SENSORI NEI SISTEMIDI PRODUZIONE

Prof. Gino Dini – Università di PisaUltimo aggiornamento: 28/11/11

Principali scopi dei sensori nei sistemi di produzione:

1. fornire un segnale di ritorno al controllore

2. monitorare lo stato del sistema o dall’ambiente esterno

3. segnalare situazioni impreviste

4. operare in ambienti non strutturati

Sensori

• riconoscere un oggetto• determinare la posizione e l’orientamento di un

oggetto

• Sensori di contatto

• Sensori di forza

• Sensori di prossimità

• Sensori di distanza

• Sistemi di visione

Sensori

Sensori di contatto: microinterruttori

Tastatore

Usura entro i limiti ?

Sì

Modifica correttori

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 di contatto

• Sensori di forza

• Sensori di prossimità

• Sensori di distanza

• Sistemi di visione

Sensori

Sensore di forza

F = K x

Sensore di forza (on-off)

Sensore di forza (analogico)

Sensoredi forza

Polsodel robot

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

z

Detection of missing parts by force sensor

Z-axis force

dFz/dt

oil ringtop compression ring

bottom compression ring

• Sensori di contatto

• Sensori di forza

• Sensori di prossimità

• Sensori di distanza

• Sistemi di visione

Sensori

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 di contatto

• Sensori di forza

• Sensori di prossimità

• Sensori di distanza

• Sistemi di visione

Sensori

Sensore a ultrasuoni

Sensore laser a triangolazione

Sensore laser a triangolazione

Utensile per saldatura all’arco elettrico

Sensore laser a slittamento di fase

• Sensori di contatto

• Sensori di forza

• Sensori di prossimità

• Sensori di distanza

• Sistemi di visione

Sensori

Sistema di visione

Sistema di visione

Acquisizioneimmagine

Memoriadi quadro

Elaborazioneimmagine

AnalisiimmagineTelecamera

Pezzo

Sistema di illuminazione

Gripper

UG robot

Telecamera CCD

• con luce diffusa

• con luce diretta

• in controluce

• con luce strutturata

• con luce radente

Sistemi di illuminazione

Illuminazione con luce diffusa

Illuminazione con luce diretta

4-sector optical fiberToroidal mirror

Parabolic mirror

Cameralens

Part Part

Z movement

Illuminazione in controluce

Illuminazione con luce strutturata

Illuminazione con luce radente

Conversione A/D

Memoria di quadro220 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

Memoria di quadro

A/D

Windowing220 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

Filtraggio220 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

w1 w2 w3

w4 w5 w6

w7 w8 w9

w1 w2 w3

w4 w5 w6

w7 w8 w9

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

Cosa ? usura, integrità.

Perché ? elemento più debole del sistema

macchina-utensile-pezzo

Scopo:

1.monitorare il processo di taglio e lo stato

dell’utensile (usura, integrità)

2.permettere una produzione unmanned

3.ottimizzare l’utilizzo delle risorse

Sistema di monitoraggiodello stato dell’utensile (TCM)

Sistema di monitoraggiodello stato dell’utensile (TCM)

• Sistemi indiretti (in-process)

• Sistemi diretti (out-of-process)

Classificazione dei sistemi TCM

• Sistemi integrati a bordo macchina

• Sistemi integrati nel corpo utensile

Sistemi indiretti - Step 1: misura

Esempio di misura a bordo macchina

Esempio di misura a bordo utensile

Sistemi indiretti - Step 2: elaborazione

Sistemi indiretti - Step 2: elaborazione

rottura

Sistemi indiretti - Step 3: decisione

limiti

filettatura incompleta

Sistemi indiretti - Step 3: decisione

pattern recognition

• Sistemi indiretti (in-process)

• Sistemi diretti (out-of-process)

Classificazione dei sistemi TCM

• Sistemi integrati a bordo macchina

• Sistemi integrati nel corpo utensile

Sistemi diretti – Integrità utensile

Sistemi diretti – Usura utensile