SENSORI NEI SISTEMI DI PRODUZIONE Ultimo aggiornamento: 28/11/11 Prof. Gino Dini – Università di Pisa
Sensori Principali scopi dei sensori nei sistemi di produzione: fornire un segnale di ritorno al controllore monitorare lo stato del sistema o dall’ambiente esterno segnalare situazioni impreviste operare in ambienti non strutturati riconoscere un oggetto determinare la posizione e l’orientamento di un oggetto
Sensori Sensori di contatto Sensori di forza Sensori di prossimità Sensori di distanza Sistemi di visione
Sensori di contatto: microinterruttori
Sostituzione placchetta Tastatore Sì Modifica correttori Usura entro i limiti ? No Sostituzione placchetta
Sensore tattile piezo-resistivo TekScan numero di elementi sensibili: tipicamente 2.288 per sensore densità spaziale: fino a 248 elementi per cm2 temperatura di lavoro da -9 a 60° C dimensioni elemento sensibile da 3 x 3 mm a 578 x 884 mm campi di misura della pressione da 0 a 175 MPa spessore del sensore: 0,1 mm
Sensore tattile
Sensore tattile
Sensori Sensori di contatto Sensori di forza Sensori di prossimità Sensori di distanza Sistemi di visione
Sensore di forza F = K Dx
Sensore di forza (on-off)
Sensore di forza (analogico) Polso del robot Sensore di forza Gripper
Sensore di forza (analogico)
Sensore di forza analogico ATI 330 Campo di lavoro: Fx, Fy ± 330 N Fz ± 660 N Tx, Ty, Tz ± 30 Nm Risoluzione: Fx, Fy, Fz 0,25 N Tx, Ty, Tz 0,015 Nm Dimensioni: 92 x 29 mm Peso: 0,81 kg Carichi massimi amissibili: Fx, Fy 4000 N Fz 13000 N Tx, Ty, Tz 340 Nm
Esempio di utilizzo sensore di forza Z-axis force dFz/dt top compression ring oil ring bottom compression ring z Detection of missing parts by force sensor
Sensori Sensori di contatto Sensori di forza Sensori di prossimità Sensori di distanza Sistemi di visione
Sensore di prossimità
Sensore di prossimità induttivo
Sensore di prossimità ad effetto Hall
Sensore di prossimità capacitivo
Sensore di prossimità capacitivo
Sensore di prossimità capacitivo
Impiego sensore di prossimità
Sensori Sensori di contatto Sensori di forza Sensori di prossimità Sensori di distanza Sistemi di visione
Sensore a ultrasuoni
Sensore laser a triangolazione
Sensore laser a triangolazione
Utensile per saldatura all’arco elettrico
Sensore laser a slittamento di fase
Sensori Sensori di contatto Sensori di forza Sensori di prossimità Sensori di distanza Sistemi di visione
Sistema di visione
Sistema di visione Acquisizione immagine Memoria di quadro Gripper Sistema di illuminazione Elaborazione immagine Analisi immagine Telecamera Pezzo UG robot
Telecamera CCD
Sistemi di illuminazione con luce diffusa con luce diretta in controluce con luce strutturata con luce radente
Illuminazione con luce diffusa
Illuminazione con luce diretta 4-sector optical fiber Toroidal mirror Parabolic mirror Camera lens Part Z movement
Illuminazione in controluce
Illuminazione con luce strutturata
Illuminazione con luce radente
Conversione A/D
Memoria di quadro 220 122 63 65 188 22 4 111 89 103 28 5 10 98 199 101 43 150 203 55 56 190 53
Memoria di quadro A/D
Windowing 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 122 63 65 188 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 22 4 111 89 220 220 220 220 220 220 220 220 220 103 28 5 10 98 220 220 220 220 220 220 199 101 43 150 203 55 56 190 220 220 220 220 220 220 55 53 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220
Binarizzazione
Filtraggio w1 w2 w3 w4 w5 w6 w7 w8 w9 220 w1 w2 w3 w4 w5 w6 w7 w8 w9 122 63 65 188 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 22 4 111 89 220 220 220 220 220 220 220 220 220 103 28 5 10 98 220 220 220 220 220 220 199 101 43 150 203 55 56 190 220 220 220 220 220 220 55 53 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220 220
Filtraggio
Feature detection Area Perimetro Diametro Centro di gravità Snellezza Numero di fori Livello di grigio (massimo, medio o minimo) Minimo rettangolo circoscritto
Edge detection
Sistema di monitoraggio dello stato dell’utensile (TCM) Cosa ? usura, integrità. Perché ? elemento più debole del sistema macchina-utensile-pezzo Scopo: monitorare il processo di taglio e lo stato dell’utensile (usura, integrità) permettere una produzione unmanned ottimizzare l’utilizzo delle risorse Definizione di tool condition monitoring
Sistema di monitoraggio dello stato dell’utensile (TCM) Il TCM consta di tre fasi Permette nel suo complesso di
Classificazione dei sistemi TCM Sistemi indiretti (in-process) Sistemi diretti (out-of-process) Sistemi integrati a bordo macchina Sistemi integrati nel corpo utensile
Sistemi indiretti - Step 1: misura Monitorare alcune caratteristiche del processo Sulla macchina Sull’utensile Sul pezzo
Esempio di misura a bordo macchina
Esempio di misura a bordo utensile
Sistemi indiretti - Step 2: elaborazione
Sistemi indiretti - Step 2: elaborazione
Sistemi indiretti - Step 3: decisione limiti rottura
Sistemi indiretti - Step 3: decisione pattern recognition filettatura incompleta
Classificazione dei sistemi TCM Sistemi indiretti (in-process) Sistemi diretti (out-of-process) Sistemi integrati a bordo macchina Sistemi integrati nel corpo utensile
Sistemi diretti – Integrità utensile
Sistemi diretti – Usura utensile