MISURE DIMENSIONALI
Valerio Marcotuli 1, Maurizio Colombo 2, Marco Tarabini 1
Misure dimensionali di alberi forgiati mediante scanner laser 2D a triangolazione
trollando la corsa della pressa; 2) lunghezza totale o distanza tra variazioni di sezione; 3) rettilineità complessiva lungo l’asse principale. Generalmente la forgia aperta rappresenta un ambiente ostile, a causa della presenza di polvere, temperature elevate, rumore e vibrazioni. Di conseguenza, i metodi e le strategie convenzionali per il monitoraggio del procesRIASSUNTO so spesso non risultano adatti in queIn questo articolo, descriviamo un sistema di misura senza contatto per la sto contesto industriale. Al giorno sezione di barre forgiate, basato su uno scanner laser 2D che osserva l’og- d’oggi la maggior parte delle forge getto da una posizione fissa. Il sistema acquisisce scansioni multiple del pro- utilizza misure di contatto, eseguite da filo, poi un algoritmo di machine vision ricostruisce la geometria per stimarne un operatore con calibri manuali/ le dimensioni. L’incertezza tipo, quantificata sia sperimentalmente sia me- meccanici. Questo metodo è lento, diante simulazioni, è inferiore a 3 mm quando si misurano oggetti con di- potenzialmente pericoloso e, sopratmensioni di 1 m. tutto, impreciso poiché la misura dipende strettamente dalle capacità dell’operatore che MISURE IN FORGIA APERTA: tende ad allontanarsi il più IERI, OGGI E DOMANI velocemente dal pezzo incandescente [1]. La produzione di alberi in acciaio ha un La tecnologia di misurazioruolo centrale nell’industria manifattune dimensionale senza conriera di dispositivi meccanici. I prodotti tatto può essere una valida di dimensioni più importanti (lunghezalternativa per questo scoze superiori ai 6 m, diametri prossimi o po: un possibile metodo di superiori a 1 m) sono di solito realizzati misura è quello della triantramite forgiatura a stampo aperto e golazione a laser blu, con rappresentano la base per la produziolunghezza d’onda comprene di alberi turbina o di grossi alberi a sa tra 360 e 480 nm; il laser camme per applicazioni navali. Nell’oosserva il forgiato da una perazione di forgiatura i particolari Figura 1 – Schema di lavorazione in forgia posizione fissa e consente la vengono riscaldati a temperature sua stampo aperto misura di una sola porzione periori a 1.000 °C in forni a gas medella sezione. Siccome il tano; successivamente il pezzo viene lavorato per mezzo di una pressa verti- tempo possibile, evitando di lasciare profilo ruota durante la forgiatura, è cale che, attraverso magli di forme e un eccessivo sovrametallo per le suc- possibile effettuare scansioni multiple dimensioni variabili, modella il mate- cessive fasi di finitura. L’obiettivo gene- durante la lavorazione e quindi, attrariale. Le operazioni vengono controlla- rale è quello di ottenere la forma che verso un sistema di computer vision, è te da un operatore, che da remoto de- minimizzi il sovrametallo da asportare possibile ricomporre il profilo del fortermina la posizione di ogni colpo della nel processo di finitura, per minimizza- giato. pressa sul pezzo d’acciaio attraverso re i costi. In generale, i parametri geoun manipolatore. metrici da controllare durante il pro1 Dip. Meccanica, Politecnico di Milano È fondamentale controllare le dimen- cesso sono: sioni dei semilavorati durante la fase 1) dimensioni caratteristiche delle se- valerio.marcotuli@polimi.it di modellazione per raggiungere le zioni (diametri, lati), che di solito ven- 2 One-off solution - Automation specifiche desiderate nel più breve gono stimate in modo indiretto con- Software Service, Carate Brianza (MB) DIMENSIONAL MEASUREMENTS OF FORGED SHAFTS BY MEANS OF 2D LASER TRIANGULATION SCANNER In this paper, we describe a non-contact measurement system for the section of forged bars based on a 2D laser scanner that observes the object from a fixed position. The system acquires multiple scans of the profile, then a machine vision algorithm reconstructs the geometry for estimating the dimensions. The standard measurement uncertainty, quantified with experiments and simulations, is lower than 3 mm when measuring objects with dimensions of 1 m.
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