Editoriale: Chiss... (F. Docchio) 161Comunicazioni, Ricerca e Sviluppo, dagli Enti e dalle Imprese

Notizie nel campo delle misure e della strumentazione 167Il tema: Testing e Controlli

Sensori e sistemi di acquisizione dati per il Testing e i Controlli (a cura di M. Mortarino) 173

Gli altri temi: Misure per lEnergiaMetodologie diagnostiche per sistemi eolici (E.P. Tomasini, G. Rossi, P. Castellini, R. Marsili) 181

Gli altri temi: Misure Meccaniche Misurabilit degli allineamenti in assiemi(D. Vetturi, M. Lancini, I. Bodini, S. Pasinetti) 185

Gli altri temi: Metrologia fondamentale Incertezza di misura: teoria coerente o edificio da ricostruire?(N. Giaquinto) 189

Gli altri temi: Dietro langolo dellInnovazioneLa Fotonica: il Convegno TecFo di Affidabilit & Tecnologie 2013 seconda parte (a cura di F. Docchio) 195

Gli altri temi: Qualit della Ricerca La ricerca nazionale nelle misure alla luce della valutazione dellANVUR (VQR)(G. Betta, M. Gasparetto, N. Paone) 203

Campi e compatibilit elettromagneticaStrumentazione di base nelle misure di CEM(C. Carobbi, A. Bonci, M. Cati) 211

Le Rubriche di T_M: Visione ArtificialeImaging multispettrale per applicazioni in life sciences(G. Sansoni) 215

I Seriali di T_M: Misure e FidatezzaFidatezza: considerazioni generali e un approccio alla valutazione (M. Catelani, L. Ciani, L. Cristaldi, M. Lazzaroni) 217

I Seriali di T_M: Conformit ed EfficaciaDalla conformit allefficacia: Parte 5Gli audit interni e i processi aziendali (T. Miccoli) 221

Le Rubriche di T_M: Lettere al DirettoreIl futuro dei laboratori didattici Universitari di misura(a cura di F. Docchio) 225

Le Rubriche di T_M: Metrologia legaleQuando non misurare riduce la responsabilitdel colpevole (V. Scotti) 227

Manifestazioni, eventi e formazione2013-2014: eventi in breve 230

Spazio Associazioni Universitarie di MisuristiDalle Associazioni Universitarie di Misuristi 231

Spazio delle altre AssociazioniNotizie dalle altre Associazioni 235

Commenti alle norme: la 17025Non conformit, azioni correttive, azioni preventive, reclami e miglioramento Parte ottava (N. DellArena) 237

Abbiamo letto per voi 240News 220-226-234-236-239

TUTTO_MISUREIN QUESTO NUMERO

TUTTO_MISURE ANNO XVN. 03 2013Metodologie diagnosticheper sistemi eoliciMethodologies ofcharacterization anddiagnosis on windpower systemsE.P. Tomasini,G. Rossi, P. CastelliniR. Marsili

181

Modello del Circuito Equivalentedel Generatore di Impulsi Combinato1,2/50 8/20 sEquivalent circuit model of surge generatorC. Carobbi,A. Bonci,M. Cati

211

La 17025 Non conformite azioni correttive - Parte ottavaUNI EN ISO 17025: non-conformityand corrective actionsN. DellArena

237

Misurabilit degli allineamentiin assiemiMisalignment measurability and geometric specificationsD. Vetturi, M. Lancini,I. Bodini, S. Pasinetti

185

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Cari lettori!Ho atteso fino a oggi (chie-dendo venia alleditore impa-ziente di comporre il numero)per scrivere questo Editoria-le, poich nei giorni scorsiconfesso di essere statopreso dagli eventi giudizia-ri di un cittadino italianocondannato in via definitivaper frode fiscale. Volevovedere come sarebbe andataa finire, e quali sarebbero

state le reazioni a livello politico e sociale.Nello scorso numero ho detto che stiamo attenden-do laurora. Dopo questo evento chiaro un aspet-to: i bisogni degli italiani, la crisi, la perdita deivalori, la ripresa della produzione, la disoccupa-zione, tutto ci viene relegato in secondo (ma chedico secondo) piano perch in primo piano resta-no, e resteranno ancora per un po, i problemi diuna singola persona. E poi, consentitemi, il fatto cheil coordinatore del secondo partito italiano abbiaanche solo evocato lo spettro di una guerra civiledovrebbe far riflettere sul livello di abbrutimento cuigli ultimi ventanni hanno condotto. Ma tant. Que-sto il Paese in cui viviamo. Pazienza se allesteroridono di noi (o ci compatiscono).Due sono gli aspetti che mi stanno a cuore oggi. Ilprimo riguarda la condizione del Ministero dellI-struzione e della Ricerca. In questi mesi in Europa sidiscutono i temi focali di Horizon 2020. A ciascuntavolo di lavoro siedono, oltre a scienziati e ricer-catori, anche funzionari ministeriali che sono dele-gati a rappresentare gli interessi del loro Paese,data limportanza della ricerca europea per il pro-gresso industriale a livello delle singole nazioni.Ebbene, che c di nuovo (o di antico)? Unautore-vole collega, membro del board di Photonics 21, miconfessa che lItalia non ha ancora nominato nessu-no dei delegati ministeriali. E che lunico dirigenteministeriale che potrebbe, con la sua influenza e lapropria formazione scientifica, agire in Europa inmodo proficuo, una possibile vittima dello spoi-ling system, ormai diventato una prassi a ogni cam-biamento di ministro. Visto che in Italia gli avvicen-damenti ministeriali avvengono piuttosto di frequen-te, le competenze dei funzionari vengono mortifica-te. Se posso fare un appello al Ministro Carrozzada questa pagina, opportuno che affretti le nomi-ne a livello europeo, in modo che si possa farelobby anche per difendere gli interessi della ricercanel nostro Paese.Il secondo argomento riguarda la fine del processo

di valutazione della qualit della Ricerca (VQR) ope-rato dallAgenzia Nazionale per la Valutazione del-lUniversit e della Ricerca, ANVUR. stato uno sfor-zo poderoso, conclusosi nel tempo previsto. Confessoche in altro Editoriale ero pessimista sul fatto che ilprocesso avrebbe avuto la sua conclusione. I colleghiBetta, Gasparetto e Paone ne riportano in questonumero della Rivista, a proposito dellesito della valu-tazione per i Settori scientifico-disciplinari legati allemisure.Oggi ciascun gruppo di Ricerca (o, per meglio dire,ciascun Settore scientifico Disciplinare, SSD) pumeditare su come la sua produzione scientifica stata valutata a livello nazionale. Da settembre ogniricercatore avr anche il proprio score individualee potr cercare di migliorarsi scientificamente conuna scelta pi oculata delle riviste su cui pubblicare,che tenga conto degli indici bibliometrici delle rivistee del numero di citazioni.Tutto bene? Sicuramente laver privilegiato pubblica-zioni su riviste prestigiose a pubblicazioni su riviste disecondordine o su atti di convegni, o ancora a pub-blicazioni di pi scarso interesse per la comunitscientifica, finalmente un passo avanti notevole.Quello che dispiace che, con questa classificazio-ne, anche i Brevetti siano in qualche modo stati svilitie penalizzati. Il risultato dei warning che sono statidistribuiti al momento dellimmissione delle pubblica-zioni di ciascun ricercatore nel sistema per la valuta-zione (attenti ai Brevetti) evidente: per larea del-lIngegneria solo lo 0,5% delle pubblicazioni inseritedai ricercatori sono Brevetti. Ciascun ricercatore ha ildiritto di pensare che brevettare una sua ricerca,dora in poi, sia pi una perdita di tempo che altro.Quindi ho il sospetto che, in futuro, il ricercatore, nel-lintento di migliorare le sue performance nei con-fronti dellANVUR, cercher di focalizzare la sua pro-duttivit a livello di riviste internazionali, penalizzan-do ancor di pi la sua produttivit brevettuale, a tuttoscapito dellutilit della sua ricerca per il progressoindustriale. E il lettore che ha scritto la lettera pubbli-cata in questo numero, e lamenta lo scarso ascolto daparte delle Universit delle esigenze delle imprese,ha le sue brave ragioni.La ripresa di settembre si preannuncia problematica.Per le imprese, per la stabilit dellesecutivo, per tuttinoi. Teniamo duro, e, nonostante tutto, un caro augu-rio di buon lavoro a tutti!

Buona lettura!

Franco Docchio

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Notizie nel campo delle misuree della strumentazione

La Redazione di Tutto_Misure (franco.docchio@ing.unibs.it)CO

MUNIC

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DALLE RIVISTE INTERNAZIONALIDI MISURE E STRUMENTAZIONE

Rilevazione delle attivit cognitive del sistema neurologico

L. Fabbiano, G.Vacca, R. Morelloe C. De Capua(2013). An Inno-vative Strategyfor Correctly Inter-preting Simulta-neous Acquisitionof EEG Signalsand FMRI Ima-ges. IEEE Sensors

Journal.Il lavoro si propone di mettere apunto una tecnica pi oggettiva divalutazione delle attivit cognitivedel sistema neurologico centraleattraverso la combinazione di segna-li elettrici ed emodinamici (EEG efMRI) rilevati simultaneamente ancor-ch da metodologie cliniche differen-ti. La strategia ha preso in conside-razione due diversi algoritmi di valu-tazione delle immagini provenientidal fMRI e registrate contemporanea-mente agli elettroencefalogrammi dirisposta a segnali campione, valu-tando gli errori di ripetibilit ottenutiper stabilirne lattendibilit.

Misure biometriche nellocchioper la diagnosi di patologie sistemiche

R. Morello, C. DeCapua, L. Fabbiano,G. Vacca (2013).Ocular BiometricMeasurements to Dia-gnose NeurologicalDisorders due to Wil-son Disease. IEEESensors Journal.Gli autori propon-

gono una tecnica innovativa per lavalutazione quantitativa della gravitdella patologia di Wilson, dovuta allamutazione di un gene che causa unadisfunzione nelleliminazione deglieccessi di rame dallorganismo, e cheprovoca un sintomo visibile nelloc-chio umano, noto come lanello diKayser-Fleischer. La tecnica (non-inva-siva) si basa su misure biometriche suimmagini della cornea dellocchio,per fornire informazioni attendibili eaccurate sul grado di severit dellapatologia.

PREMI

Energie per la Ricerca a Valeria ScaranoLa Ricercatrice Valeria L. Scarano

risultata tra iventi vincitori delconcorso ENEL-CRUI Energieper la ricerca,come riportatonel sito: www.fondazionecrui.

it/Pagine/Vincitori-bando-ENEL.aspx.Il titolo del progetto : Smart gride rinnovabili: analisi di bestpractice e opzioni di sviluppo.Valeria ha ritirato il premio insiemecon il suo tutor, Prof. Nicola Gia-quinto, nella sede della cerimonia dipremiazione (Viale Regina Margheri-ta 125 Roma). A nome della Rivista,i pi sentiti complimenti a Valeria!Valeria L. Scarano nata a Lucera(FG), il 7 Giugno 1980. Ha conseguito laLaurea in Ingegneria Elettronica e il Dotto-rato in Ingegneria Industriale e dellAffida-bilit presso lUniversit degli Studi di Fi-renze, rispettivamente nel febbraio 2005 eaprile 2009. Ha svolto la sua attivit di ri-cerca prima presso il Laboratorio di Misu-re, Affidabilit e Qualit del Dipartimentodi Ingegneria dellInformazione dellUni-versit di Firenze, e attualmente lavorapresso il Laboratorio di Misure Elettricheed Elettroniche del Dipartimento di Inge-gneria Elettrica e dellInformazione del Po-litecnico di Bari. Autrice di numerose pub-blicazioni scientifiche nazionali e interna-zionali nellambito di Misure Elettriche edElettroniche, Affidabilit, Qualit e Con-trollo Statistico; membro del Comitato Tec-nico IEC e CEI sullAffidabilit (IEC-TC56 eCEI-CT56).

Technical Award IEEE Instrumentation Society a Paolo FerrariLIng. Paolo Ferrari, RicercatoredellUnit di Brescia del GMEE(Dipartimento di Ingegneria dellIn-formazione) ha ricevuto un presti-gioso riconoscimento per la sua atti-vit di Ricerca: il TechnicalAward della IEEE Instrumenta-

NEWS IN MEASUREMENT AND INSTRUMENTATIONThis section contains an overview of the most significant news from ItalianR&D groups, associations and industries, in the field of measurement scien-ce and instrumentation, at both theoretical and applied levels.

RIASSUNTOLarticolo contiene una panoramica delle principali notizie riguardanti risul-tati scientifici, collaborazioni, eventi, Start-up, dei Gruppi di R&S Italiani nelcampo della scienza delle misure e della strumentazione, a livello sia teo-rico che applicato. Le industrie sono i primi destinatari di queste notizie,poich i risultati di ricerca riportati possono costituire stimolo per attivit diTrasferimento Tecnologico.

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tion and Measurement Society(IM). Il Premio offerto annualmentea un individuo o a un gruppo dindi-vidui per contributi particolarmentesignificativi o per leadership nel pro-getto della strumentazione di misurao nello sviluppo di nuove tecniche dimisura.

LIng. Ferrari ilprimo italianoa ricevere que-sto premio dadieci anni a que-sta parte. A moti-vazione del pre-mio : Per il suocontributo alla-nalisi e alla veri-fica sperimentale

della sincronizzazione di clock inapplicazioni real-time nellindu-stria.Complimenti a Paolo a nome dellaRivista e della comunit dei Ricercato-ri GMEE e GMMT.Paolo Ferrari ha ottenuto il Dottorato diRicerca in Strumentazione Elettronica nel2003. Dal 2004 lavora presso la Facoltdi Ingegneria dellUniversit degli Studi diBrescia come Ricercatore di Misure Elettri-che ed Elettroniche. Le aree di ricercasono: lelaborazione del segnale di uscitadel sensore, la misurazione delle presta-zioni e lottimizzazione delle reti di comu-nicazione industriali, la sincronizzazionedi reti distribuite. Nel periodo 2004-2012ha ricoperto diverse posizioni allinternodei comitati normativi nazionali e interna-zionali, tra cui CEI (Comitato ElettrotecnicoItaliano) e IEC (International Electrotechni-cal Commission) nel settore delle comuni-cazioni industriali, bus di campo e sensoriwireless. responsabile di diversi contratti di ricer-ca applicata tra il Dipartimento e socie-t/consorzi nel settore delle reti in temporeale e le reti di sensori per lindustria. Dal2004 gestisce le attivit del PROFIBUS ePROFINET Competence Center accredita-to con lAssociazione Internazionale PRO-FIBUS. Dal 2002 stato responsabile dipi di 50 lavori di tesi e attualmente autore di oltre 80 pubblicazioni interna-zionali.

Premio alla Carriera per il Laboratorio di Optoelettronica di BresciaIl 28 giugno u.s. si svolta a Bre-

scia, nellaffascinante cornice delridotto del Teatro Grande, la quattor-dicesima edizione dellevento IMW Innovation Makes Wonders,Innoviamo il presente per migliorareil futuro, organizzata dai GiovaniImprenditori dellAssociazione Indu-striale Bresciana. Levento si artico-lato in una serie di workshop e dieventi B2B (business to business), ditavole rotonde e di Flash presenta-tions di giovani start-up, alla pre-senza del Vicesindaco neoinsediatodel Comune di Brescia, Laura Castel-letti, e dei dirigenti nazionali deiGiovani Imprenditori.

Una delle Tavole Rotonde aveva pertitolo Innovators in Brescia, e pre-sentava casi di successo di ieri e dioggi nellimprenditoria bresciana enazionale (Gefran, gruppo Moretti,ecc.). Il Laboratorio di OptoelettronicadellUniversit di Brescia, nella per-sona del suo fondatore Prof.Franco Docchio, stato invitatoa prender parte alla Tavola Roton-da per rievocare la storia della pro-mozione e dello sviluppo dellim-prenditoria giovanile attraverso lafondazione, lincubazione e lo svi-luppo di societ di start-up nelcampo dellottica, delloptoelettro-nica e dei laser industriali, dal1999 ai giorni nostri. Lattivit haportato, nel tempo, alla costituzio-ne di un significativo Polo dellop-toelettronica nel bresciano, connumerose sinergie tra le societstesse e con il contributo di busi-ness Angels e Venture Capital,specie in un periodo di progressivascomparsa dei maggiori playersindustriali dellottica in Italia.

Intervistato dalmoderatore Ales-sandro Jacona,Docchio ha mani-festato la soddi-sfazione per que-sto premio allacarriera (un La-boratorio Univer-sitario che rac-conta la sua sto-ria a giovani im-

prenditori), che stimolo per conti-nuare a promuovere la cultura deglistart-up tra i ricercatori della sua Uni-versit (e anche sulle colonne dellarivista Tutto_Misure), e a collaborarealla nascita di nuove realt imprendi-toriali attraverso nuove iniziative qualiTEZE Mechatronics e Affidabilit &Tecnologie.

PROGETTI FINANZIATI

Stefano Rinaldi si aggiudica un importante finanziamento del MIUR

Grazie al proget-to di un gatewayper limitare i con-sumi domestici,lassegnista delDipartimento diIngegneria dellIn-formazione (DII)dellUniversit diBrescia, Ing. Ste-fano Rinaldi,

si aggiudicato un importante finan-ziamento del MIUR nellambito delbando Smart City and Social Inno-vation. Stefano ha ideato il proget-to insieme ad altri assegnisti e stu-denti di dottorato (Dario Zappa,Angelo Vezzoli, Mario Piccinel-li) e a Claudio Legena, ex-studen-te del DII.Questo risultato, assieme al recentefinanziamento ottenuto da AlessandraFlammini dallABB Research GrantProgram, testimonia come il Laborato-rio di Elettronica del DII diretto dalProf. Daniele Marioli stia diventan-do uno dei riferimenti di eccellenzanel panorama della ricerca sullaSmart Grid.

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N.03

;2013

COMUNICAZIONI, RICERCA E SVILUPPODA ENTI E IMPRESE

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MISURE DI CAMPI ELETTROMAGNETICI A FIRENZE

Nel mese di Maggio 2013 si con-clusa una prova valutativa di misuredi campi elettromagnetici in cameraanecoica nellintervallo di frequenza200-3.000 MHz. Alla prova, orga-nizzata dallUniversit di Firenze incollaborazione con I.N.Ri.M., hannopartecipato 15 laboratori di prova ita-liani. Il 12 Giugno si svolto, pressola sede di Firenze di Esaote SpA, unincontro con i laboratori per presenta-re i risultati della prova appena con-clusa e lanciare una nuova provavalutativa nellintervallo di frequenza30-1.000 MHz, sia per camerasemianecoica per misure a 3 e 10 m,sia per camera completamente ane-coica per misure a 3 m.I laboratori che hanno partecipatoalla prima prova hanno confermato lapartecipazione anche alla secondaprova. Una ulteriore prova valutativadi misure di emissioni condotte inpreparazione e ne previsto il lancioentro questanno.I laboratori di prova interessati a par-tecipare alle prove valutative propostedallUniversit di Firenze e I.N.Ri.M.possono consultare il sito www.emc.unifi.it e contattare Carlo Carob-bi (Universit di Firenze, carlo.carob-bi@unifi.it) oppure Marco Cati (Esao-te SpA, marco.cati@esaote.com).Marco Cati, Esaote spa

CONVEGNI DI MISURE E METROLOGIAConvegno sulla definizione del Kilogrammo allI.N.Ri.M.Il 17-18 Settembre lI.N.Ri.M. organiz-zer un workshop internazionale daltitolo kg realization by measuring thePlanck and Avogadro constants. Gliaspetti pi generali della metrologia

della massa in prospettiva del futurocambiamento del Sistema Internazio-nale delle unit di misura basatosulle costanti fondamentali della fisi-ca, cos come sancito dalla 24a Con-ferenza dei Pesi e delle Misure, ver-ranno presentati insieme ai risultatipi recenti della ricerca scientificasulla ridefinizione del kg sulla basedella misura del numero di Avogadroe della costante di Planck.La prima giornata del workshop sisvolger presso la sala convegni delMuseo Regionale di Scienze Natura-li, a Torino, e vedr presentazioni suinvito, di circa 40 minuti, dinteressepi generale. I temi affrontati an-dranno dalla metrologia della massacos come verr ridefinita una voltache il kg sar realizzato sulla basedella costante di Planck o del nume-ro di Avogadro, al significato fonda-mentale di massa in campi come,per esempio, la fisica delle particel-le, passando per la tecnologia e laricerca fondamentale o applicatanecessaria alla ridefinizione delluni-t di massa. Nella seconda giorna-ta, il workshop si sposter presso lasede dellI.N.Ri.M., in strada delleCacce 91, sempre a Torino. In que-sta seconda giornata verranno pre-sentati i risultati pi recenti relativi alprogetto Europeo EMRP kNOW Realization of the awaited definitionof the kilogram resolving the discrepancies insieme a una seriedi presentazioni sullargomento del-la bilancia del Watt e della determi-nazione del Numero di Avogadro.Il workshop rappresenter un mo-mento unico per esperti del settore,ma anche per ricercatori o insegnan-ti, sia per avere una percezione di-retta della rivoluzione che sta peressere introdotta nel settore delleunit di misura, che per entrare in

contatto con la ricerca di punta delsettore e dei suoi risvolti scientifici etecnologici.Nella seconda giornata, il workshop aperto alla presentazione di contri-buti esterni sugli argomenti trattati. Lapartecipazione al workshop gratuitaprevia registrazione sul sito ufficialedello stesso e quindi limitata allesau-rimento dei posti nella sala convegni.Per informazioni e registrazione visitareil sito: www.inrim.it/luc/know/Workshop_know/index.htm.

ENTI E ISTITUZIONI

ACCREDIA Accordi con i Ministeri per laccreditamentodegli organismi ai fini della marcatura CE

Sono state rinnovate il 17 luglio2013, a Roma, presso la sede delMinistero del Lavoro, due convenzionitra ACCREDIA e i Ministeri dello Svi-luppo Economico e del Lavoro, cheavranno la durata di due anni e cheriguardano lo svolgimento delle attivi-t necessarie per procedere allamarcatura CE di numerosi prodotti,tra cui macchine, ascensori, recipientia pressione e giocattoli.Nello specifico, la convenzione conil Ministero dello Sviluppo Economi-co e il Ministero del Lavoro riguardai dispositivi di protezione individua-le (come i caschi protettivi da lavoroe le cinture anticaduta), le macchine(come fresatrici, presse, piallatrici), iprodotti a bassa tensione e gliascensori; settori in cui operano nu-merose aziende in tutto il territorioitaliano.La convenzione bilaterale ACCREDIA-MISE, invece, regola la valutazionedella conformit per prodotti chehanno a che fare con la vita quotidia-na dei consumatori, come i giocattoli,le caldaie ad acqua calda e i reci-pienti a pressione.

N.03

; 2013 COMUNICAZIONI, RICERCA E SVILUPPO

DA ENTI E IMPRESE

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N.03

; 2013 COMUNICAZIONI, RICERCA E SVILUPPO

DA ENTI E IMPRESE

Per dare un quadro delle imprese inte-ressate da queste due convenzioni,soltanto nel settore degli ascensori lItalia tra i primi Paesi al mondocon oltre 900.000 impianti prodotti,che ogni giorno effettuano quasicento milioni di corse.Per saperne di pi, leggere larticolosul sito di Accredia allindirizzo:www.accredia.it/news_detail.jsp?ID_NEWS=1284&areaNews=95&GTemplate=default.jsp

CEI Nuove norme (Mese di Giugno 2013) selezione S001

1. CEI UNI EN/ISO 80000-3 Gran-dezze e unit dimisura Parte 3:Spazio e tempo.2. CEI UNI EN/ISO 80000-4 Gran-dezze e unit dimisura Parte 4:Meccanica.

3. CEI EN 60695-6-1/A1 Prove rela-tive ai pericoli dincendio Parte 6-1:Opacit dei fumi Guida generale.4. CEI EN 50554 Norma di base perla valutazione in-situ di un impianto diradiodiffusione con riferimento allespo-sizione della popolazione ai campielettromagnetici a radiofrequenza.5. CEI EN 55011 Apparecchi indu-striali, scientifici e medicali (ISM) Caratteristiche di radiodisturbo Limi-ti e metodi di misura.6. CEI EN 61000-6-3/A1 Compatibili-t elettromagnetica (EMC) Parte 6-3:Norme generiche Emissione per gliambienti residenziali, commerciali edellindustria leggera.7. CEI EN 61000-6-4/A1 Compatibili-t elettromagnetica (EMC) Parte 6-4:Norme generiche Emissione per gliambienti industriali.8. CEI EN 55016-2-1/A1 Specifica-zione per gli apparati e i metodi dimisura del radiodisturbo e dellimmu-nit Parte 2-1: Metodi di misura deidisturbi e dellimmunit Misure deidisturbi condotti.9. CEI EN 50498 Compatibilit Elet-tromagnetica (EMC) Norma di fami-glia di prodotto per le apparecchiatu-re elettroniche destinate allinstallazio-

ne post vendita su veicoli.10. CEI EN 55032 Compatibilit elet-tromagnetica delle apparecchiaturemultimediali Prescrizioni di Emissio-ne.

BREVETTI DELLUNIVERSIT DI CATANIA

RMSHIDispositivo elettromeccanico per il recu-pero di energia da vibrazioni in gradodi accumulare cariche elettriche da ten-sioni sottosoglia, basato sul principio diautoadattamento della tensione ai capidi un induttore attraverso lutilizzo di uninterruttore meccanico.RiassuntoIl dispositivo oggetto della presenteinvenzione ha come obiettivo il rad-drizzamento della tensione ottenutacon un trasduttore piezoelettrico ingrado di convertire lenergia mecca-nica proveniente dalle vibrazioni am-bientali in energia elettrica. Tale di-spositivo si rivela particolarmenteadatto quando la tensione alternatada raddrizzare generata dal trasdut-tore presenta unampiezza al di sottodelle tensioni di soglia dei classicidiodi utilizzati nei circuiti di raddriz-zamento. In queste condizioni, infat-ti, grazie allimpiego di un interrutto-re meccanico e di un induttore di-sposti in una particolare configura-zione circuitale, possibile innesca-re un innalzamento di tensione perauto-adattamento che determina iltrasferimento di energia su un con-densatore di uscita. Il dispositivo totalmente autonomo; non necessitapertanto di alcun apporto esterno dienergia elettrica.Richiedenti: And Bruno, BaglioSalvatore, Giusa Fabio, Maiorca Feli-ce, Trigona CarloInventori: And Bruno, Baglio Sal-vatore, Giusa Fabio, Maiorca Felice,Trigona Carlo, Bulsara Ardeshir RatanNote: Brevetto Italiano, PENDING,Brevetto USA: US Navy SPAWAR, USNavy Case no. 102141 26/10/2012,PENDING

Moltiplicatore di tensioneDispositivo autonomo a soglia zero

per la conversione di energia mecca-nica in energia elettrica, dotato disistema meccanico di raddrizzamentoe moltiplicazione della tensione apotenza costante.RiassuntoIl dispositivo oggetto della presenteinvenzione consente di convertire le-nergia meccanica delle vibrazioni inenergia elettrica attraverso limpiegodi un meccanismo di trasduzione pie-zoelettrica; inoltre consente di rad-drizzare e moltiplicare a potenzacostante le tensioni alternate attraver-so lutilizzo di un sistema dinterruttorimeccanici e di condensatori opportu-namente interconnessi. Questo com-plesso dispositivo consente di evitarelutilizzo di diodi in applicazioni diraddrizzamento e moltiplicazione ditensione e, con essi, tutti i problemi ei limiti legati alla presenza di una ten-sione di soglia.Richiedenti: And Bruno, BaglioSalvatore, Giusa Fabio, Maiorca Feli-ce, Trigona CarloInventori: And Bruno, Baglio Sal-vatore, Giusa Fabio, Maiorca Felice,Trigona CarloNote: Brevetto Italiano, PENDING

H-BridgeDispositivo a Ponte H per il recupe-ro di energia da vibrazioni, in gradodi raddrizzare tensioni attraverso unsistema meccanico che consente dievitare lutilizzo dei diodi e tutte leproblematiche legate alla loro soglia.

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RiassuntoIl dispositivo oggetto della presente invenzione consentedi trasformare lenergia meccanica delle vibrazioni inenergia elettrica attraverso lutilizzo di un trasduttorepiezoelettrico e di un sistema dinterruttori meccaniciopportunamente interconnessi. Proprio il sistema dinter-ruttori meccanici implementa un particolare meccanismodi raddrizzamento della tensione piezoelettrica stessa:questa caratteristica costituisce un grande punto di van-taggio rispetto ai classici raddrizzatori di tensione basa-ti su ponti a diodi. Questi ultimi, infatti, presentano unlimite fisico costituito dalla soglia di attivazione dei diodiche, nelle soluzioni full bridge, pu raggiungere anche1,6 V. Il sistema oggetto della presente invenzione, per-tanto, risulta particolarmente performante e vantaggiosoquando i livelli di tensione in gioco sono sotto la sogliadei diodi.Richiedenti: And Bruno, Baglio Salvatore, GiusaFabio, Maiorca Felice, Trigona Carlo, Bulsara ArdeshirRatanInventori: And Bruno, Baglio Salvatore, GiusaFabio, Maiorca Felice, Trigona Carlo, Bulsara Ardes-hir RatanNote: Brevetto Italiano, PENDING, Brevetto USA: PEN-DING

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INTRODUZIONE

Limportanza del Testing e dei Con-trolli nel quadro dello sviluppo compe-titivo di qualsiasi azienda manifattu-riera ormai universalmente ricono-sciuta: lincremento di competitivit,non pu prescindere dalla necessitdi garantire al committente e al clien-te la massima affidabilit e sicurezzadel prodotto, e tali garanzie possonoessere ottenute solo attraverso preci-se, sicure e rapide soluzioni di test econtrolli. Parliamo di apparecchiaturee sistemi, standard e personalizzate,in grado di soddisfare esattamente leesigenze e, al tempo stesso, rispettareil paradigma fondamentale per ogniazienda impegnata nel mercato com-petitivo: abbattere tempi e costi au-mentando qualit, affidabilit e sicu-rezza dei prodotti e processi.

nienti da esperti che operano in diver-se realt: dai fornitori di sistemi diacquisizione dati (HBM e LMS Italia-na) ai produttori di sistemi di testing(CATE), dai produttori di sistemi diautomazione (PRIMA INDUSTRIE) allesociet che si occupano di progetta-zione e ingegnerizzazione (GMPOWERTRAIN EUROPE e CENTRORICERCHE FIAT). evidente che perciascuna di queste realt, sia in vestedi fornitore sia in veste di cliente/utente (in alcuni casi in entrambe),lindividuazione della giusta solu-zione di acquisizione dati fonda-mentale e la loro esperienza potrrappresentare unutile guida per inostri lettori.

I SISTEMI DI ACQUISIZIONE DATI

Per introdurre il tema della nostra Ta-vola Rotonda prendiamo in prestito ladefinizione fornita da Wikipedia.Un sistema di acquisizione dati un sistema di misura elettronico rea-lizzato per monitorare, registrare edeventualmente post-elaborare le misu-re di una o pi grandezze fisiche.Come sistema intendiamo un insie-me di strumenti che, opportunamentecollegati e impostati, costituisconouna o pi catene di misura.Un sistema elementare di acquisizio-ne dati composto da un sensore,che legge la grandezza fisica dinte-resse e la converte in un segnale elet-trico, e da un acquisitore, che legge ilsegnale elettrico e provvede alla suaregistrazione. Lintero sistema, dalsensore che viene applicato al misu-rando, fino al supporto dello strumen-

mmortarino@affidabilita.eu

SENSORS AND ACQUISITION DATA SYSTEMS FOR TESTING AND CONTROLSStimulated by the appreciation of the readers, Tutto_Misure proposes ano-ther Virtual Round Table, focused on Sensors and Acquisition Data forTesting and Controls, a very important topic for all manufacturers who wishto increase the value of their products and their competitivity. Our aim is tohighlight the state-of-art, the possible evolution and the real advantages forall manufacturers who wish to approach tests and controls as an opportu-nity, making reasoned and informed choices for a true competitive impro-vement.In the next issue, Tutto_Misure will publish another interesting Virtual RoundTable: Measurements and Tests for material characterization.

RIASSUNTOSulla scorta dei riscontri favorevoli ricevuti dai lettori, Tutto_Misure proponeunaltra Tavola Rotonda Virtuale, dedicata a Sensori e sistemi di acqui-sizione dati per il Testing e i Controlli, un ambito fondamentale per leaziende manifatturiere impegnate ad aumentare il valore della propriaofferta per essere competitive. Il nostro obiettivo quello di delineare lostato dellarte, le possibili evoluzioni e i reali vantaggi per le aziende cheaffrontano Test e Controlli come reali opportunit, attuando scelte informa-te e ragionate finalizzate a un reale miglioramento competitivo.Il prossimo numero di Tutto_Misure ospiter unaltra interessante TavolaRotonda Virtuale: Misure e Test per la caratterizzazione dei materiali.

Investire nel Testing e nei Controlli,quindi, rappresenta unopportunitper le aziende manifatturiere, e per-tanto la scelta della giusta soluzione dimportanza strategica nellecono-mia di qualsiasi percorso verso linno-vazione competitiva e va effettuata inmodo intelligente e ragionato: uninvestimento in grado di produrreadeguati ritorni, non un mero obbli-go da rispettare per soddisfare buro-craticamente le normative o i requisitiespressi dai committenti.In questa nuova Tavola Rotonda Vir-tuale (realizzata con mezzi informa-tici, senza dover riunire fisicamente ipartecipanti nella stessa sede) cer-chiamo di mettere a fuoco un aspettoimportante del tema Test e Controlli:quello dei sensori e sistemi di acquisi-zione dati. Abbiamo ascoltato i pare-ri, le indicazioni e i consigli prove-

TESTING E CONTROLLI

Sensori e sistemi di acquisizionedati per il Testing e i Controlli

a cura di Massimo Mortarino

Una Tavola Rotonda Virtuale di Tutto_MisureIL TEM

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to registratore, costituisce una catenadi misura.I sistemi di acquisizione possono esse-re composti da svariate apparecchia-ture (es. nel testing aerospaziale oautomotive), sia per lesigenza di regi-strare contemporaneamente diversegrandezze, sia per adattare i segnalidei trasduttori agli ingressi degli stru-menti registratori (condizionamentodel segnale). Pensiamo inoltre ai siste-mi da installare a bordo veicolo, inspazi non facilmente raggiungibili ocos ristretti da non consentire linstal-lazione dinterfacce per lutilizzatore,che devono quindi essere utilizzati tra-mite un collegamento a un terminaleremoto.La quasi totalit dei sistemi dacquisi-zione progettata per registrare con-temporaneamente pi misure, al finedi consentire agli utilizzatori di mette-re in relazione tra loro diverse gran-dezze e ricavare le relazioni esistentitra gli elementi che compongono log-getto dellanalisi. Questi sistemi ven-gono realizzati creando diverse cate-ne di misura che hanno in comune ilmedesimo strumento di registrazione(lacquisitore), in grado di ricevere ivari segnali e di collegarli a linee diregistrazione indipendenti (canali);pertanto questi sistemi sono definitisistemi multicanale. essenziale per il sistema dacquisi-zione dati che le misure vengano regi-strate su supporti sufficientemente sta-bili, per aver il tempo di analizzarle oper conservarle a scopo documentaleper un tempo indefinito.

Da questo sintetico cappello introdutti-vo, si evince chiaramente limportan-za strategica del capitolo acquisizio-ne dati in ambito Test e Controlli. Pro-viamo a tradurla nella pratica conlaiuto dei nostri esperti, che ringra-ziamo per la disponibilit:

Daniele Bisi (Centro Ricerche FiatGroup Materials Labs, Physical Analy-sis & Common Testing, Lab. NDT) Giulio Camauli (LMS Italiana Strategic Development Business Support Manager) Riccardo dAngelo e VincenzoSindaco (GM Powertrain Europe

rispettivamente: Product Engineer,Senior Instrumentation ProcurementEngineer e Powertrain Emissions andTest Equipment Expert) Gianluca Marengo (HBM Italiasrl Responsabile Commerciale) Alice Marchini (CATE srl SalesSpecialist) Andrea Terreno (PRIMA INDUSTRIEspa Senior Engineer R&D TecnologiaLaser)

D: Quanto conta la scelta deisensori e dei sistemi di acquisi-zione dati nellambito delleProve e Controlli, e quali van-taggi pu portare alle aziendeutilizzatrici?

(Alice Marchini)La scelta dei senso-ri e del sistema diacquisizione dati fondamentale nel-lambito del te-sting: il sensoreconsente allazien-da utilizzatrice dideterminare la pre-

cisione della prova in atto; il sistemadi acquisizione dati invece pu svol-gere multiple funzioni, dal comandoe gestione dei cicli, anche 24 ore su24 e senza necessaria supervisioneumana, allelaborazione e interpre-tazione della reazione del prodottoin fase di test. Le aziende utilizzatri-ci ne traggono diversi vantaggi, aseconda delle prove che vengonoeffettuate e del settore applicativo: ivantaggi maggiori si hanno in termi-ni di credibilit e qualit dei prodot-ti e nellambito della ricerca e svilup-po. Per fare un esempio: unaziendaproduttrice di freni che necessita ditestare il proprio prodotto tramite unsistema DAQ appositamente creato egli opportuni sensori, pu simulare insala prove tutte le condizioni possi-bili durante lutilizzo del sistema inambiente naturale (temperatura,clima, surriscaldamento, durata,ecc.) e contemporaneamente averesottocchio, in tempo reale, le rea-zioni del prodotto stesso, compresalusura e gli eventuali imprevisti.

(G. Camauli) Lasfida principale quella di misurarein modo coerente eproduttivo le gran-dezze fisiche pirilevanti, necessarieper valutare le pre-stazioni di un pro-getto o per risolve-

re i problemi di funzionamento delsistema. Durante la fase di ricerca esviluppo, le misure di grandezze fisi-che su prototipi servono a validare emigliorare i modelli di simulazione uti-lizzati per progettare il prodotto esuoi sottosistemi. Il numero e il tipo disensori pu variare notevolmente, aseconda dellelemento in prova. Ciimplica che i sistemi di acquisizionedati devono essere scalabili in terminidi numero di canali, flessibili in termi-ni di capacit di condizionamento delsegnale (ad esempio, con un softwareche gestisca per ogni canale le variemodalit come AC/DC, ICP, bridge),in grado di supportare rilevanti flussidi dati digitali e sintonizzabili in ter-mini di frequenze di campionamentorichieste per ottimizzare le prestazionigenerali del sistema e la dimensionedelle registrazioni su disco.Ovviamente la qualit dei dati difondamentale importanza: il sistemadi acquisizione dovrebbe fornire ilmassimo dellaffidabilit in termini dirange dinamico, rapporto segnale/rumore, conversione analogico-digita-le, ecc. Larchitettura del sistema diacquisizione dati dovrebbe consentiredi alternare la possibilit di acquisirein laboratorio con quella sul campo,senza dover modificare la strumenta-zione. Con i nostri frontali LMS SCA-DAS, ad esempio, si realizzato ilconcetto di lab-mobility: le singoleunit di acquisizione dati sono dispo-nibili in varie dimensioni e ciascunadi esse pu supportare da 4 fino a480 canali; tutte le unit supportanouna variet di moduli di acquisizionedati, con alimentazione e condiziona-mento dei sensori per canale gestibileda software; tutte le unit possonoessere collegate facilmente e funzio-nano in modo completamente sincro-nizzato; alloccorrenza, le singole

non richiede frequenti sostituzioni); garanzia della bont della misu-razione; innalzamento della qualit del pro-dotto finale, con conseguente soddi-sfazione dellutente. Un esempio concreto rappresentatodal sistema di acquisizione dati pre-sente nelle sale prova della GM diTorino: nato con 16 canali di pressio-ne, dopo un primo periodo di utilizzomolto soddisfacente, ci si resi contoche per poter avere un quadro com-pleto sui nuovi componenti motore,introdotti per soddisfare le severe nor-mative EURO6, tali canali risultavanoinsufficienti. A questo punto si deci-so di raddoppiare il numero di cana-li di pressione, acquistando trasdutto-ri con range di misura differenziato:ci ha permesso di effettuare indagi-ni che altrimenti non avrebbero potu-to aver luogo, riducendo i tempi ditest e, soprattutto, aumentando ilgrado di confidenza su alcuni rangedi misura fino a quel momento pocoesplorati.

D: Quali settori di attivit,secondo la Vostra esperienza,sono pi sensibili a questetematiche e quali potrebberodiventarlo nel prossimo futu-ro?

(A. Marchini) Non credo si possaindicare con precisione un settore pio meno sensibile al testing e, comeaccennavo prima, qualsiasi prodottopotrebbe essere testato: certo che ilmercato pretende dal mondo occi-dentale standard sempre pi elevati,per giustificarne prezzo, storia e qua-lit, andando cos a incrementare ladomanda di complesse macchine chepossano certificare e provare la pro-venienza dei materiali e garantirne lasicurezza necessaria. Sulla basedella nostra esperienza possiamodire che le aziende leader possiedo-no le aree testing pi complesse ecomplete, e questo rafforza la loroleadership nel mercato di apparte-nenza. Per questo ritengo importanteche le aziende investano in questosettore, per potersi guadagnare un

parte degli utilizzatori, le caratteristi-che pi importanti dei sistemi di ac-quisizione dati sono, nellordine: lafacilit dimpiego, le prestazio-ni, la qualit e la capacit mul-tifunzionale, che consenta a unaapparecchiatura per acquisizionedati di gestire differenti grandezze dimisura. Ci conferma la percezioneche il mercato richiede una tecnolo-gia di misura intelligente, ben alli-neandosi alla filosofia HBM dinte-grare TEDS (Transducer ElectronicData Sheet) e APM (Advanced Plug& Measure) nelle apparecchiatureper acquisizione dati (DAQ). Inoltre gli ambiti sempre pi interna-zionali in cui operano le aziende ita-liane, spingono queste ultime a predi-ligere strumentazione per prove emisurazioni che possa contare su unarete di vendita e assistenza tecnicapresente in tutto il mondo.

(D. Bisi) Ovvia-mente la scelta deisensori/sistemi fondamentale. Unacorretta acquisizio-ne dati permetteuna maggior veloci-t nello sviluppo delnostro prodotto equindi del nostrobusiness.

(R. dAngelo, V.Sindaco) La sceltadei sistemi di acqui-sizione dati fon-damentale nelleco-nomia dellattivitdi test, che richiedeaffidabilit, preci-sione, ripetibilit e,naturalmente, accu-ratezza. I vantaggidi unoculata sceltasono, evidentemen-te, molteplici: efficienza (minoricosti a seguito diminori ripetizionidel test); risparmio econo-mico (strumentazio-ne duratura, che

unit possono funzionare come i regi-stratori di dati indipendenti con storagelocale.

(A. Terreno) Lascelta dei sensori fondamentale perla buona riuscita diun progetto di mo-nitoraggio/control-lo di un processo. Inostri progetti diR&D mirano allosviluppo di prodotti

in grado di monitorare/controllare iprocessi di taglio laser; scegliere unsensore adeguato, che sia in grado divedere la qualit della lavorazionedurante la lavorazione stessa quindimolto importante. Utilizzare poi siste-mi di acquisizione ed elaborazioneche permettono di rilevare i segnalidei sensori e di eseguire le elabora-zioni in real time il secondo step disviluppo, anchesso fondamentale inquanto lesigenza di gestire elabora-zioni complesse, in tempi molto rapi-di, una priorit assoluta per soddi-sfare le richieste dei nostri clienti:migliorare la qualit delle lavorazioniriducendo gli scarti, ridurre i tempiciclo e avere una macchina semprepi automatizzata e semplice dausare.

(G. Marengo) Ilmondo dellacqui-sizione e analisidei dati caratte-rizzato da un conti-nuo e rapido cam-biamento: le azien-de puntano a lan-ciare nuovi prodot-ti che sfruttano tec-

nologie sempre pi complesse, ridu-cendo sempre pi i relativi tempi disviluppo. Per ottenere tali scopi,spesso si chiede a gran forza che latecnologia di misura intelligentepossa essere utilizzata da personalerelativamente poco addestrato. Effi-cienza e minori costi sono i dueimperativi categorici per lindustria,allinsegna della riduzione dei ciclidi produzione mantenendo gli stessilivelli qualitativi. Mettendoci dalla

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buon posizionamento sul mercatofacendo fronte ai prezzi stracciati deimercati emergenti, questi ultimi forsecaratterizzati da una minore espe-rienza nel fronteggiare standard ele-vati.

(G. Camauli) Nel settore automo-bilistico, vi una crescente tendenzaa combinare sensori convenzionalicome sensori di vibrazione e di cop-pia, con i dati operativi provenientida bus digitali (CAN, FlexRay). Per itest sul campo, sta diventando sem-pre pi importante anche lutilizzodel GPS, sia come informazione diriferimento, sia come parametro digestione della misura. Inoltre lelet-trificazione del powertrain richiededi verificare sperimentalmente ilcomportamento dei componenti elet-tronici di potenza, in termini nonsolo di efficienza ma anche di con-

fort, nel caso, ad esempio, di rumo-re ad alta frequenza generato dagliapparati.Per garantire lottimizzazione di unprogetto multi-attributo e per ridurresensibilmente i tempi di preparazionenecessari per strumentare, la soluzio-ne testing dovrebbe coprire le esigen-ze di rumore, vibrazioni, durata, effi-cienza, in un unico sistema flessibile econfigurabile. In tutti i settori indu-striali le prove di qualifica a vibrazio-ni devono poter riprodurre tutti gli sce-nari ambientali legati allimpiego delcomponente. Il sistema di acquisizio-ne e controllo deve conseguentementepoter gestire in modo automatico lariproduzione di sequenze di profilirappresentativi dei profili di missionee di utilizzo del componente, salva-guardandolo, contemporaneamente,da ogni rischio di danneggiamentoda sollecitazione eccessiva.

(A. Terreno) Oggi probabilmente isettori industriali pi sensibili a que-ste tematiche sono quelli in cui,magari, la concorrenza non eleva-ta, ma si sente principalmente lesi-genza di avere la probabilit di erro-re nulla. Ad esempio, il settore medi-cale e quello chimico, nei quali unosbaglio potrebbe portare a gravidanni: in questi settori, il monitorag-gio/controllo di tutti i processi quindi fondamentale. In futuro, an-che in altri settori industriali ci si ren-der conto che, per rimanere com-petitivi e leader sul mercato, svilup-pare prodotti migliori sar unoppor-tunit per sconfiggere la concorren-za sempre pi accanita.A livello di reparti aziendali, inve-ce, quelli pi interessati alle innova-zioni sono probabilmente la Ricercae Sviluppo e il Marketing, che sento-no molto lesigenza di sviluppare

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qualcosa per migliorare i propri pro-dotti ed essere/rimanere competitivisul mercato. La produzione, piuttostoche lassistenza tecnica, inizialmentevede lintroduzione di nuovi compo-nenti della macchina come una com-plicazione nella realizzazione/assi-stenza della stessa; con il passaredel tempo, con un prodotto a regime,si rende pian piano conto che in real-t questa introduzione di nuove partiha portato e porter a miglioramenti.

(G. Marengo) Per quanto riguardala nostra diretta conoscenza, il princi-pio misurare e provare per conosce-re sar sempre pi adottato dallin-dustria e dagli enti, in considerazionesoprattutto dei materiali innovativi chetrovano maggiori e nuovi settori dim-piego, delle energie alternative, deinuovi tipi di propulsori. Pensiamoanche che in futuro le prove e le misu-re sperimentali saranno sempre piintegrate con misure e prove virtuali:per poter soddisfare meglio la neces-sit dintegrare la prova fisica conquella virtuale, HBM ha acquisito ne-gli anni scorsi aziende altamente spe-cializzate in software di trattamentosegnali, analisi dati e simulazione,come il caso di nCode. Molti sono isettori attualmente pi sensibili: dal-lautomotive allaerospaziale, dal fer-roviario al navale, dallingegneria deimateriali a quella civile, dal settoreenergetico ai laboratori di taratura. La maggior parte della strumentazio-ne per acquisizione dati viene usatasia in laboratorio sia nei contesti indu-striali in cui le condizioni ambientalipossono essere facilmente regolate;una parte rilevante di applicazioni,tuttavia, viene sviluppata allaperto oin un veicolo, dove le condizioniambientali sono spesso pi variabili.La capacit delle apparecchiature diacquisizione dati di operare in condi-zioni ambientali estreme (come, adesempio, la gamma di strumentiSoMat di HBM) resa ancora piimportante se si pensa che circa unterzo delle prove di acquisizione ven-gono condotte con temperatureambientali superiori ai 60 C (140 F)o con temperature molto fredde, infe-riori a -20 C (-4 F).

(D. Bisi) Per quanto riguarda la nostradiretta esperienza, la sperimentazionee sempre pi affamata di nuovi sensoriin grado di fornire nuovi dati

(R. dAngelo, V. Sindaco) La mag-gior parte dei settori dattivit presen-ti sul mercato, risentono direttamentedi una buona o cattiva scelta di talestrumentazione.Quanto pi spinta risulta essere la tec-nologia applicata in un dato settore,tanto pi dovr essere accurata laselezione e, quindi, la scelta dellastrumentazione di misura.

D: Cosa offre attualmente ilmercato e quali sono le princi-pali esigenze delle aziende uti-lizzatrici e dei produttori disistemi per il testing e i control-li?

(A. Marchini) Il mercato offre innu-merevoli possibilit e lazienda utiliz-zatrice ha bisogno principalmente diaffidarsi a partner competenti: datoche questarea di sviluppo moltocomplessa, necessario affidare lin-vestimento in mani sicure, affinch iprogetti vadano a buon fine. I produt-tori di sistemi di testing devono esserepercepiti come produttori dinvesti-menti: il ritorno assicurato, anchenel breve periodo.

(G. Camauli) Ecco alcuni esempidella nostra attuale offerta: LMSSCADAS Lab, soluzione da labora-torio, che dispone di un frame da19 montabile su rack e pu gestireda 8 a oltre 2000 canali, offre pre-stazioni di acquisizione dati ad altis-simo standard, grazie al throughputdi 14 M di campionamento e altadensit di canali. la soluzione idea-le per analisi modale a elevato nume-ro di canali, test aeronautici diGround Vibration Test, il throughputad alta velocit e i test su turbine.LMS SCADAS Mobile, potente eflessibile per la sperimentazione sulcampo e in laboratorio ad alta pro-duttivit, supportato dai softwareLMS Test.Lab e LMS Test.Xpress peruna vasta gamma di applicazioni diacustica, vibrazioni e fatica. Equi-paggiato con un bottone di emergen-za, pu anche trasformarsi in un fron-tale modulare per applicazioni dicontrollo delle vibrazioni. LMS SCA-DAS Recorder, che pu essere uti-lizzato come un registratore autono-mo, come registratore intelligentecontrollato da un PDA wireless ocome sistema di acquisizione dati in-telligente per applicazioni sul campoe in laboratorio. Lintegrazione diacquisizione e analisi dei dati miglio-ra notevolmente la coerenza dei datie consente agli utenti di confrontareset di dati in modo affidabile.

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LMS SCADAS Durability Recorder,progettato per affrontare acquisizio-ne dati lunghe e ripetitive nelle situa-zioni pi estreme (acqua, polvere,sporcizia, urti e scossoni associati ascenari di vita reale su strade pubbli-che e piste di prova), che consentemisurazioni a elevato numero di ca-nali in ambienti difficili.

(A. Terreno) Il mercato offre semprepi soluzioni per prodotti di testing econtrolli. Le esigenze di unaziendache vuole sviluppare nuovi prodotti dimonitoraggio/controllo sono differen-ti: nel campo della Ricerca e Svilup-po, ad esempio, servono prodottimolto versatili e che si possano utiliz-zare molto velocemente. Questoperch spesso, prima di trovare unasoluzione al problema occorre ese-guire molti test, provare diverse tipo-logie di sensori, differenti sistemi diacquisizione. Avere quindi sistemi ver-satili e facili da usare permette diridurre sensibilmente i tempi e i costiper la ricerca. Nella fase successivadi realizzazione del prodotto, occorreinvece avere prodotti affidabili e robu-sti, magari anche pi complessi dagestire. Ottenere un prodotto finale ro-busto, che richieda una bassa manu-tenzione e rispetti anche le esigenzedei clienti pi esigenti, diventa moltoimportante.

(G. Marengo) I mercati mondialirichiedono sistemi di acquisizionedati precisi, versatili e scalabili: un ti-pico prototipo di tali moderne appa-recchiature rappresentato, adesempio, dal nostro sistema di acqui-sizione dati QuantumX. Una chiaratendenza, con implicazioni significa-tive, quella dincrementare il nume-ro di canali nelle proprie misurazionie ci non implica affatto la diminu-zione della precisione desiderata,anzi gli utenti richiedono standard diaccuratezza sempre pi elevati. Lecadenze di campionamento richiestesono generalmente fino a 10.000misure/s, ma in diversi casi si salefino a 50.000 misure/s. Gli utentipreferiscono le apparecchiature chepossano essere facilmente integratesia in sistemi centralizzati, sia distri-

buiti, sia ancora in un mix dei duesistemi. Riguardo alle modalit di configura-zione della strumentazione, viene pre-ferito luso del PC, sia per la configu-razione sia per lacquisizione dati.Metodi alternativi per lacquisizione ela configurazione, come limpiego dicontrolli integrati o il salvataggio nellostrumento/data logger, riscuotonominore gradimento. Questo in lineacon la richiesta di maggiore flessibili-t nellacquisizione dati, essendo ilPC unopzione pi mobile e robusta,sia per la raccolta dei dati e la loroanalisi sul PC stesso sia per il loro tra-sferimento per ulteriori analisi. Questatendenza si riflette sul tipo dinterfac-cia che gli ingegneri preferiscono: frale interfacce del PC, USB e Ethernetvengono considerate pressoch dellamedesima importanza, di poco supe-riore a quella degli I/O digitali edelle uscite analogiche. Ci suggeri-sce che gli ingegneri hanno una leg-gera preferenza per le interfacce PC,ma sussiste ancora una buona richie-sta di apparecchiature di acquisizio-ne in grado di utilizzare una largagamma dinterfacce. Un livello di gra-dimento inferiore (ma in progressivacrescita) quello suscitato dalle inter-facce fieldbus.

(D. Bisi) Oggi il mercato abba-stanza ricco e si pu disporre di unasufficiente variet di scelta; tuttavialesigenza di accorciare i tempi di svi-luppo dei nostri prodotti spinge allaricerca di nuovi dati e dinformazionisempre pi complete. Tutto ci, ovvia-mente, deve portare a una maggiorottimizzazione dei costi: se, quindi,nuovi dati e informazioni pi comple-te significano poter virtualizzare unaparte della nostra sperimentazione, ilcerchio si chiude.

(R. dAngelo, V. Sindaco) Il mer-cato mette a disposizione una vastis-sima gamma di prodotti che possonosoddisfare qualsiasi esigenza, tantoin termini di costo quanto di perform-ance; le aziende utilizzatrici ricerca-no certamente il miglior compromessoin termini di costo/prestazioni, nontrascurando naturalmente le caratteri-

stiche gi citate, quali affidabilit,accuratezza e robustezza.Le aziende produttrici, peraltro, devo-no necessariamente contenere i costi,senza pregiudicare la qualit dei loroprodotti.

D: Secondo Lei, come deveragionevolmente muoversi la-zienda che intende approccia-re seriamente alle prove e con-trolli, per quanto riguardalacquisizione dati? Pu sug-gerirle un percorso idealeda compiere?

(A. Marchini) Lazienda che inten-de intraprendere un percorso di auto-mazione dei propri test dovrebbeinnanzitutto rivolgersi ad aziendespecializzate nel realizzare sistemiDAQ, assicurandosi la massima qua-lit dei sensori utilizzati; importanteinoltre definire gli obbiettivi che sivogliono raggiungere, anche questopunto fondamentale per la scelta delfornitore. Un sistema di test low costcomporta durata ridotta, risultati limi-tati e scarsa flessibilit: in sostanza un costo vivo, a differenza di un siste-ma allavanguardia che diventa unimportante investimento. Posso porta-re come esempio un nostro sistema ditest in funzione da pi di ventanni,sul quale stata effettuata una manu-tenzione predittiva per i componentisoggetti a usura e un consueto ammo-dernamento del PC: il sistema testa, afine produzione, il doppio delle mac-chine rispetto alla quantit per cuiera stato progettato. Per concludere,il percorso pi corretto da intrapren-dere quello di scegliere un part-ner tramite la cui esperienza stabili-re con precisione lentit del progettoe, di conseguenza, costruire il siste-ma, nellottica della massima ottimiz-zazione.

(G. Camauli) Ecco un possibilepercorso da seguire: Identificare i bisogni non solo a livel-lo di misura, ma a livello di sfide diprogettazione e ingegneria. Anticipa-re le esigenze future sulla base dellesfide nellevoluzione progettuale.

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Creare uno scenario dettagliato dicome eseguire correttamente unacampagna di test, passo dopo pas-so. Descrivere in modo concreto edettagliato i tipi di sensore (analogi-co, digitale) e i tempi di acquisizionedati. Assicurarsi dindividuare eventualicolli di bottiglia in termini di efficienzae produttivit (tipicamente: utilizzo disistemi di registrazione in parallelo persupportare tipi di sensori diversi, conconseguenti problemi di compatibilitnel formato dei dati, registrazioni nonsincronizzate in termini di start / stope frequenze di campionamento, con-versione dei dati necessari per impor-tare i dati ed elaborarli, ...). Non concentrarsi esclusivamentesulla registrazione dei dati, ma valu-tare le opzioni di elaborazione avan-zata e lanalisi delle cause, che portia una precisa comprensione deifenomeni e a una rapida traduzionedei risultati ottenuti in conseguentiinterventi ingegneristici e modificheprogettuali.

(A. Terreno) Come primo step molto importante sapere fin da subitocosa si vuole monitorare/controllare,in modo da poter ricavare lo stato del-larte e definire poi come si vuoleapprocciare al problema. Il secondo step consiste nel definirequesti approcci. Indicherei la scelta dialmeno due differenti tipologie di sen-sori in modo da avere, a seguito deitest, un paragone e poter cos sce-gliere la migliore soluzione. Avereunampia conoscenza delle soluzioni

presenti sul mercato, poterle confron-tare e scegliere quella che sembra piadeguata quindi fondamentale.A seguito della scelta della sensoristi-ca suggerirei, nel caso non si avesse-ro in casa sistemi di acquisizione edelaborazione digitali, di confrontarsicon il mercato e scegliere un sistemageneral purpose versatile, in modo daeseguire velocemente prove e avereuna prima sensazione sulla bont omeno della strada intrapresa.Solo dopo aver eseguito tutti i test euna campagna intensiva di prove, aseguito delle quali definire le caratte-ristiche fondamentali dei sensori e del-lapplicazione nonch tutti gli algorit-mi software che governano il sistema,penserei a realizzare il prodotto. Come ultimo step, direi quindi che fondamentale la scelta della sensori-stica e dei sistemi di acquisizione/elaborazione industriali e la valida-zione degli stessi con ulteriori test,anche presso clienti disponibili atestare i nuovi prodotti che si stannosviluppando. Le caratteristiche tecni-che dovranno rispecchiare quelle chesono state definite durante la speri-mentazione e le prime prove, ma ora(se non gi eseguito in precedenza)tutte le parti del sistema dovrannoanche soddisfare i requisiti di qualit,affidabilit, robustezza, ecc., neces-sari per poter avere un prodotto ven-dibile.

(G. Marengo) Lapproccio devepartire, ovviamente, dalle esigenze;non solo e sempre, come spesso acca-de, dal verificarsi di un problema odalla necessit di soddisfare una nor-

mativa o una richie-sta del committente.In tale ottica, fon-damentale il posses-so di una specificacultura da partedi chi decide gliinvestimenti azien-dali, che in molticasi totalmenteconcentrato sui costie non ha la compe-tenza tecnica pervalutare i possibilivantaggi derivanti

dalladozione di un determinato siste-ma o metodo Linformazione e laformazione, in questo contesto, sonodeterminanti per guidare laziendaalla migliore scelta delle tecnologie diprova e misura e dei relativi sistemi diacquisizione dati. Da diversi anniHBM investe molto nella divulgazionee nella formazione degli utilizzatori,sia attraverso seminari tecnici e corsidedicati sia potenziando la propriastruttura con application engineer efigure dotate di solido backgroundtecnico. I forum e i seminari tematicinelle manifestazioni specialisticherappresentano un veicolo di divulga-zione molto apprezzato, cos come lacomunicazione via internet, ad esem-pio i webseminar.

(D. Bisi) Il cammino ideale quellolegato alla conoscenza del prodotto edelle sue necessit, alla conoscenzascientifica, in unottica, per, praticae realistica dei dati ideali da racco-gliere, avendo la possibilit di poterdisporre di quello che serve nel mo-mento in cui serve.

(R. dAngelo, V. Sindaco) Eccouna serie di passi che, secondo noi,vanno accuratamente considerati: capire cosa misurare e dove; valutare il proprio know-how in meri-to allattivit da svolgere; condividere le proprie esigenzecon i fornitori/aziende produttricicoinvolte; confrontare le soluzioni proposte,dal punto di vista sia economico siatecnico; valutare eventuale validazione, tra-mite accurati test preliminari, dellasoluzione che offre i maggiori vantag-gi. Qualora i risultati ottenuti risultinonon soddisfacenti, optare per una opi soluzioni che meglio incontrino leattese; prevedere opportune procedureoperative riguardanti, luso, la conser-vazione e la manutenzione/taraturadello strumento; implementare un processo di miglio-ramento continuo, che abbia lo scopodi ottimizzare lintero processo opera-tivo legato allutilizzo dello strumentostesso.

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1 Universit Politecnica delle Marche,Dipartimento di Ingegneria Industrialee Scienze Matematiche2 Universit degli Studi di Perugia,Dipartimento di Ingegneria Industrialeep.tomasini@univpm.it

PERCH LEOLICO?

La sempre crescente esigenza delluti-lizzo degli impianti eolici per la produ-zione di energia diventata critica peril raggiungimento degli obiettivi euro-pei dopo lapprovazione del pacchetto,definito 20-20-20, che prevede unariduzione, entro il 2020, almeno del20% per le emissioni di gas serra,rispetto ai livelli del 1990, e un aumen-to che porti al 20% la quota di energierinnovabili. In questottica non solo lin-stallazione, ma anche la manutenzionedei siti esistenti, predisposti alla gene-razione di energia tramite turbine eoli-che, acquista una grande importanza,in quanto si pu avere la garanzia diun loro corretto ed efficiente funziona-mento grazie a metodologie ad hoc perla loro diagnostica in sito.LUniversit Politecnica delle Marchee lUniversit degli Studi di Perugia sisono occupate dello sviluppo e dellasperimentazione di alcune tecniche dimisura senza contatto.

LA PELLE DELLE PALE EOLICHE

Lintegrit strutturale delle pale stata

analizzata mediante shearografialaser e ultrasuoni senza contatto. Letecniche, applicate in molteplici casiindustriali, sono state studiate in que-sto progetto per verificare i limitiapplicativi nel caso di strutture di ele-vatissime dimensioni, come appuntole pale.Nella shearografia alcuni aspetti cru-ciali, come il meccanismo di eccita-zione del difetto e leffetto di sposta-menti e vibrazioni non controllatedella struttura, sono stati oggetto del-lanalisi.Nel caso degli ultrasuoni senza con-tatto sono stati analizzati sia i pro-blemi legati alla posizione relativadelle sonde, sia leffetto delle ano-malie e anisotropie del materiale le-gate allorientamento locale delle fi-bre.

COME VIBRA UNA PALA IN ROTAZIONE?

I rotori per applicazione eolica sonorealizzati in materiali compositi, epertanto presentano una notevolevariabilit del comportamento mo-dale, sia in termini di frequenze che

di forme modali. Per consentire unacompleta caratterizzazione del com-portamento dei rotori stato svilup-pato un approccio specifico. Il meto-do sviluppato basato sulla scan-sione continua con VibrometriaLaser Doppler (CSLDV) sincrona conla rotazione della struttura. La LaserDoppler Vibrometry (LDV) una tec-nica non a contatto che permette dieffettuare misure di velocit di vibra-zione strutturali. Nel lavoro descrittoin questo articolo, leccitazione dovuta unicamente alle forze cheagiscono in condizioni operative (or-dine motore, attrito e forze aerodi-namiche).Un altro approccio stato quello dellascansione continua mediante la tecni-ca del ricampionamento. La tecnicaproposta si basa sul concetto essen-ziale del ricampionamento del segna-le in condizioni di scansione conti-nua, ma proponendo una diversa tec-nica computazionale allo scopo direndere la procedura pi robusta, ver-satile e concettualmente semplice.Lapproccio definisce i parametri coin-volti nel processamento guardando alloro senso fisico.I risultati ottenuti sono stati confron-tati con i modi propri di una pala di40 metri di lunghezza rilevati me-diante analisi modale effettuata suun set di FRF sperimentali misuratecon accelerometri triassiali. La pala stata messa in vibrazione median-

METHODOLOGIES OF CHARACTERIZATION AND DIAGNOSISON WIND POWER SYSTEMS The paper focuses on the development of methodologies of characterizationand diagnosis on wind power systems. Several measurement techniqueshave been applied to the characterization of wind power systems in ope-rating conditions. Structural behavior, fluid dynamics and acoustic emissionwere studied. The use of non-contact measurement technologies has beenidentified as a key element.

RIASSUNTOLarticolo sincentra nello sviluppo di metodologie per lindagine diagnosti-ca dei sistemi eolici. Diverse tecniche di misura senza contatto sono stateapplicate alla caratterizzazione del funzionamento di sistemi eolici, alloscopo di valutarne il comportamento strutturale, fluidodinamico e acustico.Il ricorso a tecnologie di misura senza contatto stato individuato come ele-mento chiave.

MISURE PER LENERGIA

Metodologie diagnosticheper sistemi eolci

Enrico Primo Tomasini1, Gianluca Rossi2, Paolo Castellini1, Roberto Marsili2

Non toccate le rinnovabili! Neanche per misurarle!GLI

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te martello strumentato con cui veni-va impartita una forza in direzioneinclinata rispetto alla superficiedella pala in modo da poterla ecci-tare sia in direzione z sia in direzio-ne y. In Fig. 1 riportata la variazionedelle frequenze di diversi modi divibrare al variare della velocit dirotazione delle pale.In Fig. 2 riportata la variazione deimodi di vibrare al variare della velo-cit di vibrazione.

conda della disposizione dei singolisensori, larray si comporta a tutti glieffetti come un microfono virtualecon una direzionalit pi o menospiccata e che pu essere algoritmi-camente orientato in varie direzioninello spazio. Nel caso dellapplica-zione presentata, la necessit diseparare i contributi aeroacousticida quelli strutturali stata soddisfat-ta attraverso lintegrazione del con-cetto di beamforming e quello dicoerenza con un segnale legato al

c o m p o r t a m e n t ostrutturale del ge-neratore.La funzione di coe-renza, variabile nel-lintervallo [0,1],quantifica il gradodi correlazione li-neare tra i due se-gnali, ovvero il lorolegame di causa-effetto. Tale concet-to pu essere sfrut-tato, quindi, perseparare dal segna-le la parte dovutaalla causa (dettacoherent output po-wer o COP), daquella dovuta adaltre cause scorrela-te, come, ad esem-

pio il rumore di misura. In Fig. 3 mostrata la mappa di emissione acu-stica della pala mediante beamfor-ming in condizioni dinseguimentodella pala in rotazione.

LA TELECAMERA TERMOELASTICAINSEGUE LA PALA

Lapplicazione della TSA con i softwarecorredati risulta impossibile su oggettiin movimento. Questo limite statosuperato grazie allo sviluppo di parti-colari tools che permettono il ricono-scimento e la compensazione del mo-vimento. A tale scopo sono stato ap-plicati diversi approcci per quella cheviene definita pattern recognition. Traquesti sono stati applicati quelli tipicidi variazione quadratica minima e dicross-correlazione.Data la bassa risoluzione dei comunisistemi di visione termica, stato fon-damentale studiare quale tra questiapprocci offrisse lottimo di accuratez-za. Gli approcci canonici si prestanoin maniera ottimale al calcolo di movi-menti prettamente di natura traslato-ria, mentre sono difficilmente applica-bili nel caso di rotazioni. Questo feno-meno emerso durante la sperimen-tazione degli algoritmi, che sono statiin grado di fornire i risultati desidera-ti solo dopo molte iterazioni e conscarsa affidabilit. Infatti il calcolo di tipo iterativo e non diretto, ragioneper cui i risultati vengono calcolaticon tempi non accettabili per lappli-cazione in esame.Sotto le ipotesi che il moto del siste-ma sia solo piano (e la rotazione un moto piano) stato possibile stu-diare e mettere a punto un algoritmodi pattern recognition estremamentesemplice ed efficace basato su uncalcolo diretto e combinatorio dellaposizione dei 4 marker allinternodellimmagine.

Figura 1 Evoluzione delle frequenze naturali del rotore al variare della velocit di rotazione

Figura 2 Evoluzione dei modi di vibrare del rotore al variare della velocit di rotazione (modo IV)

SILENZIO: LA PALA GIRA

Il beamforming si basa sulla misuradel campo sonoro attraverso lutiliz-zo di un array di microfoni. A se-

Figura 3 Mappa di emissione acustica ottenuta mediante Beamforming lagrangiano a 9.800 Hz

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Lalgoritmo di compensazione del mo-vimento messo a punto stato valida-to applicandolo a una pala di raf-freddamento automobilistico montatasu un giunto che permette la rotazionee collegata in testa a uno shaker. Allapala viene quindi applicata una for-zante assiale che fa vibrare le pale euna rotazione attorno al proprio asse,ricopiando di fatto le condizioni dimovimento a cui viene generalmentesottoposto un generatore eolico.Sono stati applicati marcatori diforma regolare mantenuti a tempera-tura inferiore a quella ambiente. Que-sta differenza pu essere facilmenteidentificata mediante unacquisizionetermica con una termocamera, for-nendo punti freddi facilmente utilizza-bili come marcatori per il tool dinse-guimento. Il tool sviluppato ruota leimmagini sulla base della posizionerelativa di questi punti freddi nellediverse immagini acquisite, cos comesi vede nellimmagine a seguire.In Fig. 4 mostrata la mappa termoe-lastica della tensione sulla pala inrotazione.La Fig. 5 mostra il rotore eolico instal-lato e la relativa mappa di stress otte-nuta mediante termoelasticit.

te basati su una coppia di videoca-mere ad alta velocit e una illumina-zione flash. La superficie da analizza-re ricoperta da marcatori con di-sposizione random.Il principale limite di questa tecnicarisiede nel fatto che i limiti tecnologicipongono lesigenza di una scelta dicompromesso tra risoluzione spazialee frequenza di acquisizione. In prati-ca, dovendo inquadrare una certaarea, si possono realizzare immaginiad alta risoluzione ma a bassa velo-cit, oppure si possono ottenere ele-vate velocit di campionamento ma abassa risoluzione. Inoltre, la tecnica sibasa su una misura di spostamento.Questi vincoli sono fortemente limitan-ti per le prestazioni del sistema, inparticolare in termini di capacit di ri-solvere i piccoli spostamenti tipici del-le alte frequenze di vibrazione. Que-sti fenomeni non misurabili con le at-tuali caratteristiche di risoluzione/velocit dei sistemi di acquisizione im-magini sono la manifestazione di ef-fetti di de-laminazione dei materialicompositi utilizzati per la realizzazio-ne delle pale eoliche.Una possibilit indagata quella diacquisire immagini multiesposte. Ilvantaggio immediato sta nella possi-bilit di utilizzare fotocamere con unarisoluzione molto elevata, mentre illimite della frequenza di pulsazione dovuto semplicemente alle caratteristi-che della sorgente luminosa. Con que-sta combinazione possono essere cat-

turate immagini ad alta velocit e altarisoluzione di oggetti in movimento.La tecnica mostra una risoluzione spa-ziale nellordine del decimo del Pixelcalcolata mediante il metodo sopradescritto. Risoluzioni superiori posso-no essere ottenute applicando algorit-mi dimage filtering e/o correlazionedimmagine.

DIAGNOSI DI UNA MISURA

Le tecniche di misura senza contattohanno dimostrato la loro capacit dicaratterizzare il funzionamento disistemi eolici sia dal punto di vista siameccanico sia acustico, sia fluidodi-namico. Eventuali problemi di funzio-namento in condizioni di eserciziopossono essere evidenziati senza lanecessit dinstallazioni stabili e co-stose.Non sempre necessario toccarecon mano!

RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI

1. M. Martarelli, P. Castellini, C. San-tolini e E.P. Tomasini, Laser Dopplervibrometry on rotating structures incoast-down: resonance frequenciesand operational deflection shape cha-racterization, Meas. Sci. Technol. 22,(2011) 115106 (16pp).2. M. Martarelli, P. Castellini, Perfor-mance analysis of continuous tracking

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Figura 4 Mappa termoelastica qualitativa della tensione

Figura 5 Misure di distribuzione di stress con la tecnica della termoelasticita effettuate in laboratorio su pale di ventole rotanti di un micro aerogeneratore eolico

E LA CORRELAZIONE DIMMAGINE NON DA MENO.

I sistemi di misura destinati a investi-gare le caratteristiche dinamiche de-gli aerogeneratori sono essenzialmen-

Enrico Primo Tomasini Professore Ordi-nario di Misure Meccaniche e Termiche pressoil Dipartimento di Ingegneria Industriale eScienze Matematiche dellUniversit Politecni-ca delle Marche. Si occupa di misure ottiche elaser, strumentazione biomedica e controlli

non distruttivi. fondatore di alcune societ di start-up. pre-sidente dellAssociazione Italiana VElocimetria LAser (AIVE-LA).

Gianluca Rossi Professore Ordinario diMisure Meccaniche presso il Dipartimento diIngegneria Industriale dellUniversit di Peru-gia. Si occupa di misure termoelastiche,Digital Image Correlation e di analisi dellavibrazione delle palette delle turbine con tec-

nica Tip Timing.

Paolo Castellini Professore Associato diMisure Meccaniche e Termiche presso il Dipar-timento di Ingegneria Industriale e ScienzeMatematiche dellUniversit Politecnica delleMarche. Si occupa dello sviluppo di sistemi dimisura senza contatto, in particolare basati

sulla visione artificiale e su matrici di microfoni.

Roberto Marsili ricercatore di MisureMeccaniche presso il Dipartimento di Inge-gneria Industriale dellUniversit di Perugia. Sioccupa di misure termoelastiche, DigitalImage Correlation e DMA.

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laser Doppler vibrometry applied to rotating structures incoast-down, Meas. Sci. Technol. 23 (2012) 065202 (12pp), doi:10.1088/0957-0233/23/6/065202.3. P. Castellini, F. Sopranzetti, Phase mapping of acousticsources by beamforming and iterative far field monopolesubstitution, J. Acoust. Soc. Am. 132 (1), July 2012, DOI:10.1121/1.4728203.4. R. Marsili, A. Di Renzo, M. Moretti, G.L. Rossi, Mea-surement by thermoelasticity on plastic fan blade, Photo-mechanics 2006, 10 - 12 luglio 2006, Clermont Ferrand.5. R. Marsili, F. Castellani, M. Malerba, A. Salviuolo, Aninnovative method to measure stress distribution of a windturbine model by thermoelasticity, EWEC 2008 BrusselsEuropean wind energy conference & exhibition, 31march-3 april 2008, Brussels Expo, Belgium. ISBN: 978-1-61567-115-1.6. Becchetti, R. Marsili, M. Moretti, G.L. Rossi, Mechani-cal Components Dynamic Characterization using Ther-moelastic Stress Analysis and Digital Image Correlation,Eurodyn 2011 8 International Conference on StructuralDynamics, 4-6 July 2011, Leuven, Belgium. ISBN 978-90-760-1931-4.

Dip. Ingegneria Meccanica e Industriale,Universit degli Studi di Bresciamatteo.lancini@ing.unibs.it

IL CASO DI STUDIO: IL PROGETTO LISA PATHFINDER

Lo specifico caso di studio che ha con-sentito lo sviluppo e la validazionedellapproccio proposto in questolavoro nasce allinterno del progettoESA-NASA chiamato LISA (Laser Inter-ferometer Space Antenna), il cuiscopo la misura delle onde gravita-zionali in basse frequenze. LISA sarcostituito da tre satelliti che formeran-no un triangolo equilatero di lato paria 5 milioni di chilometri. Su ciascunodei satelliti saranno collocate duemasse in caduta libera, che forniran-no la superficie riflettente per potermisurare la distanza tra i satelliti coninterferometri di Michelson.Le masse verranno rilasciate dopo chei satelliti avranno raggiunto la loroposizione nella costellazione, quindidovranno essere mantenute ferme,con appositi afferraggi, durante lafase di lancio. Loperazione di rilasciodelle masse risulta essere critica, per-ch non deve influire con il moto dicaduta libera nel vuoto delle sei

masse: ci spiega perch venganorichieste tolleranze geometriche edimensionali cos spinte sui meccani-smi di afferraggio, denominati GPRM(Grabbing Positioning and ReleaseMechanism).Ciascun GPRM costituito da duecomponenti fondamentali: uno dotatodi quattro pistoni (finger) sostenuti dauna flangia, e laltro rappresentato daun elemento (plunger) centrale. Que-stultimo ottenuto mediante un cilin-dro sormontato in un caso da unatesta piramidale, e nellaltro da unatesta conica.Il progetto preliminare LISA Pathfin-der, nellambito del quale il lavoro quipresentato stato svolto, ha lo scopodindagare e verificare la fattibilitdel progetto LISA, utilizzando un solosatellite, il cui lancio previsto per ilgennaio 2015.

La verifica delle tolleranzeLe specifiche prescrivono, per lalli-neamento reciproco dei due plunger,uno scostamento massimo di 10 m intermini lineari e di 300 rad in termi-

ni angolari. I due elementi non sonovincolati rigidamente, ma devono po-tersi accoppiare e disaccoppiare au-tomaticamente in fase operativa, man-tenendo lallineamento nei limiti sud-detti.Al fine di conseguire e verificare talilivelli di accuratezza si assemblatoil sistema di riposizionamento in ca-mera bianca di classe 100, nello spa-zio di lavoro di una macchina di misu-ra a coordinate (CMM) avente unac-curatezza di 0,001 mm: data la ridot-ta dimensione degli elementi in gioco(circa 10 mm di diametro) assume unruolo fondamentale lincertezza di mi-sura associata alle verifiche di alli-neamento, la cui effettiva significativi-t non garantita.Si posta dunque lattenzione sullamisurabilit, e quindi sulla verificabili-t, degli allineamenti, a partire dallediverse fonti dincertezza coinvolte.

Strumenti per la procedura di assemblaggio

Lassemblaggio stato eseguito indiverse fasi, in ciascuna delle quali unelemento mobile stato mosso e posi-zionato per mezzo di un esapodeavente una ripetibilit del movimentolineare di 0,001 mm su un elementomantenuto invece fisso. Al fine di cor-reggere il disallineamento angolareresiduo sono state effettuate rilavora-zioni sulle superfici delle flange, peraggiungere o rimuovere strati dellospessore di 0,001 mm.Il problema dellallineamento pu esse-re suddiviso in due parti: riduzione deldisallineamento fra la flangia su cuivanno montati i finger e il plunger cen-

MISALIGNMENT MEASURABILITY AND GEOMETRIC SPECIFICATIONSChoosing the correct set of geometrical and dimensional product specifica-tions could be a relevant problem. Whenever such requirements need opti-mization, each specification implying cost, feasibility, efficacy and verifia-bility has to be taken into account.An efficient way to deal with complex chains of such tolerances, based ona statistical approach to misalignment probability, is presented.

RIASSUNTOLa scelta di un sistema di tolleranze geometriche e dimensionali costituisceper il progettista un problema spesso rilevante. Quando tale sistema di tol-leranze debba essere ottimizzato bisogna tenere in conto lefficienza rela-tiva delle singole prescrizioni, la loro fattibilit e verificabilit, nonch ilcosto di realizzazione.Si presenta una soluzione statistica per gestire catene complesse di tolle-ranze, basata sulle probabilit di errato allineamento, che appare la pipromettente.

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MISURE MECCANICHE

Misurabilit degli allineamenti in assiemi

D. Vetturi, M. Lancini, I. Bodini, S. Pasinetti

Un caso di studio sullinfluenza delle tolleranze geometricheGLI

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trale (visibili in Fig. 1) e, in seguito,laccoppiamento dei due GPRM inununica struttura (visibile in Fig. 2).

La catena dincertezzePer stimare lincertezza complessivaassociata allallineamento dei dueGPRM stato implementato un model-lo di tipo gerarchico, in cui ciascuncontributo allincertezza stato scom-posto in due componenti: lincertezzalegata alla misura del disallineamentoe lincertezza dovuta alla sua correzio-ne, cio a una eventuale rilavorazioneo spostamento. Inoltre, lincertezza le-gata alla posizione attuale misurata stata considerata dipendente sia dal-lincertezza di misura della CMM, siadalle tolleranze geometriche.La combinazione delle informazioniderivanti da ogni entit geometricaappartenente a un elemento determi-na la definizione della sua matrice diposizione, espressa come combina-zione di tre vettori ortogonali e di unpunto nello spazio. Lallineamento stato quindi calcolato tramite opera-zioni algebriche fra le diverse matricidi posizione.

Geometrie di riferimentoLalgoritmo risolvente, che utilizza ilmetodo dei minimi quadrati, si basasulla stretta definizione matematica delsolido toccato dalla CMM, quindi se vi una alterazione di forma, come unadisposizione asimmetrica delle superfi-ci rispetto a un asse, o una curvaturadellasse stesso, la distribuzione deipunti misurabili risulta affetta da devia-zioni dal modello geometrico indipen-denti dallaccuratezza della macchi-na. In particolare, pu essere portatocome esempio il caso del cilindro, al fi-ne di spiegare come siano state presein considerazione le tolleranze geo-metriche e dimensionali.Per identificare i parametri angolari,cio i coseni direttori, dellasse del cilin-dro stata misurata una serie di puntitoccando col tastatore la superficie late-rale del cilindro stesso, applicando poiil metodo dei minimi quadrati.Questo aspetto risultato ancora pirilevante nel caso qui studiato, acausa delle ridotte dimensioni dellesuperfici misurabili. Nel caso specifi-co, le aree erano dello stesso ordinedi grandezza del tastatore dellaCMM, perci non sempre stato pos-sibile misurare un numero elevato di

punti ben distribuiti sulla superficie,con leffetto di vedere amplificata lin-certezza di misura dei coseni direttoridellasse del cilindro.

Simulazioni Monte CarloIl metodo Monte Carlo stato imple-mentato per simulare ciascuna fase delprocesso dintegrazione. Come mostra-to nella schematizzazione gerarchicadei contributi dincertezza, dapprima stato simulato laccoppiamento fra laflangia su cui andranno montati i quat-tro fingers e lelemento di cui fa parte ilplunger, andando a costituire ciascunGPRM; in seguito stato simulato lalli-neamento reciproco fra i due GPRM,montati su una struttura di prova chericreasse le condizioni operative sulsatellite.La simulazione delle variazioni diforma stata ottenuta generando inmodo casuale, supponendo che le tol-leranze di progetto avessero distribu-zione uniforme, alcune grandezzecaratteristiche dellelemento conside-rato, ad esempio langolo tra superfi-ci nominalmente parallele, la distanzadal centro di punti nominalmente sullacirconferenza, e cos via.La misura del singolo punto, invece, stata simulata dividendo in una grigliala superficie misurabile e scegliendocasualmente, da una distribuzione uni-forme, un punto in ogni sua cella. Aciascuna delle coordinate di tale punto stata poi aggiunta una deviazionecasuale ottenuta per mezzo di duecoseni direttori, generati partendo dadistribuzioni uniformi, e da una distan-za generata ipotizzandone una distri-buzione normale e centrata (NdA: Inrealt la distribuzione ottenuta non propriamente una normale sferica, mauna sua approssimazione di pi facilecalcolo). Per esprimere le informazioni di posi-zione e orientamento sono state utiliz-zate matrici di rototraslazione, perpoi ottenere le informazioni comples-sive di posizione e orientamento: lematrici, rappresentati ciascuna fasedellintegrazione, sono state fra lorocombinate, come si vede in Fig. 3.Inoltre nelle simulazioni si tenutoconto anche dei contributi dincertez-za derivanti dalla movimentazione e

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Figura 1 Assemblaggio tramite esapode della flangia sul plunger

Figura 2 Integrazione completa GPRM, con assi da allineare in evidenza

IL CALCOLO DELLINCERTEZZA

Le accuratezze di tutti i dispositivi uti-lizzati durate le fasi di assemblaggioe allineamento (CMM, esapode e rila-vorazioni) sono state consideratecome contributi dincertezza, in parti-colare sono state introdotte come va-lori iniziali dellincertezza nelle simu-lazioni Monte Carlo effettuate al finedi valutare lincertezza complessivarelativa allallineamento.Per quanto riguarda lincertezza asso-ciata alle misure effettuate per mezzodella CMM, laccuratezza della misu-ra di singoli punti stata suppostatotalmente dipendente dalla macchinae fornita dal costruttore; mentre lin-certezza associata alla definizione diunentit geometrica, da questi deri-vata tramite il metodo dei minimi qua-drati, stata valutata a parte. stato possibile trascurare tutti i con-tributi dincertezza dovuti a possibilieffetti interferenti con la misura, comead esempio la temperatura, grazieallambiente fortemente controllato incui si lavorato.

posizionamento dei componenti mobi-li per mezzo di un esapode e dallerilavorazioni di correzione dei pianidinterfaccia. Per quanto riguarda le-sapode, stata utilizzata come incer-tezza la sua ripetibilit, mentre perquanto riguarda lincertezza legataalle rilavorazioni sono stati considera-ti i valori di tolleranza di lavorazioneforniti dallofficina meccanica che haeseguito i lavori.Dopo aver completato la serie di simu-lazioni per stimare quale allineamen-to complessivo reciproco fra i dueGPRM fosse raggiungibile, sono stateeseguite altre due serie di simulazioniMonte Carlo, una che tenesse contosolo dei contributi dellincertezza dimisura e laltra che considerasse solole prescrizioni di progetto relative alletolleranze geometriche e dimensiona-li. In questo modo stato possibileanalizzare questi diversi contributiallincertezza.

INFLUENZA DELLE TOLLERANZESULLINCERTEZZA

Considerando a titolo di esempio lesimulazioni effettuate per stimare lin-certezza complessiva sullallineamen-to dei due GPRM e focalizzando lat-tenzione sullangolo theta zx, comeprimo risultato sono state identificatequali entit geometriche debbanoessere misurate al fine di ridurre lin-certezza: lincertezza standard asso-ciata allallineamento degli assi dellatesta piramidale e di quella conica risultata pari a 1,7 mrad, mentre lin-certezza standard associata alla misu-

ra del disallineamento, stimata utiliz-zando gli assi dei due cilindri checostituiscono i plunger risultata paria 0,26 mrad.Da quanto detto risulta evidente che,basando la stima dellallineamentoreciproco dei due GPRM sulla misuradegli assi dei due cilindri, ottenutatastando la superficie laterale di que-sti ultimi, si possono ottenere risultatimigliori rispetto alla stima che si ottie-ne utilizzando gli assi della testa pira-midale e di quella conica, ottenutitastando le superfici, dellordine diqualche mm2, delle due teste. In effet-ti stato visto come, coerentementecon le attese, maggiore la superficiemisurabile e minore lincertezzarisultante.Infine, in accordo con lanalisi di sen-sitivit, stato stimato che l85% del-lincertezza sullallineamento com-plessivo deriva dal posizionamento diciascun plunger sulla rispettiva flangiae che le tolleranze geometriche,dimensionali e di forma sono respon-sabili per il 97% dellincertezza sutale posizionamento. Ci permettedindividuare quali siano gli aspettipi critici dellassemblaggio e consen-te di comprendere se e dove sia pos-sibile migliorare la procedura di alli-neamento.

RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI

1. D. Vetturi, M. Lancini, I. Bodini, S.Pasinetti, Relationship between meas-urement uncertainty and verifiabilityof geometric specifications: The casestudy of drilled hole orthogonality,

International Journal of Metrology andQuality Engineering, Volume 4, Issue1, 2013.2. D. Vetturi, M. Lancini, I. Bodini,How geometrical tollerances affect thameasurement of reciprocal allignmentof two different assemblies: a casestudy, 2010, ASME 2010 10th Bien-nial Conference on EngineeringSystems Design and Analysis.3. D. Vetturi, A. Magalini, L. Pagan,Uncertainty assessment on the confi-guration of a mechanical assemblyaccording to tolerance specificationsin design, 2005, 1st ICDES, Vienna(Austria).

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Fig. 3 Propagazione delle matrici di orientamento e posizione

Matteo Lancini ricer-catore di Misure Mecca-niche e Termiche presso ilDipartimento di Ingegne-ria Meccanica e Indu-striale dellUniversit de-

gli Studi di Brescia. La sua attivit diricerca riguarda in particolare lo svilup-po di sistemi di misura in ambienti de-bolmente controllati.

David Vetturi Profes-sore Associato di MisureMeccaniche e Termichepresso il Dipartimento diIngegneria Meccanica eIndustriale dellUniversit

degli Studi di Brescia. La sua attivit diricerca riguarda in particolare temati-che relative alla dinamica dei sistemi emetodologie numeriche per lanalisidelle misure.

Ileana Bodini asse-gnista di ricerca presso ilDipartimento di Ingegne-ria Meccanica e Indu-striale dellUniversit diBrescia. La sua attivit di

ricerca prevalente la diagnostica nondistruttiva tramite analisi modale.

Simone Pasinetti dottorando di MeccanicaApplicata presso il Dipar-timento di Ingegneria Mec-canica e Industriale del-lUniversit di Brescia. Si

occupa principalmente di misure su si-stemi di riabilitazione robotizzati.

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Dipertimento di Ingegneria Elettricae dellInformazione, Politecnico di Barigiaquinto@misure.poliba.it

MEASUREMENT UNCERTAINTY: A COHERENT THEORY OR A SHAKY CONSTRUCTION?This article illustrates a paradox arising from the application of the Supple-ment 1 of the GUM, and of its support software NPLUnc, to a simple pro-blem of uncertainty propagation. The software provides a totally incorrectsolution, i.e. a coverage interval very far from the correct interval, derivedwith a simple theoretical analysis. Since the methods of Supplement 1 applyexactly and strictly the theoretical framework of the GUM, the paradox indi-cates that it contains some flaws.

RIASSUNTOIn questo articolo viene illustrato un paradosso derivante dallapplicazione delSupplemento 1 della GUM, e del suo software di supporto NPLUnc, a un sem-plice probl