Abbiamo di recente partecipato al workshop organizzato da GOM Italia (Buccinasco, MI), filiale italiana dell’omonimo gruppo tedesco che sviluppa e distribuisce soluzioni d’alta ingegneria per la misurazione ottica e l’analisi tridimensionale, con l’obiettivo di mettere in luce in che modo la metrologia ottica 3D sia integrata nelle moderne fasi di sviluppo prodotto, di analisi della produzione e di controllo qualità.
L’evento è stato incentrato, in particolare, sulla presentazione dei più recenti sistemi di misura non a contatto, cioè gli scanner a scansione ottica della serie ATOS, del software GOM Inspect Professional per l’analisi e per l’elaborazione dati, e soprattutto, dell’implementazione di tali soluzioni all’interno di un contesto automatizzato, ovvero mediante le macchine di misura ScanBox. Non a caso Massimo Caccia, General Manager di GOM Italia S.r.l. (Buccinasco, MI), ha aperto il seminario sottolineando la centralità della metrologia ottica, tanto più se inserita in un contesto automatizzato, e quindi in pieno rispetto dei requisiti previsti da Industria 4.0.
Il massimo della scansione ottica
L’ing. Alessandro Salvadori ha illustrato la tecnologia a scansione ottica degli scanner GOM della serie ATOS: «I sistemi di scansione ottica ATOS offrono scansioni accurate, veloci e ad alta risoluzione utilizzando il principio di triangolazione in combinazione con la tecnica di proiezione delle frange». ATOS risulta uno strumento molto avanzato, ricco di funzioni, ideale per la misura e l’analisi tridimensionali di parti industriali in lamiera, stampi e attrezzature, pale di turbine, prototipi, fusioni, ecc. «ATOS non misura singoli punti e non utilizza un fascio laser. La visione stereo cattura in maniera precisa l’intera geometria in esame e genera una nuvola di punti o una mesh di poligoni», precisa Salvadori.
Sono diversi i modelli che compongono la famiglia di scanner a scansione della GOM. Durante il convegno, in particolare, è stato illustrato il funzionamento di Triple Scan, lo scanner più evoluto della serie ATOS. Salvadori: «L’ATOS Triple Scan utilizza una speciale tecnologia di misurazione e proiezione che offre elevata accuratezza, misurazioni più soddisfacenti delle superfici lucide, dati completi su componenti complessi con cavità profonde, riduzione del numero di singole scansioni e quindi una maggiore velocità e semplicità d’uso». Lo strumento è dotato della tecnologia Blue Light a banda stretta, che consente di eseguire misurazioni precise indipendentemente dalle condizioni ambientali di luce. Inoltre, se utilizzato in combina con TRITOP, sistema di misura ottica portatile, è in grado di effettuare la scansione di componenti di dimensioni anche superiori a 30 m.
Alessandro Salvadori: «ATOS Triple Scan può essere supportato anche dal GOM Touch Probe, tastatore per la misurazione puntuale che permette di effettuare misurazioni tattili veloci in aree difficilmente accessibili, di compiere comparazioni dirette con i dati CAD, misurazioni di primitive, misurazioni rapide di singoli punti e allineamenti online».
automatizzata semplice e misura automatizzata con “auto-teaching”.
Analisi e tolleranze geometriche
Oltre all’hardware, GOM propone software specifici per l’analisi e l’elaborazione della misura. In particolare offre GOM Inspect Professional, software per l’analisi di dati di misura 3D nei processi di controllo qualità, sviluppo prodotto e produzione. L’ing. Davide Di Donato ne ha illustrato i principi tecnici di funzionamento, le funzionalità e i vantaggi: «Il software GOM Inspect Professional è adoperato nelle fasi di ricerca e sviluppo, controllo qualità e produzione per analizzare i dati di misura 3D provenienti da altri sistemi GOM quali scanner 3D, scanner laser, CT, CMM e altre fonti». Diverse sono le sue funzioni: importazione di dati CAD, creazione di piani di misura e nuvole di punti 3D, generazione e modifica di mesh poligonali, allineamento dei dati di misura con i dati nominali di progetto (verifica delle tolleranze), analisi dimensionale (2D, 3D, GD&T, SPC) e creazione di report di misura di vario tipo relativi a singole parti o a un intero componente.
«Il software – riprende Di Donato – è stato testato e certificato dal PTB e dal NIST, gli istituti nazionali di metrologia tedesco e statunitense, ed è annoverato nella categoria 1, ovvero quella con le più basse deviazioni di misura». Il funzionamento di GOM Inspect Professional si basa su un “principio parametrico” che costituisce il punto di partenza di ogni singola funzione e che garantisce che tutte le fasi del processo siano tracciabili. «Ciò assicura l’affidabilità del processo per quanto riguarda i risultati di misura e la reportistica, e permette di impostare efficaci metodi di verifica e gestione delle tolleranze di forma, di posizione, di dimensioni, a seconda delle diverse normative e classi di tolleranza», sottolinea Davide Di Donato.
Tra le tante opzioni, ricordiamo in questa sede la possibilità di aggiungere il modulo software VMR per procedure di misura automatizzate. Di Donato: «GOM Inspect Professional in abbinamento a VMR rappresenta la soluzione ideale per effettuare in automatico le operazioni di importazione dei piani di misura, la programmazione offline e online, le simulazioni 3D delle misure, il controllo delle collisioni, la raccolta dei dati, l’analisi e i report di misura».
Il valore aggiunto dell’automazione
Il cuore del workshop è stato incentrato sulle soluzioni GOM in fatto di automazione. Filippo Quaglia è entrato nel vivo dell’argomento: «L’automazione è un concetto a 360 gradi, che deve essere esteso a ogni elemento del processo di produzione, quindi anche alla misura. La metrologia automatizzata permette di crescere in produttività e assicura una maggiore ripetibilità del processo». GOM sostiene questo tipo di approccio industriale e profonde notevoli sforzi per sviluppare continuamente soluzioni tecnologie e avanzate in tal senso. In particolare, propone le macchine di misura ATOS ScanBox: si tratta di “celle” per la misurazione ottica 3D che assicurano un controllo di qualità efficiente nei processi di produzione e fabbricazione. Quaglia: «La gamma prevede nove modelli, variabili per dimensioni e funzionalità a seconda delle taglie dei componenti da analizzare e delle applicazioni».
L’elemento cardine di tutti i sistemi ATOS ScanBox è lo scanner 3D ATOS prima descritto, che è posizionato all’interno della cella e movimentato robot integrati. Quaglia: «Grazie allo scanner posizionato all’interno della cella, è possibile ottenere coordinate 3D a tutto campo acquisendo fino a 16 milioni di punti di misura indipendenti in 1 o 2 secondi». Il sistema è controllato dal software che governa i movimenti dei robot, che analizza ed elabora i dati delle rilevazioni e delle misure; ed è gestibile attraverso un’interfaccia semplice e intuitiva. L’intero sistema, che è composto da componenti hardware affidabili e robusti, resistenti all’usura, e che garantiscono grande precisione ed elevata velocità, è proposto in assoluta conformità rispetto ai più stringenti requisiti della Direttiva Macchine. Gli ScanBox possono essere dotati anche di un modulo software aggiuntivo, la cosiddetta “cella di misura virtuale” VRM. Filippo Quaglia entra nel dettaglio: «VRM simula tutti i movimenti dei robot all’interno della cella virtuale prima che essi siano realmente eseguiti; in questo modo possono essere previsti ed evitati contatti e rotture».
Rispetto alle CMM tattili tradizionali, l’ATOS ScanBox è in grado di ridurre i tempi per la misurazione e l’analisi di un componente di oltre il 50%; ciò è stato mostrato dal vivo durante il workshop confrontando i tempi di misura di un componente complesso in lamiera: 70 minuti per la CMM contro i circa 30 minuti per ATOS ScanBox. «Nei 30 minuti impiegati dalla cella – precisa Quaglia – sono state comprese le attività di fotogrammetria, scansione 3D, analisi completa ed elaborazione dei report, che il software ha gestito in maniera completamente automatica».
Un’importante caratteristica da rilevare è la capacità di “auto-apprendimento” dei sistemi ScanBox mediante la funzione Auto-Teaching. Grazie all’integrazione col modulo VRM, l’auto-teaching consente al sistema di acquisire le giuste competenze per la programmazione dei robot e di “imparare” a effettuare misurazioni anche in presenza di attività non ripetitive. Quaglia: «Questa funzione permette di ridurre gli sforzi di programmazione e di abbassare ulteriormente il tempo ciclo della misura».
Tutti modelli ATOS ScanBox (denominati 4105, 5108, 512, 6130, Series 7 e Series 8 dal più piccolo al più grande) si distinguono per la loro struttura compatta, e integrano diverse tecnologie GOM per la metrologia automatizzata a seconda delle dimensioni delle parti da misurare e del tipo di applicazione. I modelli ATOS ScanBox 4105, 5108 e 5120, in particolare, non devono essere ancorati al pavimento e non necessitano di tavole di misura speciali. Filippo Quaglia continua: «ATOS ScanBox assicurano misurazioni, ispezioni e segnalazioni automatiche, affidabili, ed eseguite in alta velocità. Sono soluzioni complete, molto flessibili, applicabili a un’enorme varietà di pezzi e materiali, che permettono di generare report precisi e di snellire i processi di realizzazione e sviluppo prodotto, ideali per qualsivoglia ambiente di produzione».
Il ruolo della misura 3D in Industria 4.0
Nell’ultima parte del seminario è stato spiegato che soluzioni GOM come quelle descritte trovano la loro massima espressione all’interno di Industria 4.0, il grande “contenitore” in cui l’integrazione di tecnologie d’ultima generazione, automazione e digitalizzazione può generare condizioni di lavoro che migliorano la produttività degli impianti e la qualità dei manufatti. Filippo Quaglia: «La metrologia ottica automatizzata è diventata uno standard per lo sviluppo e la produzione di manufatti industriali. Purtroppo esistono ancora diversi “ostacoli” che ne rallentano la diffusione, come per esempio l’utilizzo di disegni cartacei, la mancanza di formazione specifica, l’impiego di linguaggi di ispezione non standardizzati, ecc. GOM supporta gli stampisti, e più in generale gli utilizzatori, in questo delicato passaggio, aiutando per esempio il cliente nel sostituire i disegni 2D con progetti 3D CAD e formandolo per l’ispezione digitale».
Pubblico molto interessato
Il seminario tecnico organizzato da GOM ha fatto registrare il tutto esaurito; i tanti tecnici presenti, in rappresentanza di altrettante aziende manifatturiere, hanno dimostrato vivo interesse per gli argomenti trattati formulando domande e proponendo ai relatori casi ed esempi applicativi. Oltre alle soluzioni di misura e di automazione, sono stati descritti i sistemi di sostegno e gli accessori complementari della stessa GOM e della Homberger WITTE. L’evento, inoltre, è stato arricchito da alcune dimostrazioni dal vivo della tecnologia proposta e da testimonianze di due aziende di livello quali Eco 3 Valente (software di simulazione pressocolata) e Metrologia S.p.A. (servizi avanzati nel campo della misura), le quali hanno introdotto con successo nel proprio ciclo di lavoro le tecnologie GOM, riducendo i tempi di sviluppo prodotto e velocizzando il time-to-market.
Misura a 360 gradi
GOM è un’azienda che da oltre 25 anni sviluppa, produce e distribuisce software, macchine e sistemi automatizzati per la misurazione ottica di coordinate 3D e per l’analisi 3D. L’azienda offre soluzioni del massimo livello tecnologico e costantemente aggiornate, messe a punto da un team di oltre 100 ingegneri, matematici e scienziati nei reparti di ricerca e sviluppo nella sede di Braunschweig in Germania. Con oltre 60 uffici sparsi nel mondo, GOM assicura una consulenza approfondita e un’assistenza professionale in lingua grazie ai propri collaboratori che operano in loco. Inoltre, mette a disposizione l’ampio bagaglio di conoscenze in materia di processi produttivi e di tecnologia di misurazione organizzando corsi di formazione, conferenze e workshop basati su applicazioni pratiche dei sistemi. Attualmente, l’azienda conta più di 10.000 installazioni nel mondo concepite per migliorare la qualità dei manufatti, per accelerare lo sviluppo dei componenti e per ottimizzare i processi di produzione di aziende internazionali operanti nei settori automotive, aerospaziale, dei beni di consumo, ecc., oltre che per supportare università e istituti nella loro attività di ricerca e sperimentazione.