della documentazione presente in letteratura sulla SFRA è riferita a trasformatori in olio, le cui caratteristiche differiscono da quelli a isolamento solido; la rapida diffusione odierna di questi ultimi, tra cui quelli isolati in resina prodotti da BTicino, pone quindi nuovi problemi sull interpretazione delle risposte in frequenza a causa dell assenza di diagrammi di riferimento associati alle diverse tipologie di guasto. Il sistema automatico di misura è stato sviluppato dall Ing. M. D Andrea in ambiente NI LabVIEW come lavoro di tesi di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettrica, sotto la supervisione del Prof. E. Fiorucci e dell Ing. A. Di Pasquale (Analista Progetto Lean Manufacturing) di BTicino. Contatti: Prof. E. Fiorucci, Dipartimento di Ingegneria Elettrica e dell Informazione, Università dell Aquila, Via G. Gronchi 18, Campo di Pile, L Aquila, tel , fax , edoardo.fiorucci@univaq.it website: NASCE A NAPOLI L AICTT, ASSOCIAZIONE ITALIANA CULTURA TRASFERIMENTO TECNOLOGICO PRIMA RIVISTA NAZIONALE SUL TT A riprova dell accresciuto interesse per tutte le iniziative di trasferimento tecnologico, è stata costituita a Napoli, come prima sede nazionale (ci saranno poi altre sedi federate in tutta Italia, a cominciare da Puglia, Calabria e Sicilia per il Sud) dell Associazione AICTT, Associazione Italiana Cultura Trasferimento Tecnologico. Si è concretizzato anche un progetto editoriale che ha dato luogo alla realizzazione della prima rivista nazionale sul trasferimento tecnologico, dal titolo appunto TT-Trasferimento Tecnologico, animata dall obiettivo di creare un matching tra il mondo della ricerca (Centri di Ricerca, Università, Laboratori, ecc.), il mondo industriale (medie e grandi aziende) e quello delle PMI. La presentazione della rivista si è tenuta il giorno 29 maggio 2009 presso la stazione marittima a Napoli nell ambito dell evento librario Galassia Gutenberg La copia digitale della rivista è disponibile on line sul sito web al seguente URL: La diffusione della rivista è sul territorio nazionale in quanto ha coinvolto già in questa prima fase di start up, Università, Centri di Ricerca, Enti e Imprese presenti in tutto il territorio. DALLA NEWSLETTER LUGLIO-AGOSTO DI ACCREDIA: RICHIESTE DI ACCREDITAMENTO Sono stati firmati gli accordi con i Ministeri competenti per le notifiche: per gli Organismi interessati, che possono già inoltrare domanda di accreditamento, Accredia ha avviato un programma informativo /48/CE Sicurezza giocattoli; /22/CE - MID Strumenti di misura; /42/CE Caldaie ad acqua calda; /23/CE - PED Attrezzature a pressione; /09/CE - ATEX Apparecchi e sistemi di protezione destinati a essere utilizzati in atmosfera potenzialmente esplosiva; /108/CE Compatibilità elettromagnetica; /42/CE Macchine; /16/CE Ascensori; /95/CE Bassa tensione; /686/CEE dispositivi di protezione individuali; /52/CE Servizio Europeo di Telepedaggio. Per gli Organismi di certificazione operanti per tali direttive l accreditamento costituisce pre-requisito obbligatorio per il rilascio dell autorizzazione da parte dei Ministeri competenti e conseguente notifica alla Commissione Europea da parte del Ministero dello Sviluppo Economico. Con l accreditamento Accredia, gli Organismi di certificazione autorizzati saranno regolarmente iscritti nella banca dati NANDO (New Approach Notified and Designated Organizations) Gli Organismi interessati possono presentare domanda di accreditamento utilizzando i documenti allegati DA- 00 e DA-04. Il 25 luglio Accredia ha avviato un programma informativo presso le sedi di Milano e di Roma per venire incontro alle esigenze degli Organismi notificati. E-LEARNING SU METROLOGIA E MISURA DAL SITO DEL NPL Il National Physical Laboratory, già all avanguardia nella ricerca scientifica e nell erogazione di servizi alle imprese, lancia un programma educazionale e informativo per aiutare chiunque desideri apprendere in tema di scienza della metrologia o sviluppare nuove competenze e tecniche di misura. Visita il sito T_M ƒ 169

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13 VISIONE INDUSTRIALE IL TEMA Fabio Rosi La guida Robot come sistema di misura affidabile ROBOT GUIDE AS A RELIABLE MEASUREMENT SYSTEM In recent times there is an increase in the use of vision systems in industry, with the aim of guiding robots for piece gripping and manipulation. I will call robot guide these vision systems. Robot guide systems can be considered real measurement systems, capable of determining the position of objects in plane and space. With robot guide, robot automation systems gain flexibility, simplicity and thus greater reliability and low maintenance. From surveys it appears how robot guide sometimes create problems for users and for installers, and is often considered as a product generally unreliable and complex to use. I will try to discuss common problems and their solutions. RIASSUNTO Ultimamente si nota un incremento dell uso dei sistemi di visione nell industria con lo scopo di guidare robot per la presa e manipolazione dei pezzi. Per comodità chiamerò guide robot questi sistemi di visione. Le guide robot si possono considerare veri e propri sistemi di misura atti a determinare la posizione nel piano e nello spazio di oggetti. Con le guide robot gli impianti di automazione acquisiscono flessibilità, semplicità costruttiva e di conseguenza maggiore affidabilità e bassa manutenzione. Da sondaggi effettuati emerge anche che le guide robot alcune volte generano problemi a chi le installa o a chi le utilizza, e spesso vengono considerate un prodotto poco affidabile e generalmente complesso da usare. Cercherò d illustrare quali sono i problemi più frequenti e le loro soluzioni. INTRODUZIONE In questi ultimi anni, se osserviamo gli impianti industriali, non possiamo fare a meno di notare che ai robot stanno decisamente spuntando gli occhi. I robot prendono pezzi sparpagliati da nastri, scatole o cassoni, li manipolano, alcune volte li analizzano e li ripongono con cura. Chi utilizza questa tecnologia è abituato a dare a questi occhi nomi diversi: sistema di visione, sensore di visione, telecamera oppure guida robot; penso che quest ultima definizione sia preferibile alle altre, se non altro perché identifica la funzione piuttosto che l oggetto che la esegue. Le guide robot portano sugli impianti di automazione innumerevoli vantaggi, come la flessibilità nel cambio prodotto, la semplicità costruttiva, e di conseguenza una maggiore affidabilità meccanica e una bassa manutenzione. È vero d altronde che, in alcune occasioni, le guide robot generano problemi a chi le installa o a chi le utilizza, tanto che, da sondaggi effettuati, si nota che mentre i robot sono considerati prodotti generalmente affidabili, la visione viene percepita come un prodotto poco affidabile e generalmente complesso da usare. Queste considerazioni hanno portato nel corso degli anni a trovare soluzioni che possano dare una piena fiducia nello strumento di visione, facendo dimenticare quello che spesso molti hanno vissuto come una sorta di percorso ad ostacoli, e, da che mondo è mondo, gli ostacoli si rimuovono o si trova qualcosa che possa superarli. PERCHÉ POSSIAMO TROVARE PROBLEMI NELLA GUIDA ROBOT Ho accennato alla guida robot come un sistema di misura percepito come complesso. Tuttavia, come capita frequentemente, è necessario considerare in quale ambito questo sistema è inserito. Infatti la guida robot è uno strumento di discreto livello, utilizzato in ambiti industriali comuni, spesso da personale non particolarmente qualificato, più preparato dal punto di vista meccanico che non informatico-matematico. Mi è capitato, in alcune occasioni, di dover fare addirittura un corso sull uso del mouse. Quindi è opportuno tener conto che questo scenario sicuramente non aiuta allo sviluppo del prodotto, anche se gli spazi di miglioramento esistono. Le problematiche legate alla guida robot sono molte ed eterogenee. Ci viene in aiuto il fatto che alcune di queste sono più frequenti di altre, e sono direttamente collegate all algoritmo di visione utilizzato. Ad esempio, la variazione della luce ambientale può sicuramente influenzare un algoritmo di template matching o pattern matching, a meno che, nell algoritmo stesso, non sia prevista l invarianza luminosa (ad esempio utilizzando una correlazione normalizzata al posto di una correlazione ordinaria). L uso di una correlazione normalizzata può risolvere un problema di variazione di luce lineare, ma inizia a dare problemi quando la variazione di luce non è lineare (come quasi sempre accade nel modo reale), quando VEA srl - Canegrate (MI) fabio.rosi@vea.it T_M N. 3/11 T_M ƒ 171

14 N. 03ƒ ; 2011 Figura 1 questa è dovuta alla generazione di ombre sul pezzo a causa della sua diversa posizione, o alla luce che proviene da una finestra, o altro ancora. Di questo passo si può andare avanti all infinito. Ma allora cosa bisogna fare? Come accennato nell introduzione, o viene rimosso l ostacolo, o viene trovato un mezzo che lo possa superare, o, ancora, entrambe le soluzioni, perché spesso è difficile rimuovere definitivamente un ostacolo oppure non si riesce a trovare il mezzo perfetto per superarlo. La soluzione tipica di chi lavora nel mondo della visione è spesso un mix tra le due soluzioni, anche se spesso è più facile rimuovere l ostacolo che non sviluppare un algoritmo ad hoc capace di superarlo. Per questo spesso siamo abituati a vedere camere oscure che chiudono la luce esterna, oppure costosi illuminatori che generano luce o- mogenea. Tuttavia esistono casi in cui queste soluzioni non possono essere adottate perché difficoltose o particolarmente onerose. In tal caso è necessario puntare sugli algoritmi di visione, sul software, sull intelligenza della macchina. Questo è proprio il punto debole della catena della visione artificiale: l intelligenza del sistema di visione. Se provassimo a paragonare un sistema di visione a un essere umano, e a dare pesi ad ogni componente (vedi Fig. 1), risulta evidente che il punto debole di un sistema robotizzato risiede nell unità designata all elaborazione. Infatti una telecamera può essere più sensibile o precisa di un occhio umano, un robot può essere più forte e ripetitivo, ma un computer, anche se può essere più preciso, difficilmente potrà avere (almeno per il momento secondo alcuni) l elasticità mentale di un essere umano. ANALIZZIAMO LE PRINCIPALI PROBLEMATICHE Nel paragrafo precedente abbiamo accennato alle variazioni di luce ambientale, che è sicuramente

15 N. 03ƒ ;2011 IL TEMA Pezzi con forma eterogenea Non è sempre detto che i pezzi siano tutti uguali tra loro. Esistono fondamentalmente due tipologie di pezzi: quelli simili e quelli che hanno forme diverse per natura. I pezzi simili sono quelli che cataloghiamo come uguali, ossia riproduzioni di uno stesso modello: per esempio un rubinetto, un pezzo plastico ecc.. Possono esistere pezzi che possono assumere forme diverse, perché magari di origine naturale: i sassi di una cava, alcune produzioni dolciarie, i funghi secchi tagliati, ecc. Mentre i primi vengono normalmente individuati basandosi su un modello, i secondi vengono individuati tramite caratteristiche geometriuno dei problemi che più assillano gli operatori nel campo. In generale qualunque cosa sia dissimile dal campione originale genera problemi. Variazioni luminose, differenze tra i pezzi, sporco, o liquidi che si depositano sugli stessi, vibrazioni del macchinario, il supporto o il nastro che porta i pezzi che cambia colore per usura o perché è bagnato, sono le principali problematiche che si possono trovare. Nel seguito le esaminiamo. Variazione luminosa Per risolvere il problema delle variazioni luminose abbiamo utilizzato logiche di tipo ibrido. Logica ibrida è un termine generico usato per classificare una serie di algoritmi composti da una miscellanea di logiche. Non si tratta di un termine propriamente esatto, e spesso è classificato con nomi diversi per cui è difficile identificarlo. Reputo più interessante il significato che si nasconde dietro questo termine: per risolvere problematiche reali con un alto indice di affidabilità, logiche di tipo classico (matematico e statistico) e logiche neurali sono state mescolate tra loro, da qui il termine ibrido. I risultati prodotti rispetto alla tecnologia classica sono sicuramente soddisfacenti, e un esempio della loro funzionalità si può vedere dal test riportato in Fig. 2. Il vantaggio di trovare uno strumento che compensi le variazioni luminose anche quando queste siano visibilmente marcate porta a evitare di realizzare strutture di schermatura della luce particolarmente costose ed ingombranti. Inoltre questi tipi di algoritmi hanno il vantaggio di poter lavorare con comuni lampade a fluorescenza, spesso chiamate impropriamente al neon al posto di costosi illuminatori per visione artificiale. Tappeti sporchi o bagnati Anche per risolvere questo problema abbiamo utilizzato lo stesso tipo di logiche. La Fig. 3 è un collage di videate che illustra come questi algoritmi agiscano in pratica. Si vede chiaramente come le coordinate vengano individuate indipenden- Figura 2 temente dalla luminosità dell oggetto e dalla presenza di emulsione sul tappeto. Queste logiche sono così potenti da correggere tutti gli effetti della riflessione, anche quando raggiungono intensità tali da trasformare un nastro da nero a bianco. che. In questa analisi mi soffermerò sulla prima tipologia, anche perché l altra è sicuramente meno frequente. Anche quando si tratta di pezzi riproduzioni di uno stesso modello, non è detto che questi si possano definire uguali. La colorazione di un pezzo grezzo non è sempre ripetitiva, così come può variare la riflettività della superficie del pezzo. Un altro esempio tipico sono i pezzi pressofusi, con evidenti bave ai bordi che li rendono eterogenei tra loro. Le bave assumono spesso aree così importanti da rendere una classificazione geometrica inutilizzabile per definire il punto di presa del pezzo. A questo punto non resta che analizzare il pezzo partendo da un campione. Ma se il campione è diverso rispetto agli oggetti che troveremo in seguito come è possibile identificarlo con sicurezza? Anche qui ci vengono in aiuto le logiche ibride che riescono ad estrapolare la forma di base dell oggetto filtrando tutto quello che non è ripetitivo, come nella Fig. 4. A colpo d occhio gli oggetti dell immagine sembrano molto simili tra loro, tuttavia è necessario pensare che un sistema di visione ragiona con logiche di punti luminosi e punti scuri, e se si fa attenzione all immagine, i Figura 3 T_M ƒ 173

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17 IL TEMA gambi degli oggetti alcune volte hanno il bordo luminoso, altre volte no. Da un analisi dettagliata dei pezzi risulta che la distribuzione dei chiaroscuri non è uniforme, almeno non così come sembrerebbe a prima vista. Questa è un altra dimostrazione di come il ragionamento umano riesca istintivamente a riconoscere gli oggetti malgrado le loro diversità, e di quante variabili possono influenzare gli algoritmi dei sistemi di visione. Prendo spunto per segnalare che alcune volte si affrontano le applicazioni di visione pensando che il sistema di visione agisca pressappoco come la mente umana; questo genera una sottovalutazione del problema con conseguenze spesso negative. Alcuni casi di perdita di fiducia nella visione artificiale sono dovuti a questa causa. GUIDA ROBOT 3D Figura 4 Guidare un robot per prendere oggetti alla rinfusa da un contenitore è un po il sogno di tutti coloro che hanno a che fare con la robotica e la visione. Un altra applicazione della visione 3D con i robot ha come scopo la misura di grossi oggetti più che la presa degli stessi. Un altra applicazione 3D ancora è la guida di robot semoventi su un percorso. Illustrerò la prima applicazione, ossia la presa di oggetti. Come è facile immaginare le applicazioni 3D sono più complesse di quelle 2D, e per questo si è visto un po di tutto, alcuni progetti interessanti e funzionali, altri un po meno: sembra quasi di rivedere gli esperimenti agli albori del volo con macchine volanti che sbattono le ali e velivoli a pedali. Come è naturale, alcune tecnologie si sono affermate più di altre. Tra queste ricorderei (i) la tecnologia stereoscopica composta da un gruppo ottico di due o più camere montate su un supporto fisso o in polso al robot, (ii) la tecnologia laser, quest ultima montata soprattutto su polso robot. Ultimamente si vedono le prime applicazioni fatte con telecamere a tempo di volo. Ho seguito progetti sia con tecnologia stereoscopica, sia con laser, ognuna con i suoi pro e contro. Ho riscontrato che, a differenza del 2D, difficilmente si riesce a trovare nel 3D un sistema unico che possa andare bene per ogni applicazione. La soluzione con gruppo di visione stereoscopico 3D fisso, montato sopra il contenitore, permette di eseguire una movimentazione con l ausilio di sole tre componenti: un robot, un sistema di visione e una pinza. Il vantaggio di questa tipologia d impianto sta nella grande semplicità che porta a flessibilità elevate con costi di manutenzione decisamente bassi. L uso di telecamere fisse rispetto a quelle mobili montate sul polso del robot porta ulteriori vantaggi di robustezza e affidabilità dell applicazione evitando problematiche di perdita di taratura e rottura dei cavi tipiche dei sistemi montati a bordo robot. Per far fronte alla complessità dell immagine e alla piccola dimensione degli oggetti rispetto al campo inquadrato, si è fatto anche qui un gran uso di varie tipologie di algoritmi. L intero cassone viene ricostruito spazialmente in modo digitale tenendo conto delle variazioni prospettiche, inoltre anche ogni modello viene ricostruito digitalmente in modo da adattarsi al pezzo reale, in qualunque posizione dello spazio all interno del contenitore. In Fig. 5 viene illustrata l analisi dei pezzi all interno di un cassone. Le soluzioni con laser 3D si basano su una ricostruzione geometrica di una lama laser, ossia una linea proiettata da un laser su un oggetto, vista da una telecamera. La telecamera trasforma la linea vista in coordinate X- Z, mentre la coordinata Y viene rilevata muovendo tutto il gruppo lasertelecamera. Al pari della soluzione stereoscopica si riescono a rilevare le coordinate spaziali X,Y,Z, tuttavia questa soluzione è più performante nella rilevazione degli angoli di rota- Figura 5 T_M ƒ 175

18 IL TEMA N. 03ƒ ; 2011 zione del pezzo sul proprio asse. Come svantaggio si ha una maggior lentezza operativa della scansione, e la perdita d informazioni sull immagine dovute a problematiche legate alla tecnologia laser. Per questa ragione solitamente si hanno buoni risultati se i pezzi sono geometricamente semplici. Anche nell applicazione laser, l uso di logiche evolute ci ha permesso di risolvere condizioni reali particolarmente problematiche, quali ad esempio la ruggine sui pezzi che trasformava in modo casuale superfici lucide e speculari in superfici opache e butterate. CONCLUSIONI La guida robot non sta soltanto crescendo, ma sta diventando adulta. Ciononostante è anche vero che l offerta è variegata, e che si tratta di applicazioni da non prendere sotto gamba né da affrontare in modo disinvolto. Fondamentale è scegliere un partner affidabile con comprovata esperienza nel settore, con cui discutere tecnicamente, e non farsi abbagliare da proposte economicamente allettanti che spesso si pagano abbondantemente con la necessità di adeguamenti posteriori e con scarsa affidabilità. RINGRAZIAMENTI Ringrazio i miei clienti e i miei collaboratori che mi hanno dato l opportunità di crescere e sviluppare la tecnologia che ho illustrato, e di nuovo i miei clienti che mi hanno permesso di divulgare foto eseguite con i loro pezzi. Fabio Rosi è nato il 24/1/65 a Milano. Nel 1985, dopo la maturità scientifica, inizia a lavorare nel campo dell informatica e nel 1989 intraprende i primi passi nella visione artificiale. A 26 anni è inventore designato del primo brevetto su un impianto di taglio laser comandato da un sistema di visione. Contemporaneamente dal 1990 lavora al progetto del sistema di audience televisivo noto in Italia come Auditel e, dal 1992 al 1994, diviene responsabile della progettazione software. Attualmente questo progetto è il pacchetto di rilevazioni televisive più venduto al mondo. Nel 1992 crea la prima azienda di visione artificiale Visione e Automazione che nel 2003 diventa VEA S.R.L.. Attualmente ha un bagaglio di più di 600 impianti di visione progettati e un esperienza ventennale nel campo della visione artificiale. fabio.rosi@vea.it T_M ƒ 176

19 IL TEMA VISIONE INDUSTRIALE A. Bandera, M. Donini, A. Pasquali SpotSurf: un profilometro ottico 3D per la caratterizzazione dimensionale di pezzi meccanici ABSTRACT We present Spotsurf, a 3D optical profilometer based on microscopy optics. This measuring system reconstructs shape and roughness of mechanical parts and microstructures down to sub-micron accuracy. RIASSUNTO Nirox presenta il profilometro ottico 3D SpotSurf. Spotsurf è stato progettato e sviluppato per il controllo dimensionale di pezzi meccanici nel settore aerospaziale e consente la misura di dimensioni e l analisi di pezzi senza contatto con precisioni sub-micrometriche. IL CONTROLLO DIMENSIONALE DEI PEZZI Il controllo dimensionale di pezzi lavorati a macchina è un settore nel quale, nel corso degli ultimi anni, si è potuto assistere a una vera e propria rivoluzione copernicana. Accanto ai sistemi di misura più tradizionali quali le CMM (coordinate measuring machine), hanno fatto la loro comparsa sul mercato sistemi di visione ad altissime prestazioni di misura. I motivi fondamentali del loro successo sono l assenza di contatto tra il sistema di misura e il misurando, nonché la possibilità di effettuare le misure dimensionali anche su particolari altrimenti non accessibili per via delle dimensioni finite dello stilo di tastatura utilizzato sulle CMM. Nirox, in seguito a esigenze di misura riscontrate nell ambito del controllo dimensionale di precisione di pezzi meccanici destinati al settore aerospaziale, ha progettato, sviluppato ed ingegnerizzato SpotSurf, un profilometro ottico tridimensionale. Tale sistema di misura, visibile in Fig. 1, si basa sull approccio noto come shape from focus [1, 2]. Si tratta di un sistema ottico per microscopia dotato di obiettivo con profondità di fuoco molto ridotta (inferiore a 15 µm); questa caratteristica si traduce nella possibilità di riprendere Figura 1 Vista d insieme del sistema Nirox SpotSurf. È visibile il sistema di imaging, il sistema di movimentazione dell ottica e la meccanica di movimentazione del pezzo da analizzare. Il supporto del sistema è in granito a fuoco (mediante un opportuna camera CCD) tutte e sole le parti del pezzo in esame che si trovano a una distanza dall obiettivo pari alla distanza di lavoro. Facendo variare la distanza tra il sistema ottico e il pezzo in analisi è possibile ricostruire una mappa della quota alla quale ciascun pixel della camera di ripresa fornisce una porzione del pezzo meccanico in analisi correttamente a fuoco. Tale mappa rappresenta l informazione cercata, ossia l insieme delle terne di punti (x,y,z) appartenenti alla superficie del pezzo in esame. Il campo inquadrato dal sistema ottico dipende dall ingrandimento fornito dall obiettivo utilizzato. Per consentire la ricostruzione di particolari meccanici le cui dimensioni nel piano oggetto sono superiori a quelle del campo inquadrato, è stato implementato un sistema di acquisizione e di movimentazione automatizzata del pezzo (stitch). Lo stitch consente di effettuare una serie di scansioni verticali, ciascuna delle quali fornisce una diversa porzione del pezzo in analisi. Dopo aver adeguatamente unito le informazioni derivanti da ciascuna scansione verticale, si ottiene una mappa complessiva del pezzo in analisi. In questo modo le dimensioni massime del cuboide che contiene il pezzo da analizzare sono incrementate fino a 100x100x50 mm 3. SPOTSURF: IL SISTEMA FLESSIBILE DI ANALISI DI PEZZI MECCANICI Le prestazioni di misura del profilometro ottico SpotSurf dipendono, in gran parte, dalle caratteristiche ottiche dell obiettivo utilizzato nel sistema di imaging. Per soddisfare le diverse esigenze della propria clientela, Nirox ha pertanto previsto la possibilità di dotare SpotSurf di un revolver per obiettivi, Nirox srl, Brescia a.pasquali@nirox.it T_M N. 3/11 ƒ 177

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21 N. 03ƒ ;2011 Tabella 1 Caratteristiche ottiche fondamentali degli obiettivi da microscopia utilizzati nel sistema Nirox SpotSurf CFI60-5 CFI60-10 CFI60-20 CFI60-50 ingrandimento 5x 10x 20x 50x distanza di lavoro (mm) 23,5 17, ,1 profondità di fuoco 12,22 3,06 1,72 0,91 (µm) ossia di una meccanica in grado di alloggiare contemporaneamente fino a quattro diversi obiettivi. La Tab. 1 riporta le caratteristiche ottiche fondamentali degli obiettivi che si possono alloggiare sul revolver. La profondità di fuoco degli obiettivi riportati in Tab. 1 è indice della precisione raggiunta dal sistema di misura; ne deriva pertanto che, utilizzando ingrandimenti elevati (ad esempio 50x), la precisione del sistema è submicrometrica. Ciò rende possibile l analisi di rugosità del pezzo in esame, accurate analisi di forma del pezzo, e la rivelazione di eventuali discrepanze rispetto alla forma teorica che dovrebbe possedere. SpotSurf può essere utilizzato con successo anche nel caso di reverseengineering di pezzi: la nuvola di punti del pezzo in esame, infatti, può essere esportata nei più comuni formati di lavoro 3D (ad esempio.stl). A titolo di esempio vengono di seguito riportati due esempi di scansioni effettuate su diversi pezzi meccanici. La Fig. 2 mostra una acquisizione effettuata su un particolare di una chiave di automobile. Si noti come da tale figura risultino evidenti le disuniformità di lavorazione del fondo dello scalino e dell apice delle pareti. La Fig. 3 mostra invece l interfaccia utente al termine della scansione di un ugello di scarico. Da tale interfaccia si può vedere (nella parte sinistra) l immagine live acquisita dal sistema ottico durante le fasi di misura. La parte destra dell interfaccia mostra invece il risultato del mosaico costruito durante le fasi di misura. Al termine dell acquisizione della forma del pezzo, il mosaico ottenuto può essere rototraslato e ingrandito per apprezzare appieno quanto rivelato dallo strumento. SPOTSURF: PRESTAZIONI DI MISURA Le prestazioni di misura del sistema SpotSurf sono garantite da una intensa fase di caratterizzazione metrologica e funzionale che parte dai singoli componenti dello schema ottico e dall hardware di movimentazione fino ad arrivare al sistema Figura 2 Esempio di scansione effettuata mediante il sistema SpotSurf di un particolare di una chiave Figura 3 Interfaccia utente al termine dell acquisizione di un profilo di un ugello di scarico Figura 4 Retta di calibrazione della misura di quota (z) per il sistema SpotSurf completo. La calibrazione della misura della coordinata z è ottenuta mediante l utilizzo di campioni di riferimento pianoparalleli certificati, necessari anche alla valutazione delle prestazioni sulle coordinate (x,y). L accuratezza sulla singola misura di quota è inferiore al micron. La precisione della misura di coordinata z è invece legata al tipo d ingrandimento scelto. Per un sistema in configurazione standard destinato ad analisi della forma e dimensioni, equipaggiato con ingrandimento 5x, la precisione ottenuta è inferiore a 9 µm. La precisione di misura sulle coordinate (x,y) è determinata dall hardware di movimentazione e dal montaggio del sistema stesso sul portale in granito; nel sistema standard risulta inferiore ai 5 µm. Sistemi di misura con prestazioni elevate e all avanguardia necessitano di software in grado elaborare in modo semplice ed intuitivo l informazione, sintetizzandola in un output che permetta al cliente di fruire rapidamente T_M ƒ 179

22 IL TEMA N. 03ƒ ; 2011 del valore aggiunto che ogni strumento di misura offre. La collaborazione con il Laboratorio di Optoelettronica (Optolab) dell Università di Brescia ha permesso d integrare nell interfaccia software del sistema una serie di algoritmi di fitting di superfici 3D standard e complesse; tali algoritmi, sviluppati dal Laboratorio, consentono l analisi delle scansioni effettuate dal sistema in modo completamente automatizzato. Andrea Bandera è partner di Nirox srl. Svolge attività di consulenza e si occupa dello sviluppo di sistemi di misura per il settore di trasformazione delle materie plastiche per applicazioni industriali e alimentari. Maurizio Donini è partner di Nirox srl. È responsabile delle attività connesse all utilizzo della spettroscopia NIRS per applicazioni biomedicali. RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI [1] S.K.Nayar, Shape from focus system, IEEE proceedings, [2] S.K.Nayar, Y.Nakagawa, Shape from focus: an effective approach for rough surfaces, IEEE proceedings, Andrea Pasquali è partner di Nirox srl. Si occupa dello sviluppo di sistemi di misura per il settore di trasformazione del vetro e delle materie plastiche per applicazioni medicali e farmaceutiche. T_M ƒ 180

23 VISIONE INDUSTRIALE G. Bassi, A. Basso, M. Galimberti, R. Sala IL TEMA Verifica di conformità nell assemblaggio con sistemi di visione VISION-ASSISTED CONFORMITY VERIFICATION DURING ASSEMBLY PROCESSES The paper describes the general problem of conformity verification in assembling plants through the use of vision systems. It shows an applicative example in field. Due to the paper length required, algorithms are not described in detail, emphasis being given on the philosophy used to define the elaboration algorithm. RIASSUNTO L articolo descrive in generale la problematica della verifica di conformità negli impianti di assemblaggio mediante l utilizzo di sistemi di visione e quindi presenta un esempio applicativo di successo. Per scelta non vengono descritti gli algoritmi di analisi dell immagine utilizzati ma si preferisce soffermarsi sulla logica con la quale viene definito l algoritmo di elaborazione. ASSEMBLAGGIO AUTOMATICO E VERIFICA DI CONFORMITÀ NEL MONDO INDUSTRIALE L ambito di riferimento è quello dell assemblaggio di piccole parti, in pratica tutto quello che può essere montato in modo manuale da un operatore. L assemblaggio manuale delle parti presenta l enorme vantaggio che per l operatore è molto semplice riconoscere eventuali non conformità macroscopiche nelle parti che sta assemblando, così come verificare la correttezza dell assemblaggio finale. L introduzione delle macchine di assemblaggio, notoriamente molto più produttive, ha introdotto uno scenario completamente nuovo: infatti alla maggiore velocità e ripetibilità operativa del sistema faceva da contraltare la quasi totale scomparsa delle capacità di verifica in linea della produzione. Storicamente il primo approccio al problema fu quello di richiedere che tutti i componenti da assemblare fossero privi di difettosità; ben presto però ci si accorse che tale soluzione migliorava le prestazioni dell impianto riducendo il numero di fermi, ma non era sufficiente a garantire la conformità degli assemblati prodotti. La soluzione ancora oggi più comunemente diffusa in ambito manifatturiero è quella di automatizzare il processo mantenendo stazioni di verifica di conformità manuali, il cosiddetto controllo visivo. LA VERIFICA DI CONFORMITÀ E LA VISIONE L introduzione dei sistemi di visione rappresenta, almeno sulla carta, la soluzione ideale al problema del controllo visivo; tuttavia tale approccio incontra tutt ora difficoltà a essere applicato in modo massiccio, in quanto spesso gli utenti lamentano una bassa affidabilità dei sistemi. Tale modesta affidabilità è quasi sempre riconducibile all incapacità dei sistemi di visione di funzionare correttamente a fronte della normale variabilità delle caratteristiche dei componenti da analizzare e di riconoscere tutte le situazioni di non conformità che possono presentarsi durante la produzione. Agli occhi degli utenti questo significa tempi di messa a punto lunghi e incerti con la conseguente crescita incontrollata dei costi totali dovuti all introduzione del sistema. Fortunatamente questa situazione non è dovuta a una tecnologia immatura, ma è il risultato di un approccio troppo superficiale alle singole applicazioni che, purtroppo, per i più svariati motivi da ascriversi sia all utente che all integratore, non vengono analizzate nella loro completezza. Tale approccio deriva dall idea che il sistema di visione sia un semplice sensore, come i tanti che si utilizzano negli impianti automatici, che possa essere installato e configurato semplicemente; secondo questo pensiero il sistema di visione è costituito da un sistema d illuminazione che evidenzia gli oggetti da analizzare, da una telecamera dotata dell ottica opportuna per riprendere la scena e da un software di analisi delle immagini per eseguire le verifiche di non conformità. Tale modo di pensare è estremamente riduttivo, in quanto dimentica due aspetti fondamentali per realizzare una applicazione di verifica di conformità basata su sistema di visione che sono (i) lo studio della variabilità del processo industriale nel tempo e (ii) la necessità di una collaborazione aperta tra l integratore (chi realizza il sistema di visione) e l utilizzatore (chi lo utilizza quotidianamente sul campo). I.S.S. srl Spin Off del Politecnico di Milano remo.sala@issweb.it T_M N. 3/11 T_M ƒ 181

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25 N. 03ƒ ;2011 IL TEMA Lo studio della variabilità del processo È un elemento fondamentale nella realizzazione di un sistema di visione, in quanto solo conoscendo a fondo il processo l integratore potrà definire e sviluppare la sequenza di algoritmi opportuna affinché il sistema sia in grado di gestire tutte le possibili combinazioni che possono presentarsi durante l utilizzo quotidiano del sistema. Se alcune di queste sono ignorate durante lo studio, ne consegue inevitabilmente che l algoritmo implementato non sarà in grado di analizzarle correttamente in produzione, generando quelle situazioni di malfunzionamenti sporadici che portano gli utenti finali a dichiarare il sistema di visione come scarsamente affidabile. La collaborazione tra l integratore e l utente La collaborazione tra l integratore e l utente risulta altrettanto fondamentale in quanto permette di mettere in atto quei piccoli cambiamenti al processo produttivo che permettono di semplificare, ma soprattutto di rendere affidabile il sistema di visione durante il suo normale funzionamento in produzione. Questi cambiamenti possono riguardare le modalità operative della linea automatica di assemblaggio quali velocità e sequenza operativa, ma sicuramente devono riguardare la variabilità delle caratteristiche dei componenti tra i diversi lotti produttivi con particolare riferimento al loro aspetto superficiale (grado di finitura e colore). Quanto sopra affermato è di validità generale quando si intende inserire un sensore di verifica di conformità basato su sistema di visione, sia questo realizzato con una semplice smart camera sia con un sofisticato sistema di visione tridimensionale. Figura 1 Esempio di motoventilatore da controllare Il controllo richiesto riguarda la verifica del corretto assemblaggio di motoventilatori elettrici utilizzati per la realizzazione di cappe aspiranti in ambito domestico (Fig. 1). In dettaglio il sistema è chiamato a controllare il corretto montaggio dell anello seeger che blocca assialmente il perno attorno al quale ruota il motore; da questo si capisce l importanza della presenza, e del corretto assemblaggio, di tale anello: da questo dipende la tenuta assiale del motoventilatore che, in caso contrario, potrebbe, durante il funzionamento, smontarsi. Il sistema di blocco è costituito da tre elementi: una molla, un anello e il seeger stesso (Fig. 2). Lo studio della variabilità del processo ha rappresentato la chiave per la realizzazione di un sistema di controllo efficace che ha raggiunto la piena funzionalità con una fase di messa a punto praticamente nulla. La variabili- tà del processo è stata analizzata a diversi livelli raggruppando le situazioni anomale in diverse categorie, per impostare l algoritmo in modo da rilevare tutte le non conformità possibili. Le categorie ipotizzate sono state: (i) assenza di uno a più componenti; (ii) non corretto posizionamento di uno o più componenti; (iii) presenza di variabilità nell illuminazione; (iv) presenza d immagini anomale dovute alla presenza di sporco e/o di vibrazioni; (v) assemblaggio non corretto delle parti. Assenza di uno o più componenti L assenza di componenti è stata ritenuta la condizione base da verificare in primo luogo in modo da scremare dalle immagini i casi in cui il sistema automatico palesemente non monta un componente; nello specifico si è considerata la possibile assenza di uno o più dei tre componenti considerati. Nel seguito si riportano le immagini relative alle quattro condizioni base, corrispondenti alla corretta presenza di tutti i componenti, alla assenza del componente superiore (seeger) che porta alla visione dell anello, dei due componenti superiori (seeger e anello) che porta alla visione della molla e di tutti e tre i componenti (seeger, anello e molla) che porta alla visione del cuscinetto sottostante (Fig. 3). UN ESEMPIO DI SUCCESSO Figura 2 Schema di montaggio del motore da controllare con evidenziati i tre componenti T_M ƒ 183