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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