Articoli con tag meccatronica

Il laboratorio del LIAM per un giorno a MC4 – Motion Control for

In occasione di MC4 – Motion Control for, LIAM, il Laboratorio di Ricerca Industriale specializzato sull’automazione di macchine automatiche per il Packaging, aprirà per la prima volta al pubblico il proprio laboratorio di test, traslocando per un giorno le sue piattaforme di test e automazione nell’area espositiva della mostra convegno.

Ai visitatori di MC4 LIAM mostrerà come sia possibile valutare le prestazioni delle principali funzionalità richieste ai moderni sistemi di controllo del movimento.

Come è noto, infatti, la fusione di meccanica, elettronica e informatica nelle soluzioni meccatroniche rende particolarmente complessa la valutazione delle performance delle macchine automatiche. Il motion control è l’esempio più marcato di quanto sia significativa l’incidenza dei componenti elettronici e informatici su precisione, velocità e prestazioni del sistema.

Le attività che LIAM porterà a MC4 si soffermeranno su tre aspetti principali.

Per verificare le prestazioni dinamiche legate all’errore di inseguimento, si mostrerà come, attraverso un benchmark meccanico, sia possibile determinare le performance delle funzionalità a disposizione del progettista.

Altro aspetto di fondamentale importanza è la crescente potenza di calcolo richiesta per espletare alcune delle funzionalità richieste ai moderni sistemi di motion control, come l’emulazione di camme meccaniche: attraverso un secondo allestimento dimostrativo sarà possibile dimostrare come analizzare l’utilizzo della CPU in funzione del numero di assipresenti nel sistema.

Infine, attraverso un’applicazione di riferimento sviluppata ad hoc dagli ingegneri del laboratorio LIAM, si mostrerà come sia possibile ricavare informazioni sulla qualità del sistema di motion control.

Non perdete questa opportunità unica di vedere questi test dal vivo e di parlare con i tecnici del LIAM. La partecipazione alla mostra convegno e alle attività del LIAM è gratuita previa registrazione on line.

Leggi tutte le informazioni su MC4 su Automazione e Strumentazione / Fiera Milano Media

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NEFTECH Tecnology: la filiera dell’high tech per sfidare i mercati globali

Neftech Technology è la risposta intelligente e lungimirante di sei aziende con importante know-how e specializzazione dell’Emilia-Romagna che hanno deciso di diventare una rete d’impresa per moltiplicare i risultati grazie alle rispettive competenze e capacità.
L’ambito d’azione è la ricerca e lo sviluppo con la fornitura di servizi di progettazione, test e sviluppo prototipale nell’industria, servizi che coinvolgono i sei attori dell’iniziativa: Ghepi, Tec Eurolab, Procomec, Gruppo Crp, Itg e Deltatech. Il loro obiettivo è fornire un nuovo servizio avanzato e customizzato per la realizzazione di progetti integrati, complessi e multi-competenze, comprendente servizi di progettazione, test e sviluppo prototipale con particolare riferimento alla meccanica e alla meccatronica.[..]
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Il Club degli Innovatori, un “think tank” a misura d’impresa

Tavolo di lavoro Club Innovatori

Tavolo di lavoro Club Innovatori

Col 2013 si chiudono i primi cinque anni di attività Club degli Innovatori di Confindustria Modena, che ad oggi conta 139 iscritti e 21 tavoli di lavoro. L’ultimo incontro del 2013, sull’impiego degli adesivi strutturali nella progettazione meccanica, si è tenuto a fine novembre con la collaborazione della società di consulenza Crit Research e dell’azienda Duna Corradini. «Gli adesivi offrono importanti miglioramenti progettuali come l’impermeabilizzazione, la resistenza a condizioni particolarmente critiche e la riduzione del peso finale», hanno rimarcato Andrea Federzoni del team R&D di Duna Corradini e il docente di progettazione meccanica all’Università di Parma Alessandro Pirondi.

Ogni tema al centro dei tavoli di lavoro si costruisce grazie a una sezione ad hoc del sito Internet di Confindustria Modena dove le aziende sono invitate a esprimersi con suggerimenti e proposte. L’associazione di via Bellinzona completa poi l’organizzazione dell’evento con l’individuazione dei relatori e degli esperti più accreditati.

Per il nuovo anno è già stato messo in calendario “Simulazione ibrida e collaudo virtuale di sistemi meccatronici”. L’appuntamento è fissato per martedì 21 gennaio alle ore 14.30. Anche in questo caso con la supervisione tecnica di Crit Research. Guest speaker sarà Marcello Pellicciari, docente all’Università di Modena e Reggio Emilia.

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The Quality Gate Model Defines the Basis of the 2° Benchmark Forum Italia

The second edition of the Benchmark Forum Italia organizzed by CRIT Research and ITQ will take place in Bologna the 15th of October 2013. The aim of this conference is to stimulate an open exchange between engineering solution providers, OEMs and end users. The underlying concept is guided by the Quality-Gate model which evolved as a best practice as developed by leading German machine builders and as formulated as a guide line by the VDMA (German Engineering Federation).

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2° Benchmark Forum Italia – Ingegneria Intelligente

The second edition of the Benchmark Forum Italia takes place in Bologna the 15th of October 2013. This year’s edition will see the participation of CRIT Research, ITQ, Veripack, of the five solution providers Bosch Rexroth, Lenze, PTC, Rockwell Automation and Schneider Electric. Each of these latter five solution providers will also bring in an OEM demonstrating a successful implantation of an engineering solution. Prosegui la lettura »

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Benchmarking di piattaforme commerciali per l’automazione: motion control

Autori: Matteo Sartini, Consorzio LIAM – Gianluca Berghella, CRIT Research
Articolo pubblicato su Automazione Integrata, Settembre 2012

Le prestazioni di una moderna macchina automatica per il mondo del packaging dipendono in gran parte dalle prestazioni del motion control.

Il motion control è l’insieme delle tecnologie e dei dispositivi che governano gli organi meccanici in movimento. La precisione nel controllo del movimento rappresenta un fattore chiave che influisce fortemente sulle prestazioni della macchina. L’attività di benchmark portata avanti dal laboratorio LIAM intende analizzare le performance del motion control attraverso la definizione e l’esecuzione di un insieme di test che possano confrontare le soluzioni disponibili sul mercato e individuare quelle più adatte a risolvere un determinato tipo di problema. L’analisi del motion control può essere effettuata confrontando le prestazioni delle diverse soluzioni su un carico di riferimento che abbia le stesse caratteristiche (nel caso in esame stesso rapporto tra inerzia del carico ed inerzia del motore) rispetto all’azionamento e al motore preso in considerazione.

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Figura 1 - Benchmark meccanico di riferimento

Benchmark meccanico di riferimento

Il benchmark meccanico di riferimento (Figura 1) consiste in un carico collegato per mezzo di un giunto a soffietto (accoppiamento rigido) all’albero del motore della piattaforma con la quale si vogliono eseguire i test. Il carico è costituito da un albero condotto al cui estremo è fissato, stretto fra due dadi, un volano. L’albero condotto è montato su due cuscinetti a sfere (che fanno parte della struttura portante) ed è in grado di ruotare attorno al proprio asse. Per testare lo stesso sistema meccanico su diverse piattaforme al fine di analizzare in maniera accurata il comportamento dell’azionamento è necessario conoscere il modello del carico (modello noto) e tutti i parametri del modello (attriti, inerzie, …). Nel caso dell’inseguimento di traiettoria l’interesse è focalizzato sul fatto che l’inseguimento avvenga rispettando la traiettoria specificata. Nelle situazioni reali l’azionamento inseguirà la traiettoria ideale con un certo errore. In generale, la differenza tra la traiettoria ideale e quella reale può essere causata da:

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Progettare software per il controllo di macchine

L’INSIEME DELLE FUNZIONALITÀ CHE UNA MODERNA MACCHINA AUTOMATICA DEVE IMPLEMENTARE RENDE EVIDENTE CHE LA PROGETTAZIONE DELLA LOGICA DI CONTROLLO È UN COMPITO DIFFICILE CHE COINVOLGE COMPETENZE MULTIDISCIPLINARI.

Autori: Eugenio Faldella (Università di Bologna), Matteo Sartini (LIAM)
Articolo pubblicato su Automazione Integrata, luglio 2012

È indubbio che il “successo” di una macchina automatica, dal punto di vista funzionale e prestazionale, discende primariamente dalle scelte progettuali operate in sede di definizione della sua struttura meccanica. Tuttavia, dallo stesso punto di vista, è fondamentale anche il ruolo svolto dal sistema di elaborazione preposto al controllo della macchina, essendo sempre più ampio e rilevante lo spettro dei compiti ad esso affidati.

Problematiche nello sviluppo di software di controllo.
In generale, la definizione della struttura hardware del sistema di controllo non pone particolari difficoltà. Il progettista, infatti, può trovare direttamente sul mercato “soluzioni sufficientemente universali” con spiccate caratteristiche di modularità, di espandibilità, di diretta compatibilità con il campo e tecnologicamente avanzate come: potenti unità di calcolo, controllori dedicati a funzioni speciali, dispositivi di I/O intelligenti, infrastrutture per la reti di comunicazioni.
Sfortunatamente, il principio “buy, plug & play” ha limitata applicazione nella progettazione del software del sistema di controllo. Le tipologie di componenti di libreria software che il progettista può trovare direttamente sul mercato (COTS – Commercial-Off-The-Shelf) riguardano tipicamente solo le infrastrutture software per la gestione delle reti informatiche e dei componenti remoti, gli ambienti di sviluppo e gli ambienti run-time. Questi componenti software supportano adeguatamente il progettista solo per quello che riguarda l’implementazione delle funzionalità di alto livello e basso livello, rimanendo tipicamente nei domini delle interfacce uomo macchina (HMI), della regolazione ad anello chiuso, del motion control e delle connessioni tramite bus di campo di componenti intelligenti remoti. La grande voragine esistente nel mezzo deve essere riempita dagli sviluppatori software. Ancora oggi manca, da parte dei fornitori di tecnologie per i sistemi di automazione industriale, un supporto concreto alla definizione di strutture software generali (design pattern), che possano guidare il progettista software nella definizione dell’architettura di controllo.
Come in molte altre applicazioni ingegneristiche, il problema viene affrontato mediante un approccio “divide et impera”: ispirandosi ai principi fondamentali della decomposizione e astrazione, si procede alla partizione dell’intera logica di controllo della macchina automatica in componenti più semplici e di più facile utilizzo, organizzati in un’architettura multilivello che rispecchia, almeno in una certa misura, la struttura meccanica e la dotazione di sensori e attuatori.

I fattori che incidono sui costi associati al ciclo di sviluppo del software.
Al di là delle attuali limitazioni tecnologiche e delle oggettive difficoltà che la progettazione di un sistema indubbiamente complesso comporta, altri fattori possono in generale concorrere ad estendere in maniera indesiderata i tempi, e conseguentemente i costi, di sviluppo e manutenzione del software. Prima di tutto, il ruolo ancillare spesso attribuito all’attività svolta dai progettisti software tende ad avallare la realizzazione di prototipi “rapidamente operativi” che possano fungere da veicolo per la verifica sperimentale delle prestazioni effettivamente conseguibili con le macchine dal punto di vista meccanico. In questo modo passa in secondo piano la necessità di realizzare sistemi caratterizzati da una struttura solida e flessibile. In secondo luogo, il limitato potere espressivo (della maggior parte) dei linguaggi di programmazione attualmente disponibili per le piattaforme PLC-based e PC o soft-PLC-based preclude la piena applicabilità delle metodologie di programmazione orientata agli oggetti. Non è quindi sorprendente che i costi associati al ciclo di sviluppo del software crescano ben oltre il budget pianificato.

Esperienze aziendali dimostrano come su macchine completamente diverse si possa implementare il 40-45% dello stesso codice di controllo.

L’architettura software “machine-independent & platform-independent”.
Al fine di aiutare a risolvere questi problemi, molte proposte interessanti sono state recentemente riportate nella letteratura scientifica e tecnica. Tra queste, alcune mirano a migliorare il rapporto costo-efficacia del complessivo processo di progettazione (ad esempio l’approccio meccatronico), favorendo e stimolando concurrent engineering, co-design e co-simulation. Altri approcci suggeriscono l’uso di linguaggi di modellazione (ad esempio UML) e di strumenti automatici per la generazione automatica di codice per migliorare la progettazione, il processo di sviluppo e la manutenzione del software.
Una soluzione efficace ai problemi citati non può derivare esclusivamente dalla collaborazione sinergica tra i progettisti dei vari gruppi di lavoro, così come dall’uso di potenti strumenti CAD-CAE e di ambienti di sviluppo integrati. Un ulteriore elemento chiave per migliorare decisamente la qualità del software e la produttività consiste nella definizione di un framework di riferimento che comprenda un set completo di componenti altamente riutilizzabili per la logica di controllo che, incentrati sulle funzionalità trasversali che caratterizzano il dominio dell’automazione, possano aiutare i progettisti durante il processo di modellazione e strutturazione delle loro applicazioni in base alle esigenze specifiche.
La realizzazione di un’architettura software quanto più possibile “machine-independent & platform-independent” risulta fondamentale non solo per ridurre drasticamente i tempi di progettazione di nuovi sistemi, ma anche per favorire l’intercambiabilità dei progettisti, oltre che delle piattaforme computazionali, in scenari affini. In tale ottica, riveste particolare rilievo la sistematica e coerente applicazione del principio “divide et impera”, e, conseguentemente:
i. l’identificazione di idonei criteri per la decomposizione funzionale del sistema complessivo in termini di una gerarchia di entità, astratte o concrete, opportunamente cooperanti;
ii. la definizione del ruolo e delle funzionalità di ciascuna entità (“what to do”), nonché delle relative interfacce e dei protocolli previsti per l’interazione con altre entità operanti nello stesso livello o nei livelli adiacenti della gerarchia;
iii. l’identificazione dei modelli di riferimento per la definizione formale del comportamento delle singole entità (“how to do”);
iv. l’identificazione dei modelli di riferimento per la definizione delle modalità di esecuzione dei compiti da parte delle singole entità (“when to do”).
Parimenti importante ai fini della riusabilità del software e della portabilità delle applicazioni è l’identificazione di efficaci design pattern orientati specificatamente al dominio applicativo delle macchine automatiche, quali la virtualizzazione della dotazione sensoriale e/o del sottosistema di attuazione di una macchina, il controllo della qualità del prodotto, la gestione delle informazioni di diagnostica.
Con un approccio metodologico, conforme al paradigma MDA (Model-Driven Architecture), è possibile definire, per ogni tipologia di problema affrontato, un modello di riferimento che abbia adeguata capacità espressiva (“la base di conoscenza”), e procedere, una volta per tutte, allo sviluppo del correlato programma (“il motore inferenziale”), in modo da conseguire prestazioni e comportamenti anche fortemente differenziati a partire dalla semplice configurazione parametrica del modello, piuttosto che attraverso lo sviluppo di codice ad hoc. Esperienze aziendali dimostrano come su macchine completamente diverse si possa implementare il 40-45% dello stesso codice di controllo.

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Creazione di posti di lavoro e nuove attività di ricerca industriale: LIAM chiude positivamente il primo anno di attività

A distanza di circa un anno dall’inaugurazione, il laboratorio LIAM è entrato pienamente nella fase operativa con lo sviluppo delle prime attività di ricerca industriale per le imprese aderenti (le aziende socie IMA SpA, SITMA SpA, SACMI SC, SELCOM SpA e l’azienda cliente Tetra Pak Packaging Solutions SpA): Virtual commissioning, Diagnostica predittiva di malfunzionamenti,  Sviluppo librerie ed applicazioni software per il controllo macchina e Sviluppo di una piattaforma per il benchmarking di architetture commerciali (www.liamlab.it)

Parallelamente, come previsto, sono state sviluppate nuove competenze professionali grazie all’inserimento di giovani laureati e laureandi in discipline tecniche.
Attualmente sono occupati presso LIAM:
- 3 laureati assunti direttamente dal LIAM come dipendenti (due Ingegneri dell’Automazione e un Ingegnere Meccatronico)
- 4 laureati assunti dal LIAM tramite assegno di ricerca (due Ingegneri Informatici, un Ingegnere dell’Automazione e un Ingegnere Meccanico)
- 6 laureandi che svolgono tesi sperimentali (quattro laureandi in Ingegneria dell’Automazione, uno in Ingegneria Elettronica e uno in Ingegneria Meccatronica).

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SmartBird – bird flight deciphered by FESTO

For a couple of years the German company FESTO which is a world leader in providing automatization technologies has initiated a program of cooperation with the world of sciences and research. Actually, this program which is called Bionic Learning Network has been organized in a systematic fashion involving some of the most renown research centers, universities and Research & Development associations from all around the world. The goal of this network is to understand principles governing nature and based on the found principles to develop concepts, prototypes and new ideas and to transfer these into technological and industrial applications.

SmartBird di FESTO

An image of SmartBird by FESTO

The objectives decleared in this program are:

  • Analyzing the needs of the market in a strict dialog with the client
  • Trasfering the efficient strategies typically found in nature into automatization technologies
  • Identifying new products and new product ideas
  • Experimenting with new technologies and new production processes
  • Developing products of elevated energetic and biomechanic efficiency

One of the most recent of the many fascinating projects put forward by FESTO is the so called SmartBird. It deals with a real “gull robot”  being able to take off, to fly and to land independently mimicking the wings’ beating and all other movements typical for a bird.  It is an ultralight model aircraft (its weight is below half a kilogram) characterized by excellent aerodynamic properties and  a high agility. Its two wings do not only move up and down as the ones of a bird, but based on an “active articulated torsional drive unit” and a complex control system the wings can even incline. These aspects allow SmartBird to obtain a flying efficiency which have never been reached before.Festo claims that the functional integration of coupled drives has led Festo to develop new ideas and to acquire new knowledge (even with respect to fluid dynamics)  which could be transferred to the development and the optimization of hybrid drive technology.

Italian Version: Festo lancia SmartBird, il “gabbiano robot”

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Festo lancia SmartBird, il “gabbiano robot”

Da alcuni anni l’azienda tedesca FESTO, leader mondiale nella fornitura di tecnologie per l’automazione, ha avviato un programma di cooperazione con il mondo della ricerca denominato Bionic Learning Network: di fatto si tratta di una collaborazione strutturata dall’azienda tedesca con alcuni fra i più rinomati centri di ricerca, università e società di R&D a livello internazionale, finalizzata a sviluppare concept, prototipi, nuove idee ispirate ai principi che caratterizzano e governano la natura, da trasferire in applicazioni tecnologiche e industriali.

SmartBird di FESTO

Un'immagine di SmartBird di FESTO

Questi gli obiettivi dichiarati di tale programma:

  • analizzare le esigenze del mercato in stretto dialogo con i clienti
  • trasferire le strategie di efficienza tipiche della natura nella tecnologia dell’automazione
  • identificare nuovi prodotti e nuove idee di prodotto
  • provare nuove tecnologie e nuovo processi produttivi
  • sviluppare prodotti ad elevata efficienza energetica e biomeccatronici

Fra i numerosi ed affascinanti progetti portati avanti da FESTO, si segnala il più recente, denominato SmartBird, un vero e proprio “gabbiano robot”, in grado di spiccare il volo, volare ed atterrare autonomamente, imitando fedelmente il battito d’ali e tutti i movimenti caratteristici di un volatile. E’ un aeromodello ultraleggero (il suo peso è inferiore al mezzo chilogrammo), dotato di eccellenti qualità aerodinamiche e di una notevole agilità. Le sue ali non solo battono come quelle di un uccello, muovendosi su e giù, ma, grazie ad un azionamento torsionale articolato attivo (active articulated torsional drive unit) e ad un complesso sistema di controllo, modificano anche la propria inclinazione e consentono a SmartBird di ottenere risultati, in termini di efficienza nelle operazioni di volo, mai raggiunti fino ad ora.  

Festo afferma che l’integrazione funzionale di azionamenti accoppiati ha portato all’azienda nuove idee e conoscenze (anche nell’ambito della fluidodinamica) che potranno essere trasferite allo sviluppo e ottimizzazione della tecnologia degli azionamenti ibridi.

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