HYPERVISOR VISIONE E ROBOTICA LA VIRTUALIZZAZIONE E IL REAL-TIME USO DI LABVIEW PER L ANALISI DI SEGNALI VOCALI INTEGRAZIONE STRETTA DI NOVEMBRE

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1 ISSN NOVEMBRE 2009 E 5,00 L A P R I M A R I V I S T A I T A L I A N A P E R L A C O M U N I T À L A B V I E W In caso di mancata consegna restituire all editore che si impegna a pagare la relativa tassa presso il CMP di Roserio - Milano LA VIRTUALIZZAZIONE E IL REAL-TIME HYPERVISOR USO DI LABVIEW PER L ANALISI DI SEGNALI VOCALI INTEGRAZIONE STRETTA DI VISIONE E ROBOTICA

2 READER SERVICE IL READER SERVICE E ON LINE! Sempre più al passo con i tempi, LabVIEW WORLD è la prima rivista in Italia a fornirvi il servizio di reader service on line. Ora è possibile ricevere maggiori informazioni su prodotti e servizi presentati negli articoli e/o inserzioni pubblicitarie LabVIEW WORLD semplicemente registrandosi al sito: Compilate la cartolina virtuale e noi provvederemo a inoltrare tempestivamente la richiesta all'azienda interessata, che invierà al vostro indirizzo tutta la documentazione disponibile. In alternativa compilate questa scheda e inviatela al numero di fax: NUMERO DELLA RIVISTA: 12 NUMERI DI READER SERVICE VICE READE SERVICE READER SE DER SERVICE READER SERVICE EDIZIONI FIERA MILANO EDI FIERA MILANO EDIZION CE READER SERVICE READER SERVICE READ MILANO EDIZIONI F FIERA MILANO EDIZIONI F FIERA IL SERVIZIO È GRATUITO Dati sul lettore Nome Cognome Azienda Indirizzo Azienda Cap Prov. Tel. Fax Città Nazione Consenso ai sensi dell art.23 del D.Lgs. n.196 del 30 giugno 2003 (riportati anche sul Vs. sito esprimo il consenso a che i dati qui contenuti vengano trattati, comunicati e diffusi da voi e/o da Vs. aventi causa per l'attività di promozione e diffusione dei Vs. prodotti ed anche messi a disposizione di operatori qualificati e/o aziende del settore.

3 12 SCENARIO UNA PIATTAFORMA PER L INTEGRAZIONE DI APPLICAZIONI INDUSTRIALI La keynote conclusiva di NIWeek 2009 è stata presentata da David Barrett, direttore del Senior Consulting Program for Engineering (Scope) e professore associato di Ingegneria Meccanica presso l Olin College (Needham, Massachusetts). Egli ha parlato della robotica come di una tecnologia rivoluzionaria, che cambierà profondamente il mondo con applicazioni a 360 : dalla chirurgia, all industria mineraria, alle missioni militari e così via. E la scelta di un ospite illustre come Barrett in una kermesse dedicata in gran parte a LabVIEW e alle sue applicazioni non è stata casuale. Esiste infatti uno stretto legame fra il software di progettazione grafica di sistemi e la robotica che, nato diversi anni fa, si sta costantemente rafforzando. Robot che si arrampicano o che superano ostacoli più alti di loro; robot che costruiscono altri robot simili, clonandosi all infinito; robot che svolgono attività pericolose (come il disinnesco di mine) o semplicemente ludiche a NIWeek gli esempi sono stati numerosi. Possiamo citare anche i robot Hollywood, che possono interagire con i bambini, gli aeromobili militari pilotati da robot (ormai adottati a velocità esponenziale), l AggieCopter (un elicottero wireless sviluppato dalla Texas A&M University) e, ancora, GreeNI, un robot di National Instruments che maneggia i rifiuti riciclabil, robot sottomarini e i robot sviluppati dallo stesso Olin, tra cui un robot in grado di volare e governato da LabVIEW. Da questa abbondanza di esempi concreti si può trarre una conclusione. Il robot è una creatura complessa, che deve sapere osservare ciò che lo circonda, muovere i suoi organi, spesso muovere sé stesso e svolgere il proprio lavoro in sicurezza e in condizioni di efficienza energetica. Ciò dimostra che LabVIEW è in grado di integrare tutti gli elementi che compongono un classico sistema di automazione: gli I/O, l unità di elaborazione, le interfacce con l operatore e il software applicativo. E, se questa capacità è stata ampiamente dimostrata sul terreno della robotica, essa è reale anche in altri ambiti di automazione, dovunque sia necessario integrare dispositivi o sottosistemi di natura diversa o forniti da costruttori differenti. LabVIEW si rivela quindi una piattaforma di integrazione efficiente anche in campo industriale. Laddove un sistema di visione deve interagire con un sistema di motion control, o dove reti di sensori devono fornire segnali di input a un PAC, la piattaforma LabVIEW offre una risposta ottimale, basata sulla programmazione grafica che è ben nota a tecnici e ricercatori (chi non ricorda i diagrammi Pert o il linguaggio Grafcet per la programmazione dei PLC, o i classici diagrammi di flusso per lo studio e l impostazione degli automatismi sequenziali?) Ma torniamo a Barrett, che ha concluso il proprio intervento a NIWeek 2009 descrivendo i nuovi robot consumer e citandone nuovi robot per applicazioni nel campo delle costruzioni e agricole, come i trattori autonomi. Perché tanta abbondanza? Perché il minimo comune denominatore di queste applicazioni è rappresentato dalla facilità di sviluppo e costruzione di nuovi robot, grazie ai tool oggi disponibili: presso il suo College, un nuovo robot autonomo è stato progettato e costruito in otto settimane da un team di cinque studenti. Naturalmente, su piattaforma LabVIEW. Valerio Alessandroni

4 12 SOMMARIO UNA PIATTAFORMA PER L INTEGRAZIONE DI APPLICAZIONI INDUSTRIALI LabVIEW si rivela una piattaforma di integrazione efficiente anche in campo industriale R&D IN NI: VERSO UN MONDO MIGLIORE Parla Tony Vento, responsabile del supporto tecnico globale e dell assistenza dei grandi sistemi presso National Instruments USO DI VI SNIPPET PER GESTIRE PARTI DI CODICE RIUTILIZZABILI LabVIEW 2009 permette di aggiungere codice funzionante al proprio VI da semplici immagini ACCESSO AL CONTENUTO DINAMICO DA LABVIEW GETTING STARTED WINDOW La LabVIEW Getting Started Window fornisce notifiche dinamiche quando è stato postato nuovo contenuto selezionato nella Developer Zone LA VIRTUALIZZAZIONE E IL REAL-TIME HYPERVISOR Spieghiamo come configurare il Real-Time Hypervisor di National Instruments USO DI LABVIEW PER L ANALISI DI SEGNALI VOCALI I segnali vocali hanno un ruolo importante nella diagnosi clinica ROTODINAMICA CON LABVIEW Simulazioni in LabVIEW per evidenziare le caratteristiche della dinamica di un organo rotante INTEGRAZIONE STRETTA DI VISIONE E ROBOTICA ImagingLab ha sviluppato una libreria di funzioni per il controllo e la programmazione di robot in ambiente LabVIEW RAPPRESENTAZIONE DEI DATI Implementazione di codice utilizzando strutture iterative, visualizzazione grafica dei dati e assunzione di decisioni usando strutture Case GESTIONE DELLA CONFIGURAZIONE Controllo dei cambiamenti per fare in modo che vengano rivisti prima della loro applicazione DALLA CARTA AL WEB Link ad articoli di approfondimento e altri documenti disponibili sul web LA VOCE DEGLI UTENTI Ecco alcuni spunti di discussione apparsi di recente sul Forum di ILVG.it NIDAYS 2010 La 17a edizione del Forum tecnologico sulla progettazione grafica di sistemi si svolgerà a Roma JEFF KODOSKY A NIDAYS 2010 L inventore di LabVIEW presenterà la sua visione sullo stato dell arte della tecnologia mondiale COME PROTEGGERE GLI INVESTIMENTI CON LA FORMAZIONE La formazione tecnica è un elemento strategico per ottenere la massima produttività ROBOTRONIX TRA I FINALISTI DEL GRAPHICAL SYSTEM DESIGN AWARD Premiato con una medaglia d argento nella categoria embedded il sistema di acquisizione ed elaborazione dati biomedici Ecmeg VISIONE, ROBOTICA E AUTOMAZIONE NEL FLEXIBLE MANUFACTURING Seconda edizione del seminario tecnico gratuito organizzato da National Instruments e Imaging Lab LABVIEW TORNA IN TOUR LabVIEW 2009 spiegato nelle 10 tappe del LabVIEW 2009 Tour nei mesi di ottobre e novembre NATIONAL INSTRUMENTS AL TELECONTROLLO Undicesima edizione del Forum Telecontrollo 2009, l evento biennale di Anie/Assoautomazione NUOVO LOOK PER CONTROL AND COMMUNICATION La mostra convegno organizzata dalle riviste Automazione Oggi e Fieldbus & Networks si è svolta lo scorso 23 settembre a Rimini 44 APPUNTAMENTI Oltre ad organizzare propri corsi e seminari, National Instruments sarà presente a numerosi eventi 46 LABVIEW E LAVORO Proposte concrete per coloro che sanno utilizzare LabVIEW AAA

5 12 A TU PER TU R&D IN NI: VERSO UN MONDO MIGLIORE Abbiamo parlato con Tony Vento dei futuri programmi R&D riguardanti LabVIEW Valerio Alessandroni Specializzato nel controllo real-time e nella progettazione embedded, come vicepresidente dell ingegneria applicativa e di sistema Tony Vento è responsabile del supporto tecnico globale e dell assistenza dei grandi sistemi presso National Instruments. LabVIEW World lo ha intervistato. D: Mr. Vento, come è organizzato il suo gruppo? R: Abbiamo effettivamente due gruppi combinati in uno: il gruppo Systems e il gruppo Application Engineering. Il gruppo Systems lavora principalmente su grossi sistemi, mentre il gruppo Application Engineering svolge prevalentemente azioni di supporto. Entrambi i gruppi forniscono un grosso feedback alla Ricerca e Sviluppo, quindi posso affermare che collaboriamo strettamente con l R&D. Se si osserva internamente NI, si può vedere che l Application Engineering ha soprattutto un ruolo di supporto. E per questo che abbiamo creato un altro gruppo, chiamato System Engineering, che è molto più propositivo con i clienti e i grossi sistemi. D: Quante persone fanno parte di questi due gruppi? R: In termini di collaboratori diretti che lavorano con me, si tratta di circa duecento persone situate presso la sede centrale di Austin, Texas. Spesso li chiamiamo la nostra linea diretta con i clienti. Ma lavoriamo molto anche con le filiali, e ciò corrisponde a circa 500 ulteriori collaboratori. Questo è un ottimo metodo di lavoro: operiamo attraverso molti gruppi distribuiti diversi e li manteniamo coesi verso obiettivi comuni. D: Che cosa significa oggi sviluppare con LabVIEW rispetto a qualche anno fa? E ancora possibile per un singolo sviluppatore gestire tutti i task che lo sviluppo di una nuova applicazione richiede? R: Si può vedere che LabVIEW sta diventando sempre più un tool per la progettazione di sistemi. Da un lato, i task della progettazione stanno diventando più complessi. Dall altro lato, tuttavia, non è possibile creare nuovi sistemi senza avere queste capacità incorporate nell ambiente di sviluppo. Stiamo quindi lavorando soprattutto su quelle che chiamiamo architetture. Se si considera il processo di sviluppo, è interessante vedere che la maggior parte dei tecnici e dei ricercatori dedica ancora oggi la maggior parte del proprio tempo a riflessioni sull hardware, mentre si pensa poco al software, soprattutto nella pianificazione dei vari stadi dell architettura. Il nostro scopo è quello di spiegare loro come architettare il sistema. E questo può essere semplice come iniziare con un LabVIEW Project, che permette di assemblare anche grossi sistemi e di avere più utenti. Il sistema non viene quindi creato da un solo utente. Lo si può ancora fare, ma soprattutto nelle grandi aziende ci sono più persone che lavorano sui grossi progetti e che quindi hanno bisogno di legare fra loro le varie parti. Ancora una volta, possiamo offrire il nostro aiuto con un architettura di partenza. In ultima analisi, un utente non dovrebbe pensare a noi all inizio del suo lavoro di sviluppo, ma dovrebbe pensare a noi in una fase successiva. D: Qual è l importanza di una buona architettura? R: Quando troviamo una cattiva architettura, il nostro supporto può essere molto difficile, perché troppo spesso gli utenti ci presentano dei semplici blocchi di codice. Eppure succede spesso, in effetti troppo spesso. E per questo che vogliamo indurre gli utenti a pensare di più a un approccio di sistema. Ed è veramente interessante che la grafica rappresenti realmente il modo migliore per un approccio di sistema. D altra parte, gli utenti stanno effettivamente iniziando ad apprezzare LabVIEW come linguaggio, oltre a considerarlo un reale ambiente di sviluppo. Una cosa che ritengo davvero unica nel nostro lavoro è che, oltre ad avere creato un ambiente, forniamo assistenza agli utenti. Altre aziende, qualche volta, si limitano a creare un ambiente, basato ad esempio su un compilatore C, lasciando all utente il compito di capire che cosa può fare con questi tool. Noi, al contrario, non solo abbiamo creato un ambiente, ma insegniamo anche agli utenti come utilizzare questi tool. Rispetto ad altri tool di sviluppo, è davvero un grosso vantaggio quello di avere una combinazione di R&D diretta e di ingegneria di sistema. Siamo anche collaborativi nei confronti dell R&D. Infatti, come ho detto, collaboriamo strettamente con l R&D: loro sanno quando le cose dovrebbero essere migliorate da un punto di vista sistemistico, mentre noi aspettiamo che i problemi si manifestino. Nello stesso tempo, noi otteniamo un feedback dagli application engineer e lo forniamo al gruppo R&D. 3

6 12 A TU PER TU D: Per non reinventare la ruota, è sempre più importante inserire i nuovi progetti nella base di conoscenza che avete costruito negli anni. Le nuove caratteristiche di LabVIEW 2009 incoraggiano questo riutilizzo della conoscenza? R: E vero: una delle cose più importanti, per noi, è permettere il riutilizzo. Infatti, la prima cosa che facciamo è aiutare i clienti a concretizzare i loro sistemi; ma la seconda cosa è assicurarne il riutilizzo. Sul nostro sito web, sotto la Developer Zone c è la voce Reference Designs. Da lì si può sapere che cosa sta facendo un altro system engineer. E molto interessante: qualche volta lo chiamiamo il nostro approccio open source a LabVIEW. Facciamo questo lavoro con i grossi clienti. La prima cosa è rimuovere tutte le specificità dal progetto. Poi, mettiamo questi progetti di riferimento sul web, permettendo ad ulteriori clienti di scaricare il codice e riutilizzare il lavoro di altri. Su un piano più elevato, lavoriamo al livello di architettura. Come si fanno, ad esempio, il playback e lo streaming? Come si fa il datalogging con il CompactRIO? Questi sono alcuni esempi che abbiamo messo sul web come progetti di riferimento. Come ripeto, lo chiamiamo il nostro approccio open source a LabVIEW. Come può capire, stiamo creando un numero talmente elevato di prodotti che, senza questi progetti di riferimento, per il nostro reparto marketing sarebbe sempre più difficile cercare di stare al passo. Da parte nostra, abbiamo semplicemente messo questi progetti di riferimento sul web e ora chiunque può accedervi. Questo codice distribuito è realmente un approccio open source esteso al software. Naturalmente, tutti i progetti devono essere valutati ed approvati prima di essere messi sul web: il codice deve avere un certo aspetto, deve funzionare in un certo modo, ecc.. Inoltre, il codice deve essere tenuto aggiornato. E abbiamo delle persone responsabili di questo processo di selezione e aggiornamento. Un altro modo per supportare il riutilizzo è rappresentato dai nuovi VI Snippet introdotti con LabVIEW 2009, che permettono di tagliare e incollare parti di codice in nuovi diagrammi a blocchi per riutilizzare codice esistente. Infatti, i VI Snippet combinano la portabilità di una schermata con la funzionalità di un file VI, incorporando codice LabVIEW in un immagine PNG standard. D: Fino a che punto gli utenti vi chiedono di sviluppare codice per loro rispetto al passato? Stanno diventando indipendenti o hanno ancora bisogno di aiuto? Fig. 1 Tony Vento è responsabile del supporto tecnico globale e dell assistenza dei grandi sistemi presso National Instruments R: Come forse ricorderà, per molto tempo abbiamo discusso sulla necessità di insegnare a pescare alle persone. Tuttavia, anche se decidessimo di non supportare più i clienti con i nostri system engineer, i clienti ci chiamerebbero comunque, chiedendoci di aiutarli su questioni molto specifiche. E questo problema diventa sempre più difficile quando ci avviciniamo a sistemi complessi. Abbiamo però una exit strategy : non appena entriamo in un sistema, uno dei compiti dei nostri system engineer è avere una exit strategy. E la nostra exit strategy migliore è quella di passare il problema ad un partner. Qualche volta, passiamo il problema ad un utente finale. E qualche volta la nostra R&D lo inserisce direttamente in un prodotto. Quindi, esistono molte exit strategy. Desidero tuttavia sottolineare che il lavoro che svolgiamo inizialmente è senza oneri per l utente. Gli addebiti iniziano solo dopo qualche giorno o qualche settimana, in base al problema. Generalmente, quindi, non diamo il pesce alle persone, ma preferiamo insegnare loro a pescare. Quando i clienti vogliono sistemi chiavi in mano, entrano in gioco i nostri partner. D: Dalle sue parole, capisco che i partner hanno un ruolo molto strategico per NI R: E assolutamente vero. Lavoriamo a stretto contatto con i nostri partner, che sono molto importanti per noi, soprattutto per i grossi sistemi. In effetti, posso affermare che buoni partner sono probabilmente più importanti per noi di quanto lo siano mai stati. D: Immagino che nel vostro reparto gli investimenti siano enormi: nuovo hardware, nuovo software, ecc.. Avete una strategia per gestire tali investimenti? R: Ha ragione, gli investimenti nel nostro reparto sono davvero importanti e quest anno investiremo ancora più di quanto abbiamo fatto negli ultimi 2 o 3 anni. Circa metà di questi investimenti saranno destinati al campo, all inge- 4

7 A TU PER TU gneria di sistema. Anche se lavoriamo a stretto contatto con l R&D, vogliamo essere molto orientati al cliente. La metrica che usiamo nel nostro gruppo è il numero di grossi sistemi su cui stiamo lavorando. Sistemi è la parola chiave della nostra attività. D: Un chiaro messaggio dato durante NIWeek 2009 è che il numero di settori dove LabVIEW può essere applicato è in costante aumento: energia, hardware in the loop, telecontrollo, monitoraggio ambientale, ecc.. Come fate a gestire tutti questi campi così diversi fra loro? R: Ancora una volta, l ingegneria di sistema è una parte chiave della risposta. Il nostro gruppo di sviluppo del business valuta continuamente nuovi segmenti e, se un certo segmento ci offre abbastanza opportunità, i nostri system engineer verranno dedicati a quel segmento. Uno dei nostri target principali è rendere il mondo un posto migliore. D: Do more with less è stato il motivo conduttore di NIWeek Come si può raggiungere questo obiettivo con LabVIEW 2009? R: LabVIEW 2009 ha molte nuove caratteristiche al suo interno rispetto alle versioni precedenti. Ciò permette di fare di più, e in modo più efficiente, rispetto ai sistemi chiavi in mano. Naturalmente, l aspetto fondamentale sta diventando il training, perché senza un training adeguato si potrebbe non essere in grado di utilizzare tutta la potenza incorporata in LabVIEW Ad esempio, durante NIWeek 2009, uno dei nostri clienti (Lexmark) ha dichiarato pubblicamente di avere ottenuto un ritorno sull investimento superiore al 100% sul training di base. Fig. 2 - Sistemi è la parola chiave della nostra attività", afferma Tony Vento Tony Vento: note biografiche Tony Vento è entrato in National Instruments nel 1986 stabilendo un record: è stato infatti il primo ingegnere applicativo dell azienda dedicato al software LabVIEW. Oltre a supportare LabVIEW e ad eseguire verifiche di fattibilità, egli ha contribuito ai primi seminari e brochure di LabVIEW. Nel 1988, Vento ha aperto il primo ufficio diretto sul campo dell azienda ad Atlanta, Georgia, e si è dedicato all evangelizzazione di LabVIEW e dell hardware di acquisizione dati in vari stati USA. Nel 1991, ha aperto l ufficio sul campo in Colorado, che copriva anche sette altri stati. Nel 1993, Vento è diventato responsabile vendite regionale, collaborando con team commerciali in New England, nel Nordovest degli Stati Uniti e in Canada. Nel 1995, ha spostato la propria attenzione al mercato internazionale, assumendo posizioni di leadership come direttore vendite per l Europa e, successivamente, per il Giappone. In questi ruoli, Vento è stato il responsabile delle vendite nelle rispettive regioni, viaggiando continuamente per portare la cultura NI alle varie filiali e costruire la forza vendita attraverso la sua passione per i prodotti NI e le persone. Nel 2001, Vento ha accettato una nuova sfida come direttore dell ingegneria applicativa e successivamente ha aggiunto alle proprie responsabilità anche lo sviluppo del business. Egli ha guidato il team del business real-time con una solida crescita per oltre cinque anni e, nel 2007, è diventato vicepresidente. Vento ha ottenuto il suo diploma di baccalaureato in ingegneria elettrica e informatica presso l Università del Colorado, laureandosi Summa Cum Laude, ed ha completato un master combinato in business e informatica presso l Università del Texas di Austin. Tony Vento, infine, fa parte dell Advisory Board della Scuola di Ingegneria presso l Università del Colorado. Readerservice.it n

8 12 WHAT'S NEW USO DI VI SNIPPET PER MEMORIZZARE E CONDIVIDERE PARTI DI CODICE RIUTILIZZABILI Una novità di LabVIEW 2009 è la possibilità di aggiungere codice funzionante al proprio VI da semplici immagini. Scopri come fare con il nuovo VI Snippet! A cura di Alessandro Plantamura I VI Snippet sono un nuovo modo per memorizzare, condividere e riutilizzare piccole parti di codice LabVIEW. Combinano la portabilità di uno screenshot con la funzionalità di un file VI, incorporando codice LabVIEW in un immagine di tipo PNG standard. Quando trascinate l immagine PNG di un VI Snippet nel diagramma a blocchi, ciò deposita lo snippet come codice grafico che può essere editato e utilizzato nella vostra applicazione. Background Tradizionalmente, era possibile condividere codice LabVIEW in due modi; o come un file VI o come uno screenshot (o schermata) del diagramma a blocchi. Un VI contiene codice funzionale riutilizzabile, ma è necessario avere LabVIEW installato per vedere il diagramma a blocchi. Le schermate possono facilmente essere incorporate in documenti, post di forum ed , ma richiedono che il codice venga rigenerato dall immagine e possono contenere elementi, come i nodi case structure che nascondono alla vista parte del codice. Creazione di un VI Snippet Per creare un VI Snippet, selezionate una parte del vostro diagramma a blocchi (o l intero codice) e selezionate Edit»Create VI Snippet from Selection. Scegliete quindi dove volete salvare il vostro VI Snippet. Il file PNG che salvate è una schermata del vostro codice selezionato al cui interno è incorporato codice LabVIEW. Tutti i VI Snippet hanno un bordo e un icona per indicare che potete trascinarli in LabVIEW per aggiungere il codice al vostro diagramma a blocchi. Potete ora condividere il vostro VI Snippet online dovunque sono ammesse immagini, compresi blog, forum di discussione NI e la community di utenti NI. Figura 2 Il frame con la linea tratteggiata vi permette di sapere che l immagine è un VI Snippet Figura 1 Trascinate e depositate un VI Snippet nel diagramma a blocchi per editare il codice all istante Aggiunta di un VI Snippet al diagramma a blocchi Per aggiungere un VI Snippet al vostro diagramma a blocchi, trascinate l immagine dal file manager (come Windows Explorer) o da Internet Explorer nella finestra del diagramma a blocchi. 6

9 WHAT'S NEW Figura 3 I VI Snippet semplificano la condivisione di codice sulla community Normalmente, quando trascinate e depositate un file di immagine nel vostro diagramma a blocchi, verrà aggiunta una decorazione di tipo immagine. I VI Snippet sono speciali immagini PNG che hanno codice LabVIEW in aggiunta ai normali dati di immagine. Quando depositate un VI Snippet nel diagramma a blocchi ottenete il codice raffigurato aggiunto al vostro VI. Trucchi e suggerimenti per l uso dei VI Snippet 1. Usate i VI Snippet quando chiedete aiuto o aiutate altri Se state chiedendo aiuto sui forum di supporto, usate un VI Snippet per postare esattamente la parte di codice sulla quale state lavorando. Se state rispondendo alla domanda di qualcun altro, uno Snippet è subito visible e utilizzabile, rendendo più facile per molte persone imparare dal vostro esempio. 2. Fate attenzione ai SubVI Potete creare VI Snippet che fanno riferimento a SubVI ma i vostri utenti finali devono avere quei SubVI sulle loro macchine per potere essere in grado di usare il codice. Se il vostro segmento di codice contiene un SubVI, il SubVI non è incorporato nel VI Snippet. 3. Usate il desktop del vostro computer come intermediario se usate Firefox Firefox e alcuni altri browser si comportano in modo diverso da Internet Explorer nel modo con cui gestiscono le immagini trascinate. Noterete che se trascinate un VI Snippet da Firefox direttamente in LabVIEW otterrete l URL dell immagine anziché il codice che vi aspettavate. Un modo semplice per risolvere questo problema è trascinare inizialmente l immagine sul vostro desktop o su una cartella e quindi trascinare l immagine dal vostro desktop in LabVIEW. 4. Gli editor di immagini rimuovono i dati incorporati nei VI I programmi di editing delle immagini che non capiscono i dati addizionali incorporati nel VI Snippet rimuoveranno le informazioni del VI se editate il file PNG. Ciò impedirà il deposito del codice in LabVIEW. Se volete aggiungere commenti o annotazioni, aggiungeteli nel vostro diagramma a blocchi prima di creare il VI Snippet. Poiché i VI Snippet contengono le informazioni dei VI, essi mantengono tutto ciò che si trova sul diagramma a blocchi, come commenti, decorazioni e dati memorizzati in costanti. Note sull autore Laureato in ingegneria biomedica al Politecnico di Milano, Alessandro Plantamura lavora in qualità di Senior Application Engineer presso National Instruments Italy Readerservice.it n Abbiamo scelto per te alcune risorse utili per approfondire la tua conoscenza di LabVIEW Forum ILVG.it.www.ilvg.it LabVIEW LAVA - LabVIEW Advanced Virtual Architects Community DevZone Community on ni.com Mindstorm NXT Contenuti LabVIEW on ni.com LabVIEW on ni.com/italy LabVIEW jobs The VI Road Show SCELTI PER TE 7

10 12 WHAT'S NEW ACCESSO AL CONTENUTO DINAMICO DA LABVIEW GETTING STARTED WINDOW A partire da LabVIEW 2009, la LabVIEW Getting Started Window fornisce notifiche dinamiche quando è stato postato nuovo contenuto selezionato nella Developer Zone A cura di Alessandro Plantamura Nonostante National Instruments aggiunga costantemente nuove risorse tecniche e novità su ni.com, come white paper, webcast, esempi di programmazione, risorse per il training e casi applicativi, i clienti interessati devono comunque fare una ricerca nella NI Developer Zone per trovarle. Ora, a partire da LabVIEW 2009, la LabVIEW Getting Started Window notifica dinamicamente quando è stato postato nuovo contenuto selezionato nella Developer Zone. Da tali notifiche, gli utenti possono accedere più rapidamente e direttamente al nuovo contenuto su ni.com. concepito per aiutare a migliorare la professionalità degli utenti LabVIEW. La Getting Started Window verifica la presenza di nuove notifiche ogni volta che viene lanciata. Per ogni nuovo contenuto disponibile per una o più delle categorie sopra elencate, viene visualizzata una notifica sotto forma di un numero accanto al link della categoria specifica. Note: Se non ci sono nuovi articoli in una categoria, non vi sarà alcun numero fra parentesi vicino al link nella Getting Started Window. Per esempio, se sono stati selezionati tre nuovi esempi di programmazione per la pubblicazione nella Getting Started Window dall ultima volta che è stata aperta, accanto al link Example Programs vi sarà un (3), come si vede nella figura qui sotto. Spostando il mouse sopra un link che visualizza una notifica di almeno una nuova parte di contenuto si visualizza un tip-strip preview dei titoli del contenuto da leggere, come si vede nella figura a pag. 9 in alto. La Getting Started Window a RSS di NI LabVIEW 2009 La LabVIEW Getting Started Window raggruppa le notifiche di nuovi contenuti in quattro categorie, visualizzate come link nella sezione Latest from ni.com. Le categorie appaiono come link e sono: News soluzioni degli utenti, casi applicativi e storie di LabVIEW interessanti presenti su media popolari e sociali. Technical Content white paper e webcast che forniscono informazioni su nuove tecnologie, trend industriali e approfondimenti tecnici su caratteristiche di LabVIEW. Example Programs Codice LabVIEW proposto sia da NI che dalla comunità di utenti. Training Resources materiale tecnico 8

11 WHAT'S NEW Cliccando su un link della Getting Started Window che riporta una notifica si cancella la notifica e viene aperta una pagina web per accedere al nuovo contenuto d interesse su ni.com. Ogni entry nella web page fornisce una descrizione più dettagliata del contenuto ed un link diretto all articolo, che può essere un esempio di programmazione nella Developer Zone, un white paper, un caso applicativo o un documento di training (si veda la figura a sinistra). Anche la sezione Online Support della Getting Started Window contiene link web a varie aree del sito ni.com che sono utili agli utenti LabVIEW, come forum di discussione LabVIEW, la sezione di condivisione del codice della Developer Zone, il punto di accesso della ricerca nel database di knowledgebase di NI e la pagina per le richieste di supporto. Tuttavia, questi link sono statici e non ricevono notifiche di nuovi contenuti. Readerservice.it n COMSOFT Specialisti nel PROFIBUS Soluzioni National Instruments disponibili con tecnologia PROFIBUS crio PB Modulo Master/Slave PROFIBUS DP per sistemi crio della National Instruments Driver per modulo FNL in ambiente LabVIEW Il Gateway Ethernet/PROFIBUS DP della COMSOFT è ora disponibile con il Driver LabVIEW Rapida l integrazione mediante interfaccia Ethernet TCP/IP Produttore: COMSOFT GmbH Wachhausstr. 5a Karlsruhe Germania Tel.: +49- (0) Fax: +49- (0) Internet: readerservice.it n Contatto commerciale: SOLINTEC AUTOMAZIONE SNC Via 8 Marzo 1/B Cavenago B.za (MI) Italia Tel.: Fax:

12 12 TIPS&TECHNIQUES LA VIRTUALIZZAZIONE E IL REAL-TIME HYPERVISOR DI NATIONAL INSTRUMENTS Alessandro Plantamura Presentiamo una semplice introduzione alla virtualizzazione, spiegando come configurare il Real-Time Hypervisor di National Instruments La virtualizzazione è una tecnologia che permette di eseguire due o più sistemi operativi affiancati su un solo PC o controllore embedded, ed è in rapida adozione nel mondo dell ingegneria. Oggi, molti progettisti hanno la necessità di eseguire elaborazioni o controllo in realtime, fornendo nello stesso tempo un interfaccia utente grafica. Mentre tradizionalmente ciò avrebbe richiesto due computer fisici (uno per ogni sistema operativo), la virtualizzazione permette di eseguire entrambi i sistemi operativi sullo stesso PC o controllore embedded. Eliminare la necessità di un computer addizionale significa un sistema globale meglio integrato, un risparmio sui costi e una riduzione degli ingombri. Fig. 1 Virtualizzazione: eseguire due o più sistemi operativi affiancati su un solo computer La virtualizzazione può anche aiutare gli ingegneri ad utilizzare meglio l hardware di elaborazione che hanno a disposizione, per costruire sistemi più efficienti. Mano a mano che si diffondono i processori multicore con 4, 8 e 16 core su un solo chip, è probabile che molti core del processore vengano sottoutilizzati in un tipico sistema. La maggior parte delle applicazioni avrà solo un numero finito di task paralleli eseguibili in un certo istante, lasciando inattivi molti core del processore. Il software di virtualizzazione può aiutare a risolvere questo problema allocando gruppi di core del processore ai singoli sistemi operativi che funzionano in parallelo. In altri termini, la virtualizzazione permette un elaborazione che altrimenti potrebbe essere ottenuta soltanto utilizzando più computer con un solo, potente processore multicore. LA TECNOLOGIA NECESSARIA Per eseguire più sistemi operativi in parallelo, è necessario installare un livello software di virtualizzazione chiamato monitor delle macchine virtuali (VMM) o hypervisor. Il software hypervisor ha la responsabilità di astrarre i singoli sistemi operativi (chiamati macchine virtuali o VM) dall hardware del computer sottostante. Gli ingegneri possono usare due tipi fondamentali di software di virtualizzazione. Il primo tipo, chiamato software hosted, è semplicemente installato su un sistema operativo (SO) general-purpose e permette di eseguire le macchine virtuali con accesso limitato agli I/O (e normalmente senza garanzia di determinismo). Il noto prodotto VMware Workstation è un esempio di software di virtualizzazione hosted. Il secondo tipo di software, chiamato bare-metal, è installato ad un livello inferiore e non dipende da un sistema operativo host per la schedulazione o la gestione dell hardware. Questa tipologia di hypervisor è comune nelle applicazioni ingegneristiche rilasciate, perché supporta l esecuzione di sistemi operativi realtime e l accesso a una più ampia varietà di I/O (come i dispositivi PCI) rispetto al software di virtualizzazione hosted. Fig. 2 Architettura del software di virtualizzazione 10

13 TIPS&TECHNIQUES L HYPERVISOR NI National Instruments ha annunciato un pacchetto software pionieristico chiamato NI Real-Time Hypervisor un hypervisor bare-metal che offre agli utenti la potenza di eseguire sia LabVIEW Real-Time che Windows XP su un singolo controllore multicore. Poiché il motore LabVIEW Real-Time eseguito sull hypervisor è lo stesso motore eseguito su sistemi LabVIEW Real-Time stand-alone, il codice e i driver hardware usati nei sistemi stand-alone possono essere riutilizzati in un sistema hypervisor senza modifiche. Usando il Real-Time Hypervisor Manager, una utility fornita con il software NI Real-Time Hypervisor, RAM e singoli dispositivi di I/O possono essere partizionati fra LabVIEW Real-Time e Windows. Rispetto alla condivisione dei dispositivi fra i due sistemi operativi, il partizionamento degli I/O offre agli utenti la possibilità di utilizzare i driver nativi dei dispositivi, mantenendo nello stesso tempo un livello di prestazioni più elevato. Inoltre, il Real-Time Hypervisor è caratterizzato da una connessione di rete virtuale interna per offrire comunicazioni Ethernet fra i sistemi operativi, senza fili. La figura 3 descrive il Real-Time Hypervisor Manager e come un utente seleziona le risorse allocare a quale SO, oltre a come partizionare la memoria. Quando è installato su controllori multicore supportati (NI PXI-8108, NI PXI-8110 e NI 3110), il Real-Time Hypervisor assegna un core del processore a Windows XP e il resto dei core a LabVIEW Real-Time. Il Real-Time Hypervisor si basa sul software di virtualizzazione di livello più basso VirtualLogix VLX. Potete usare due connessioni fisiche Ethernet (una assegnata a LabVIEW Real-Time ed una assegnata a Windows XP) per comunicare fra i SO su un sistema Real- Time Hypervisor. Inoltre, il Real-Time Hypervisor mette a disposizione una connessione Ethernet virtuale incorporata che è implementata nel software ed emulata in ciascun SO. Essenzialmente, la connessione Ethernet virtuale appare in Windows XP come un tipico adattatore fisico (ha un normale indirizzo IP). Identicamente, il lato LabVIEW Real-Time dell adattatore Ethernet virtuale può essere configurato dall utility di configurazione NI Measurement & Automation Explorer (MAX). In più, sui sistemi Real-Time Hypervisor è fornita la connessione ad una console virtuale (COM4). Potete usare la console virtuale per visualizzare informazioni di debug dalla parte LabVIEW Real-Time del controllore hypervisor. In questo modo ad esempio è possibile ottenere l indirizzo IP del LabVIEW Real-Time al boot del sistema o visualizzare le stringe di debug inviate dalle applicazioni LabVIEW Real-Time. Usando il software NI Real-Time Hypervisor per eseguire sia LabVIEW Real-Time che Windows XP affiancati su controllori multicore, potete sfruttare la tecnologia della virtualizzazione per creare sistemi di misura e controllo potenti e consolidati. Fig. 3 Configurazione ed allocazione delle risorse del computer avvengono sul SO di sviluppo tramite il NI Hypervisor Manager CONCLUSIONE Il software di virtualizzazione, come NI Real-Time Hypervisor, mette ora a disposizione un modo per eseguire più sistemi operativi su un solo computer, eliminando la necessità di acquistare computer addizionali, sfruttando meglio una singola macchina multicore e ridudendo gli ingombri complessivi. Readerservice.it n

14 12 TIPS & TECHNIQUES USO DI LABVIEW PER L'ANALISI DI SEGNALI VOCALI Jeffrey Phillips I segnali vocali, contenenti informazioni patologiche, hanno un ruolo importante nell'attuale diagnosi clinica Potete usare l'advanced Signal Processing Toolkit di LabVIEW per progettare applicazioni di analisi del segnale vocale. L'articolo descrive alcuni esempi pratici di analisi del segnale vocale che utilizzano l'advanced Signal Processing Toolkit. Fondamenti sui segnali vocali Quando pronunciate una vocale o una consonante sonora, le corde vocali vibrano periodicamente per generare un flusso glottale. Il flusso glottale è composto da impulsi glottali. Il periodo di un impulso glottale è il periodo di pitch. Il reciproco del periodo di pitch è il pitch, noto anche come frequenza fondamentale. Il tratto vocale agisce come filtro tempo-variante sul flusso glottale. Le caratteristiche del tratto vocale includono la risposta in frequenza, che dipende dalla posizione di organi come la faringe e la lingua. Le frequenze di picco nella risposta in frequenza del tratto vocale sono i formanti, noti anche come frequenze formanti. Nell'elaborazione dei segnali, un segnale vocale è una convoluzione di uno stimolo tempo-variante e di un filtro tempovariante. Lo stimolo tempo-variante è il flusso glottale. Il filtro tempo-variante è il tratto vocale. La figura 1 descrive la formazione di un segnale vocale nell'elaborazione dei segnali. I ricercatori studiano le tracce dei formanti e il profilo del pitch per capire come formanti e pitch evolvono nel tempo. L'articolo descrive come rilevare le tracce dei formanti e il profilo del pitch da segnali vocali utilizzando l'ambiente di sviluppo grafico LabVIEW. L'articolo include il link al VI d esempio Voice Signal Analysis, che è un'applicazione di analisi del segnale vocale realizzata con LabVIEW e l'advanced Signal Processing Toolkit. Analisi del segnale vocale per la diagnosi clinica Molti ricercatori concludono che pitch e formante sono due delle caratteristiche più importanti dei segnali vocali, fondamentali per la diagnosi clinica delle malattie che colpiscono la voce. Potete osservare cambiamenti nei segnali vocali, come variazioni delle tracce dei formanti e dei profili del pitch, durante la diagnosi clinica di certe malattie. Per esempio, nei grafici di intensità riportati nella figura 2 potete osservare una notevole differenza nelle tracce dei formanti di un paziente maschio affetto da sindrome di apnea ostruttiva nel sonno (OSAS) prima e dopo una tonsillectomia e uvulo-palato-faringo-plastica. Le figure 2(a) e 2(b) illustrano le tracce dei formanti del paziente che pronuncia una singola vocale prima e dopo le operazioni, rispettivamente. Fig. 1 - Schema di elaborazione di un segnale vocale Fig. 2 - Tracce dei formanti di un paziente OSAS che pronuncia una singola vocale (per gentile concessione di Jack Jiang/UW-Madison e Yi Zhang) 12

15 DALLA TEORIA ALLA PRATICA Le aree nere indicano l'ampiezza della risposta in frequenza del tratto vocale. La sfumatura dell'ombra in tali aree indica il livello dell'ampiezza. Per esempio, un'area completamente nera rappresenta un'ampiezza maggiore di quella di un'area grigia. Le aree rosse indicano la posizione dei formanti. Secondo la figura 2, il paziente OSAS ha tracce dei formanti diverse da quelle di una persona senza OSAS, indicando così che il paziente OSAS ha difficoltà a regolare il tratto vocale. Nei grafici di figura 3 potete osservare i profili del pitch di un paziente con paralisi unilaterale delle corde vocali (UVCP) prima e dopo un'operazione di iniezione di grasso autologo (AFI). Le figure 3(a) e 3(b) mostrano il profilo del pitch del paziente che pronuncia una singola vocale prima e dopo l'operazione, rispettivamente. Fig. 3 - Profili del pitch di un paziente UVCP che pronuncia una singola vocale (per gentile concessione di Jack Jiang/UW-Madison e Yi Zhang) Quando un paziente UVCP pronuncia particolari suoni, il paziente non è in grado di mantenere un pitch stabile. Un'operazione AFI contribuisce a stabilizzare il pitch. Pertanto, dovreste essere in grado di analizzare la varianza del pitch dopo un'operazione AFI per valutare il successo dell'operazione AFI. Uso di LabVIEW per rilevare formanti e pitch Potete rilevare le tracce dei formanti e il profilo del pitch utilizzando vari metodi. Il metodo più diffuso è quello della codifica di predizione lineare (LPC). Tale metodo applica un modello a soli poli per simulare il tratto vocale. La figura 4 mostra lo schema di flusso di rilevamento dei formanti con il metodo LPC. Fig. 4 - Rilevamento dei formanti con il metodo LPC In figura 4, l'applicazione della finestra w(n) spezza il segnale sorgente s(n) nei blocchi di segnale x(n). Ogni blocco di segnale x(n) stima i coefficienti del modello del tratto vocale a soli poli utilizzando il metodo LPC. Dopo il calcolo della trasformata discreta di Fourier (DFT) sui coefficienti A(z), il rilevamento di picco di 1/A(k) produce i formanti. La figura 5 mostra lo schema di flusso del rilevamento del pitch con il metodo LPC. Questo metodo usa il filtraggio inverso per separare il segnale di eccitazione dal tratto vocale ed utilizza il segnale cepstrum reale per rilevare il pitch. Il segnale sorgente s(n) attraversa inizialmente un filtro passa basso (LPF), per suddividersi quindi nei blocchi di segnale x(n) applicando una finestra w(n). Ogni blocco di segnale x(n) stima i coefficienti di un modello del tratto vocale a soli poli utilizzando il modello LPC. Tali coefficienti filtrano inversamente x(n). Il segnale residuo risultante e(n) attraversa un sistema che calcola il cepstrum reale. Infine, i picchi del cepstrum reale calcolano il pitch. Fig. 5 - Rilevamento del pitch con il metodo LPC [6][7] L'Advanced Signal Processing Toolkit include i VI di Modeling e Prediction che potete utilizzare per ottenere i coefficienti LPC o i coefficienti di un modello AR, come mostrato nelle figure 6 e 7. I VI di Signal Processing di LabVIEW includono il VI Scaled Time Domain Window e il VI FFT. Potete utilizzare questi VI per applicare una fine- 13

16 12 DALLA TEORIA ALLA PRATICA stra al segnale sorgente e calcolare la DFT del blocco di segnale, rispettivamente. Fig. 6 - Rilevamento dei formanti con il metodo LPC utilizzando LabVIEW Fig. 7 - Rilevamento del pitch con il metodo LPC utilizzando LabVIEW L'Advanced Signal Processing Toolkit include anche i VI Correlation e Spectral Analysis che potete utilizzare per calcolare il cepstrum reale di un segnale, come illustrato nella figura 7. Nelle figure precedenti viene utilizzato il VI WA Multiscale Peak Detection per rilevare i picchi di risonanza nel cepstrum. Conclusione L'analisi vocale e lo studio delle caratteristiche della voce, come i formanti e il pitch, sono sempre più importanti nell'odierna diagnosi clinica. Utilizzando LabVIEW e l'advanced Signal Processing Toolkit, potete calcolare le tracce dei formanti, il profilo del pitch e altre statistiche relative al segnale vocale. Link alla pagina: ni.com/italian infocode: itj2e3 Note sull'autore Jeffrey Phillips è Product Marketing Engineer di LabVIEW Signal Processing, Analysis and Math presso National Instruments Corporation. readerservice.it n

17 MARTEDÌ 17 NOVEMBRE I 2009 MILANO Quark Hotel 7 a Elettronica Oggi, Embedded e EoNews organizzano la settima edizione di Focus Embedded, la mostra-convegno espressamente dedicata al mercato embedded. L evento si rivolge a tutti i progettisti, costruttori, OEM e VAR che producono e integrano soluzioni hardware e software per i settori telecom/datacom, networking, controllo di processo, automazione industriale, automotive, elaborazione dati, R&S, consumer & internet, Test & Measurements, medicale, militare/aerospaziale, domotica. L organizzazione Per consentire ai partecipanti di ottenere una visione com pleta del panorama attuale riguar dante i prodotti e le loro applica zioni, la giornata è organizzata in due mo menti paralleli ma fortemente integrati: la mostra e i convegni. La mostra In uno spazio specifico sarà allestita un'esposi zione a cura delle aziende partecipanti, in cui sarà possibile toccare con mano l'attuale offerta commerciale. Il convegno Nel corso della giornata si susseguiranno seminari tecnici tenuti dalle aziende espositrici della durata di 30 minuti ciascuno. Orario dalle ore 9.00 alle ore I contenuti Il programma, l'agenda e i titoli dei seminari saranno aggiornati, man mano che verranno confermati, sul sito Per aderire Utilizzate il servizio di registrazione on-line oppure compilate, in maniera leggibile e in ogni sua parte il coupon allegato e inviatelo via fax al numero La partecipazione ai seminari e alla mostra è gratuita, così come la documentazione e il buffet. Per informazioni Tel Fax web: Come raggiungere il Quark Hotel In automobile: Dalle autostrade seguire le indicazioni per la tangenziale Ovest, uscita Vigentina (zona Milano Sud). Quindi seguire le indicazioni per Milano Centro; percorsi circa 5 Km l'albergo è sulla sinistra. Con i mezzi pubblici: Da Famagosta (Metropolitana linea 2 verde), autobus 95 in direzione Rogoredo, 4ª fermata Via Lampedusa. Autobus 65 (capolinea Piazza S. Babila/ Corso Europa) fino a Piazza Agrippa (capolinea). Autobus 79 (capolinea P.ta Lodovica) fermata Via Bazzi, incrocio Via G. da Cermenate. 17 Novembre 2009 I MILANO È ORGANIZZATO DA: cognome azienda settore indirizzo nome posizione aziendale città prov cap tel fax Consenso ai sensi dell art. 23 del D.Lgs n. 196 del 30 giugno Letta la nota informativa riportata su questa rivista, esprimi il tuo consenso al trattamento, alla comunicazione dei tuoi dati personali ed ai correlati trattamenti ai soggetti che svolgono le attività indicate nella informativa stessa. In mancanza del tuo consenso la registrazione non potrà essere eseguita. ACCETTO NON ACCETTO Esprimi/nega il tuo consenso alla comunicazione dei dati personali ed ai correlati trattamenti ad aziende terze che ne facciano richiesta ai fini pubblicitari e di marketing. ACCETTO NON ACCETTO Compila il coupon e invialo tramite fax al n oppure registrati sul sito COUPON DI ADESIONE LA PARTECIPAZIONE È GRATUITA

18 12 DALLA TEORIA ALLA PRATICA ROTODINAMICA CON LABVIEW Renato Russo Una serie di simulazioni in LabVIEW ha permesso di evidenziare le caratteristiche principali della dinamica di un organo rotante Il monitoraggio delle vibrazioni del macchinario rotante risulta indispensabile per prevenire inconvenienti o arresti prematuri. Considerando tuttavia la complessità dei problemi che si possono presentare, il monitoraggio puro e semplice non è sempre sufficiente. In alcune circostanze risulta necessario effettuare altre attività quali la simulazione dinamica, l analisi modale, l analisi delle vibrazioni in regime transitorio ed infine l analisi delle vibrazioni nelle condizioni operative in tempo reale. SIMULAZIONE DINAMICA Per un organo rotante è importante poter distinguere la rotazione dalla precessione. La rotazione rappresenta la funzione del rotante, la precessione è invece un effetto indesiderato che può indurre vibrazioni eccessive e provocare rotture premature. Se le velocità angolari dei due moti sono uguali la precessione è sincrona e la deformazione dell albero rimane congelata durante la rotazione, se le velocità angolari sono diverse la precessione può essere avan- 16

19 DALLA TEORIA ALLA PRATICA zante (stesso senso della rotazione) o retrocedente (senso opposto alla rotazione) e la deformazione è ciclica con conseguenze sulla vita a fatica. La determinazione della direzione della precessione ci permette di identificare dei malfunzionamenti difficilmente rilevabili solo dall orbita o dall analisi di spettro convenzionale (ovvero di un solo segnale reale). La direzione della precessione può essere identificata con l analisi di spettro complessa del vettore ottenuto dalla combinazione dei segnali di due sonde ortogonali. In questo caso l asse delle frequenze dello spettro va da meno infinito a più infinito. Le componenti della precessione retrocedente appaiono con frequenze negative mentre quelle della precessione avanzante appaiono con frequenze positive. Nella figura 1 è illustrata la simulazione dell avviamento di un albero disallineato. Come sappiamo sullo spettro del segnale di una sonda ortogonale all albero, compaiono due Figura 1 - Simulazione dell avviamento di un albero disallineato righe spettrali una data dalla precessione sincrona con la rotazione, l altra (alla 2 x giro) dalla precessione dovuta al disallineamento angolare. La composizione delle due orbite dà origine alla orbita classica del disallineato. Lo spettro complesso ci permette di constatare che la precessione sincrona ha lo stesso senso della rotazione dell albero, mentre la precessione alla 2 x giro risulta retrocedente. Nella figura 2 è mostrato un altro tipo di simulazione: l attraversamento della velocità critica flessionale dell albero super critico con il modello di Jeffcot (1919). Possiamo constatare che, al di sotto della velocità critica, il vettore squilibrante è diretto verso l esterno dell orbita e tende così ad amplificarla, mentre al di sopra, tale vettore è diretto verso l intero e tende a diminuirne l ampiezza fino al valore limite della eccentricità statica. Nell intorno della velocità critica è lo smorzamento che permette all ampiezza di non andare all infinito. Quando però i due modi di vibrare dell albero si accoppiano per esempio per una piccola variazione di coppia o di giri, lo smorzamento rotante (dato dalla isteresi del materiale dell albero) anziché dissipare l energia cinetica della precessione (dovuta ai due modi di vibrare dell albero: ortogonali ed uguali quando l albero è simmetrico), diventa il mezzo per sostenerla. La discriminazione fra stabilità ed instabilità (equazione di Smiths ), è funzione del rapporto fra lo smorzamento stazionario (dei supporti di banco) e quello rotante. Nella figura 3, la simulazione con LabVIEW, qui rappresentata nel piano complesso sigma - j*omega, ci permette di constatare che se la precessione è retrocedente, la stabilità aumenta con la velocità di rotazione, se viceversa è avanzante esiste una velocità di rotazione in cui la precessione diventa instabile. Sperimentalmente si verifica che quando un albero super critico nell attraversare la velocità critica striscia con un anello di contenimento, sul diagramma tempo spettro-complesso compare una riga nella parte negativa della frequenza, dando così una indicazione dell effetto stabilizzante dello strisciamento. ANALISI MODALE I fenomeni di stabilità della precessione di un rotante sono strettamente legati allo smorzamento ed all accoppiamento dei modi di vibrare dell albero (ortogonali se l albero è simmetrico) e dei suoi supporti. Diventa quindi importante identificare modi propri aventi frequenze estremamente vicine e soprattutto determinarne lo smorzamento con la dovuta precisione. Con l analisi modale tradizionale i parametri modali vengono normalmente identificati nel dominio della frequenza. Se si usa l eccitazione impulsiva, per effettuare la FFT sulla risposta, è necessario applicare una finestra esponenziale per eliminare il fenomeno del 'leakage' ed il rumore residuo: così facendo però, lo smorzamento identificato non corrisponde a quello effettivo. Il problema viene efficacemente risolto con la 'super resolu- 17

20 12 DALLA TEORIA ALLA PRATICA ANALISI DELLE VIBRAZIONI IN REGIME TRANSITORIO L analisi delle vibrazioni in regime transitorio, ovvero nelle fasi di avviamento arresto ci può dare delle informazioni non ottenibili durante il funzionamento a regime. Fra queste possiamo citare: la stabilità, la sorgenti di eccitazione, oppure può essere un metodo per verificare le frequenze naturali del macchinario e degli organi rotanti. Da un punto di vista diagnostico, con il confronto fra prove effettuate in tempi successivi, eventuali spostamenti delle frequenze naturali, possono darci delle indicazioni circa l insorgenza di allentamenti, giochi o rotture incipienti. Infine l analisi del transitorio risulta fondamentale per identificare fenomeni di instabilità relativi ai cuscinetti idrodinamici a pattini fissi o a pattini i oscillanti. La 'Joint Time Frequency Analysis' del 'Signal Processing Toolset' di LabVIEW ha offerto un ottimo spunto con cui sviluppare l applicativo sopra descritto. Figura 2 - Simulazione dell attraversamento della velocità critica flessionale dell albero super critico con il modello di Jeffcot tion spectral analysis' del 'Signal Processing Toolset'. L identificazione viene eseguita direttamente nel dominio del tempo con il metodo di Prony (1795) e, non essendo necessario eliminare il 'leakage', lo smorzamento così identificato corrisponde a quello effettivo. MONITORAGGIO IN REGIME OPERATIVO Il monitoraggio in regime operativo consiste tradizionalmente nell acquisire gli spettri di vibrazione, verificare che i livelli vibratori siano sotto i limiti, tracciarne la linea di tendenza ed estrapolare le ore di funzionamento alle quali occorre eseguire la manutenzione su condizione. Questo va bene nell ipotesi che il danneggiamento sia dovuto ad una usura lineare con il tempo. Tuttavia capitano dei malfunzionamenti che si manifestano all improvviso, ed a volte in modo discontinuo. Per esempio nei cuscinetti idrodinamici a pattini oscillanti certe usure interne danno origine a fenomeni di instabilità che dipendono dalla coppia o dal numero di giri. In altri casi l espansione termica o i vincoli iperstatici di montaggio possono variare le ampiezze di vibrazioni. Di fronte a queste problematiche diventa indispensabile comprendere in real time cosa sta succedendo. Il multitrading ci dà allora la possibilità di eseguire l analisi (e non una semplice visualizzazione degli spettri) delle vibrazioni in parallelo all acquisizione, senza dovere attendere il termine di un ciclo di acquisizione che potrebbe durare qualche minuto e nel contempo di non interrompere il flusso dei dati. CONCLUSIONI Le problematiche associate al macchinario rotante non sono sempre prevedibili e gli strumenti di diagnosi preconfezionati non sempre coprono tutte le casistiche. È più utile avere un cassetta (LabVIEW) da cui estrarre gli attrezzi che ci servono al momento, eventualmente smontarli (perché si possono smontare) per vedere come funzionano, ed inserirli nel nostro sistema di diagnosi. Figura 3 - Simulazione con LabVIEW, qui rappresentata nel piano complesso sigma - j*omega Note sull autore Renato Russo ha operato per molti anni presso AgustaWestland Readerservice.it n

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