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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)

L’automazione al servizio della salute

Ad Automatica 2012, in programma dal 22 al 25 maggio nel Centro Fieristico di Monaco di Baviera, saranno presentate le soluzioni per il settore medicale, farmaceutico e cosmetico

06 Febbraio 2012

L’automazione avanza a grandi passi nel campo della medicina. In questo settore, le tecniche di assemblaggio, manipolazione e movimentazione, la robotica e la visione industriale offrono infatti grandi vantaggi in termini di produttività, precisione e qualità. Ad Automatica 2012, in programma dal 22 al 25 maggio nel Centro Fieristico di Monaco di Baviera, i visitatori potranno scoprire tutte le applicazioni di robot, impianti di assemblaggio e sistemi di visione, oltre che di un’ampia gamma di componenti di automazione, al servizio della salute. Cresce l’impiego dell’automazione nell’industria medicale, farmaceutica e cosmetica. La tecnologia aiuta questi settori ad accelerare il lancio di nuovi prodotti sul mercato e a realizzare processi produttivi più efficienti in termini di costi. Ormai da alcuni anni i costruttori di robot e altri fornitori di automazione sono impegnati nel trovare risposte alle svariate esigenze di questa categoria di aziende, che oggi può contare su tecnologie mature. Da un lato, ad esempio, le case produttrici mettono a disposizione soluzioni robotizzate multiasse complesse per la levigatura e la lucidatura di impianti artificiali. Dall’altro, vengono proposti anche sistemi di automazione più semplici ma comunque ad alta precisione. Infine, esiste un’ampia gamma di sensori, pinze e sistemi di visione che gli operatori del settore potranno vedere negli stand di Automatica. Il Dott. Ing. Andreas Pott, direttore del dipartimento di intralogistica presso il Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA di Stoccarda, conferma che il mercato offre attualmente robot e componenti di automazione pensati per l’impiego in ambito medicale, farmaceutico e cosmetico.
Il numero di robot impiegati in ambito medicale, farmaceutico e cosmetico cresce velocemente. Particolarmente sofisticate dal punto di vista tecnico sono le soluzioni impiegate in sala operatoria per interventi diretti sui pazienti. Questo tipo di applicazioni rappresenta tuttavia una minima parte del mercato, in quanto si tratta di soluzioni specifiche e dedicate. La maggior parte dei robot trova invece impiego in applicazioni standard, prevalentemente mansioni di ‘pick-and-place’ nelle quali le sfide principali sono il raggiungimento del massimo numero possibile di pezzi prelevati/depositati ogni minuto e la flessibilità. Sono necessari robot velocissimi, sistemi di visione precisi e affidabili e l’integrazione di funzionalità di line tracking. La soluzione pressoché perfetta per compiti di pick-and-place è il cosiddetto ‘robot Delta’, con cinematica parallela fino a sei assi. Queste macchine non hanno capacità di carico elevate, ma sono velocissime. Per garantire la massima flessibilità di impiego, questi robot vengono equipaggiati spesso con sistemi di visione che consentono di prelevare svariate tipologie di oggetti in maniera controllata. Recentemente un costruttore di robot ha proposto nuovi modelli Delta già completi di sistema di visione preinstallato, in grado di riconoscere anche i colori. Con questa soluzione è possibile, ad esempio, prelevare pastiglie di colori differenti e depositarle nella confezione corrispondente.
In generale, la visione industriale è già penetrata in molti comparti dell’industria medica e farmaceutica. Sono stati fatti progressi, soprattutto nell’elaborazione di immagini a colori e nella visione in 3D, che aprono molte nuove opportunità all’automazione. Ad esempio, i sistemi di visione a colori vengono utilizzati in citologia per la diagnosi e l’analisi dei tessuti e dei carcinomi. Per analizzare strutture complesse come le celle e i dendriti serve grande affidabilità nella lettura e classificazione dei colori, ottenibile solo con un software di elaborazione delle immagini molto potente. Anche l’elaborazione tridimensionale presuppone un incremento delle prestazioni, grazie al quale può trovare sempre maggiore impiego nell’analisi di immagini in campo medico. Con la scansione a lama laser, ad esempio, è possibile acquisire l’immagine tridimensionale di un dente estratto per poter realizzare il modello in 3D dell’impianto sostitutivo corrispondente. Facendo riferimento a questo modello, un robot è in grado di fresare il nuovo dente con assoluta precisione. Nel settore farmaceutico la visione artificiale viene utilizzata principalmente per il controllo di qualità nella produzione di medicinali. Fra le varie mansioni spicca il controllo della crescita di cristalli o del livello di riempimento delle ampolle. Anche il colore delle compresse o l’integrità dei blister possono essere controllati con sistemi di visione moderni. Infine, esistono anche soluzioni Ocv (verifica ottica dei caratteri) per il controllo dei foglietti di indicazioni e delle confezioni.
Gli impianti di assemblaggio contribuiscono già da molto tempo all’ottimizzazione della produttività e della qualità nella produzione di apparecchiature medicali come autoiniettori e inalatori. Oltre al perfezionamento di numerosi dettagli, si registra in questo ambito un’evoluzione generalizzata verso gli impianti modulari. Questo sviluppo ha motivi soprattutto economici, poiché il risparmio di tempo nella fase di rilascio grazie alla convalida anticipata del processo e al relativo accorciamento del time-to-market è enorme. Questo approccio prevede una piattaforma unificata per tutte le macchine che possa essere configurata e ampliata progressivamente dall’impianto pilota fino alla produzione in grande serie. Per un dispositivo ancora in fase di sviluppo è possibile sviluppare e costruire una postazione di lavoro manuale con operazioni di controllo e assemblaggio parzialmente automatizzate, con la possibilità di verificare e validare su questo impianto pilota tutti i processi critici nella loro configurazione finale. Questi processi possono quindi essere riportati ‘uno a uno’ in una linea di assemblaggio semi-automatizzata e infine in un impianto completamente automatizzato.
Dai costruttori di robot, ai fornitori di sistemi industriali, agli esperti dell’assemblaggio, ad Automatica sono attese circa 180 aziende che propongono soluzioni per l’automazione in ambito medicale, farmaceutico e cosmetico. Gli operatori di questi settori potranno inoltre assistere a convegni e presentazioni di alto profilo all’interno di Automatica Forum. L’intera giornata di giovedì 24 maggio sarà dedicata ai temi dell’automazione in questo settore, nell’ambito del convegno intitolato ‘Nuovi settori sotto i riflettori: alimentari, medicale, farmaci e biotecnologie’. Le presentazioni del mattino verteranno sul tema ‘Automazione della manodopera e della produzione nell’industria farmaceutica’, ‘Biotech: senza automazione si esaurirà la prossima grande ondata di innovazione’ e ‘Visione 3D e organi di presa intelligenti nel confezionamento di alimenti’. Al pomeriggio verranno illustrate le tendenze in atto nella robotica di servizio e medicale, con interventi come ‘Il robot sterile: stato della tecnica e richieste degli utilizzatori’ o ‘Assemblaggio modulare nell’industria medicale e farmaceutica’. Nella tavola rotonda successiva si parlerà invece delle industrie medicali, farmaceutiche e alimentari come nuovi mercati di crescita per la robotica.

(fonte http://www.automazioneindustriale.com)