Il rilevamento della posizione potenzia la produzione intelligente...

Il concetto di produzione intelligente esiste già da tempo. In sostanza, il suo obiettivo è rendere i processi più efficienti e adattabili alle mutevoli esigenze del mercato. Tutto ciò viene ottenuto mantenendo elevata la qualità della produzione, la sicurezza dei lavoratori e il tempo di attività delle attrezzature. Il rilevamento della posizione svolge un ruolo chiave nel raggiungimento di questo obiettivo.

Rendendo più intelligente un impianto o un processo di produzione, anche le aspettative dei clienti vengono soddisfatte con maggiore rapidità. Ciò potrebbe includere la creazione di prodotti più personalizzati e su misura per soddisfare esigenze specifiche, che altrimenti sarebbero inefficienti o non redditizi da produrre. Nei settori altamente competitivi, avere una mentalità più intelligente e agile potrebbe fare la differenza tra rimanere al passo o restare indietro. Ma quando si tratta di attuare metodologie intelligenti a livello di produzione, quali tecnologie sono disponibili?

Il rilevamento della posizione è un elemento cruciale di molti processi di produzione più intelligenti, in particolare per quanto riguarda l’automazione della fabbrica. Attività come il pick-and-place o l'assemblaggio di prodotti richiedono che l'attrezzatura conosca con estrema precisione la propria posizione per potersi muovere con precisione: informazioni che possono essere ottenute utilizzando i sensori di posizione. A seconda del tipo, questi sensori possono determinare la posizione di un oggetto direttamente trovandone la posizione assoluta o indirettamente misurandone lo spostamento relativo.

Un esempio comune è il sensore di posizione induttivo. Basandosi sui principi dell'induzione elettromagnetica, questi sensori di posizione consentono il rilevamento senza contatto di oggetti metallici. I target conduttivi causano disturbi nel campo magnetico, che vengono rilevati dall'elemento sensibile. Poiché solo gli oggetti metallici influenzano il campo magnetico, il rilevamento della posizione induttivo non può essere utilizzato per rilevare oggetti non metallici come la plastica. Ma il vantaggio è che il sensore ha meno probabilità di essere influenzato dall'accumulo di polvere o sporco perché questi non influenzano il campo magnetico. Ciò li rende ideali per il funzionamento negli ambienti industriali più sporchi.

Un altro tipo è l'encoder di posizione ottico. Questi sono tipicamente costituiti da un LED e un fotorilevatore, con un disco ottico o una scala a seconda che l'encoder stia misurando lo spostamento lineare o rotatorio. Gli encoder ottici possono funzionare a risoluzioni elevate, rendendoli ideali per applicazioni in cui è importante l'alta precisione, come una macchina CNC.

Quando i fotoni di luce vengono catturati dal fotorilevatore, viene generato un debole segnale elettrico. Questo deve essere amplificato utilizzando un circuito di condizionamento del segnale prima di essere digitalizzato con un convertitore analogico-digitale (ADC). Può quindi essere ricevuto da una CPU o da un microcontrollore, che è in grado di calcolare la posizione dell'oggetto in base al segnale. L'unità di elaborazione è in grado di riconoscere eventi come il superamento dei punti di riferimento e può immediatamente adottare misure correttive all'interno di un sistema a circuito chiuso.

È fondamentale che questi processi di rilevamento, condizionamento e digitalizzazione siano all’altezza. Guasti o imprecisioni del sensore potrebbero portare alla fabbricazione errata dei prodotti, con conseguente calo della produttività e spreco di materiali e tempo.

Quando un codificatore viene sviluppato per la prima volta, può essere costituito da componenti discreti o circuiti integrati (IC) disponibili in commercio. E per volumi di produzione bassi, questa potrebbe essere una soluzione adeguata. Ma per un sistema di sensori che supera la concorrenza, è preferibile optare per un IC specifico per l'applicazione o ASIC.

Un ASIC è semplicemente un circuito integrato progettato e prodotto pensando alla sua esatta applicazione. Questo approccio su misura alla progettazione dei circuiti integrati si traduce in un chip completamente ottimizzato per il suo ruolo, spesso con un consumo energetico ridotto e dimensioni del chip più piccole come ulteriori vantaggi per le sue prestazioni migliorate.

La scelta del design ASIC offre anche la protezione IP per rassicurare i produttori di sensori che il loro IP non sarà reso disponibile alla concorrenza, mantenendoli un passo avanti. La natura dello sviluppo e della progettazione di circuiti integrati personalizzati rende inoltre molto più difficile il reverse engineering rispetto a un circuito integrato standard, offrendo un ulteriore livello di difesa.