Sistema Automatico di Misura "CAD Drive" con architettura e controllo Beckhoff = "CAD Drive" automatic measuring system with Beckhoff architecture and control

Il sistema automatico di misura “CAD drive” con architettura e controllo Beckhoff che si intende sviluppare come progetto di tesi magistrale presso l’azienda Axist, consiste nel realizzare l’automazione del processo di misurazione di un componente con forme e geometrie differenti (tendenzialmente assialsimmetriche) a partire dalla modellazione matematica del pezzo utilizzata a monte per la realizzazione dello stesso. Il processo che si intende automatizzare fa uso, dal punto di vista hardware, di: un complesso di guide con giunti prismatici e rotoidali, una tavola roto-traslante ed un profilometro laser che consente l’estrazione di una nuvola di punti sulla superficie del componente da misurare. Tale struttura era impiegata in passato per altri fini e quindi si è effettuato un processo di retrofitting, funzionale agli scopi desiderati. Tuttavia, non avendo alcuna documentazione in merito alla struttura “ereditata”, la determinazione delle caratteristiche tecniche del sistema è avvenuta tramite un lavoro di ricerca con svariati metodi per risalire ai diversi dati di targa. La “messa in servizio” della struttura è avvenuta a seguito di un’opportuna taratura dei vari guadagni proporzionali, integrativi e derivativi dei motori dei singoli assi. Dal punto di vista software si è fatto utilizzo di alcuni programmi. L’estrazione delle traiettorie da indirizzare al controllo della movimentazione degli assi, a partire dalla modellazione matematica del pezzo in esame, è avvenuta tramite il programma Spatial Analyzer(SA). Quest’ultimo, permette di creare anche l’interfaccia utente adoperata dall’operatore che intende usufruire di tale sistema automatico. Per quanto riguarda la parte dei controlli, si è utilizzato il software TwinCAT di BECKHOFF. Il sistema è definito "CAD drive" in quanto a partire dal file CAD corrispondente al pezzo che si intende misurare, si è effettuata l’estrazione dei vettori normali alla superficie del modello comprensivi della posizione assoluta nello spazio dell’origine degli stessi. A questo punto, si è determinata la catena cinematica che consente la determinazione nello spazio del profilometro laser in funzione dei vari assi presenti. Tuttavia, note le specifiche nonché limitazioni del profilometro, quali inclinazione massima concessa e area di misurazione, si è cercato di far corrispondere i vari vettori estratti dal modello CAD con le posizioni raggiungibili dal sistema di misura. Sfruttando le peculiarità del profilometro, le traiettorie estratte sono state mediate al fine di movimentare il meno possibile la struttura. In questo modo, a valle dell’analisi geometrico-cinematica è stato possibile inviare le posizioni ai controlli dei vari assi gestendo opportunamente il ciclo automatico di movimentazione all’interno del PLC. La fase di sincronizzazione tra quote raggiunte dalla struttura e i dati acquisiti dal profilometro è stata realizzata sfruttando le potenzialità dell’architettura Beckhoff. I limiti di tale sistema sono dovuti essenzialmente al profilometro laser e alla catena cinematica dell’intera struttura. I pezzi che presentano particolari sottosquadri o geometrie complesse non riescono ad essere misurati opportunamente. La snellezza e la semplicità del sistema rispetto a sistemi di misura ben più complessi e costosi (soliti essere usati nel campo) garantisce almeno nei casi di pezzi tendenzialmente assialsimmetrici una maggiore velocità di scansione fondamentale nel contesto industriale.