La visione industriale diventa tridimensionale – Tutte le novità ad AUTOMATICA 2012

Già nel 2010 l’industria tedesca della visione industriale aveva raggiunto un nuovo record di fatturato con 1,26 miliardi di Euro e, oggi, tutti i dati indicano che nel 2011 è stata superata la soglia del miliardo e mezzo. Questo successo è dovuto in gran parte al progresso tecnologico. La visione industriale adempie a compiti sempre più complessi, diventando al tempo stesso più semplice da utilizzare. Gli esperti concordano sul fatto che un’ulteriore spinta alla crescita arriverà dalle tecnologie tridimensionali, Esistono già diversi sistemi in commercio, come potranno constatare i visitatori della prossima edizione di AUTOMATICA, dal 22 al 25 maggio 2012 nel Centro Fieristico di Monaco di Baviera.

La visione industriale diventa tridimensionale – Tutte le novità ad AUTOMATICA 2012

Dopo aver operato con successo nel mondo bidimensionale per diversi anni, la visione industriale amplia i propri orizzonti acquisendo anche la terza dimensione. L’elaborazione di immagini in 3D è sempre più richiesta dai settori che premono maggiormente sul pedale dell’automazione, cioè l’industria automobilistica, la produzione di semiconduttori e la robotica. Un robot con la vista in 3D può interagire con l’ambiente circostante ancora meglio di quanto potesse fare con due sole dimensioni. Allo stesso modo, il volume dei Ball Grid Array presenti sulle schede a circuiti stampati piuttosto che quello dei biscotti o di altri alimenti possono essere misurati solo con sistemi in 3D. Anche il rilevamento delle persone funziona al meglio nella sfera tridimensionale. Sono moltissime le possibilità di impiego dei sistemi 3D, tanto che i fornitori di sistemi di visione si attendono da questo comparto un forte impulso alla crescita del business.

Patrick Schwarzkopf, Direttore della sezione della VDMA dedicata alla visione industriale, descrive così l’evoluzione del settore e, in particolare, quanto sta avvenendo in ambito 3D: “Sul versante dei componenti, ad esempio le telecamere, assistiamo a una progressiva miniaturizzazione unita a risoluzioni più elevate e consumi ridotti.” Anche l’illuminazione offre novità rilevanti: “La tecnologia è ancora concentrata nel campo della luce visibile, tuttavia molte nuove applicazioni sfruttano già lo spettro ultravioletto o infrarosso. In questo modo i sistemi di visione possono operare con la massima affidabilità senza interferenze provocate dalla luce ambientale.”

Questi sviluppi potranno essere toccati con mano ad AUTOMATICA 2012, in programma presso il Nuovo Centro Fieristico di Monaco di Baviera dal 22 al 25 maggio. In quell’occasione, molte aziende leader presenteranno le proprie novità, con la presenza già confermata di una trentina di case produttrici. Inoltre, AUTOMATICA-Forum proporrà convegni e presentazioni di carattere pratico e applicativo.

Sensori per misurazioni in linea

L’industria automobilistica è uno dei principali motori di innovazione delle tecnologie di visione industriale. Il settore richiede infatti spesso una misurazione 3D precisa, in molti casi integrata nel processo, poiché nella produzione di veicoli sofisticati è importante concatenare fra loro processi nuovi e complessi. La moderna tecnica di misurazione in linea 3D consente l’esecuzione veloce e ottimizzata dei compiti di misurazione più svariati direttamente sulla scocca grezza in fabbrica. Il grande vantaggio è che i dati rilevati possono essere sfruttati direttamente per ottimizzare la qualità della produzione.

Questo tipo di implementazione in linea in un contesto così complesso rappresenta lo stato dell’arte della visione industriale. Per realizzare applicazioni di questo livello serve un partner con molta esperienza che possa fornire un “pacchetto” completo di tecnologie di misura in linea e software di analisi integrato nel processo.

I sistemi innovativi di misura in 3D per l’automazione della produzione devono avere una struttura compatta, in modo da poter essere installati anche in aree difficilmente accessibili e in spazi ristretti. Sono inoltre richiesti precisione elevata e tempi di ciclo brevissimi, affinché i sensori possano essere impiegati in applicazioni ad alta velocità.

Facilità di installazione e utilizzo

Che si tratti di compiti di misurazione in linea o, più semplicemente, di rilevare un oggetto, la facilità di utilizzo e la velocità di integrazione nell’ambiente di processo sono fattori di successo importanti che spianano la strada all’automazione nell’attività quotidiana di produzione. Lo stesso vale per gli scanner 3D, che non possono più essere solamente strumenti per acquisire immagini o generare profili, bensì devono offrire qualcosa in più. Le case produttrici stanno integrando nelle telecamere 3D tecniche di elaborazione speciali che consentono di ottenere il massimo risultato in termini di frequenza di scansione e qualità dell’immagine. Ad esempio, i moduli di pre-processing integrati nell’hardware contribuiscono a ridurre il volume di dati, sgravando il PC da una parte dell’elaborazione. Software appositi aiutano l’utente nella definizione e configurazione dei processi nella telecamera, supportandolo anche nell’integrazione con il processo. Infine, le interfacce di programmazione delle applicazioni (API) agevolano l’interazione con l’utente, mentre la disponibilità di numerose librerie facilita l’utilizzo dei sistemi di visione.

Proiezione di luce strutturata per applicazioni mobili

La proiezione di luce strutturata in fasci luminosi composti da diverse strisce alternate è un procedimento già diffuso per rilevare la “profondità” di un oggetto. Il metodo si basa sulla proiezione di diversi “pattern” di strisce, luminose e non, su un oggetto e sul successivo rilevamento mediante telecamera. Con un processo di triangolazione è possibile calcolare i dati di profondità e determinare il volume dell’oggetto.

Questa tecnologia si sta sviluppando nella direzione di strumenti piccoli e portatili, estremamente precisi e facili da usare a fronte di costi contenuti. Idealmente, le ottiche di proiezione possono essere smontate facilmente e velocemente, adeguando il campo di misurazione alle esigenze specifiche in pochi minuti. Questi sistemi aprono nuove opportunità soprattutto nella digitalizzazione 3D mobile di componenti filigranati di piccole-medie dimensioni.

Per componenti più grandi sono stati sviluppati sistemi di proiezione a luce strutturata particolarmente robusti, già oggi adattabili ai sistemi robotizzati in commercio. I vari sistemi proposti sul mercato si differenziano, fra le altre cose, per la tecnologia di proiezione, dalla quale dipende poi la velocità di misurazione. Più veloce è, meglio è, naturalmente, perché non solo si risparmia tempo nell’acquisizione dei dati ma, con una maggiore velocità, si riduce anche l’influsso delle vibrazioni.

Diminuiscono i costi, aumenta la flessibilità: il futuro è a portata di mano

Finora, nel settore dell’assemblaggio, i componenti per il ciclo produttivo dovevano necessariamente essere forniti alla rinfusa. L’alimentazione di componenti selezionati e orientati poteva essere realizzata solo con un aggravio di costi per la manipolazione meccanica o manuale delle parti. Ora i nuovi sensori 3D, equipaggiati con due telecamere standard e illuminazione speciale al laser, sono in grado di determinare con esattezza la posizione e l’orientamento di parti che si trovano alla rinfusa all’interno di contenitori. Grazie alla vista tridimensionale e alla capacità di determinare con precisione la posizione di oggetti alla rinfusa è possibile afferrare qualsiasi pezzo con la massima flessibilità e affidabilità. Le aziende ottengono così un notevole risparmio di costi e tempi, unitamente a un incremento significativo della flessibilità in produzione.

Soluzione complementare a radar e ultrasuoni

Un procedimento di misura in 3D relativamente recente è la tecnologia ottica Time-of-Flight (ToF), che si propone come alternativa e/o complemento ai sensori a radar e ultrasuoni finora utilizzati. Sono principalmente tre i processi già utilizzati in sensori e applicazioni presso clienti: Continuous Wave (CW), impulsi diretti e impulsi indiretti. Mentre il primo si basa sul cambiamento di fase fra l’onda emessa e quella ricevuta, il processo a impulsi diretti misura l’intervallo temporale fra l’impulso inviato e quello di ritorno. Nella misurazione Time-of-Flight indiretta viene “sparato” un singolo impulso luminoso sull’oggetto da rilevare, misurando poi l’impulso di ritorno attraverso due finestre di integrazione di diversa lunghezza. Un’ulteriore misurazione consente di rilevare la luce di sfondo ed eliminarla “sul processore”, proteggendo in tal modo l’applicazione da condizioni di luce sfavorevoli. I processi ToF sono economici, facili da integrare e applicabili in numerosi ambiti.

(fonte: www.infoplc.it)

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