Tutto_Misure 01/2011 by Tutto_Misure

TUTTO_MISURE

ANNO XIII N. 01 ƒ 2011

IN QUESTO NUMERO Misure di vibrazioni con l’utilizzo di sensori in tecnologia MEMS How MEMS sensors can prevent catastrophic machine failure F. La Rosa

29 CMM: I bracci di misura articolati Articulated Measurement Arms – Features and Performance Verification Standards M. Marasso

Editoriale: Benvenuti ad A&T, e a M&Q! (F. Docchio)

Comunicazioni, Ricerca e Sviluppo, dagli Enti e dalle Imprese Notizie da Enti, Associazioni e Imprese

Il tema: la Taratura crea Valore Il valore della taratura per l’affidabilità della produzione (M. Mosca) Casi di successo: parlano i protagonisti Accredia e il mondo delle imprese (F. Docchio, F. Trifiletti) Calibratori multifunzione e multimetri numerali di precisione (G. La Paglia) Gli altri temi: Misure di vibrazioni e MEMS Monitoraggio del funzionamento di applicazioni industriali (F. La Rosa)

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Gli altri temi: Misure a Coordinate I bracci di misura articolati (M. Marasso) 35 Misure multipunto nella metrologia a coordinate (I. Schmidt) 39 Campi e Compatibilità elettromagnetica Il comportamento a radiofrequenza dei componenti circuitali passivi (C. Carobbi, M. Cati, C. Panconi)

Le Rubriche di T_M: Visione Artificiale Un’introduzione alla Visione Artificiale (G. Sansoni)

I Seriali di T_M: Misure e Fidatezza Le parole della Fidatezza (M. Catelani, L. Cristaldi, M. Lazzaroni, L. Peretto, P. Rinaldi)

Le Rubriche di T_M: la Visione artificiale

I Seriali di T_M: i sistemi RFId Un’introduzione ai sistemi RFId – 1 (E. Puddu, L. Mari)

An introduction to industrial vision G. Sansoni

Le Rubriche di T_M: Metrologia legale Inosservanza delle norme metrologiche (V. Scotti)

47 Storia e curiosità: l’Osservatorio “Valerio” di Pesaro The collection of ancient measurement instruments of the “Valerio” Observatory in Pesaro E. Borchi R. Macii R. Nicoletti A. Nobili

Spazio Associazioni Universitarie di Misuristi Dalle Associazioni Universitarie di Misuristi (F. Docchio, A. Cigada, A. Spalla, S. Agosteo) Le unità del GMMT e le loro Aree di Competenza – 2011 (A. Cigada, M. Gasparetto)

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Le Rubriche di T_M: Metrologia per Capillarità

Sulla verifica della conformità metrologica degli strumenti (G. Miglio)

Manifestazioni, eventi e formazione 2011: eventi in breve

Lo spazio degli IMP La metrologia per l’industria delle comunicazioni quantistiche (M.L. Rastello)

Le Rubriche di T_M: Commenti alle norme

Assicurazione della Qualità – Parte 2a (N. Dell’Arena)

Le Rubriche di T_M: Storia e curiosità La collezione degli antichi strumenti di Ottica dell’Osservatorio Valerio di Pesaro – Parte 1a (E. Borchi, R. Macii, R. Nicoletti, A. Nobili)

Abbiamo letto per voi

News

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Franco Docchio

EDITORIALE

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Benvenuti ad A&T, e a M&Q!

Welcome to A&T, and to M&Q! Cari lettori! Eccoci al primo numero del 2011, il numero che tra l’altro accompagnerà i lettori che partecipano agli eventi Affidabilità & Tecnologie 2011 e Metrologia & Qualità 2011. L’apprezzamento che ha accompagnato la mia conferma come Direttore da parte della Proprietà della testata (l’Associazione GMEE) mi stimola a continuare l’opera intrapresa con entusiasmo e (spero) con soddisfazione da parte di chi mi legge. Il mio impegno a far sì che la rivista accontenti in parte uguale tutti i suoi portatori d’interesse mi ha portato alla scoperta di mondi da me finora poco esplorati, eppure di primaria importanza per l’economia nazionale e internazionale. Uno di questi mondi è quello della taratura, e a esso è dedicato il presente numero, anche e soprattutto a supporto di tutti i nostri lettori e inserzionisti che sono anche Centri SIT, degli Enti di accreditamento e (perché no) degli organizzatori di A&T 2011 che hanno progettato uno spazio di incontri e discussione sulle tarature e sul valore che esse generano. Dunque il numero si apre con un intervento del Direttore del Dipartimento Servizi di taratura Mario Mosca che, a partire dai fondamenti normativi, illustra i vantaggi di un corretto approccio alla taratura e i limiti di un suo uso improprio o superficiale. Segue un contributo a più mani che illustra alcuni “casi di successo” di Aziende aventi attività diverse, che eseguono tarature per conto terzi, per uso interno, o entrambi. I responsabili commentano il valore che l’approccio corretto alla taratura fornisce in termini di affidabilità del prodotto/servizio fornito. Il terzo contributo al tema è un’intervista al Direttore Generale di Accredia, Filippo Trifiletti, che evidenzia il presente e il futuro dell’Ente. Chiude il tema il contributo di un Ricercatore dell’Istituto Metrologico Nazionale, Giuseppe La Paglia, sul ruolo dei moderni calibratori elettrici nella taratura. Infine, alla taratura (e in particolare alla conferma metrologica degli strumenti) è dedicato lo stimolante contributo di Giorgio Miglio in “Metrologia per capillarità”. L’aver dedicato il numero alla taratura non vuole sicuramente esaurire la discussione sul tema: al contrario, è un tentativo (magari un po’ “naif” ma spero efficace) da parte del vostro Direttore di mettere a disposizione la Rivista agli operatori del servizio di Taratura e ai loro portatori di interesse e clienti, per far diventare la Rivista un punto d’incontro e un forum di discussione.

In questo numero si prosegue con l’iniziativa, spero gradita, di dotare la Rivista di nuove Rubriche stabili e di nuovi articoli “a puntate” che affezionino il lettore. La Rubrica che inizia in questo numero è quella riguardante la Visione Industriale, “interpretata” da Giovanna Sansoni che ne affronta gli aspetti relativi alla misura e al controllo di qualità. Anche quest’iniziativa ha il senso di far considerare T_M e T_M News come punto di riferimento per gli operatori della Visione. Inoltre, facendo seguito alla partenza del “seriale della rivista” sulla Fidatezza, il Gruppo di Ricerca di Castellanza mi ha proposto il “seriale” sugli RFId di cui pubblichiamo il primo numero. Seriali e rubriche: una messe di informazioni che, di volta in volta, sono accorpate per i lettori affezionati come “Speciali di T_M”. Completata la parte “formale” di questo Editoriale, lasciatemi commentare brevemente la situazione politica, limitandomi a quanto succede nel settore dell’Università e della Ricerca (con entrambe le iniziali maiuscole!). Due stimoli: (i) il discorso di Walter Veltroni al Lingotto il 22 gennaio, e (ii) la partecipazione di Emma Marcegaglia a “Che tempo che fa” il giorno successivo. Veltroni ha detto (ma non è il primo: l’aveva detto anche Gianfranco Fini): “Per ridurre il debito si può tagliare fondi su tutto, ma non sulla Scuola, sull’Università e sulla Ricerca”. Bene così. Spero che questo impegno possa fare da collante tra maggioranza e opposizione. Emma Marcegaglia, commentando quella che a suo dire è l’”insufficiente azione di governo di questi ultimi sei mesi”, ha detto: “tra le cose positive fatte dal Governo c’è la Riforma dell’Università… tra le cose da fare c’è il rilancio della Ricerca”. Visto che l’Università è una delle sedi deputate primariamente alla Ricerca, l’ho letta come un’ammissione d’incompletezza della Riforma Gelmini, sulla quale non posso che essere d’accordo. Poiché si parla di Ricerca, termino con un pressante invito ai miei colleghi Universitari (e, perché no, anche alle Imprese che credono nel rapporto Università-Impresa): facciamo rete! Pubblicizziamo i nostri siti web sui motori di ricerca con il SEO (Search Engine Optimization). Valorizziamo le attività svolte con siti web curati dal punto di vista della loro esplorazione da parte dei motori di ricerca. Impariamo a “linkarci” a vicenda: questo avrà come conseguenza un aumento di “ranking”. Usiamo gli RSS! Come? Studiamo! Il libro che recensisco in questo numero parla di questo. C’entra con le misure? Certo: si parla della misura della qualità (dei nostri siti web, e quindi, in ultima analisi della ricerca che abbiamo svolto!).

Franco Docchio

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COMUNICAZIONI, RICERCA E SVILUPPO DA ENTI E IMPRESE

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La Redazione di Tutto_Misure (franco.docchio@ing.unibs.it)

Notizie dagli Enti, dalle Associazioni e dalle Imprese

ASSOCIATIONS AND INDUSTRIES This article contains an overview of all the recent news from Measurementrelated Institutes and Associations. Please help us to feed the content of the article by sending all pertinent news to the Director! RIASSUNTO Quest’articolo contiene tutte le notizie recenti degli Enti e delle Associazioni nell’ambito delle misure e della strumentazione. Aiutateci a mantenere le notizie aggiornate inviandole al Direttore! ACCREDIA (www.accredia.it)

la clientela; essa si può garantire solo attraverso adeguate misure, prove e controlli e ciò prevede l’acquisizione dei giusti strumenti e servizi, l’accurata formazione degli addetti, ecc. In tale ottica è fondamentale la sensibilizzazione dei vertici aziendali, che devono guidare un approccio aziendale a queste tematiche finalizzato al miglioraPatrocinio all’evento mento competitivo, non al semplice sul Valore della Taratura adempimento di obblighi previsti dalle Accredia ha concesso il proprio Patro- norme o contenuti nei capitolati dei cinio a “IL VALORE delle TARATURE & committenti. PROVE per l’Innovazione e l’Affidabilità”, l’importante evento dedicato alle industrie manifatturiere utilizzatrici di CEI - COMITATO ELETTROTECNICO strumenti e servizi di misura. L’iniziativa, organizzata nel contesto ITALIANO (www.ceiuni.it) della manifestazione AFFIDABILITÀ Il CEI ha pub& TECNOLOGIE (Torino Lingotto blicato la nuoFiere – 13/14 Aprile 2011), è reava versione lizzata in collaborazione con la della Guida medesima Segreteria Organizzativa CEI 82-25 e con il sostegno della Rivista “Guida alla TUTTO_MISURE; prevede una capilrealizzazione lare attività di comunicazione, rivoldi sistemi di ta a migliaia di industrie utilizzatrici generazione di strumenti di misura, e l’organizfotovoltaica zazione, nei giorni 13 e 14 Aprile 2011, del primo grande Evento collegati alle reti elettriche di Media e Bassa Tensione”. dedicato alla Taratura. Obiettivo dell’Evento è la corretta infor- La guida, allineata con i criteri del mazione a vantaggio della competitivi- DM 06/08/2010 “Incentivazione tà industriale. L’affidabilità rappresenta della produzione di energia elettriuna delle principali caratteristiche che ca mediante conversione fotovoltaicontribuiscono a determinare il vero ca della fonte solare”, fornisce i crisuccesso di un prodotto e a fidelizzare teri per la progettazione, l’installa-

zione e la verifica dei sistemi di generazione fotovoltaica, destinati a operare in parallelo alla rete di distribuzione di Media e Bassa tensione. Rispetto alla precedente edizione, il documento contiene maggiori contenuti. È stato aggiunto l’Allegato D che descrive le prove essenziali da effettuare su moduli e assiemi fotovoltaici a concentrazione solare per verificare i requisiti minimi di sicurezza e qualità del prodotto, mentre l’articolo riguardante la misura dell’irraggiamento solare e gli strumenti di misura è stato completamente aggiornato e ampliato. I restanti contenuti sono stati aggiornati e rivisti. La Guida è disponibile in formato pdf sul Webstore al prezzo di 60 € (48 € per i soci), circa il 20% in meno rispetto alla vecchia edizione, ma con contenuti doppi. La Guida è disponibile anche in formato cartaceo, rilegata a volume, allo stesso prezzo del pdf.

GISI - ASSOCIAZIONE IMPRESE ITALIANE DI STRUMENTAZIONE (www.gisi.it)

Production Expo Ecodesign Expo Mostre Convegno relative a ELETTRONICA INDUSTRIALE, SISTEMI PER PRODUZIONE ELETTRONICA, COMPONENTI ELETTRONICI e INDUSTRIALI, APPLICAZIONI MECCATRONICHE, AUTOMAZIONE di PROCESSO, ENERGIE RINNOVABILI, RISPAR-

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MIO ENERGETICO, BUILDING AU- NPL - NATIONAL PHYSICAL LABORATORY (www.npl.co.uk) TOMATION Piacenza Expo, dal 7 aprile 2011 al 9 aprile 2011

COMUNICAZIONI, RICERCA E SVILUPPO DA ENTI E IMPRESE

UNI – ENTE NAZIONALE ITALIANO DI UNIFICAZIONE (www.uni.com)

ISO – INTERNATIONAL STANDARD ORGANIZATION (www.iso.org)

La 13a Conferenza Internazionale sulla metrologia e le proprietà di superfici ingegneristiche si terrà presso il National Physical Laboratory dal 12 al 15 aprile 2011. Le più vendute norme ISO Un convegno incentrato sulla sono ora disponibili metrologia di superficie, in formato e-book la caratterizzazione Una selezione di standard ISO best- di strumentazione di superfiseller, come la ISO 9001 (gestione cie e le proprietà delle superdella qualità), la ISO 31000 (gestione fici ingegneristiche del rischio) e la ISO/IEC 27001 (gestione della sicurezza delle infor- La Conferenza Met & Props 2011 mazioni), è ora disponibile in formati si concentrerà sui progressi nel compatibili con i lettori più diffusi di e- campo della metrologia di superficie, la caratterizzazione di strubook. Oltre alla versione cartacea e PDF, mentazione di superficie e le progli acquirenti possono scegliere tra i prietà delle superfici di ingegneria. La conferenza mira a rappresentaseguenti formati: re un forum internazionale per 1. Standard formato ePub, compati- accademici, industriali e ingegneri bile con la maggior parte dei let- provenienti da discipline diverse, tori e-book, come il Sony Reader, per incontrarsi e scambiare le proprie idee, i risultati e le ultime ricerBarnes and Noble Nook, ecc. 2. ePub iPad formato ottimizzato per che. Questo è il tredicesimo evento Apple e iPhone, che consente il della serie di grande successo di pieno utilizzo delle funzionalità conferenze, che hanno promosso la topografia di superficie come un di questi dispositivi 3. Mobipocket formato, compatibile campo interdisciplinare nuovo ed eccitante di studi scientifici e teccon Kindle di Amazon. nologici. La selezione di standard e-book com- I temi scientifici coprono: Micro e patibili è disponibile sia in inglese sia Nano metrologia di superfici, struin francese allo stesso prezzo delle mentazione e misura; metrologia norme in formato PDF. per dispositivi MST; Misura e caratIl Segretario generale ISO Rob terizzazione di forme libere; incerSteele commenta: “La serie di sfide tezza, tracciabilità e taratura; per le quali le norme ISO offrono Metrologia AFM/SPM; Tribologia soluzioni continua a ampliarsi al e fenomeni di usura, applicazioni fine di soddisfare le aspettative funzionali, strumenti a stilo e strudella comunità internazionale. Al menti ottici. passo con questi contenuti in continua evoluzione, è normale che Per informazioni e registrazione, anche la forma in cui gli utenti pos- visitare il sito sono ottenere gli standard ISO si http://conferences.npl.co.uk/ met_prop/registration.html evolva”.

Dal Sito UNI: Pubblicata la nuova Norma UNI ISO 31000:2010 sulla gestione del rischio L’introduzione alla nuova norma UNI ISO 31000:2010 riporta: “Le organizzazioni di tutti i tipi e dimensioni si trovano ad affrontare fattori ed influenze interni ed esterni che rendono incerto il raggiungimento dei propri obiettivi. Il rischio è l’effetto che questa incertezza ha sugli obiettivi dell’organizzazione”. Tutte le attività di una organizzazione comportano dei rischi: la loro gestione può essere applicata in qualsiasi momento a un’intera organizzazione, alle sue numerose aree e livelli, così come alle specifiche funzioni, progetti e attività. Applicabile a qualunque tipo di rischio, la UNI ISO 31000 “Gestione del rischio – Principi e linee guida” può essere utilizzata da imprese pubbliche, private o sociali, associazioni, gruppi o individui e, pertanto, non è specifica per alcuna industria o settore. Per saperne di più, consultare la pagina: w w w. u n i . c o m / i n d e x . p h p ? option=com_content&view= article&id=753&Itemid=741& lang=it

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LA TARATURA CREA VALORE

IL TEMA

Mario Mosca

Il valore della taratura per l’affidabilità della produzione industriale

THE IMPORTANCE OF CALIBRATION FOR THE DEPENDABILITY OF INDUSTRIAL PRODUCTION Starting from basic concepts, their definition and their implementation, the importance of calibration is described in the framework of the global economy, to accept the results of measurements that can be performed in different parts of the world, in different phases of the process of production, and of services rendering. A short resumé of the different steps that cause these results is shown. RIASSUNTO A partire dai concetti base, dalle loro definizioni e dalle loro applicazioni si descrive l’importanza della taratura nello scenario di un’economia globale, per garantire l’accettazione internazionale dei risultati delle misurazioni che possono venire eseguite in diverse parti del mondo, in diverse fasi dei processi di produzione e di erogazioni dei servizi. Un breve riepilogo delle principali tappe che hanno portato a questi risultati completa l’esposizione. TARATURA, DEFINIZIONI E APPLICAZIONI

La recente terza edizione del Vocabolario Internazionale di Metrologia (VIM) 2007 rinnova in modo non superficiale la definizione di taratura al punto 2.39. In esso si dà la definizione contenuta nel riquadro qui a fianco. L’introduzione della seconda fase nel significato dell’operazione è solo in parte alleggerita dalla nota 3, che riporta la definizione all’incirca nei termini del VIM del 1993. Quest’operazione è di essenziale importanza per diffondere la riferibilità dei risultati delle misure al Sistema SI delle unità di misura. Infatti, in merito il punto 2.41 recita quanto riportato nel riquadro qui a fianco. Come si vede le definizioni, seppure qui riportate non completamente, chiariscono bene il processo in cui la taratura è inserita, illustrano il lavoro necessario per assicurare un buon livello di fiducia ai risultati delle misurazioni che vengono effettuate, e indicano i limiti di questa fiducia.

Taratura (VIM 2007) Operazione eseguita in condizioni specificate, la quale in una prima fase stabilisce una relazione tra i valori di una grandezza, con le rispettive incertezze di misura, forniti da campioni di misura, e le corrispondenti indicazioni, comprensive delle incertezze di misura associate, e in una seconda fase usa queste informazioni per stabilire una relazione che consente di ottenere un risultato di misura a partire da una indicazione. NOTE – La taratura non dovrebbe essere confusa con la regolazione di un sistema di misura, che in alcuni settori è spesso chiamata erroneamente “auto-taratura”, e neppure con la verifica dello stato di taratura. – Spesso, solamente la prima fase richiamata nella presente definizione è interpretata come taratura.

dia delle fede pubblica nelle transazioni commerciali è stata per lungo tempo una delle prerogative importanti di chi detiene il potere. Quasi tutti i testi fondanti delle grandi religioni o le antiche raccolte di leggi contengono prescrizioni sulla necessità di utilizzare correttamente le misure, sovente accompagnate da anatemi e condanne molto severe per i trasgressori. I fondatori dei grandi imperi indicavano tra i propri meriti l’aver unificato i sistemi di misura rendendo così facili le azioni di compravendita, per il benessere dei propri sudditi. Questo lungo sviluppo ha avuto una prima sistemazione al tempo dell’illuminismo e della rivoluzione francese. Si riteneva necessario definire un sistema di misura in modo razionale, universalmente accettabile, partendo da campioni a tutti accessibili come le proprietà fisiche delle stelle, del pianeta, dell’acqua, ecc… A partire dalla misurazione moderna della circonferenza terrestre si definiva il metro e poi le altre grandezze meccaniche fondamentali. Senza voler ripercorrere tutte le tappe, è noto che dopo alterne vicende tutto ciò portò alla firma della Convenzione del Metro (1875) e alla definizione del sistema metrico decimale delle unità di misura. Con trattati di tipo diplomatico si stabiliva che tutte le Nazioni firmatarie si impegnavano ad usare le stesse misure, a utilizzare terminologie concordate, a spiegare e diffondere i metodi scientifici di misura che si rendevano disponibili. Si definivano i campioni prototipi internazionali delle unità di misura, si disseminavano i prototipi nazionali che di quelli internazionali erano copia autentica, il cui valore era noto (a meno dell’incertezza di misura) perché con essi confronta-

una lunga evoluzione storica che qui non si può neppure riassumere. Fin dall’antichità si è osservato che le misurazioni hanno un alto impatto con il progresso umano, dal punto di vista tecnico (pensate a quali misure sofisticate richiedesse l’erezione di grandi monumenti come le piramidi), per la salvaguardia dell’ambiente e delle salute (è noto da sempre che QUALE VALORE PER LA TARATURA molte medicine, se somministrate in Accredia – Dipartimento laboratori quantità errate, si trasformano in vele- di taratura Le definizioni del VIM sono l’esito di ni) e per il commercio. La salvaguar- m.mosca@sit-italia.it

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to. Ecco che il concetto di taratura come base per la disseminazione del sistema di misura internazionalmente definito veniva individuato come essenziale nella teoria della misura, e contemporaneamente nei trattati e nelle leggi metriche. Con l’inizio del ‘900 in Italia come negli altri Paesi industrialmente sviluppati nascevano le leggi metriche che stabilivano un sistema metrico di verifiche e sorveglianze, basato sugli Uffici Metrici Provinciali, che vegliavano sulla corretta applicazione delle regole di misurazione, ma contemporaneamente facevano opera di divulgazione metrologica e scientifica, essenziale in un Paese allora culturalmente arretrato come il nostro. Sono convinto che non si riconoscerà mai abbastanza l’importanza di quest’operazione che ha accompagnato l’evoluzione industriale del secolo scorso. Lo sviluppo del sistema metrico è noto, le Conferenze Generali dei Pesi e delle Misure, che periodicamente si riunisco-

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IL TEMA

no a livello diplomatico e scientifico in applicazione dei dettati della Convenzione del Metro, aggiornano le definizioni e modificano i metodi accettati in modo da migliorare continuamente il livello delle misurazioni per quanto riguarda la sicurezza dei risultati, l’incertezza di misura, il costo e la disponibilità di campioni e strumenti di misura affidabili, raggiungibili e controllabili da un vasto pubblico. Dal 1960 s’individua il sistema delle unità di misura con la sigla SI, Sistema Internazionale. Le linee di tendenza di tale operazione sono state individuate nell’utilizzo delle risorse scientifiche in modo sempre più avanzato. Questo porta ad abbandonare definizioni di unità basate sui prototipi, che devono essere conservati in estrema sicurezza per evitare il deterioramento dell’incertezza, per passare a definizioni basate sulle costanti fisiche fondamentali, che in quanto tali sono disponibili ovunque e non richiedono conservazioni di

alcun genere. Diventa essenziale la messa in pratica della definizione, anch’essa oggetto di approvazione da parte della Conferenza Generale. In base a questa, gli Enti preposti, in Italia gli Istituti Metrologici Primari stabiliti all’interno del Sistema Nazionale di Taratura dalla legge 273/91, avviano la disseminazione della riferibilità metrologica al livello più alto. Questo processo di razionalizzazione e di riforma del sistema SI basato sulle costanti fisiche è in atto: attualmente sopravvive solo l’unità di massa, il kilogrammo, definita a partire da un prototipo costituito da un oggetto fisico. Presto si concluderà con un sistema di definizioni coerenti, tutte legate alle costanti fisiche fondamentali. Come si vede, con fatica, tramite un processo di razionalizzazione continuo si è giunti ad assicurare un insieme di unità di misura globalmente accettate, tramite le quali si può dare sicurezza che qua-

Proprietà di un risultato di misura per cui esso è posto in relazione a un riferimento attraverso una documentata catena ininterrotta di tarature ciascuna delle quali contribuisce all’incertezza di misura. NOTE – La riferibilità metrologica implica l’esistenza di una gerarchia di taratura. – La specificazione del riferimento citato nella presente definizione deve includere la data in cui esso è stato impiegato nella definizione della gerarchia di taratura, così come ogni altra informazione metrologica pertinente, quale, per esempio la data di esecuzione della prima taratura nella gerarchia di taratura. – Per misurazioni caratterizzate da più di una grandezza d’ingresso del modello di misura, ciascuno dei valori di una grandezza in ingresso dovrebbe essere di per sé metrologicamente riferibile e la gerarchia di taratura che ne deriva può formare una struttura ramificata o una rete. Lo sforzo richiesto nella definizione della riferibilità metrologica per ciascun valore di una grandezza in ingresso dovrebbe essere commisurato al rispettivo contributo al risultato di misura. – La riferibilità metrologica di un risultato di misura non garantisce che l’incertezza di misura sia adeguata per un determinato scopo e neppure che nel corso della misurazione non si siano verificati errori grossolani. ……… – L’ILAC ritiene che gli elementi necessari per la conferma della riferibilità metrologica siano: un’ininterrotta catena di riferibilità metrologica a un campione di misura internazionale o a un campione di misura nazionale, un’incertezza di misura documentata, una procedura di misura documentata, la competenza tecnica accreditata, la riferibilità metrologica al SI e una dichiarazione degli intervalli di taratura (vedere ILAC P-10:2002).

lunque fenomeno fisico possa essere quantificato in modo corretto, ripetibile, accettato a livello internazionale. Come dice la Nota 2 della definizione, il concetto di riferibilità implica l’esistenza di una gerarchia di tarature. Esistono diversi livelli di campioni con diversa incertezza di misura associata, e quindi diversi tipi di taratura che ne permettono i confronti. In passato, si parlava spesso di piramide dei campioni di misura o di piramide della riferibilità. La taratura ha quindi acquisito il valore di elemento fondante del processo di disseminazione delle unità di misura e di applicazione del sistema SI delle unità di misura. Ci si può chiedere “Quanto vale questo processo?”. Ritengo che il valore che conta non sia misurabile in denaro, ma consista nel nodo logico che ho cercato di illustrare. La taratura è l’elemento che permette di passare da un insieme di campioni coerentemente e correttamente definiti a partire dalle leggi fisiche alle misure di tutti i giorni, misure di cui non possiamo fare a meno in tante situazioni quotidiane. Un passato presidente del Comitato Internazionale dei Pesi e delle Misure (organi-

smo permanente della Convenzione del Metro) indicava, già qualche anno fa, nella percentuale di circa il 6% l’impatto delle misurazioni e delle tarature sul sistema economico globale. IL CORRETTO USO DELLE TARATURE, UN VALORE AGGIUNTO?

Accanto al processo, che ho appena cercato di delineare, d’individuazione di un metodo razionale ed esaustivo per effettuare le misure, se ne è sviluppato un secondo per garantire un adeguato sistema di controlli sulle misure. Nella Fig. 1 si confrontano i due processi gerarchici che permettono di realizzare la riferibilità delle misure da un lato, e la verifica della competenza dall’altro. Si sottolinea che, nella piramide delle riferibilità, l’elemento che permette di accedere ai vari livelli è costituito da confronti tra i risultati di tarature. Purtroppo il fatto che, con fatica e per mezzo di un processo secolare, si sia predisposto uno strumento (la taratura) che permette di ottenere la riferibilità metrologica, non vuol dire che questo venga applicato sempre e correttamente. L’esigenza di contenere i costi e la scarsa preparazione tecnico-scientifica degli operatori hanno spesso indotto a tentare scorciatoie senza fondamento, che hanno allontanato dalla possibilità di ottenere misurazioni in grado di avvalorare la qualità dei prodotti. Di qui la necessità di garantire un sistema di controlli. Legato direttamente alla Convenzione del Metro, e alle leggi metriche che ne derivano, è il sistema della Metrologia Legale, che vede nell’autorità dello Stato il garante della fede pubblica. Si è tuttavia sviluppato un sistema parallelo, di tipo volontario, legato all’accreditamento e alla certificazione. In merito bisogna ricordare che almeno dal secondo dopoguerra (in Italia più tardi, dagli anni ’80) sono venuti in uso sistemi di assicurazione della qualità, per dare garanzia ai consumatori sull’oggetto dei prodotti e dei servizi offerti. Anche qui non è possibile ripercorrere passo a passo l’evoluzione del sistema che si è assestato, per quanto riguarda la certificazione dei sistemi qualità, sulle normativa delle serie ISO 9000 (ISO 14000).

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IL TEMA

Riferibilità metrologica

Qui grande importanza viene data alla qualità delle misurazioni che sono inserite nel processo di produzione di manufatti e servizi. Basti ricordare il punto 7.6 della ISO 9001, che recita quanto esposto nel riquadro qui sotto. Il sistema della certificazione dei sistemi qualità s’inserisce in un più ampio processo dell’accreditamento che assicura che i diversi livelli di competenza vengano valutati e attestati. Con il tempo, sono stati creati due organismi internazionali, (i) l’International Laboratory Accreditation Cooperation (ILAC) e l’International Accreditation Forum (IAF), che raggruppano e controllano gli organismi di accreditamento e le Organizzazioni regionali per l’accreditamento. In Europa è presente l’European Cooperation for Accreditation – EA. Quest’ultima è stata riconosciuta come controllo europeo per gli Organismi di accreditamento nazionali dal Regolamento Europeo (CE) 765:2008. In base a tale regolamento anche l’Italia si è dovuta dare un unico ente nazionale di accreditamento: è così nata ACCREDIA, che dal DM 22/12/2009 è riconosciuta come tale dallo Stato italiano. Sono confluite nel Dipartimento Taratura di ACCREDIA le attività di accreditamento dei laboratori di taratura, dal 1979 svolte dal SIT entro gli Istituti Metrologici Primari riconosciuti dalla legge 273/91. Così, come previsto dal Sistema Nazionale di Taratura, la riferibilità metrologica è attuata in Italia attraverso gli Istituti Metrologici che realizzano e disseminano i campioni del sistema SI, in conformità alle decisioni della Conferenza Generale dei Pesi e delle Misure. La disseminazione continua attraverso i Centri di taratura accreditati un tempo dal SIT, attualmente da ACCREDIA, in grado di fornire al mercato tarature adatte a garantire la riferibilità alle condizione che il mercato attende. Nella normativa per qualità viene indiTenuta sotto controllo dei dispositivi di monitoraggio e di misurazione Ove necessario per assicurare risultati validi, le apparecchiature di misurazione devono: a) essere tarate e/o verificate, a intervalli specificati, o prima della loro utilizzazione, a fronte di campioni di misura riferibili a campioni internazionali o nazionali; qualora tali campioni non esistano, deve essere registrato il riferimento adottato per la taratura o la verifica.

Figura 2 – Il processo di conferma metrologica

zione o di controllo aumentando i trattamenti e gli scarti, per evitare il crearsi di situazioni di non conformità. Si pensi a quanto avviene nel caso della salute o dei controlli ambientali, dove sistemi di misurazioni non adeguati, a causa dell’eccessiva incertezza introdotta, possono portare a curare situazioni accettabili con aumento dei costi, oppure a trascurarne di pericolose, con danno eviFigura 1 – Rappresentazione del sistema gerarchico che garantisce dente per l’individuo e la la riferibilità metrologica e la verifica della competenza dei Laboratori accreditati, in quanto organismi di valutazione della conformità società. È evidente che la taratura, come strumento di cata come guida e per ulteriori informa- diffusione della riferibilità metrologica, è zioni su come gestire la strumentazione un elemento fondamentale del processo la UNI EN ISO 10 012:2004 “Sistemi di conferma. di gestione della misurazione – Requisiti La norma precisa che la riferibilità per i processi e per le apparecchiature di metrologica alle unità di misura SI deve misurazione”. È questa certamente un essere ottenuta facendo riferimento a un valido aiuto per affrontare, specie a livel- appropriato campione primario o a lo aziendale, i problemi di corretta rea- una costante fisica naturale il cui valore lizzazione delle misure, fornendo gli ele- in termini delle pertinenti unità SI sia menti che permettono di soddisfare i noto e raccomandato dalla Conferenza requisiti dell’assicurazione della qualità Generale di Pesi e delle Misure e dal di cui sopra, assicurando nello stesso Comitato Internazionale dei Pesi e delle tempo l’attuazione di catene di riferibili- Misure. Tale riferibilità è garantita gratà metrologica che rispondono al dettato zie a laboratori di taratura affidabili, degli accordi della Conferenza Genera- come quelli accreditati in conformità alla UNI CEI EN ISO/IEC 17025. Le le e descritti nel VIM. Essa stabilisce che, fissati i requisiti catene di riferimento possono cominrichiesti ai campioni e agli strumenti di ciare anche a partire da campioni reamisura, questi vengano confrontati con lizzati e mantenuti presso Istituti Metrole caratteristiche metrologiche delle logici Nazionali di Paesi diversi da apparecchiature di misurazioni; questo quello dove è sito l’utente, purché le processo, denominato conferma metro- capacità di misura e di taratura di quelogica, permette di stabilire se la stru- sti siano riconosciute a livello internamentazione scelta è in grado di rispon- zionale nel quadro dell’accordo di dere completamente ai bisogni delle mutuo riconoscimento del Comitato applicazioni su cui si deve operare Internazionale dei Pesi e delle Misure (Fig. 2). È ben noto che la scelta di stru- (CIPM – MRA). mentazione di elevate prestazioni richiede alti costi di investimento e manutenzione, viceversa la scelta di processi di UNO STRUMENTO SOFISTICATO misurazione a basso costo (solitamente E FLESSIBILE con scarsa accuratezza ed elevata incertezza) comporta di dover interveni- L’evoluzione secolare dei metodi e della re frequentemente sul sistema di produ- teoria di misura ha prodotto uno strumen-

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to sofisticato, aggiornato ai più recenti sviluppi della scienza, ma contemporaneamente flessibile rispetto ai bisogni del mercato e della società. Questo strumento ha come cuore il sistema SI delle unità di misura, e usa la taratura come mezzo essenziale di disseminazione. Il meccanismo dell’accreditamento che attesta la competenza dei Laboratori di idonea valenza a svolgere le tarature in ottemperanza ai requisiti degli accordi internazionali è il baluardo che permette di verificare continuamente la correttezza degli operatori e l’accettabilità dei risultati delle misure effettuate. BIBLIOGRAFIA

1. UNI CEI 70099:2008, Vocabolario Internazionale di Metrologia – Concetti fondamentali e generali e termini correlati (VIM), contiene la traduzione di ISO/IEC Guide 99. 2. UNI EN ISO 9001:2008, Sistemi di gestione per la qualità – Requisiti. 3. UNI EN ISO 10012:2004, Sistemi di gestione della misurazione – Requisiti per i processi e per le apparecchiature di misurazione. Mario Mosca si è laureato in ingegneria elettronica a Torino nel 1971. Dal 1984, dipendente dell’Istituto di Metrologia “G. Colonnetti” del C.N.R., ha acquisito esperienza nel campo della metrologia della grandezza massa. Nel 1999 è stato nominato responsabile delle attività SIT di accreditamento dei laboratori di taratura, specificamente per le grandezze meccaniche, e del coordinamento della Segreteria Centrale del SIT. Dal 2006 è responsabile del SIT nell’Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (I.N.Ri.M). Attualmente, dopo la designazione di ACCREDIA quale ente nazionale di accreditamento (DM 22/12/2009) è Direttore del Dipartimento Laboratori di taratura di ACCREDIA.

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Franco Docchio con contributi di Giovanni Musatti1, Roberto Frizza2, Marcello Caravaggio3, Paolo Giardina4

Casi di successo: parlano i protagonisti Imprese e Centri SIT: crisi, affidabilità e tarature

SUCCESS CASES: INTERVIEWS WITH THE LEADERS. CRISIS, DEPENDABILITY AND CALIBRATION To stimulate the industrial frame work to use SIT calibration centers to increase the quality and the dependability of their products, we present here four cases of success by SIT centers operating entirely or partially for third parties, as well as centers providing internal services. The responsibles of the centers express their considerations about present and future of calibration in Italy. RIASSUNTO Nell’intento di stimolare le imprese all’uso di centri di taratura accreditati per migliorare la qualità e l’affidabilità dei propri prodotti, presentiamo qui quattro casi di successo da parte di Centri SIT operanti totalmente o parzialmente per conto terzi, unitamente ad aziende che svolgono tarature per uso interno. Parlano i protagonisti, esprimendo considerazioni sul presente e sul futuro della loro attività. QUATTRO CASI, QUATTRO ESPERIENZE

Introduzione del Direttore di Tutto_Misure La taratura crea valore? Le aziende, anche in periodo di crisi, dovrebbero tarare i propri strumenti non solo per conformità alle Norme (ad es. il punto 7.6 della ISO 9000), ma anche per migliorare l’affidabilità e la qualità dei propri prodotti e dunque per competere con più forza nel mercato? È la riflessione che si impone e sulla quale questa rivista ha stimolato l’interesse delle imprese e dei centri SIT, raccogliendo testimonianze e sollecitando la presentazione di casi di successo che possano illustrare meglio il problema della taratura in Italia. Presentiamo qui quattro casi emblematici, complementari fra di loro per la tipologia e la collocazione produttiva. Il vostro Direttore ha dunque incontrato l’Ing. Giovanni Musatti, Direttore Tecnico di Trescal, l’Ing. Roberto Frizza, Responsabile di Produzione di MG Marposs, il Dott. Marcello Caravaggio, Vicepresidente e Direttore Commerciale di Scandura &

FEM, e infine l’Ing. Paolo Giardina di Italcementi Group. Trescal (Centro SIT n° 051) fa parte del “maggiore gruppo di centri di Taratura di parte terza al mondo” e in Italia, con i suoi 11 000 certificati di Taratura/anno, si pone in posizione di leadership nel servizio di taratura per conto terzi, accreditato per numerose grandezze. È un osservatorio privilegiato, data la sua connotazione di operatore esclusivamente per terzi. Trescal ha superato con una leggera flessione la crisi del 2009 e nel 2010 è in ripresa rispetto al 2008). Del tutto diverso è l’approccio della MG Marposs, azienda da sempre produttrice di calibri e al cui interno aveva i laboratori di taratura, che ora sono stati scorporati e fan parte del gruppo Trescal. MG Marposs ha a sua volta fatto accreditare un laboratorio di Taratura (Centro SIT n° 133) prevalentemente per la grandezza “Lunghezza”. In questo caso, a detta del Responsabile Ing. Frizza, “la taratura è intrinsecamente legata alla qualità dei prodotti dell’azienda, e contribuisce dunque al successo dell’Azienda”. Il terzo caso si riferisce a un’azienda nota in Italia e all’estero per strumenti e

sistemi di taratura per la strumentazione di processo, con particolare riferimento a strumenti di misura di pressioni per impianti di raffinerie e piattaforme petrolifere e calibratori flessibili di laboratorio. Scandura & F.E.M. è Centro SIT n° 114, per la grandezza “pressione”. L’ultimo caso riguarda Italcementi Group, maggior produttore di cementi in Italia e quarto nel mondo. Il suo Centro Tecnico di Gruppo (CTG spa) ha, al suo interno, il Centro SIT n° 100 di cui è responsabile l’Ing. Giardina. I “clienti” del Centro sono esclusivamente le Aziende del Gruppo (le “cementerie”) per cui il Centro svolge attività di taratura e certificazione sia in sede sia presso il cliente stesso (es. taratura di bilance e macchine prova materiali). Accreditato per Lunghezza, Forza, Temperatura e Massa, il Centro svolge operazioni che sono fortemente correlate alla qualità e all’affidabilità dei cementi prodotti, oltreché ai suoi aspetti di rispetto per l’ambiente e per l’uomo. CASO 1: TRESCAL spa, Travagliato (BS)

Le spinte propulsive alla taratura, contributo dell’Ing. Giovanni Musatti Il mio contributo al tema dell’importanza della taratura nelle aziende deriva dall’esperienza maturata nel ruolo di responsabile del Centro SIT di Trescal in Italia. Per via della sua struttura, Trescal in Italia ha come interlocutori aziende di ogni dimensione (dalle più piccole fino alle 1 2 3 4

Trescal srl, MG Marposs spa, Scandura & FEM srl, Italcementi Group

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bordo linea e senza i quali esse non sarebbero in grado di rilevare altrettanto efficacemente i prodotti fuori tolleranza, specie nel caso in cui le tolleranze costruttive diventino “spinte” rispetto allo stato dell’arte della tecnologia costruttiva delle macchine utensili. Oltre a queste, vi è poi una moltitudine di aziende che utilizzano processi produttivi ormai consolidati e, a causa delle ampie tolleranze costruttive, per i quali le macchine di lavorazione sono più che adeguate e in grado di garantire la conformità dei prodotti. Anche in quest’ultimo caso però la taratura è una fase importante del processo produttivo, anche solo per il fatto che altrimenti si lavorerebbe con sistemi “a catena aperta” (che possono sempre “derivare”), ovvero senza ritorno di informazione sulla qualità prodotta; o, peggio, con un ritorno di informazione proveniente dalla sola analisi delle non conformità. Purtroppo in questo caso i livelli di rischio, economici e non, derivanti da processi non centrati, saranno di certo molto elevati. Per concludere, una sempre maggiore maturità metrologica, trasversale nel tessuto produttivo, è auspicabile in quanto comporta forse ulteriori razionalizzazioni nei costi legati al processo di taratura (far tarare quello che serve, quando serve) ma di sicuro completa tali processi, mettendo a frutto le informazioni indicate sui certificati. CASO 2: MG MARPOSS, Travagliato (BS)

Passato, presente e futuro di MG e del suo Centro SIT, contributo dell’Ing. Roberto Frizza La taratura di un’apparecchiatura di misura, sia essa uno strumento vero e proprio sia invece un master di azzeramento o un “campione di confronto”, è un’operazione necessaria per garantire la riferibilità di una misura ai campioni nazionali e internazionali; essa, cioè, rappresenta il mezzo attraverso il quale misure fatte da soggetti e strumenti diversi possono essere confrontate.

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multinazionali) che operano nei più disparati settori produttivi e del terziario. L’analisi che segue ha lo scopo di supportare, attraverso l’esempio, la tesi per cui la taratura entra significativamente in gioco nella qualità dei prodotti/servizi, senza distinzione di sorta. Possiamo pensare di suddividere in due categorie la variegata tipologia di aziende che rappresenta la “domanda“ nel mercato delle tarature periodiche: aziende per le quali la taratura dei campioni/strumenti risulta fondamentale per garantire requisiti di sicurezza, di salute o per controllare l’impatto ambientale. Si pensi ad esempio a tutti i laboratori di analisi medica, a quelli che misurano la qualità dell’aria (argomento al quale l’opinione pubblica e le amministrazioni sono molto sensibili negli ultimi anni), dell’acqua, dei prodotti alimentari. Tra questi doverosamente inseriamo anche tutti i laboratori di prova e taratura, specie se accreditati. Ancora, pensiamo alle aziende i cui prodotti possono risultare pericolosi (ad esempio, produzione di gas industriali e medicali) o che possono essere potenzialmente pericolosi se i processi produttivi non sono più che controllati (industria chimica e farmaceutica). È evidente che in questi casi la “spinta propulsiva” del processo di taratura è dettata da una diretta e importante ricaduta sulla comunità di eventuali conseguenze negative dei processi non controllati. Non è raro trovare in questi ambienti una cultura metrologica già approfondita, che consente ai responsabili della gestione di effettuare quelle operazioni successive alla taratura ma altrettanto fondamentali (conferma metrologica e accettazione) senza le quali il processo di taratura perderebbe gran parte della propria valenza. Vi è poi una seconda categoria di aziende nelle quali il “propulsore” è rappresentato dalla necessità di operare in conformità a quanto previsto dalle norme sulla gestione dei Sistemi Qualità. Tra queste, troviamo ancora aziende per le quali la taratura è fondamentale; per citare il solo caso dell’industria meccanica, si pensi ai “master di azzeramento” il cui compito è dare i valori di riferimento alle macchine di collaudo (spesso automatiche) che lavorano a

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L’importanza di questa fase della conferma metrologica, per le apparecchiature di misura usate in MG spa, risulta ulteriormente determinante, consistendo la produzione meccanica della azienda in calibri e master con livelli di tolleranza molto spinti (si parla di micron e sottomultipli). Lo stabilimento MG è dotato di un sistema di climatizzazione con termotravi ventilate in grado di limitare l’escursione termica nell’arco della giornata nell’ordine di qualche grado e, soprattutto, di mantenere tale valore prossimo ai 20 °C; per poter raggiungere i predetti livelli di precisione sulla produzione, tuttavia, è necessario garantire agli operatori di poter eseguire verifiche e misure in macchina e a bordo stazione, con strumenti idonei e con master e riscontri che devono essere rigorosamente in regime di conferma metrologica. Non è raro il caso in cui alla produzione di un calibro/master speciale si fa precedere la produzione di uno o più campioni dedicati (di solito tamponi o anelli) con valore reale il più prossimo possibile al nominale che, dopo essere stati tarati in sala metrologica, l’operatore usa come master azzeratori per i controlli a bordo macchina. I laboratori del “centro SIT”, che occupano un’area al centro dello stabilimento di oltre 400 m2, sono inoltre dedicati all’assistenza dei reparti di lavorazione nelle fasi più critiche della produzione e nella certificazione di tutta la produzione. Riguardo al tema Taratura, l’impressione è che, a livello industriale, l’esigenza della conferma metrologica (vincolante per le aziende certificate, che essenzialmente in merito devono soddisfare la UNI EN 10012:2004) sia spesso sentita come un dazio da pagare per poter ottenere il riconoscimento di un ente, invece che il giusto mezzo per garantire le proprie misure. Le ragioni di ciò sono probabilmente molteplici e, a mio avviso, vanno da una ancora insufficiente cultura in materia, alla sovrastima delle capacità metrologiche di strumenti e metodi di misura (in particolare a livello di incertezza) rispetto alle tolleranze. È mia convinzione che un’oculata gestione degli strumenti, con scelte di intervalli di taratura e limiti di accetta-

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bilità mirati, possa in ogni “situazione” rivelarsi un mezzo utile per ridurre gli sprechi e migliorare la qualità, oltre che essere una prassi necessaria ai fini certificativi; viceversa questo può rivelarsi un costo importante di cui è difficile apprezzare i benefici. CASO 3: SCANDURA & FEM srl, Rodano Millepini (MI)

Il significato della Riferibilità, contributo del Dott. Marcello Caravaggio È con molto piacere che accogliamo questa iniziativa di Tutto_Misure di dare voce alle esigenze delle aziende riguardo gli aspetti inerenti la riferibilità delle misure. Questo aspetto è particolarmente importante per la realtà in cui operiamo.

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Non mi soffermo sul significato di riferibilità, che tutti gli addetti ai lavori conoscono bene, ma vorrei mettere l’accento sul significato che propriamente o impropriamente l’industria Italiana sembra attribuire a questa parola: “esiste una norma che mi impone di far tarare gli strumenti di misura; se non lo faccio, posso avere dei problemi …”. È chiaro che una visione del genere del concetto “riferibilità” non solo svilisce il significato e gli sforzi di tante persone che si adoperano quotidianamente nel misurare, ma genera uno spreco di risorse e impoverisce ingiustamente il settore misuristico. Fortunatamente, il segnale che qualche cosa sta cambiando lo abbiamo avuto dal mercato. Negli ultimi anni abbiamo incrementato la qualità dei nostri strumenti per poterli suggerire non soltanto a coloro i quali tarano perché costretti (norme, clausole contrattuali, ecc.) ma anche a quelli consapevoli che

una taratura accurata, periodica, affidabile e riferibile può far risparmiare loro molto denaro e fornire valore aggiunto in termini di competitività. Il risultato va chiaramente visto al netto della crisi degli ultimi due anni, ma crediamo sia incoraggiante. Purtroppo va anche detto che l’Italia fatica molto a tenere il passo con altri paesi europei, in alcuni dei quali la cultura metrologica pare essere molto più diffusa che da noi. Il motivo di questo divario potrebbe risiedere nella differenza della struttura industriale. Tra i settori industriali che richiedono maggiormente accurati strumenti di taratura e servizi di taratura di elevata qualità vi sono: avionico, nucleare, aerospaziale, farmaceutico, ecc. Alcuni di questi settori sono discretamente coperti dai servizi di taratura, anche dai nostri, ma in alcuni il nostro sistema è ancora molto carente. Con il nostro lavoro speriamo di potere

N. 01ƒ ;2011 LA RIFERIBILITÀ DELLE MISURE IN ITALCEMENTI GROUP: UN’ESPERIENZA DIRETTA

Contributo dell’Ing. Paolo Giardina, Responsabile Centro SIT n° 100, Italcementi Group, Bergamo In Italia e nel mondo chi produce cemento, come l’Italcementi Group, deve rispettare regole e norme ben precise sia sulla qualità del prodotto sia sull’impatto che la produzione ha sull’ambiente. Le emissioni in atmosfera di agenti chimici, prodotti dalla produzione del cemento, potenzialmente nocivi alla natura e all’uomo, devono essere tenuti sotto controllo e non devono superare i limiti fissati per legge. La qualità del cemento è importante perché influenza notevolmente le caratteristiche tecniche di stabilità e durata della struttura edilizia che verrà costruita con il cemento utilizzato per il calcestruzzo. Il controllo della qualità nella produzione del cemento avviene nei laboratori chimici e fisico-meccanici presenti in ogni cementeria del gruppo. Con procedure specifiche gli analisti controllano le caratteristiche tecniche (fisiche e chimiche) del cemento che esce dalla macinazione del clinker durante il processo produttivo e prima che il cemento stesso venga fornito agli acquirenti, nonché la qualità delle materie in entrata ovvero le materie prime utilizzate per la produzione del cemento vero e proprio e i combustibili utilizzati per alimentare il forno (carbone, petrolio, ecc.); quest’ultimo controllo è effettuato per massimizzare il risparmio energetico e minimizzare le emissioni in atmosfera di materiali inquinanti. In tal modo, qualora i parametri e le specifiche previste non siano rispettati si interviene in tempo reale sul ciclo di produ-

zione del cemento per apportare le dovute correzioni alle miscele delle materie prime (prima della cottura in forno) e/o sugli additivi dopo la cottura e prima della macinazione del clinker. Le prove effettuate sul cemento dai laboratori delle cementerie hanno come riferimento quelle accreditate da ACCREDIA e COFRAC secondo la ISO/IEC 17025 nei laboratori del Centro Tecnico di Gruppo (C.T.G.) con sede a Bergamo che in tal modo garantisce l’omogeneità delle stesse prove. I laboratori di prova del C.T.G. fungono quindi da riferimento a tutto il gruppo per quanto concerne l’attività di prova sul cemento effettuata dalle filiali italiane ed estere dell’Italcementi Group. Le procedure di prova seguite nei laboratori sono conformi alla normativa cogente e non del settore. Le procedure di controllo qualità, sia presso i laboratori delle cementerie che presso quelli del C.T.G. prevedono l’utilizzo di strumenti di misura di cui ogni laboratorio è dotato, come ad esempio: bilance, stufe, armadi climatici, presse, termometri, igrometri, calibri, stampi, muffole, phmetri, titolatori, ecc. Affinché i controlli di qualità di un laboratorio siano efficienti e confrontabili con altri (in modo di avere un prodotto il più omogeneo possibile) è necessario che tali strumenti di misura siano tarati/verificati e riferibili a campioni nazionali o internazionali (VIM). La garanzia delle riferibilità è altresì assicurata attraverso un’attenta qualificazione della strumentazione di misura che viene scelta principalmente in funzione delle esigenze specifiche dettate dalle prove di cui sopra. Dopo l’acquisizione lo strumento viene collaudato tramite taratura per verificare se rispetta le specifiche dettate in fase di qualifica. A tal proposito all’interno del C.T.G. è stato istituito un laboratorio metrologico accreditato come Centro SIT n° 100 secondo la ISO/IEC 17025 e i requisiti del SIT (Servizio di Taratura in Italia), ora ACCREDIA. Non a caso le grandezze per le quali

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dare un piccolo contributo al sistema della riferibilità e di essere uno dei testimoni del concetto: “tarare è conveniente e non rappresenta un costo inutile”.

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il Centro è accreditato ricoprono buona parte del campo di interesse e di intervento riguardante la strumentazione presente nei laboratori delle cementerie e della sede: massa, lunghezza, forza, temperatura, e, in futuro, misure in chimica e misure ambientali. La riferibilità delle misure ai campioni nazionali o internazionali viene assicurata tramite taratura periodica della strumentazione del Centro presso IMP o Centri accreditati in ambito EA. La garanzia delle riferibilità delle misure nei laboratori di prova non si esaurisce con il controllo periodico di taratura delle propria strumentazione presso il Centro di Taratura (effettuata in sito o presso il centro stesso in funzione delle tipologia di strumento in esame), ma tra una taratura e la successiva il laboratorio di prova, coadiuvato dal personale del Centro, ha messo a punto procedure di controlli intermedi (più semplici della taratura) che garantiscono il monitoraggio pressoché continuo delle stato di taratura delle strumento (EN ISO 10012). In questo modo qualsiasi anomalia viene facilmente gestita dal laboratorio stesso che, qualora l’inconveniente sia di non facile soluzione, può richiedere al Centro un intervento supplementare di taratura. Il grosso vantaggio di aver creato all’interno dell’Italcementi Group un laboratorio metrologico permette, oltre che un mantenimento del know-how interno ai massimi livelli nel settore metrologico, una più veloce gestione delle problematiche inerenti gli strumenti di misura, con una semplificazione significativa della gestione di fornitori di servizio esterni. Dopo circa 20 anni di accreditamento dei laboratori di prova e del Laboratorio metrologico in seno all’Italcementi Group possiamo tranquillamente asserire che il circolo virtuoso venutosi a creare nella gestione delle misure ha sempre risposto in modo eccellente sia al controllo qualità interno sia a quello predisposto dagli organi istituzionali preposti del settore cementizio, oltre a creare un modello di riferimento anche da parte dei competitor.

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Filippo Trifiletti

Accredia e il mondo delle imprese Intervista al Direttore di Accredia

ACCREDIA AND THE WORLD OF INDUSTRIES The Director interviews the General Director of ACCREDIA, the novel Italian association for accreditation into which the previous entities have merged. Dr. Filippo Trifiletti outlines the present and the future of accreditation in Italy, in the present economic scenario for industry. RIASSUNTO Non poteva mancare, all’interno del tema proposto ai lettori, l’opinione del Direttore Generale di ACCREDIA, Filippo Trifiletti, che illustra il presente e il futuro del nuovo Ente di Accreditamento. L’INTERVISTA

D.: Che cosa è cambiato con la fusione tra SINCERT e SINAL in ACCREDIA? È solo un adeguamento alla normativa comunitaria o c’è valore aggiunto nella presenza di un unico ente di accreditamento? R: Abbiamo impostato, nel 2009, la fusione tra SINCERT e SINAL basandola sul principio della continuità. Volevamo, con questo, riconoscere il valore di un cammino durato diversi lustri, con un notevole prestigio, sia sul piano interno sia su quello internazionale. Obiettivo non secondario, quello di non dare a organismi e laboratori accreditati problemi di tipo burocratico-amministrativo. A due anni di distanza da quella scelta, rimaniamo convinti della bontà di quella intuizione, ma dobbiamo anche prendere atto del fatto che ACCREDIA si distanzia sempre di più da quella storia, pur prestigiosa. L’ente è cresciuto nelle dimensioni (due nuovi dipartimenti attivi, tra cui quello della taratura) e nel “riconoscimento” da parte dei soggetti interessati, a partire dalle pubbliche amministrazioni. Crediamo anche di aver apportato miglioramenti gestionali che, tra l’altro, ci permettono di ridurre le tariffe prima praticate dai due enti, già dal 2011. D.: Da un osservatorio privilegiato qual è il Suo, come giudica l’andamento delle attività di

non dimentichiamolo) va garantita sotto ogni profilo. Il sistema della taratura rappresenta un investimento indispensabile per la credibilità dell’impresa. E non trascurerei i molti centri di taratura pubblici, che certo operano in una logica no profit, ma che contribuiscono a quel “sistema” di taratura di cui prima parlavo. Il dibattito culturale sul sistema produttivo italiano si è evoluto. La logica dei distretti sta cedendo il passo a quella delle reti, un modello più complesso in cui il settore pubblico può (direi: deve) affiancare ancora di più in modo proficuo l’iniziativa privata. ACCREDIA, tra l’altro, si sente a pieno titolo un attore di questi sistemi a rete. ACCREDIA è in grado di far fronte tempestivamente alle domande di accreditamento, e se no, quali sono le possibilità di miglioramento? Con l’integrazione delle attività del SIT in ACCREDIA – un’altra storia prestigiosa, come quella di SINAL e SINCERT – abbiamo dovuto, in primo luogo, recuperare la stasi che si era determinata per la fine dell’avventura di COPA. Basti dire che, nel primo semestre 2010, si erano svolte solo visite “di sorveglianza”. Forse, non tutti hanno colto il rischio che si è corso. L’Italia è stata ad un passo dal rimanere esclusa dai circuiti internazionali dell’accreditamento per la taratura. Dal 1 luglio 2010, con l’avvio dell’attività del dipartimento per i laboratori di taratura, abbiamo lavorato di buona lena; anche i prossimi mesi verranno impiegati per colmare il gap che era stato accumulato, incluse alcune domande di accreditamento necessariamente istruite con ritardo, per quelle ragioni. Già nel

taratura dei centri accreditati negli anni di crisi? R: La crisi del modello industriale italiano è ormai un fatto storico; un processo non ancora compiuto, secondo me, ma che comunque già nel secolo scorso aveva prodotto effetti socio-economici di rilievo. Abbiamo pagato un prezzo pesante, specie nel settore manifatturiero; tuttavia abbiamo “tenuto” in alcuni settori, sia produttivi, ad alto livello di competitività, sia di servizio (terziario avanzato, logistica, distribuzione). Non posso affermare che il settore delle tarature industriali sia rimasto estraneo alla crisi (bisognerebbe anche analizzare i fatturati dei singoli centri, per avere una risposta che, con ogni probabilità, sarebbe articolata, con differenze significative tra settori e territori), ma posso affermare che, nel complesso, il sistema ha tenuto, e si presenta oggi in grado di assolvere al compito che l’apparato produttivo italiano chiede. D.: Le imprese tarano solo perché ciò viene loro richiesto o perché la giudicano una attività strategica per garantire una maggiore affidabilità dei loro prodotti? R: Per l’una e per l’altra ragione. L’affi- Direttore Generale Accredia dabilità del prodotto (e del marchio, trifil.@accredia.it

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N. 01ƒ ; 2011 Filippo Trifiletti, laureato in Scienze Politiche e specializzato in Materie comunitarie, è entrato in Confagricoltura nel 1980. Tra le altre funzioni, è stato responsabile della segreteria di presidenza e direzione generale, e, a partire dal 1996, ha diretto l’Area Ambiente e Qualità, come rappresentante e referente per tutte le politiche inerenti alla qualità. Ha poi assunto, nel 2007, la carica di direttore generale di SINCERT. Con la sua guida si è realizzata la fusione con SINAL, che ha dato vita ad ACCREDIA – l’Ente unico italiano di accreditamento – che dirige dal 2009. Rappresenta l’ente in EA – European Cooperation for Accredita2011 contiamo di passare a un regime anima il personale dell’INRIM, oltre alla tion, dove è membro dei comitati Horipiù efficiente. Mi conforta, in questa ben nota competenza, che abbiamo zontal Harmonization e Financial previsione, lo spirito collaborativo che sempre ritenuto insostituibile. Oversight.

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Giuseppe La Paglia

Calibratori multifunzione e multimetri numerali di precisione L’impatto sui laboratori di taratura

MULTIFUNCTION CALIBRATORS AND HIGH-PRECISION DIGITAL MULTIMETERS: THE IMPACT ON CALIBRATION LABORATORIES At the end of the eighties, the rapid and wide diffusion of Multifunction Calibrators and High-Precision Digital Multimeters has produced a strong impact on the way of working in calibration laboratories. In fact, these instruments can perform measurements with an accuracy which approaches that of the best reference standards but in more simply, efficient and economic way. If, on one side, the calibration of these devices may be a very difficult task even at the level of the best calibration laboratories, on the other side their availability enables the laboratories to use very efficient measurement equipment that can be considered as reference and working standards for a wide range of electrical quantities allowing a reduction in the calibration costs. The present paper describes the evolution process activated by this instrumental evolution, and the role played not only by the calibration laboratories, but also by measuring instrument manufacturers, national metrological institutes and accreditation bodies. RIASSUNTO Il rapido diffondersi, a partire dalla fine degli anni ottanta, di calibratori multifunzione e multimetri numerali di precisione, ha avuto un profondo impatto sul modo di operare dei laboratori di taratura, a causa del fatto che essi erano in grado di assicurare un’accuratezza paragonabile a quella dei migliori strumenti campione, operando però in modo molto più semplice, efficace e conveniente. Se da un lato la taratura di questa tipologia di strumenti ha quindi spesso posto, anche per i laboratori più attrezzati, problemi di non facile soluzione, dall’altro la loro disponibilità ha messo a disposizione dei laboratori apparati in grado di svolgere la funzione di strumenti campione in un vasto campo di misura e con un elevato grado di efficienza, consentendo di abbattere in modo sostanziale i costi operativi. Nell’articolo si descrive il processo evolutivo che ne è derivato e che ha coinvolto, oltre ai laboratori di taratura, anche i costruttori degli strumenti, gli istituti metrologici nazionali e i servizi di accreditamento. L’AVVENTO DELLA NUOVA GENERAZIONE DI CALIBRATORI MULTIFUNZIONE

Nell’ultima parte degli anni ’80 comparve sul mercato una nuova generazione di strumenti elettrici di misura costituita da calibratori multifunzione e multimetri numerali caratterizzati da un elevato livello di accuratezza. Già da diversi anni erano presenti cali-

La nascita di questa nuova tipologia di apparati può essere vista, in effetti, come la naturale ricaduta, nel settore delle misure elettriche, dei significativi avanzamenti avutisi nell’elettronica analogica e digitale. In primo luogo ha inciso la disponibilità di componenti analogici di elevata qualità (riferimenti Zener, resistori, amplificatori a basso rumore e a basso offset) e di convertitori A/D e D/A di grande linearità e risoluzione. L’inserimento negli strumenti dei microprocessori e di memorie non volatili ha poi consentito di completare il salto di qualità. La loro presenza ha infatti permesso di gestire all’interno dello strumento operazioni quali: • Memorizzazione dei coefficienti di correzione per tutte le portate di ogni funzione; • Correzione della linearità dei convertitori A/D e D/A; • Compensazione dell’effetto della frequenza sugli stadi d’ingresso; • Gestione di complessi processi di autoverifica; • Autotaratura dello strumento per confronto con riferimenti interni. Si è quindi realizzata una gestione dinamica delle capacità metrologiche dello strumento. Il risultato è stato l’ottenimento di apparati di misura elettrici di uso semplice, gestibili da calcolatore, accurati e relativamente economici. La Tab. 1 ci consente di comprendere che cosa abbia significato, per il mondo della taratura, l’introduzione degli strumenti multifunzione di precisione. In essa sono confrontate, in alcuni significativi punti di misura, la migliore incertezza di taratura riconosciuta ad un laboratorio accreditato in ambito SIT sul finire degli anni

bratori per grandezze elettriche e misuratori numerali, ma per la prima volta si venne a disporre di strumenti elettrici in grado di operare in vasti campi delle grandezze elettriche di base (tensione continua e alternata, corrente continua e alternata e resistenza in c.c.) con livelli di accuratezza paragonabili a quella fornita dagli apparati campione di più elevato li- I.N.Ri.M. g.lapaglia@sit-italia.it vello.

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N. 01ƒ ; 2011 ‘80, con le specifiche a un anno di un multimetro numerale e di un calibratore multifunzione all’epoca disponibili sul mercato. Come si può rilevare non solo nessun laboratorio accreditato era in grado di verificare questi strumenti con il tipico rapporto 4:1 o 3:1 tra incertezza di taratura e incertezza dello strumento (detto anche TUR ”Test Uncertainty Ratio”), ma, in molti punti le specifiche sono più ristrette delle migliori incertezze di taratura disponibili. L’effetto della loro diffusione è stato quindi “drammatico” ed ha portato a ridefinire le metodologie e le logiche di disseminazione della riferibilità precedentemente utilizzate in questo ambito. Il processo di adeguamento alla nuova situazione ha visto coinvolti diversi attori: i costruttori di strumentazione elettrica, i laboratori di taratura, gli Istituti Metrologici Nazionali, e i servizi di accreditamento. Tutti hanno contribuito all’evoluzione del sistema di disseminazione, evoluzione che solo in questi ultimi anni sta giungendo a conclusione. Da segnalare l’assenza degli enti normatori, non in grado di riportare a categorie omogenee un insieme di modelli di strumenti elettronici, ognuno dotato di specifiche caratteriTabella 1 – Confronto tra specifiche degli strumenti e accreditamenti SIT nel 1989 Grandezza

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Punto di misura

Migliore incertezza di accreditam. ’89 (10-6)

Specifiche di accuratezza a 1 anno Multimetro Calibratore (10-6) (10-6)

Tensione continua

0,1 V 0,5 V 1V 5V 10 V 50 V 100 V 500 V 1000 V

20 12 3 10 3 10 10 10 10

15 6 5 4,5 4,2 6,6 6,3 8,7 16

12 7 6 3,6 3,3 6 5,5 8 7,5

Tensione alternata

0,1 V – 1 kHz 1 V – 1 kHz 1 V – 1 MHz 10 V – 1 kHz 100 V – 1 kHz 100 V – 100 kHz 700 V – 1 kHz 700 V – 50 kHz

200 100 1000 100 100 300 300 500

90 90 10000 90 220 1220 430 3020

130 50 1900 50 60 150 129 1057

Corrente continua

100 µA 1 mA 100 mA 1A 10 A

50 50 50 200 200

28 25 40 120 -

120 50 50 120 200

Corrente alternata

1 mA – 400 Hz 1 mA – 5 kHz 100 mA – 400 Hz 1 A – 400 Hz 1 A – 5 kHz 10 A – 400 Hz 10 A – 5 kHz

500 500 500 500 -

500 500 500 1200 1200 -

200 300 200 400 590 530 1010

Resistenza

10 Ω 100 Ω 10 kΩ 1 MΩ 100 MΩ

20 20 5 20 200

20 17 10,5 17 510

25 9 9 25 70

N. 01ƒ ;2011 stiche e prestazioni. La prima risposta che si può cercare di dare a una situazione di questo genere è di migliorare le caratteristiche metrologiche degli strumenti campione da utilizzare per tarare i calibratori multifunzione e i multimetri numerali di precisione. Purtroppo è stato possibile percorrere questa via solo in parte. L’unica grandezza che ha visto lo sviluppo di nuove tipologie di campioni di riferimento è la tensione alternata. Al termine degli anni ’80 e all’inizio degli anni ’90 è iniziata la produzione di nuovi modelli di strumenti caratterizzati da un’incertezza base di 2030⋅10-6 e quindi in grado di tarare i nuovi strumenti multifunzione in modo significativo con un TUR dell’ordine di 2:1, 3:1. Per quanto riguarda la corrente alternata si sono continuati a utilizzare derivatori di trasferimento c.a./c.c. che, accoppiati con i nuovi campioni di tensione alternata, permettono di raggiungere incertezze dell’ordine di 1⋅10-4. Anche in tensione continua vi è stato lo sviluppo di nuovi apparati campioni, costituiti da riferimenti di tensione di tipo elettronico basati su diodi Zener particolarmente selezionati. Questi nuovi riferimenti presentano, rispetto alle precedenti pile campione, notevoli vantaggi sotto l’aspetto dell’affidabilità e della semplicità d’uso ma non rappresentano un sostanziale miglioramento delle capacità metrologiche, in quanto la loro specifica di stabilità a un anno è dell’ordine di 2⋅10-6. Solo disponendo di gruppi di almeno 4 riferimenti elettronici è possibile ottenere una incertezza di taratura inferiore a 1⋅10-6. Sugli apparati resistivi non vi sono stati particolari sviluppi, e solo un’attenta gestione dei dati provenienti dalle tarature e dai confronti periodici ha potuto consentire di ridurre l’incertezza relativa all’uso di resistori campione, derivatori di corrente e divisori resistivi.

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IL TEMA

tutto il processo di adeguamento. L’effetto più visibile della loro evoluzione è stato lo sviluppo di nuove strutture di riferibilità. La larga diffusione di strumenti multifunzione, e in particolare di multimetri numerali di diverso livello di accuratezza, ha fatto si che le riferibilità delle misure effettuate nelle grandezze tensioFigura 2 – Struttura di riferibilità di un laboratorio ne continua, tendi taratura di livello medio-basso sione alternata, corrente continua, corrente alternata e resistenza in Nella struttura di Fig. 1 i campioni di c.c. non fossero viste in modo sepa- riferimento sono costituiti da un insierato ma nel loro insieme. I laborato- me di campioni periodicamente tarati ri si sono suddivisi sostanzialmente tipicamente presso un Istituto Metrolotra quelli di alto livello, in grado di gico primario. Essi sono adoperati sia tarare tutte le tipologie di strumenti per la messa in punto e la verifica multifunzione, compresi i calibratori degli strumenti multifunzione (usati e i multimetri di precisione, e quelli come campioni di lavoro), sia per le di livello medio-basso, non in grado tarature al più alto livello. Il maggior di tarare adeguatamente gli stru- numero di tarature viene comunque effettuato dal calibratore multifunziomenti più accurati. Le catene di riferibilità utilizzate dei ne e dal multimetro numerale di precidue tipi di laboratori sono sintetizzate sione in grado, grazie alla loro accuratezza, di effettuare direttamente la rispettivamente in Figg. 1 e 2. verifica della gran parte degli strumenti di misura di tipo elettrico. Nello schema di Fig. 2 un multimetro numerale e un calibratore multifunzione sono gli strumenti campione del laboratorio. Il multimetro numerale viene tarato periodicamente presso un laboratorio di taratura di alto livello. Il calibratore multifunzione può essere LE CATENE DI RIFERIBILITÀ tarato anch’esso Figura 1 – Struttura di riferibilità di un laboratorio con le stesse modaI laboratori di taratura sono stati le di taratura di alto livello lità, o può essere realtà più direttamente coinvolte in

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N. 01ƒ ; 2011 tarato internamente al laboratorio per confronto con il multimetro numerale nel momento in cui esso ritorna dal laboratorio di riferimento. Le incertezze di taratura di un laboratorio che utilizza questo schema di riferibilità dipendono dalla tipologia di calibratore utilizzato, ma sono in ogni caso significative e consentono l’effettuazione della taratura di quasi tutti gli strumenti di misura operanti in tensione, corrente e resistenza presenti all’interno delle aziende. Il fatto che un Laboratorio di taratura scelga di utilizzare uno schema di riferibilità del tipo di quello descritto in Fig. 1 o di quello descritto in Fig. 2 dipende dagli obiettivi che si pone, e dalla sua collocazione e funzione nell’ambito aziendale. Una catena metrologica impostata sullo schema di Fig. 1 consente di raggiungere i più elevati livelli di precisione, ma, essendo molto onerosa in termini economici e di personale, è sostenibile solo da un limitato numero di Centri. Lo schema descritto in Fig. 2 è più semplice ed economico da mantenere, e può rappresentare una scelta conveniente per tutti i laboratori per i quali non è necessario raggiungere un livello di riferibilità particolarmente spinto. Tenendo conto del fatto che, in alcuni campi di misura, il rapporto tra la migliore incertezza fornibile dall’Istituto Metrologico Primario e le specifiche di accuratezza di multimetri numerali diffusamente utilizzati dalle aziende come strumenti di lavoro non supera 10:1, i laboratori di taratura si sono trovati nella necessità di ottimizzare tutti i meccanismi con cui viene trasferita, la riferibilità delle misure. È stato quindi necessario definire attentamente i processi di misura utilizzati, elaborare statisticamente i risultati ottenuti e mantenere un sistema di conferma metrologica in grado di individuare immediatamente eventuali alterazioni delle caratteristiche metrologiche degli strumenti campione del laboratorio. Questa evoluzione ha costretto il personale operante nei laboratori a un significativo aggiornamento culturale e a un impegno rilevante per la revisione delle procedure tecniche utilizzate. IL RUOLO DELL’I.N.Ri.M.

L’I.N.Ri.M., che svolge in Italia la funzione di Istituto Metrologico Nazionale, ha cercato di migliorare, per quanto possibile, i sistemi utilizzati per la disseminazione nelle grandezze tensione e corrente continua, tensione e corrente alternata e resistenza in c.c.. Si è cercato in primo luogo di migliorare la taratura dei campioni di riferimento utilizzati nei laboratori di taratura di alto livello. Sono stati sviluppati nuovi sistemi per la taratura dei misuratori campione di tensione alternata e dei trasferitori alternata/continua, per la taratura dei divisori resistivi in tensione continua, e per la verifica della linearità in tensione continua. Sono stati migliorati significativamente i sistemi per la taratura dei riferimenti elettronici allo stato solido e dei resistori, e ciò ha consentito di ridurre sensibilmente l’incertezza dichiarata sui certificati emessi. Al fine di supportare adeguatamente anche il laboratori di taratura che utilizzavano direttamente calibratori multifunzione e multimetri numerali di precisione come

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IL TEMA

vizio, ma anche nella presentazione di memorie nelle riunioni annuali SIT e nei convegni del settore e nella realizzazione di specifici documenti tecnici che possono essere liberamente consultati accedendo al sito internet del SIT. BIBLIOGRAFIA

Figura 3 – Struttura della stazione di misura I.N.Ri.M. per strumenti multifunzione di precisione

campioni di riferimento, è stata, inoltre, sviluppata una specifica stazione per la loro taratura la cui struttura è descritta in Fig. 3. I campioni di riferimento della stazione vengono periodicamente tarati contro i campioni nazionali di tensione continua, resistenza in c.c. e trasferimento c.a./c.c.. A loro volta essi provvedono alla taratura dei campioni di lavoro costituiti da calibratori multifunzione di elevata accuratezza. Questi ultimi svolgono la gran parte del lavoro di disseminazione, effettuando in modo automatico la taratura dei multimetri numerali di precisione e dei trasferitori di riferibilità. Il software utilizzato è stato sviluppato appositamente presso l’I.N.Ri.M., e consente la correzione degli errori, rilevati in fase di taratura, dei campioni di lavoro. Processi automatici o semiautomatici consentono, inoltre, di effettuare la taratura di calibratori multifunzione e misuratori campione di alternata utilizzando i campioni di riferimento della stazione. Da parte sua il SIT, Servizio di taratura in Italia, non è stato solo testimone di questo pro-

cesso di adeguamento ma è intervenuto supportando l’evoluzione dei laboratori mediante l’individuazione dei meccanismi e degli strumenti culturali necessari per realizzare correttamente il processo di trasferimento di riferibilità. Questa attività, effettuata in collaborazione con il settore metrologia elettrica dell’I.N.Ri.M., ha riguardato diversi aspetti ed in particolare: • Indicazioni sulle modalità di valutazione delle componenti d’incertezza relative all’utilizzo degli strumenti multifunzione di precisione; • Individuazione di modelli d’incertezza coerenti con quanto richiesto dal documento dell’EA (European Accreditation) EA.4/02 GUM; • Definizione delle operazioni di conferma metrologica da effettuare in funzione della struttura di riferibilità realizzata; • Suggerimenti su come strutturare la documentazione tecnica; • Effettuazione di un intenso programma di confronti di misura per controllare le capacità di taratura dei laboratori accreditati. Tale attività si è concretizzata non solo nella quotidiana attività del Ser-

1. M. Angelino, S. D’Emilio, G. La Paglia: Evaluation of the traceability levels of high precision multifunction electrical instruments. Actes du 6e Congrès International de Métrologie, pp. 37÷42, Lille, October 1993. 2. C. Cassiago, G. La Paglia, U. Pogliano: Stability evaluation of high precision multifunction instruments for traceability transfer. Proc. of the 16th IEEE Instrumentation and Measurement Technology Conference, pp. 1873÷1878, Venezia, May 1999. 3. G. La Paglia, G.C. Bosco, M. Lanzillotti, L: Callegaro: The effect of adjustment on multifunction instruments for electrical metrology: case examples. Proc. of 16th IMEKO TC4 Symposium “Exploring New Frontiers of Instrumentation and Methods for Electrical and Electronic Measurements” pp.128÷133. Firenze, September 2008.

Giuseppe La Paglia è diplomato Perito in energia nucleare nel 1972 ed è stato assunto dall’Istituto Elettrotecnico Nazionale Galileo Ferraris. Ha operato all’interno del settore Metrologia Elettrica sino al 2005 partecipando allo sviluppo e al mantenimento di diversi campioni primari nazionali. Ha inoltre sviluppato i sistemi di misura per la taratura degli strumenti elettrici multifunzione di precisione. Dal 1984 è Ispettore SIT per l’accreditamento di laboratori di taratura. Nell’ambito della struttura di accreditamento SIT ha svolto, dal 1995, la funzione di Segretario tecnico e, nel 2004, gli è stato assegnato il ruolo di Responsabile dell’area elettrica. Attualmente opera all’interno del Dipartimento laboratori di taratura di ACCREDIA.

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GLI ALTRI TEMI

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MISURE DI VIBRAZIONI E MEMS Fabrizio La Rosa

Monitoraggio del funzionamento di applicazioni industriali mediante l’utilizzo dei sensori in tecnologia MEMS

HOW MEMS SENSORS CAN PREVENT CATASTROPHIC MACHINE FAILURE The most common failure in industrial engines, generators and equipment is mainly due to the wear and tear of their mechanical parts. In particular, bearings, shafts or couplings are the most critical components used extensively in a wide range of machines, and they are continuously subjected to heavy stress during operation. Mechanical vibrations, accompanied by the emission of acoustic vibrations, can be indicative for the identification of early problems in the mechanical parts. Vibration monitoring is frequently used to identify faults in machinery, to predict machine faults and avoid catastrophic failures with the high costs associated with process line-down, to reparation plans, and to maintain machinery functioning for as long as possible without unexpected failure. This paper describes a multi-sensorial platform designed to monitor vibrations, both mechanical and acoustic, in a wide range of frequencies. Focus will be on the devices, on their technical features and performances, and on the main target application. The solution is mainly equipped with a 3-axis MEMS accelerometer, two MEMS digital microphones and a Microcontroller Unit (MCU) that continuously collects measurements from the sensors and transmits data to an external system that elaborates them. After data acquisition, a spectrum analysis of main vibrations frequencies will be performed, providing a quantitative assessment of the current health of the tested systems. RIASSUNTO La principale causa di rottura nei motori industriali è riconducibile all’usura delle loro parti meccaniche più critiche come cuscinetti, alberi o accoppiamenti. In queste componenti, l’insorgenza di difetti generati dal forte stress a cui esse sono sottoposte durante il funzionamento, può originare vibrazioni meccaniche, accompagnate talvolta da rumore. Tali segnali possono essere indicativi per la precoce identificazione dei problemi legati alle parti meccaniche. Il monitoraggio delle vibrazioni è spesso utilizzato per identificare preventivamente guasti nei motori elettrici, evitando così gli alti costi associati al fermo di un processo, ai lunghi piani di manutenzione o riparazione, o per mantenere macchinari funzionanti per più a lungo possibile senza guasti imprevisti. Questo documento descrive una piattaforma multi-sensoriale progettata per il monitoraggio delle vibrazioni, sia meccaniche che acustiche, in una vasta gamma di frequenze. La soluzione è costituita da un accelerometro MEMS triassiale, due microfoni MEMS digitali e un Microcontrollore (MCU) che raccoglie continuamente i dati dei sensori e li trasmette ad un sistema esterno per l’elaborazione. Dopo l’acquisizione sarà effettuata l’analisi dello spettro di frequenze, fornendo una valutazione quantitativa dello stato di funzionamento dei sistemi testati.

rottura al loro interno si manifesta attraverso vibrazioni, spesso accompagnate da emissioni acustiche, che si ripercuotono sulle prestazioni del motore o della macchina ospitante, e le cui frequenze dipendono dalle loro caratteristiche cinematiche. Conoscere preventivamente le caratteristiche dinamiche del sistema da analizzare, le geometrie delle sue parti meccaniche e la velocità di rotazione di queste ultime, è pertanto fondamentale per individuare accuratamente la causa del deterioramento delle prestazioni, e per procedere alla sostituzione dei pezzi difettosi. Nel caso di cuscinetti rotanti, le frequenze fondamentali generate sono individuate da semplici formule legate alle loro caratteristiche geometriche. Una strategia generale in grado di prevenire rotture in un sistema meccanico si basa sulla completa caratterizzazione armonica iniziale (ovvero in condizioni di assenza di difetti o al meglio delle performance del sistema), e sul continuo monitoraggio dello stato di funzionamento. I dati del sistema operante, acquisiti e confrontati in maniera periodica con quelli raccolti nella fase iniziale, evidenzieranno lo scostamento delle condizioni operative causato dall’insorgenza di difetti. METODOLOGIA DI VALUTAZIONE

La metodologia che si propone individua le frequenze caratteristiche di un sistema meccanico a partire dalla fusione dei dati ottenuti da due dei principali approcci sperimentali utilizzanti sensori in tecnologia MEMS. Lo studio delle IL RUOLO DELLE VIBRAZIONI o nelle macchine industriali può essere vibrazioni meccaniche è eseguito per NEL MONITORAGGIO sintomo dell’insorgenza di difetti nelle DI MACCHINE INDUSTRIALI loro principali componenti. Il più delle volte la causa determinante è da riconLa comparsa di vibrazioni meccaniche durre a un’anomalia nel funzionamento ST Microelectronics e di emissioni sonore nei motori elettrici dei cuscinetti a sfera. Un principio di fabrizio.larosa@st.com

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mezzo di accelerometri. Le loro prestazioni e le dimensioni estremamente ridotte permettono di rilevare il segnale in maniera accurata, essendo facilmente posizionabili in prossimità delle parti da monitorare. Dall’analisi dei dati ricavati si verificano le variazioni dell’ampiezza e della posizione delle armoni-

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che fondamentali in un’ampia finestra temporale. Per quanto riguarda l’analisi delle emissioni acustiche, sono invece stati utilizzati i microfoni miniaturizzati in tecnologia MEMS per rilevare il suono emesso dalle parti rotanti in una gamma di frequenze estesa. La scelta di utilizzare diverse tipologie di sensori nasce dal fatto che i due dispositivi permettono di distinguere con efficacia i disturbi che appaiono nel sistema. Infatti, mentre la sensitività dell’accelerometro permette una chiara identificazione delle vibrazioni meccaniche alle basse frequenze, che in generale caratterizzano le rotture meccaniche, il microfono è maggiormente sensibile alle frequenze medio-alte, in cui sono localizzati i segnali sonori dovuti all’usura. Al fine di dimostrare l’applicazione della

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Tabella 1 – Frequenze caratteristiche emesse dai cuscinetti rotanti

metodologia proposta, si è fatto uso di due motori elettrici, fissati al banco e collegati a circuiti di controllo dedicati: • motore brushless (BLDC), con numero di giri massimo pari a 4 000 rpm, coppia nominale pari a 0,42 Nm (con valore massimo pari a 1 Nm); • motore elettrico sincrono a magnete permanente (PMSM), con numero di giri massimo pari a 16 000 rpm e coppia nominale pari a 0,3 Nm. Per ciascun motore sono state eseguite diverse misure con entrambi i metodi, variando il regime di funzionamento. Per ogni prova effettuata si è ricavata la risposta del sistema nello spettro di frequenze, così da confrontare tutti i possibili risultati. STRUTTURA DELLA PIATTAFORMA TECNOLOGICA

La soluzione adottata comprende una

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piattaforma per l’acquisizione dati e un PC. Quest’ultimo è fornito di opportune periferiche per la comunicazione e di programmi per l’elaborazione dei dati (in particolare MATLAB®). Come specificato in precedenza, la piattaforma integra due diverse tipologie di sensori in tecnologia MEMS, accoppiandoli tramite un unico sistema di controllo per la gestione dei dati. Il cuore della piattaforma è costituito da un microcontrollore a 32 bit, un accelerometro lineare con uscita digitale e una coppia di microfoni, anch’essi digitali. Di seguito sono riportate alcune caratteristiche tecniche dei principali dispositivi.

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pari a 120 dB SPL con un rapporto segnale-rumore pari a 58 dB, e comunica con il microcontrollore per mezzo della seriale SPI. Nella piattaforma è presente anche una memoria SRAM da 512 kB, utilizzata per immagazzinare i dati. Il microcontrollore, dopo aver acquisito le grandezze misurate dai sensori tramite le sue periferiche SPI, immagazzina i dati in SRAM per via della periferica FSMC. Dopo averli richiamati, li rielabora ed applica un efficace algoritmo al fine di convertirli in un formato facilmente gestibile. Saranno successivamente inviati al PC per mezzo della seriale RS232. Nella Fig. 1 sono illustrati i sensori utilizzati per l’analisi e lo schema a blocIl Microcontrollore STM32F103 chi della piattaforma implementata per Il microcontrollore ha un core ARM Cor- l’acquisizione. tex™– M3 ad alte prestazioni, in architettura RISC a 32 bit e con velocità massima di 72 MHz. Ha due memorie interne ad alta velocità (una memoria Flash di 128 kByte e una SRAM di 20 kByte), e un’ampia gamma di periferiche connesse ai principali BUS APB. L’Accelerometro LIS3DH L’accelerometro è un sensore inerziale lineare triassiale realizzato in tecnologia MEMS. Ha alte prestazioni, basso consumo di potenza e uscita digitale. È dotato di periferiche d’interfaccia seriale SPI e I2C che permettono un’efficace comunicazione con il microcontrollore. L’accelerometro LIS3DH ha diversi Fondo Scala (±2g/±4g/±8g/±16g) facilmente selezionabili, e ha un output data rate compreso tra 1 Hz e 5 kHz. Inoltre il sensore ha integrato un buffer a 32 livelli gestito da una politica FIFO che permette di immagazzinare i dati o implementare particolari funzioni di media riducendo il carico di lavoro del microcontrollore. Il Microfono MP45DT01 Il microfono ultracompatto a basso consumo è composto da due blocchi principali: l’elemento sensibile, realizzato in tecnologia MEMS, e un ASIC realizzato in tecnologia CMOS, che elabora i dati del trasduttore e fornisce in uscita un segnale in formato PDM (Pulse Density Modulation). Il microfono MP45DT01 ha un livello di pressione sonora massimo

te in una parola digitale codificata a 16 bit, rappresentante la misura dell’accelerazione letta. La sensibilità dell’accelerometro è di 1 mg/digit su fondo scala di ±2 g; ciò significa che ogni volta che il dispositivo rileva un accelerazione di 1 mg (9,8·10-3 m/s2), il suo valore in uscita cambia di un digit. La frequenza di campionamento scelta per acquisire le vibrazioni meccaniche dei due motori è stata fissata via firmware a 5 kHz. In base a ciò e secondo il teorema di Shannon, l’analisi spettrale permetterà di caratterizzare le vibrazioni meccaniche nel range di frequenze [1 Hz ÷ 2,5k Hz]. La singola acquisizione del segnale è eseguita per un periodo di 2,5 secondi, dopo il quale i dati vengono immagazzinati nella memoria SRAM e quindi inviati al PC tramite seriale RS232 con un baud rate di 115 200 bps. Infine il softwaFigura 1– Foto dell’accelerometro LIS3DH (a sinistra), re di elaboradei microfoni MP45DT01 (a destra) zione MATLAB® e schema a blocchi della piattaforma di analisi rende effettivo ANALISI DELLE VIBRAZIONI lo studio dello spettro di frequenza del segnale acquisito. MECCANICHE L’analisi vibrometrica è stata eseguita in Nell’analisi delle vibrazioni meccaniche due differenti regimi di funzionamento l’operazione di acquisizione del segnale per ciascun motore (a 900 rpm e è strettamente legata al posizionamento 1 800 rpm per il motore A, a 1 000 rpm dell’accelerometro, che deve avvenire in e 4 000 rpm per il B), variando le conprossimità della parte da monitorare in dizioni di carico; per ogni regime sono modo che il dispositivo rilevi le vibrazio- state ricavate le vibrazioni lungo ciascun ni causate dal motore o dalle sue com- asse dell’accelerometro. Dalle analisi ponenti, con la minima attenuazione. L’o- eseguite sui due motori, si è dedotto che rientamento dell’accelerometro LIS3DH è le sollecitazioni meccaniche sono princistato scelto in modo tale che l’asse x sia palmente presenti lungo gli assi x e y longitudinale all’albero in entrambi i mentre quelle lungo l’asse z sono trascumotori. I dati sono estratti e campionati rabili ai fini dello studio. nel dominio del tempo dal sensore iner- Dalle analisi del motore A effettuate a ziale, quindi successivamente acquisiti dal microcontrollore per essere infine convertiti nel dominio della frequenza e analizzati in MATLAB®. L’accelerometro LIS3DH è costituito da un trasduttore meccanico-capacitivo in grado di rilevare uno sbilanciamento minimo di 1 mg (con un fondo scala di ±2 g) trasformandolo in una variazione di capacità elettrica, e un ASIC che condiziona tale variazione e la converFigura 2 – Analisi in frequenza delle vibrazioni del motore A, funzionamento a 900 rpm (2.a) e 1 800 rpm (2.b) in assenza di carico

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GLI ALTRI TEMI

900 rpm in assenza di carico, si è ottenuto che le frequenze principali sono localizzate nell’intorno di 1,3 kHz, rilevate da entrambi gli assi ma con intensità maggiore sull’asse x (Fig. 3.a). Inoltre, ulteriori sollecitazioni insistono sull’asse x nell’intorno della frequenza di 350 Hz. Aumentando il numero di giri a 1800 rpm, il motore diventa più stabile poiché il numero di armoniche è notevolmente ridotto ma focalizzato. Sull’asse x (Fig. 2.b) le frequenze sono più nette e hanno un’intensità maggiore rispetto al caso precedente, mentre per l’asse y è presente uno sbilanciamento di intensità 270 mg alla frequenza caratteristica di 600 Hz. Di analogo interesse risultano le analisi sul motore B (Fig. 3) a 1 000 rpm e a 4 000 rpm, applicando un carico con coppia pari a 0,5 Nm opponente alla rotazione dell’albero. A 1 000 rpm il motore B presenta una grande quantità di vibrazioni di piccola intensità, con-

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centrata nella direzione dell’albero (Fig. 3.a) alle frequenze 370 Hz, 630 Hz e 2 175 Hz. In particolare, una componente a 1 300 Hz è presente su entrambi gli assi, con maggiore intensità sull’asse y (36 mg circa). Raddoppiando il numero di giri ma lasciando inalterato il carico, si è riscontrato un aumento dell’intensità delle vibrazioni, soprattutto nelle componenti a frequenze più elevate, ovvero al di sopra dei 2 kHz. ANALISI DELLE EMISSIONI ACUSTICHE

I segnali acustici emessi dalle parti meccaniche sono strettamente correlati alle vibrazioni, e la presenza di frequenze caratteristiche ne rivela i difetti. Solitamente, l’intensità di tali segnali diventa evidente all’orecchio umano in corrispondenza di un danneggiamento irre-

Figura 3 – Analisi in frequenza delle vibrazioni del motore B, funzionante a 1 000 rpm (a) e 4 000 rpm (b) con carico di 0,5 Nm

versibile dei cuscinetti. In sedi sperimentali, si è riscontrato che per motori di dimensioni medie, il range di frequenza maggiormente interessato è [1 Hz ÷ 20 kHz], quindi tali segnali sono facilmente rilevabili con microfoni comuni. Dato che lo stridìo di cuscinetti degradati può essere nettamente percepibile, il monitoraggio sonoro è senza dubbio meno intrusivo rispetto ad altri metodi. In tale approccio è da tenere in considerazione lo schermaggio dei microfoni dai rumori ambientali che possono inficiare la misura sulla parte interessata. A tal fine, alla presenza di più macchine, i microfoni sono collocati in specifiche loggette annesse alle

N. 01ƒ ;2011 parti da monitorare in modo da favorire il massimo trasferimento del suono e ridurre l’influenza di rumori ambientali. L’utilizzo dei microfoni in tecnologia MEMS in questo tipo di analisi è particolarmente interessante per le loro dimensioni e la facilità di posizionamento, ma soprattutto per le prestazioni nettamente superiori rispetto ai tradizionali microfoni a condensatore. L’analisi effettuata sui due motori-prova è stata eseguita per mezzo del microfono MP45DT01. Tale dispositivo fornisce in uscita un segnale con codifica PDM (Pulse Density Modulation) a 1 bit ad alta frequenza (3,25 MHz). Il segnale è dapprima acquisito dal microcontrollore STM32 tramite la periferica SPI, quindi filtrato e convertito in un segnale PCM (Pulse Code Modulation) a 16 bit con fre-quenza pari a 32 kHz, così da avere un segnale audio digitale con un formato di compressione standard. L’operazione di conversione è eseguita per mezzo di un algoritmo implementato nel firmware dello STM32F103, costituito da due filtri FIR con guadagno opportuno: il segnale PDM estratto dal microfono viene cosi elaborato in modo da ottenere un segnale audio alla frequenza e alla risoluzione richiesta dall’applicazione. Dopo che il segnale audio è stato acquisito per 2,5 s, viene effettuata la conversione PCM dal microcontrollore, quindi i dati vengono dapprima immagazzinati all’interno della memoria SRAM e poi inviati al PC per mezzo della seriale RS232-USB. Infine MATLAB® esegue le trasformate di Fourier dei segnali acquisiti per poterne analizzare lo spettro nel range di frequenze [1 Hz ÷ 16 kHz]. Anche in questi test l’analisi acustica dei due motori è stata eseguita in differenti regimi di funzionamento e in diverse condizioni di carico. Dai risultati ricavati dal motore A (Fig. 4), si riscontra facilmente che il cambio di regime del motore è coinciso con il cambio delle frequenze caratteristiche derivanti dalla diversa velocità di rotazione dell’albero. Inoltre, l’emissione di segnali ad ampiezza e frequenza più elevate può essere interpretata come un maggiore sforzo da parte del motore per mantenere lo stato di lavoro imposto dal controllo, quindi come un principio di sco-

stamento dalle sue condizioni iniziali. Nella Fig. 5 sono riportati i risultati delle analisi effettuate sul motore B eseguite a 1 000 rpm e 4 000 rpm con un carico opponente pari a 2,5 Nm. Appare evidente come l’emissione di segnali acustici è maggiormente presente ad alta frequenza, quindi riconducibile ad uno stato di funzionamento del motore ad alti regimi e sotto sforzo meccanico, che innesca così le premesse per un degradamento delle parti meccaniche.

Figura 4 – Analisi dello spettro sonoro del motore A, funzionamento a 900 rpm (a) e 1 800 rpm (b) in assenza di carico

CONCLUSIONI

Nel presente articolo la metodologia proposta attraverso l’integrazione delle due tecniche sperimentali ha permesso la caratterizzazione armonica di due motori elettrici e lo studio dei fenomeni dinamici in essi presenti. Un monitoraggio continuo con l’uso di queste tecniche permetterebbe di identificare le cause incipienti di rottura ed individuarne soluzioni atte ad eliminarle in modo rapido ed efficace. La potenzialità di questo tipo di approccio, applicato a processi produttivi, permetterebbe di ridurre, o eliminare, i tempi d’inattività non programmati riducendo i costi di manutenzione ed aumentando la disponibilità dell’impianto. Infatti, una politica oculata nella gestione delle risorse mira sempre a massimizzare la produttività mantenendo alta l’efficienza delle macchine, soprattutto oggi che la continua variazione nella domanda di beni e la forte competitività dell’attuale mercato mondiale richiedono una maggiore flessibilità dei processi produttivi. Da questo punto di vista, la scelta di un’efficace strategia da adottare per la gestione delle macchine è uno degli aspetti più critici negli impianti di produzione, dove è necessario garantire la continuità, la riduzione dei costi di manutenzione e la minimizzazione del rischio di line-down.

Figura 5 – Analisi dello spettro sonoro del motore B, funzionamento a 1 000 rpm (a) e 4 000 rpm con carico di 2,5 Nm

new applications based on IMU Systems”, Journal of Sensors, Hindawi, August 2010. 2. W. Zhou, T.G. Habetler and R.G. Harley: “Bearing Condition Monitoring Methods for Electric Machines: A General Review”, 2007 IEEE 3. S. A. McInerny and Y. Dai: “Basic Vibration Signal Processing for Bearing Fault Detection”, IEEE Trans. On Education 46, no. 1, 2003.

Fabrizio La Rosa si è laureato in Ingegneria Elettronica all’Università di Catania nel 2004. Nel 2005, ha fatto parte del Marketing IMS di STMicroelectronics Catania, come specialista di Marketing Strategico nel Team di Marketing Avanzato a supporto delle attività di R&D avanzato. Dal 2009, è Senior Application Engineer per il Team Automazione, Robotica BIBLIOGRAFIA e Trasporti nel “ST-IMS Systems Lab and Technical Marketing”. Le sue aree di 1. Abbate N., Basile A., Brigante C., attività riguardano lo sviluppo di sistemi Faulisi A., La Rosa F.: “Modern embedded hardware e firmware, appliBreakthrough Technologies enable cazioni e algoritmi MEMS-based.

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MISURE A COORDINATE Maurizio Marasso

I bracci di misura articolati caratteristiche e normativa per le verifiche di prestazione

ARTICULATED MEASUREMENT ARMS – FEATURES AND PERFORMANCE VERIFICATION STANDARDS Articulated measurement arms (AACMM) are increasingly popular and appreciated by users. Portability, user-friendliness and the availability of countless accessories for specific measurement applications are the strengths of this particular type of coordinate measuring machines. For the performance verification of AACMMs, only some local specific standards are available: ASME B89.4.22-2004 and VDI/VDE 2617 part 9. No international standard is available, however. As a result, performance verification is often performed in accordance with procedures established by manufacturers, or conforming to existing standards which, however, are not specific for this machine type, such as the ISO 10360-2. This article briefly explains the features of AACMMs, gives some considerations on the applicability of the ISO 10360-2, and recaps the methods of the testing required by the specific standards currently available. RIASSUNTO I bracci di misura articolati (AACMM) sono sempre più diffusi ed apprezzati dagli utilizzatori. I punti di forza di questa particolare tipologia di macchine di misura a coordinate sono principalmente la portabilità e la facilità di utilizzo, oltre alla disponibilità di numerosi accessori per la soluzione di specifici problemi applicativi. Per la verifica delle prestazioni di tali macchine, esistono norme specifiche locali, ASME B89.4.22-2004 e VDI/VDE 2617 parte 9, ma manca una norma internazionale, per cui le verifiche vengono spesso eseguite secondo procedure definite dai costruttori oppure ispirandosi a norme esistenti ma non specifiche come nel caso della ISO 10360-2. L’articolo, dopo una breve presentazione delle caratteristiche dei bracci di misura articolati ed alcune considerazioni sull’applicabilità della ISO 10360-2, riassume le modalità operative delle prove richieste dalle norme specifiche attualmente disponibili. GLI AACMM: UNA REALTÀ IN ESPANSIONE

Da alcuni anni stiamo assistendo a un notevole incremento della diffusione di una particolare tipologia di macchine di misura a coordinate: si tratta delle macchine di misura articolate, conosciute anche con il termine “braccetti di misura”, “bracci articolati di misura”, o “bracci di misura antropomorfi” per la somiglianza all’arto umano, o ancora con l’acronimo anglosassone AACMM (Articulated Arm Coordinate Measuring Machines). I numeri parlano chiaro: il mercato mondiale è quasi quadruplicato negli ultimi

cinque anni, e il 2008 ha visto la vendita di circa 3 500 unità, con un fatturato complessivo di 170 milioni di dollari. I bracci di misura articolati sono macchine di misura a coordinate, tipicamente a comando manuale che, a differenza delle tradizionali macchine a coordinate cartesiane, raggiungono punti del volume di misura attraverso una serie di assi rotanti (Fig. 1). Costruttivamente, tali macchine sono costituite da segmenti tubolari, normalmente in fibra di carbonio, accoppiati tra loro per mezzo di giunti rotanti con due gradi di libertà ciascuno. Un ulteriore giunto è posto all’estremità inferiore del primo segmento e lo collega alla base

di appoggio, mentre all’estremità del terzo segmento un quarto giunto permette il montaggio del sistema tastatore. Nel caso di utilizzo di particolari sensori a lama laser alcuni costruttori propongono un settimo asse rotante, che permette di ruotare il sensore attorno al proprio asse, per una migliore manovrabilità del sistema in presenza di pezzi con morfologia complessa. Ogni giunto è dotato di due encoder angolari; l’insieme delle posizioni angolari di tutti gli encoder, associato alle relative lunghezze dei bracci, permette il calcolo della posizione in coordinate X, Y, Z della punta dell’elemento di contatto, che descriverà un volume di misura di forma sferica. Grazie a tale architettura si costruiscono macchine che possono essere dotate di un numero di gradi di libertà generalmente variabile da cinque a sette.

Figura 1 – Braccio articolato

Responsabile Centro di Taratura SIT n° 66 presso Hexagon Metrology spa L’autore ringrazia i colleghi Levio Valetti ed Emanuele Ricci per la preziosa collaborazione

maurizio.marasso@hexagonmetrology.com

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Le macchine sono catalogate in base alla dimensione del volume di misura ed al numero dei gradi di libertà. Esse possono essere dotate di sistema tastatore a contatto di tipo passivo o trigger, oppure di sensori senza contatto tipo scanner laser o altro. Per raggiungere le prestazioni desiderate anche queste macchine necessitano della compensazione geometrica degli errori, che generalmente non è effettuata tramite il rilevamento dei singoli parametri cinematici ma in modo volumetrico, elaborando il risultato di misurazioni di un campione di lunghezza collocato in varie posizioni nel volume di misura. Queste macchine presentano indubbi vantaggi grazie alla loro grande versatilità di impiego. Un aspetto che le rende particolarmente versatili è la portabilità, ovvero la possibilità di portare la macchina in prossimità o addirittura sul pezzo da misurare, anziché il contrario, come avviene con le macchine a

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coordinate cartesiane. I bracci di misura articolati possono infatti essere facilmente trasportati in prossimità del pezzo da misurare e posizionati a pavimento per mezzo di treppiedi o su piani di riscontro per mezzo di piastre con basi magnetiche, o su superfici non ferrose con apposite piastre forate. La base inoltre può essere posizionata su superfici comunque orientate, sia verticali che orizzontali, anche capovolte. La possibilità di portare la macchina di misura al pezzo costituisce un grande vantaggio per la misurazione di pezzi di grandi dimensioni, direttamente sulle macchine utensili, o nel sito di funzionamento senza la necessità di dover smontare il componente. Trattandosi di macchine manuali, solitamente dotate di software semplici ed intuitivi e non necessitando di programmazione, ne permettono l’utilizzo in modo rapido anche a personale non altamente qualificato, anche se, dal punto di vista strettamente

metrologico, l’esperienza e la sensibilità dell’operatore possono essere significative. I software applicativi sono stati sviluppati per adattarsi alla particolare architettura dei bracci di misura articolati e risolvere i problemi applicativi che tale architettura ha generato. Le accuratezze di misura ottenibili da questi sistemi sono generalmente inferiori a quelle ottenibili con le CMM cartesiane, ma certamente sufficienti a soddisfare le esigenze delle applicazioni cui tipicamente si rivolge questa categoria di strumenti. CAMPI DI UTILIZZO

La versatilità, e in particolare la portabilità dei bracci di misura articolati, rende idoneo l’utilizzo di tali macchine anche in settori dove le CMM cartesiane non sono diffuse. Infatti, oltre ai classici settori quali meccanica, automotive, aero-

N. 01ƒ ;2011 SITUAZIONE NORMATIVA

Trattandosi di macchine di misura a coordinate a tutti gli effetti, la verifica delle prestazioni si può effettuare utilizzando l’ormai consolidata norma UNI EN ISO 10360-2, tuttavia alcune considerazioni di carattere sia tecnico che formale ne limitano l’utilizzo. Ripercorrendo la storia della ISO 10360-2, possiamo infatti osservare che essa, nella prima versione risalente al 1994, forniva la seguente definizione di CMM: “Dispositivo di misura, il cui basamento è in una collocazione fissa durante l’uso, progettato per effettuare misurazioni a partire da almeno tre spostamenti lineari od angolari generati dalla CMM. Almeno uno dei tre spostamenti deve essere lineare”. Con questa ultima frase si rendeva non applicabile tale norma ai bracci di misura articolati. Nel 2000, la pubblicazione della ISO 10360-1 “Vocabolario” (nel 2005 la versione italiana UNI EN ISO 10360-1) e la successiva eliminazione delle definizioni dalla parte 2 videro una modifica della definizione di CMM e quindi dell’applicabilità della ISO 10360-2. La nuova definizione attualmente valida è: ”Macchina di misura a coordinate CMM: Sistema di misurazione in grado di spostare un sistema tastatore e di determinare coordinate spaziali sulla superficie di un

pezzo.“ Questa definizione, decisamente più generica, non prende in considerazione aspetti costruttivi o di architettura delle CMM, quindi la ISO 10360-2 risulta essere formalmente applicabile ai bracci di misura articolati. La terza versione della ISO 10360-2 è stata pubblicata alla fine del 2009, e recepita come UNI nel 2010: sebbene non cambi la definizione di CMM data nella ISO 103601:2000, una nota al punto 1 Scopo e campo di applicazione dichiara la non esplicita applicabilità della norma alle macchine non cartesiane salvo accordo tra le parti. Da un punto di vista esclusivamente tecnico occorre considerare che, a differenza delle macchine a coordinate cartesiane, dove un singolo punto è univocamente determinato dalla posizione dei tre assi coordinati, in un braccio di misura articolato un singolo punto può essere determinato attraverso un numero infinito di posizioni delle articolazioni. Viene quindi da domandarsi quanto le prove previste dalla ISO 10360-2 ed espressamente ideate per le CMM cartesiane siano significative per la valutazione di macchine con un’architettura differente come i bracci di misura articolati. A tal scopo è iniziata nel WG10 ISO un’attività per la stesura di una nuova parte della ISO 10360 specifica per questa tipologia di macchine. Sono invece disponibili sul mercato altre norme per la valutazione delle prestazioni dei bracci di misura articolati: si tratta dell’americana ASME B89.4.22-2004 “Methods for Performance Evaluation of Articulated Arm Coordinate Measuring Machines” e della tedesca VDI/VDE 2617 parte 9 “Genauigkeit von Koordinatenmessgeräten Kenngrößen und deren Prüfung Annahme – und Bestätigungsprüfung von Gelenkarmkoordinatenmessgeräten (Prove di accettazione e riverifica per macchine di misura a braccio articolato – n.d.r.)”. La norma ASME B89.4.22-2004 È una norma a tutti gli effetti, applicabile alle sole macchine manuali con un massimo di 7 gradi di libertà e dotate di sistema tastatore a contatto. Essa prevede l’esecuzione di tre differenti prove:

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spaziale, essi si stanno diffondendo nell’ambito della cantieristica navale, dell’edilizia, dell’industria ferroviaria, dei trasporti e movimento terra, del recupero dei beni artistici ed architettonici. Numerosi accessori permettono di ampliare le possibilità applicative: non solo una vasta gamma di sistemi tastatore che vanno dai semplici trigger agli scanner laser e alle forcelle per la misurazione di tubi, ma anche guide lineari per rapidi spostamenti della macchina, sistemi sia hardware che software per la generazione di sistemi di riferimento su pezzi di grandi dimensioni che permettono la ripresa delle misurazioni dopo lo spostamento del braccio, trasmissione dati senza fili verso il calcolatore per una migliore manovrabilità e accessibilità ai pezzi di grandi dimensioni.

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1. prova del diametro effettivo; 2. prova della prestazione su singolo punto (SPAT); 3. prova della prestazione volumetrica. La prova del diametro effettivo permette la valutazione della capacità della macchina di misurare un diametro con minime articolazioni del braccio. Si effettua misurando tre volte per nove punti la sfera di riferimento, di diametro nominale compreso tra 10 e 50 mm, e valutando il massimo scostamento del diametro rispetto al valore tarato. La prova della prestazione su singolo punto (SPAT, Single-point articulation performance test) permette la valutazione della capacità della macchina di riprodurre coordinate di un punto fisso nello spazio sfruttando il più possibile le possibilità di articolazione del braccio. La prova richiede l’utilizzo di una sfera di riferimento in caso di presenza di sistema tastatore trigger, mentre con un sistema tastatore passivo occorre disporre di una sede fissa, conica, con foro smussato o con tre sfere nella quale posizionare l’elemento di contatto. Le misurazioni si eseguono in tre differenti posizioni nel volume, in ciascuna delle quali il centro della sfera o la posizione dell’elemento di contatto viene misurata dieci volte con posizioni differenti (estreme) delle articolazioni. Dei dieci centri così individuati si calcolano la media e le relative distanze tridimensionali rispetto ad essa. Per ogni posizione di prova si valuta il massimo scostamento ed il parametro 2SSPAT calcolato dalla seguente formula: 2sSPAT = 2

∑ δ i2 ( n − 1)

Dove δ rappresenta ciascuna distanza tridimensionale e n il numero di sfere misurate (10). Tale parametro è indicativo del raggio della regione nella quale hanno probabilità di trovarsi i punti/centri. La prova della prestazione volumetrica si utilizza per la valutazione della capacità di misurare lunghezze nel volume della macchina. Per l’esecuzione di tale prova è richiesto l’utilizzo di calibri di lunghezza tarati come barre a 2 sfere (scelta predefinita), calibri a passi o

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blocchetti piano paralleli di due differenti lunghezze nominali proporzionali al diametro del volume della macchina da verificare. La norma prescrive la misurazione dei campioni una sola volta in venti differenti posizioni definite come combinazioni di lunghezza del campione, orientamento, direzione, inclinazione, distanza dal centro del volume ecc. Gli errori di lunghezza così determinati si possono raccogliere in una tabella o grafico che riportano i tre parametri richiesti per la valutazione: 1. deviazione massima; 2. banda delle deviazioni; 3. due volte RMS, dove: 2RMS = 2

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∑ Di2 n

essendo D la deviazione in ciascuna posizione e n il numero di posizioni. La conformità alle specifiche può essere valutata applicando le regole decisionali dettate dalla ISO 14253-1 o dalla ASME B89.7.3.1 – 2001 Guidelines for Decision Rules: Considering Measurement Uncertainty Determining Conformance to Specifications. La norma non contiene solo la procedura per la valutazione delle prestazioni metrologiche ma anche un’introduzione con glossario e terminologia, una classificazione delle macchine, ed alcune definizioni dei requisiti ambientali e loro procedure di verifica, oltre a numerose appendici non obbligatorie. La VDI/VDE 2617 parte 9 È una linea guida pubblicata nel 2009, in versione bilingue tedesco e inglese. Essa trae profonda ispirazione dalla ISO 10360-2 e dalla ISO 10360-5, con l’intenzione di integrarle per adattarle alle macchine a braccio articolato. La sua applicabilità è prevista per le sole macchine con sistema tastatore a contatto. Come nella ISO 10360-2 sono previste due prove: 1. prova del sistema tastatore; 2. prova dell’errore di indicazione per misure di dimensione. La prova del sistema tastatore, ispirata alla ISO 10360-5, prevede la valutazione dei parametri:

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• MPEPS per l’errore di dimensione (size); • MPEPF per l’errore di forma; • MPLPL per l’errore di posizione (location). La prova si effettua utilizzando una sfera di riferimento posta in tre differenti posizioni nel volume. Tali posizioni sono determinate come combinazioni di differenti altezze, settore circolare e distanze dal centro di rotazione. In ogni posizione si misura la sfera per cinque punti, con cinque differenti orientamenti del sistema tastatore indicativamente lungo X, Y e Z. Utilizzando i cinque centri delle sfere così misurate si calcolano tutte le possibili combinazioni di distanze per un totale di 10. La massima delle 30 distanze così ottenute fornisce il valore dell’errore di posizione del sistema tastatore PL. I parametri relativi al valore dell’errore di dimensione PS e dell’errore di forma PF del sistema tastatore sono invece forniti rispettivamente dall’errore del diametro e dallo scostamento dalla rotondità ottenuti nel calcolo della sfera utilizzando la totalità dei 25 punti tastati in ogni posizione. Per la prova dell’errore di indicazione per misure di dimensione, ovvero per la valutazione del parametro MPEE, si possono utilizzare diversi tipi di campioni di lunghezza, come blocchetti piano paralleli, calibri a passi, barre a due sfere o a più sfere o a fori multipli la cui lunghezza massima deve essere almeno il 66% del diametro del volume di misura della macchina. Analogamente a quanto prescritto dalla ISO 10360-2 occorre misurare cinque differenti lunghezze, ripetute ognuna tre volte, in sette differenti posizioni. La conformità alle specifiche deve essere valutata tenendo in considerazione l’incertezza di test secondo i criteri dettati dalla ISO 14253-1. Nonostante la disponibilità di queste norme, i produttori tardano a recepirle e dichiarano prestazioni metrologiche in modo non uniforme; alcuni secondo ISO 10360-2, altri secondo prove ispirate alla B89.4.22, altri ancora senza citare riferimenti normativi. Questo rende difficoltosa la comparazione tra macchine di differenti produttori e il confronto con le CMM cartesiane qualora ci sia sovrapposi-

zione applicativa con queste. Vista la rapida diffusione delle macchine di misura articolate, la disponibilità di una norma internazionale sarebbe sicuramente di aiuto sia ai costruttori sia agli utilizzatori. BIBLIOGRAFIA 1. ASME B89.4.22-2004 Methods for Performance Evaluation of Articulated Arm Coordinate Measuring Machines (CMM). 2. VDI/VDE 2617 blatt 9 – 2009 Accuracy of coordinate measuring machines – Characteristics and their reverification – Acceptance and reverification tests for Articulated Arm Coordinate Measuring Machines. 3. UNI EN ISO 10360-1:2005 “Specifiche geometriche dei prodotti (GPS) – Prove di accettazione e prove di riverifica per macchine per misurazione a coordinate (CMM) – Parte 1: Vocabolario”. 4. UNI EN ISO 10360-2:1998 “Metrologia a coordinate – Valutazione delle prestazioni delle macchine per misurazione a coordinate.” 5. UNI EN ISO 10360-2:2005 “Specifiche geometriche dei prodotti (GPS) – Prove di accettazione e prove di verifica periodica per macchine di misura a coordinate (CMM) – Parte 2: CMM utilizzate per misurazioni dimensionali”. 6. UNI EN ISO 10360-2:2010 “Specifiche geometriche dei prodotti (GPS) – Prove di accettazione e prove di verifica periodica per macchine di misura a coordinate (CMM) – Parte 2: CMM utilizzate per misurazioni dimensionali lineari”.

Maurizio Marasso è diplomato Perito Meccanico presso l’Istituto Tecnico Industriale statale “A. Avogadro” di Torino. Nel 1983 entra in DEA S.p.A., ora Hexagon Metrology S.p.A. dove si occupa di collaudi e verifiche di prestazioni di macchine di misura a coordinate. Dal 2000 è responsabile del centro di taratura SIT n° 066 istitutito presso Hexagon Metrology S.p.A. ed accreditato nel settore CMM. Parallelamente continua ad occuparsi di strumentazione e metodologie di collaudo e verifica di prestazione di CMM. Dal 2002 è iscritto al registro di certificazione del personale CEPAS come esperto senior di misurazioni con CMM con il n° di registro 011.

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Ingomar Schmidt

Misure multipunto nella metrologia a coordinate I sensori attuali consentono di acquisire completamente la geometria del pezzo

MULTIPOINT MEASUREMENTS IN COORDINATE METROLOGY Modern coordinate measuring machines can be equipped with various sensors. In addition to tactile sensors, optical sensors are gaining more acceptance. Large quantities of measurement points on the material surface can be captured in a short period of time. This enables complete analysis of shapes, dimensions, and positions. Even more extensive potential is provided by completely capturing workpieces using computer tomography. RIASSUNTO Le macchine di misura a coordinate dell’ultima generazione possono essere equipaggiate con molti sensori. Oltre ai sensori a contatto, i sensori ottici stanno ottenendo una maggiore accoglienza presso le aziende. Un elevato numero di punti sulla superficie del pezzo possono essere misurati in breve tempo. Questo consente una completa analisi di forma, dimensione e posizione. Un potenziale ancora maggiore è fornito dall’acquisizione integrale del pezzo tramite tomografia computerizzata. Un numero sempre maggiore di utilizzatori di macchine di misura a coordinate richiede che i pezzi sotto misura siano acquisiti nel modo più completo possibile. Le ragioni di questa richiesta sono in parte da individuare nella crescente complessità dei componenti da sottoporre a controllo dimensionale: ad esempio, l’uso di superfici di forma libera nella progettazione di componenti è in rapido aumento. Come risultato della moderna miniaturizzazione dei prodotti, in molti componenti funzionali compaiono geometrie sempre più piccole, che devono essere misurate con risoluzioni e precisioni sempre maggiori. In tali geometrie, le deviazioni di forma sono spesso dello stesso ordine di grandezza delle tolleranze dimensionali; se viene acquisito un numero insufficiente di punti di misura, si possono avere significativi errori nella misura stessa. I tipici settori applicativi vanno dallo stampaggio plastica a iniezione, ai microcomponenti per tecnologie medicali e automobilistiche, ai compo-

nenti di sensori e, per finire, agli utensili da taglio. Due strade principali possono essere seguite per ottenere un grande numero di punti di misura: macchine di misura multi-sensore e tomografia computerizzata. La tecnologia di misura multi-sensore, i cui principi sono oggi ben noti, utilizza vari sensori ottici e a contatto per consentire l’acquisizione di punti di misura al massimo livello di precisione. In particolare, i sensori ottici permettono di misurare un elevato numero di punti in breve tempo; lo stesso vale per i moderni sensori a contatto, grazie alla tecnologia di scansione, e per i micro tastatori a fibra ottica. Un metodo più recente è invece costituito dalla tomografia computerizzata impiegata nella metrologia a coordinate: attraverso tale metodo il pezzo può essere completamente digitalizzato in un tempo relativamente breve; una precisione nell’ordine di alcuni micron è ottenibile utilizzando i tomografi di ultima generazione.

SCANSIONE DI MOLTI PUNTI SENZA CONTATTO, USANDO SENSORI OTTICI

Il sensore ottico utilizzato nella maggior parte dei casi è l’Analisi d’Immagine: elemento tradizionalmente centrale, peraltro, nelle macchine di misura Werth, che godono di una solida base di affidabilità e precisione formatasi in oltre 20 anni d’esperienza in misure ottiche. Oggi questo tipo di sensore è molto accurato e veloce: sistemi d’illuminazione flessibili e affidabili (come Werth Multi Ring) e software di analisi d’immagine precisi e semplici da usare (in grado d’identificare automaticamente geometrie regolari nel campo visivo) rendono le misure più facili per l’operatore. La nuova e brevettata tecnologia “OnTheFly”’ (misure ad analisi d’immagine con assi macchina in movimento) ha portato la combinazione di velocità e precisione a un nuovo e più elevato livello. Ad esempio è ora possibile la misura di decine di caratteristiche per secondo, compreso il riposizionamento dell’oggetto sotto misura (Fig. 1). Grazie alla scansione a griglia con tecnologia OnTheFly, un oggetto può essere completamente digitalizzato e misurato alla massima risoluzione e con velocità prima impensabili. Werth Messtechnik GmbH - Giessen. I prodotti Werth sono distribuiti in esclusiva, in Italia, dalla RUPAC srl di Milano www.rupac.com Responsabile di prodotto per l’Italia Ing. Sandro Telasi sandro.telasi@gmail.com

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N. 01ƒ ; 2011 misura è cruciale nella progettazione di macchine flessibili e adatte a diverse applicazioni di misura dimensionale. L’equipaggiamento di base comprende un sensore ad Analisi d’Immagine, combinato eventualmente con uno o più differenti sensoFigura 1 – On the fly - Una tecnologia di controllo avanzata consente ri di distanza. alla macchina di misurare accuratamente mentre è in movimento La gamma dei sensori disponibili è completata da sensori a tastatore e Usando gli stessi componenti hardwa- Altri sensori, che possono essere più dalla Tomografia Computerizzata. re, è possibile misurare anche geome- adatti ad alcune caratteristiche della trie tridimensionali. Già nel 1999 superficie del pezzo, tuttavia possoWerth aveva presentato un sistema no essere più costosi o più difficili MISURARE LE GEOMETRIE basato sulla variazione di fuoco; gra- da utilizzare in determinate circo- PIÙ PICCOLE CON LA MASSIMA zie al sensore Werth 3D-Patch e all’at- stanze. PRECISIONE GRAZIE AL SENSORE tuale tecnologia di acquisizione Ad esempio, la topografia superficia- WERTH FIBER PROBE (WFP) immagini, è possibile rilevare simulta- le di inserti in metallo duro può essere neamente centinaia di punti di una rilevata molto bene tramite il sensore Il principio di funzionamento della superficie in pochi secondi: raggi e laser WLP (Fig. 2.c), completamente Werth Fiber Probe consiste nel misuplanarità, ad esempio, possono esse- integrato nell’asse ottico della macchi- rare la posizione della sfera di conna e, quindi, semplicissimo da usare; tatto tramite un sensore ottico. Questo re misurati in un singolo passo. Questa tecnologia è particolarmente in modalità “scansione continua” rende possibile l’utilizzo di una sfera interessante per piccole geometrie migliaia di punti possono essere e di uno stelo piccoli a piacere, al ma, ripetendo questo tipo di misura in acquisiti in pochi secondi. contrario di quanto accade con i differenti posizioni, è anche possibile Se la superficie in esame è altamente tastatori tradizionali, che non possono generare una nuvola di punti e map- riflettente, come le superfici di compo- assumere dimensioni troppo piccole a pare aree e geometrie del pezzo di nenti ottici, un sensore cromatico di causa della flessione dello stelo, con maggiori dimensioni (Fig. 2.a); un distanza è sicuramente più idoneo. La la conseguente degradazione del metodo simile è usato per la misura superficie stessa può essere digitaliz- segnale trasmesso. La Werth Fiber zata in scansione continua con accu- Probe, grazie a sfere con diametri dei taglienti (Fig. 2.b). ratezze inferiori al micron. fino a 20 micron, consente di misuraIl sensore Nano Focus Probe (NFP) re anche le più piccole geometrie preacquisisce superfici in modo simile al senti nel pezzo, come ad esempio i sensore 3D Patch e consente l’acqui- fianchi dei denti di un microingranagsizione simultanea di molti punti in gio (Fig. 3). una singola misura nel campo visivo La misura può essere effettuata anche (Fig. 2.e - 2.f). L’uso di un sensore con- in scansione continua e con grande focale fornisce una precisione ancora precisione: mantenendo la sonda in maggiore e una minore dipendenza uno stato di leggera vibrazione (pochi dall’inclinazione della superficie. micron), si evita l’effetto d’incollaggio Con questo sensore sono possibili mi- del sensore alla superficie e si garansure di planarità con precisioni nel- tisce una uniforme distribuzione dei l’ordine di 0,1 micron. Sostanzialmente i sensori elencati Figura 2 – Rappresentazioni a colori sopra forniscono precisioni di qualche delle deviazioni di vari componenti misurati con sensori differenti: a) micro stampo micron o anche molto inferiori. Quanmisurato con Werth 3D Patch; do si seleziona un sensore per la prob) tagliente di un micro utensile da taglio pria applicazione di misura, occorre misurato con scansione in Autofocus; tenere presenti le proprietà della suc) topografia superficiale di inserto in metallo perficie materiale dell’oggetto da miduro misurato con laser WLP in scansione surare. In questi casi sono particolarcontinua; d) utensile per punzonatura misurato mente importanti l’esperienza e la col sensore cromatico di distanza CFP competenza del costruttore della macin scansione continua; e) microstampo Figura 3 - Deviazioni del profilo china di misura. misurato col sensore confocale NFP; dei denti di un microingranaggio: La possibilità di integrare più di un f) ugello di stampa misurato col sensore profili acquisiti con il sensore confocale NFP sensore in una stessa macchina di Werth Fiber Probe in scansione continua

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N. 01ƒ ;2011 punti rilevati. Prove comparative tra la Werth Fiber Probe e altri sensori di elevata accuratezza hanno mostrato deviazioni nell’ordine del decimo di micron, un livello di precisione tale da rendere questo sensore adatto alle applicazioni con le tolleranze più ristrette, come ad esempio la misura di iniettori diesel e benzina o di altri componenti con micro-geometrie accurate. La Werth Fiber Probe può anche essere usata nella taratura di componenti e campioni o per la generazione di fattori di correzione per altri sensori. Questo sensore è stato sviluppato in collaborazione col PTB (l’Istituto Metrologico Nazionale tedesco) ed è impiegato, tra l’altro, nella taratura di micro-campioni. La Werth Fiber Probe è attualmente la micro-sonda più utilizzata al mondo.

Figura 4 – Due modelli della gamma Werth Tomo Scope: a) Tomo Scope 200; b) Tomo Scope HV Compact

Se è richiesta una precisione ancora maggiore per componenti meccanici, allora la tecnologia multi-sensore può aiutare a ridurre ulteriormente le residue deviazioni sistematiche di misura. La tecnica di AutoCorrezione Werth consente di identificare tali deviazioni su componenti master e correggerle automaticamente nelle misure di routine. Questa tecnica raggiunge la massima precisione combinando la tomografia col sensore Werth Fiber Probe. Ad esempio, misure di micro-fori in componenti d’acciaio possono essere effettuate con una precisione inferiore al micron (Fig. 5).

MISURE COMPLETE E ACCURATE CON LA TOMOGRAFIA A RAGGI X

MISURE E ANALISI DEI DATI CON UN UNICO SOFTWARE Werth ha presentato nel 2005 la METROLOGICO

prima macchina di misura a coordinate con tomografia computerizzata, equipaggiabile opzionalmente anche con altri sensori. Da allora in poi è stata sviluppata una gamma di macchine per soddisfare le richieste dei clienti relative alla dimensione e al materiale dei pezzi da misurare (Fig. 4). Queste macchine possono essere impiegate, ad esempio, per il controllo dimensionale di componenti in plastica con accuratezze nell’ordine di pochi micron, acquisendo un elevato numero di punti e rilevando le quote d’interesse. La tecnica Werth di tomografia a griglia permette di adattare la risoluzione utilizzata nel ciclo di misura alla dimensione complessiva del pezzo; in questo modo è possibile misurare con elevata precisione geometrie minute anche su parti relativamente grandi. I dati così ottenuti possono essere usati per correggere direttamente lo stampo d’iniezione nel processo iniziale di campionatura.

Il software metrologico WinWerth costituisce uno strumento semplice e potente per gestire analisi di dati e misure con qualunque sensore installato nella macchina di misura. In tal modo è possibile programmare in autoapprendimento sequenze di misure con o senza i dati CAD 2D/3D e piani di controllo CAQ; è anche possibile programmare la mac-

china fuori linea in modo semplice e confrontare i dati rilevati coi modelli CAD (Fig. 2-3-5). SOLUZIONI OTTIMALI GRAZIE ALLA TECNOLOGIA MULTI-SENSORE

Le necessità di misura richieste dalle moderne applicazioni di controllo dimensionale non sono più soddisfatte dall’uso dei soli sensori a contatto. Elevate densità di punti o l’acquisizione completa di un componente possono essere ottenute alle precisioni richieste solo con l’ausilio di tecnologie ottiche o della tomografia computerizzata. Gli esempi applicativi mostrati chiariscono che la scelta del sensore più adatto dipende innanzitutto dalle necessità di misura, dalle proprietà dei componenti da misurare (soprattutto dalla finitura superficiale) e dalle tolleranze da rispettare. La soluzione ottimale, tuttavia, consiste spesso nella combinazione di vari sensori in una stessa macchina di misura, selezionabili in funzione della specifica necessità e gestibili facilmente con un’unica interfaccia software.

Figura 5 - Precisione sub-micron: misura dei diametri e della forma degli ugelli d’iniezione con tomografia computerizzata

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CAMPI E COMPATIBILITÀ ELETTROMAGNETICA

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LA COMPATIBILITÀ ELETTROMAGNETICA Carlo Carobbi*, Marco Cati**, Carlo Panconi***

Il comportamento a radiofrequenza dei componenti circuitali passivi Il Condensatore - Parte 2

THE RADIOFREQUENCY BEHAVIOR OF PASSIVE CIRCUIT COMPONENTS: THE CAPACITOR – PART 2 Starting from Tutto_Misure n.4/2010 we address a basic and important topic for those involved in Electromagnetic Compatibility (EMC) measurements and design: the radio–frequency (RF) behavior of passive circuit components. The discussion will be limited to linear components: resistors, capacitors, inductors and mutually–coupled inductors. Also, in a broad sense of the term “component”, we will also include in the list the short circuit and the open circuit. At RF it is essential to know the real behavior of components. Indeed, at RF the real behavior is markedly different from the ideal one, and this fact may originate unexpected experimental situations. For example what was designed does not work or does not fulfill specifications, or neither the measurement results, nor the qualitative behavior, correspond to expectations. This second article deals with the analysis of the real ceramic and electrolytic capacitors. In particular, we will present the equivalent lumped circuits which describe their RF behavior, and we will discuss the physical origin of each element in the equivalent model. Particular emphasis will be placed on the type of component assembly: Surface Mount Device (SMD) or Through–Hole (TH). RIASSUNTO A partire dallo scorso numero di Tutto_Misure (n.4-2010) affrontiamo un argomento di base e importante per chi si occupa di Compatibilità Elettromagnetica (CEM): il comportamento a radiofrequenza (RF) dei componenti circuitali passivi. La discussione si limiterà ai componenti lineari: resistore, condensatore, induttore e induttori mutuamente accoppiati e, in un’accezione ampia del termine “componente”, includeremo nella rassegna anche il corto circuito e il circuito aperto. A RF è essenziale che chi si occupa di progetto e misure CEM conosca il comportamento reale dei componenti. Il comportamento reale, infatti, è diverso da quello ideale, ed è all’origine di situazioni sperimentali inattese dagli inesperti. Ad esempio, ciò che si è progettato non funziona affatto o non funziona secondo le specifiche previste, oppure i risultati delle misure e magari nemmeno le tendenze corrispondono con quanto atteso. In questo secondo articolo affronteremo l’analisi del comportamento dei condensatori ceramici ed elettrolitici reali. In particolare, presenteremo circuiti equivalenti a costanti concentrate capaci di descrivere il loro comportamento a RF, e discuteremo l’origine fisica di ciascun elemento del modello equivalente. Particolare enfasi sarà posta sulla tipologia di montaggio dei componenti: superficiale (SMD, Surface Mount Device) oppure a foro passante (TH, Through–Hole).

IL CONDENSATORE REALE

portamento a RF di un condensatore sono la capacità C, l’induttanza Per quanto descritto nell’articolo pre- parassita L e la resistenza parassita R. cedente, ultimo paragrafo, gli ingre- Il valore dei parametri parassiti è dienti principali per modellare il com- determinato essenzialmente da due

fattori: a) il package del componente (dimensioni, disposizione delle armature, ecc.) e b) il montaggio sul circuito elettronico a foro passante (TH) oppure a montaggio superficiale (SMD). Nei paragrafi seguenti saranno evidenziati questi aspetti per due importanti tipologie di condensatori: quelli ceramici e quelli elettrolitici che fondamentalmente si differenziano per le caratteristiche fisiche del dielettrico utilizzato. Sarà fornito un circuito equivalente capace di descriverne il comportamento a RF e saranno evidenziati i limiti di impiego. CONDENSATORI CERAMICI

Il dielettrico dei condensatori ceramici è costituito generalmente da una massa ceramica la cui permittività dielettrica relativa può variare tra 10 e 10 000 mediante opportune composizioni. I condensatori ceramici a bassa permittività dielettrica si distinguono per la stabilità del valore capacitivo e per le perdite molto basse: sono i preferiti per l’utilizzo nei circuiti oscillanti e per le applicazioni di precisione. I condensatori a elevata costante dielettrica permettono di ottenere capacità elevate con scarso ingombro. I condensatori ceramici hanno in generale piccole dimensioni, e sono utilizzati essenzialmente nella tecnica delle alte frequenze.

* Dip. Elettronica e Telecomunicazioni, Università di Firenze ** Ricerca e Sviluppo, Esaote S.p.A., Firenze *** Istituto Tecnico Industriale Statale “Silvano Fedi”, Pistoia marco.cati@esaote.com

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Figura 2 – Condensatori ceramici. 2.a: Tecnologia a montaggio superficiale; 2.b: Tecnologia a foro passante

A seconda delle necessità sono disponibili in molte forme costruttive. La forma di condensatore ceramico più diffusamente utilizzata è quella a montaggio superficiale (Fig. 2.a). Un’altra forma anch’essa ancora piuttosto diffusa è quella a disco (Fig. 2.b), formata cioè da un dischetto di ceramica metallizzato sulle due facce, sulle quali sono saldati i terminali. Esistono anche i condensatori a strato (Multi Layer Capacitor, MLC), il cui dielettrico è costituito da strati ceramici intervallati da armature conduttive. Gli strati più interni risultano parzialmente conduttivi, mentre quelli più esterni, ad alta resistività, sono rivestiti con

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una pellicola di argento. Dato che le prestazioni dei condensatori ceramici a strato dipendono dalla tensione. Questi componenti sono adatti per tensioni di lavoro fino a circa 20 V. Per tutte le tipologie esistenti di condensatori ceramici il modello circuitale che rende conto del comportamento a RF è del tipo R–L–C serie cioè come quello rappresentato in Fig. 3. L’impedenza equivalente vista ai terminali del condensatore sarà quindi data dalla relazione: Z C = R + jωL +

1 jωC

Figura 3 – Circuito equivalente condensatore ceramico

A partire dalla (10), si evince quindi che: 1) per f<fr = 1/(2π√LC) il modulo dell’impedenza vista ai capi del componente è del tipo capacitivo cioè decresce al crescere della frequenza, 2) per f>fr il comportamento è di tipo induttivo cioè il modulo dell’impedenza cresce al crescere della frequenza e infine, 3) per f=fr l’impedenza vista ai capi del componente è puramente resistiva. La Fig. 4, che mostra l’andamento del modulo dell’impedenza misurata ai capi dei una famiglia di condensatori SMD (Fig. 4.a) di dimensioni 0603 (10) (6x3 millesimi di pollice) e TH (Fig. 4.b), conferma quanto qui descritto.

Figura 4 – Impedenza misurata per vari condensatori. 4.a: a montaggio superficiale; 4.b: a foro passante

Da notare che: a) fissata la tipologia costruttiva di condensatori l’induttanza parassita è la stessa per tutti i valori di capacità e b) la resistenza parassita tende a crescere linearmente con la frequenza. Nella letteratura tecnica sono disponibili formule che permettono di stimare il valore della induttanza parassita (e quindi della frequenza di risonanza fr) fissata la dimensione del package. In particolare per un package SMD di lunghezza l e larghezza b l’induttanza parassita può essere stimata con la formula: L = 394.727 • 1.052 • 1.317 l

l/b

[pH ] (11)

con l e b espressi in millesimi di pollice e L in pH. Nella tabella 1 vengono riportati i valori tipici dell’induttanza parassita per le dimensioni di package SMD più comuni: Per quanto riguarda invece il condensatore con package con montaggio TH

l’induttanza parassita è dominata dalla induttanza della spira formata dai reofori. Nella Fig. 5 è riportato l’andamento del modulo dell’impedenza vista ai capi di un condensatore a foro passante al variare della lunghezza dei reofori di collegamento al circuito stampato fissato il valore di capacità. Come evidente al crescere della lunghezza dei reofori il valore dell’induttanza parassita aumenta e conseguentemente la frequenza di risonanza diminuisce.

CONDENSATORI ELETTROLITICI

Quando sono necessarie capacità estremamente elevate (ordine del µF) si devono utilizzare condensatori elettrolitici, poiché i tipi finora descritti assumerebbero dimensioni proibitive. I condensatori elettrolitici sono composti da un elettrodo (anodo), sul quale è formato uno strato di ossido con elevata costante dielettrica che funge da iso-

Tabella 2 – Valori tipici della induttanza parassita per le dimensioni di package a montaggio superficiale più comuni

Chip Style

l/b

Formula (11) [pH]

Misura [pH]

Errore % Formula (11) Misura

1210

1,2

1010

980

3,06

1206

2,0

1255

1250

0,40

0805

1,6

920

1050

–12,38

0603

2,0

925

870

6,32

0612

0,5

615

610

0,82

0508

0,625

605

600

0,83

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CAMPI E COMPATIBILITÀ ELETTROMAGNETICA

lante. L’altro elettrodo (catodo) è costituito da un elettrolita, un fluido elettricamente conduttore di solito formato da una soluzione salina o acida, e da un secondo elettrodo metallico che, nella maggior parte dei casi, coincide con il contenitore stesso. In quest’ultimo caso, l’involucro metallico esterno stabilisce il collegamento tra l’elettrolita e il terminale negativo del condensatore. Lo spessore dello strato di ossido varia in funzione della tensione di lavoro, e normalmente assume valori dell’ordine degli 0,001 µm. Il piccolo spessore dello strato, e la sua costante dielettrica relativamente elevata, permettono di ottenere valori capacitivi molto elevati. I condensatori elettrolitici possono essere a base di ossido di alluminio o di tantalio. Come gli altri tipi di condensatori, gli elettrolitici possono essere di tipo SMD (Fig. 6.a) o TH (Fig. 6.b). Una banda laterale indica la polarità di almeno uno degli elettrodi. Il modello circuitale che descrive il comportamento RF dei condensatori elettrolitici è molto più complesso rispetto a quello dei condensatori ceramici. Il motivo della complicazione deriva sia dalla tecnologia costruttiva sia dalla natura più complessa del dielettrico. La risposta in termini di impedenza di ingresso è caratterizzata dal classico andamento “a vasca” (Fig. 7) molto più dolce rispetto a quello precedentemente descritto dei condensatori ceramici. Proprio la presenza di questo particolare andamento richiede l’introduzione del circuito equivalente di Fig. 8 per descriverne l’andamento in frequenza. I valori dei componenti parassiti di Fig. 8 non sono determinabili sulla base di semplici equazioni; proprio per questo motivo, generalmente, i costruttori ne forniscono i valori. Si osservi inoltre che tra gli elementi essenziali che caratterizzano il circuito equivalente è stato introdotto anche un diodo D che rende conto della polarizzazione del condensatore stesso. Per inciso si osservi che, come nel caso dei condensatori ceramici, il circuito equivalente di Fig. 8 trova una interpretazione fisica nel percorso che la corrente elettrica effettua all’interno della struttura condensatore (Fig. 9) nel “transito” tra anodo e catodo. Maggio-

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Figura 5 – Effetto della lunghezza dei reofori sull’impedenza di condensatore a foro passante

Figura 6 – Condensatori elettrolitici. 6.a: Tecnologia a montaggio superficiale; 6.b: Tecnologia a montaggio a foro passante

Figura 9 – Tecnologia costruttiva dielettrico di un condensatore elettrolitico. 9.a: Immagine al microscopio elettronico 9.b: modello elettrico equivalente

Carlo Carobbi si è laureato con lode in Ingegneria Elettronica nel 1994 presso l’Università di Firenze. Dal 2000 è Dottore di Ricerca in Telematica. Nel 2001 è ricercatore del Dipartimento di Elettronica e Telecomunicazioni dell’Università di Firenze dove è docente di Misure Elettroniche e Compatibilità Elettromagnetica.

Marco Cati si è laureato con lode ed encomio solenne in Ingegneria Elettronica all’Università di Firenze nel 2001. Dal 2005 è Dottore di RicerBIBLIOGRAFIA ca in Ingegneria dell’Affi(comune alle due parti) dabilità, Manutenzione e Logistica. Dal 1. Yun Chase, “Introduction to Choo- 2005 fa parte del reparto R&S di Esaosing MLC Capacitors. For Bypass/ te dove è responsabile delle verifiche di Decoupling Applications”, AVX Tech- Compatibilità Elettromagnetica su dispositivi ecografici. nical Information.

ri dettagli e approfondimenti in questa direzione possono essere reperiti nei riferimenti citati.

Figura 7 – Impedenza misurata per vari condensatori elettrolitici a montaggio superficiale

2. Jeffrey Cain, “The Effects of ESR and ESL in Digital Decoupling Applications”, AVX Technical Information, 1997. 3. Howard Johnson, “Parasitic Inductance of a Bypass Capacitor”, EDN, Jul 20, 2000, pg. 32.

Figura 8 – Circuito equivalente condensatore elettrolitico

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Carlo Panconi si è laureato nel 2003 in Ingegneria Elettronica all’Università di Firenze È Dottore di Ricerca in “Controlli non distruttivi”. Dal 1988 è insegnante di Laboratorio di Elettrotecnica e di Elettronica nel triennio degli Istituti Tecnici e Professionali.

VISIONE ARTIFICIALE

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A cura di Giovanna Sansoni (giovanna.sansoni@ing.unibs.it)

Vicks VapoRub, Ferrari & Co. Un’introduzione alla Visione Artificiale

VICKS VAPORUB, FERRARI & CO: AN INTRODUCTION TO INDUSTRIAL VISION The section on Artificial Vision is intended to be a “forum” for Tutto_Misure readers who wish to explore the world of components, systems, solutions for industrial vision and their applications (automation, robotics, food & beverage, quality control, biomedical). Write to Giovanna Sansoni and stimulate discussion on your favorite topics. RIASSUNTO La rubrica sulla visione artificiale vuole essere un “forum” per tutti i lettori della rivista Tutto_Misure interessati a componenti, sistemi, soluzioni per la visione artificiale in tutti i settori applicativi (automazione, robotica, agroalimentare, controllo di qualità, biomedicale). Scrivete alla Prof. Sansoni e sottoponetele argomenti e stimoli. Benvenuti nella nuova rubrica di Tutto_Misure dedicata alla visione! Non saprei con quale altra espressione iniziare questa mia prima esperienza come responsabile di un piccolo spazio dedicato a un argomento così vasto e “caldo” come quello riguardante le tecnologie, la strumentazione, i metodi di misura e le applicazioni inerenti la visione. Mi occupo di visione da quasi venticinque anni, ho iniziato quando le telecamere erano solo analogiche, i computer avevano il Bus ISA e memorie da 250 MB, e i frame grabber, se si voleva fare qualcosa di appena passabile, costavano dai 10 milioni di vecchie Lire in su. Dimenticavo: i sistemi di sviluppo erano composti di un insieme (piuttosto ricco, devo dire) di funzioni, rigorosamente richiamabili da ambienti di programmazione non proprio ad alto livello, e il cui debugging non era per niente ‘friendly’, come si usa dire adesso. “Compatibilità” era un requisito del quale si parlava molto, e nella pratica era sostanzialmente assente. Tuttavia la soddisfazione di vedere finalmente la telecamera inviare le immagini a un monitor, e vedere il piccolo applicativo software (sviluppato in proprio) memorizzarle, era grande. Meglio ora che allora, visto l’enorme sviluppo che ha caratterizzato la tecnologia della visione, il cui mercato è attualmente ricchissimo di dispositivi a diversi livelli di complessità e costi, pensati per risolvere un’ampia gamma di problemi applicativi. Ben mi guardo dall’oberare (per ora) il lettore con dotte dissertazioni su dispositivi, sistemi e applicazioni. Dedicherò invece lo spazio di questo esordio a formulare alcune considerazioni, assolutamente personali, frutto della mia esperienza lavorativa. VICKS VAPORUB

Quand’ero bambina, qualunque affezione delle vie respiratorie veniva curata con il Vicks VapoRub. Era un medicinale facilmente reperibile senza prescrizione medica, a basso costo e di posologia semplice. Con i

sistemi di visione, oggi sta accadendo un fenomeno abbastanza simile. Ve n’è un’amplissima gamma, il marketing che ne viene fatto punta sul basso costo, sulla versatilità, sulla semplicità di utilizzo e sul principio “installa e dimenticatene”. Cresce il numero di

fiere dedicate alla visione con notevole successo di pubblico e di affari. Si guarda sempre di più ai moderni sistemi come alla panacea per ogni specifico problema applicativo: basta installare una telecamera e caricare un po’ di software, e il gioco è fatto. Non è così, purtroppo. Lo è (in una certa misura) se il problema è di semplice soluzione, ma questa è una situazione rara (per la mia esperienza). Quello che più spesso mi capita è che mi venga chiesta una consulenza per risolvere problemi in cui il sistema di visione debba avere i seguenti requisiti: (i) la qualità della misura tipica del particolare caso, (ii) il controllo al 100% dei pezzi, (iii) un’alta velocità, (iv) un altissimo grado di flessibilità, (v) una trascurabile manutenzione e (vi) un basso costo. Il requisito di flessibilità può concretizzarsi nell’effettuazione della misura su pezzi di dimensioni in un intervallo molto ampio, caratterizzati da estrema variabilità delle caratteristiche delle superfici (i pezzi possono essere puliti, macchiati, lucidi, opachi, colorati, neri, trasparenti). In alternativa, vi è il requisito che il sistema di visione debba poter essere utilizzato per controlli a temperatura ambiente e per controlli ad alta temperatura. La necessità di manutenere il sistema fa insorgere nel cliente un certo grado di sospetto, anche se in molte situazioni ambientali (sistemi posti dove l’ambiente è quello della linea di produzione, e non quello di un laboratorio di prove e misure), è indispensabile prevedere la pulizia delle ottiche, e un controllo periodico della taratura del sistema. Questi requisiti aumentano significativamente la complessità del problema di misura. L’aspetto di costo è il più critico nel rapporto consulente/cliente, perché rappresenta un elemento sul quale è spesso impossibile effettuare una trattativa.

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FERRARI O UTILITARIA ACCESSORIATA?

Nessuno si stupisce del fatto che una Ferrari costi molto di più di una qualunque automobile di serie. È uno status symbol, soggetto alla legge della domanda e dell’offerta, si tratta di un prodotto fuori serie, fatto a mano, con costi alla sorgente altissimi, da personale con conoscenze specifiche. Tutti possono permettersi una Ferrari? No. Ha senso averla? No, se costa troppo, se non ci porta al lavoro, se non ci stanno i sacchetti della spesa, e se per il tagliando serve fare un mutuo. Meglio l’automobile di serie, con gli optional! Queste considerazioni mi richiamano alla mente quanto ho visto accadere in un negozio specializzato, al quale mi sono recentemente recata per acquistare un monitor per il computer di casa. Mentre aspettavo il mio turno, ho avuto modo di osservare con quale impegno il commesso del negozio si prodigasse per spiegare al cliente che mi precedeva le caratteristiche, i vantaggi e le limitazioni di ciascuno dei modelli di monitor TV esposti. Per fare questo, il commesso utilizzava un discreto numero di sigle, acronimi e tecnicismi. Questi non sembravano impressionare il cliente: egli infatti era interessato alla linea, al colore, alla dimensione dei modelli, e al fatto che questi avessero il digitale terrestre, molto più che al fatto che fosse dotato di interfaccia HDMI, o SCART, o USB. La vendita del televisore è andata a buon fine: il cliente è stato soddisfatto del suo acquisto, e il commesso ha svolto il suo compito. La prima considerazione che mi è venuta in mente riguardava il cliente: è probabile che egli abbia innalzato il suo standard in materia di apparecchi televisivi, ma chissà se ha acquistato esattamente ciò di cui aveva bisogno. Nel caso il prodotto non avesse soddisfatto le sue aspettative, di chi sarebbe stata la responsabilità? La seconda considerazione riguardava il venditore: la frustrazione per non aver potuto comunicare in maniera adeguata con il cliente era evidente. E, naturalmente, un “gliel’avevo detto” non sarebbe servito a tranquillizzare il cliente in merito alla sua scelta. Questo esempio si adatta bene a situa-

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VISIONE ARTIFICIALE

zioni che si possono verificare quando viene deciso l’acquisto di un sistema di visione, per il quale debbano venire investite risorse certamente più importanti rispetto a quelle necessarie per un monitor TV, e in cui le ricadute in termini di produttività siano certo più gravi nel caso in cui il prodotto non risolva il problema applicativo per il quale era stato pensato. Il messaggio che voglio veicolare è che soprattutto in un periodo di crisi come quello in cui troviamo l’elemento conoscenza assume un ruolo imprescindibile. Qual è il punto d’equilibrio fra costo del sistema, complessità, affidabilità, semplicità? Cosa fa di un sistema di visione un oggetto non sufficientemente performante, o sovradimensionato, o eccessivamente sofisticato? Il punto focale è, a mio parere, il problema applicativo. Questo, e cosa comporti risolverlo, devono essere ben chiari nella mente di chi vuole dotarsi di un sistema di visione. Non è l’aspetto tecnologico in sé il problema, ma la capacità di individuare e di comunicare a chi sviluppa le proprie esigenze, nonché di recepire in modo chiaro le soluzioni offerte. Niente è peggio di una bella soluzione tecnologica utilizzata per risolvere un problema diverso da quello per il quale quella tecnologia è stata acquisita. Non a caso, sempre più aziende produttrici di sistemi di visione stanno investendo in formidabili siti web che forniscono informazioni molto utili al cliente. Non è tempo perso leggere le pagine, i tutorial, e le roadmap fruibili via rete, vedere webcast tematici che forniscono utili entry point per comprendere i vari aspetti della materia. Lasciatemi anche dire, da docente, che brevi seminari erogati “alla vecchia”, nei quali sia possibile porre domande e avere risposte, costituiscono un mezzo efficace per consentire a ciascuno di costruirsi la sua chiave di accesso alla tecnologia. Anche la nostra Rivista ha ben chiaro questo obiettivo. Non a caso in questa rubrica svilupperemo argomenti che chiariscano concetti fondamentali, e presentino prassi efficaci per una semplificazione dell’approccio al mondo della visione. Chiedo l’aiuto dei lettori, per raccogliere stimoli e dubbi da chiarire.

NOVITÀ 2011 Per la prima volta in Italia un focus dedicato alla

Visione Artificiale La rivista “TUTTO_MISURE” e l’evento “AFFIDABILITÀ & TECNOLOGIE” sviluppano insieme un progetto informativo mirato a proporre SOLUZIONI INNOVATIVE E ATTUABILI in grado di: – Migliorare l’affidabilità dei prodotti con l’ispezione della produzione – Standardizzare e ottimizzare i processi guidando qualsiasi processo di automazione – Garantire la tracciabilità degli elementi tramite l’identificazione di ciascun pezzo Un progetto innovativo, un’occasione unica di aggiornamento che risponde con le soluzioni e non solo con la presentazione di tecnologie alle reali esigenze delle Industrie alla ricerca di soluzioni affidabili. ARTICOLI E TESTIMONIANZE CONVEGNI SEMINARI PRATICI CASI APPLICATIVI ESPOSIZIONE DI SOLUZIONI INNOVATIVE Per conoscere in dettaglio i prossimi appuntamenti di “TUTTO_MISURE” dedicati alla VISIONE ARTIFICIALE: Redazione T_M - Massimo Mortarino Tel. 011/0266700 E-mail: info@affidabilita.com

I SERIALI MISURE E FIDATEZZA

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MISURE E FIDATEZZA Marcantonio Catelani1, Loredana Cristaldi2, Massimo Lazzaroni3, Lorenzo Peretto4, Paola Rinaldi5

Le parole della Fidatezza Guasti, avarie e stati dei sistemi

THE WORDS OF DEPENDABILITY On the basis of the term Dependability given in a previous article1, it is important to recall the definition of some terms currently used in this field; this is the assumption of the title “the words of dependability”. For sake of simplicity only a subset of terms are proposed in the paper, referring to the standard IEC 60 050 for more details. In particular, our attention is focused on the terms failure, fault and system state and presents in brief their classification according to the above mentioned Standard. Such classifications are fundamental to understand the causes that lead to a failure and to increase dependability performances of the system. A brief description of the failure rate and the plot of its function is also proposed. RIASSUNTO Dopo aver introdotto la parola Fidatezza nell’articolo “Chiariamoci sul concetto di Fidatezza”1, si ritiene opportuno, attraverso questo secondo lavoro e sempre nell’ottica di un uso appropriato dei termini, focalizzare l’attenzione su alcune “parole della Fidatezza”. Essendo tuttavia l’argomento assai vasto e articolato, esso non può essere affrontato esaustivamente attraverso la redazione di un solo articolo. Corre quindi l’obbligo di ricordare al Lettore l’esistenza di importanti documenti normativi (qui si farà riferimento alle norme redatte dal Comitato Tecnico CEI 56), ormai consolidati, ai quali è necessario riferirsi per eventuali approfondimenti. In questo contesto ci limiteremo pertanto a richiamare la terminologia essenziale sui guasti, le avarie e gli stati di sistema, terminologia ricorrente nei lavori che seguiranno, e a proporre una loro classificazione. In ottica di revisione progettuale, di miglioramento delle prestazioni di Fidatezza e di analisi delle condizioni di impiego – aspetto che, come noto, condiziona fortemente le prestazioni di Fidatezza – non è tuttavia sufficiente misurare l’istante di tempo in cui si è verificato il guasto del componente o l’avaria del sitema ma occorre accertarne le cause. In tal senso il lavoro riporta alcuni esempi di classificazione dei guasti proposti dalla normativa di settore. Infine, si ritiene opportuno soffermarsi sul termine tasso di guasto ed il suo andamento temporale. LE PAROLE DELLA FIDATEZZA

Richiamiamo [1] il termine di Fidatezza quale caratteristica qualitativa di una entità (item) – sia essa un componente, un dispositivo o un apparato – cioè quell’insieme di proprietà che descrivono la Disponibilità all’uso di tale entità e i fattori che la condizionano: l’Affidabilità, la Manutenibilità e la Logistica della manutenzione. Appare evidente che un’adeguata valutazione delle prestazioni di Fida-

tezza non può prescindere dalla corretta individuazione e interpretazione di un evento di guasto o di uno stato di avaria di sistema, termini definiti nella norma CEI 56-50 “Terminologia sulla Fidatezza e sulla Qualità del Servizio”2 oppure, in ambito internazionale, nella norma IEC 60 050. Rimandiamo all’articolo precedente [2] per quanto riguarda il significato di Fidatezza e i fattori che la condizionano: focalizzeremo invece l’attenzione sul concetto di guasto. L’intervallo di

tempo durante il quale una entità funziona correttamente, in accordo con quanto specificato in fase di progetto (in termini tecnici: rispondenza alle specifiche) si conclude nel momento in cui, per effetto di un qualsivoglia fenomeno di degradazione, si verifica un degrado inaccettabile delle prestazioni. Quando ciò accade cessa l’attitudine dell’elemento a eseguire la funzione (o le funzioni) richiesta; tale evento è denominato guasto (failure). Il guasto è pertanto il passaggio da una condizione di corretto funzionamento a una condizione in cui l’elemento non è più in grado di svolgere la sua funzione; per componenti funzionalmente complessi il guasto può essere totale o parziale. È evidente che, in un’ottica di revisione progettuale o di miglioramento delle prestazioni di Fidatezza, occorre provvedere alla classificazione dei guasti; in altri termini, non è sufficiente accertare la manifestazione del guasto ma occorre capirne le cause e i fattori che hanno determinato tale evento. A titolo di esempio, una classificazione in funzione delle cause responsabili del loro accadimento, riportata nella norma CEI 56-502, è la seguente: • guasto per impiego improprio (misuse failure): è dovuto all’applicazione di sollecitazioni superiori ai

Dip. di Elettronica e Telecomunicazioni, Università di Firenze marcantonio.catelani@unifi.it 2 Dip. di Elettronica, Politecnico di Milano 3 Dip. di Tecnologie dell’Informazione, Università di Milano 4 Dip. di Ingegneria Elettrica, Università di Bologna 5 Dip. di Elettronica, Informatica e Sistemistica, Università di Bologna

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valori massimi sopportabili dall’entità (p. es. dispositivo, componente). L’evento si può verificare quando, ad esempio, un componente elettronico è sottoposto a uno stress in potenza oppure lavora in un ambiente operativo non idoneo per la tecnologia con la quale è stato realizzato. • guasto primario (primary failure): guasto la cui causa diretta o indiretta non è attribuibile al guasto di un’altra entità. In altre parole, il componente in esame si guasta indipendentemente dal comportamento degli altri componenti presenti nel sistema. • guasto indotto o secondario (secondary failure): quando è generato dal guasto di un’altra entità. Il mancato intervento di un sistema di protezione potrebbe indurre al guasto del sistema sul quale doveva svolgere la funzione. • guasto per deficienza intrinseca (early failure): detto anche guasto infantile o prematuro, si manifesta per

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lo più nel primo periodo di funzionamento ed è generalmente attribuibile a debolezze costruttive intrinseche alla entità, le cui cause sono normalmente individuabili nel processo produttivo. In ambito elettrico – elettronico esiste la possibilità di individuare tale tipologia di guasto mediante tecniche di setacciatura (screening) le quali, attraverso l’applicazione di determinati livelli di sollecitazione, inducono il guasto dei componenti intrinsecamente deboli. Se la sollecitazione applicata è una temperatura lo screening prende il nome di burn-in. • guasto casuale (random failure): è il tipico guasto dovuto a fattori incontrollabili, che si verifica durante il periodo di “vita utile” dell’entità (useful life) e presenta una probabilità di accadimento indipendente dal tempo. • guasto per invecchiamento o per usura (wearout failure): è generato da fenomeni chimico-fisici di degra-

dazione, invecchiamento appunto, e ha una probabilità di accadimento che aumenta con il passare del tempo. In ambito elettrico – elettronico l’ampio intervallo di vita utile dell’entità fa sì che il guasto per invecchiamento non sia di interesse pratico. Situazione completamente diversa è nel contesto della tecnologia meccanica. • guasto attribuibile alla progettazione (design failure): guasto di un’entità (componente o sistema) dovuto a inadeguata progettazione. Una diversa classificazione, funzione delle conseguenze che si hanno a seguito del manifestarsi di un guasto, porta a definire: • guasto critico (critical failure): è il caso di un guasto che può causare, con elevata probabilità, danni a persone o conseguenze materiali non accettabili ad altre parti del sistema o all’ambiente. Lo studio della criticità del guasto è un aspetto di fondamen-

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rizza il manifestarsi dell’evento “guasto”. Leggermente diversa è la definizione di tempo al guasto (time to failure). Esso rappresenta la durata di tempo complessiva del tempo di funzionamento dell’elemento considerato, dal momento in cui esso viene dapprima messo in uno stato di disponibilità fino al guasto, oppure dal momento in cui avviene il ripristino fino all’apparizione del guasto successivo. Talvolta, è bene dirlo, quando non si hanno ambiguità le due definizioni vengo usate come sinonimi essendo peraltro facile dividere il primo guasto dai successivi. Nella condizione in cui si verificano più guasti nel tempo è possibile definire il tempo tra guasti come la durata di tempo fra due guasti successivi di un’entità. È del tutto evidente che questa definizione è applicabile in modo rigoroso solo a dispositivi o sistemi riparabili, quando cioè è ipotizzabile che un guasto possa essere riparato ed il sistema rimesso in funzione (in attesa, si fa per dire, del guasto successivo). Per quanto detto è possibile valutare anche i valori medi, noti con i seguenti acronimi: tempo medio al primo guasto (MTTFF, Mean Time To First Failure), tempo medio al guasto (MTTF, Mean Time To Failure), tempo medio tra guasti (MTBF, Mean Time Between Failures). L’evidenza oggettiva del guasto prende il nome di modo di guasto (failure mode). Il manifestarsi di un circuito aperto, l’assenza di un segnale in ingresso, la presenza di una valvola che rimane chiusa, sono esempi di modi di guasto. Le cause di guasto sono invece le circostanze legate al progetto, alla realizzazione o all’impiego di un elemento che hanno portato al guasto. Con il termine meccanismo di guasto si intende, infine, il processo chimico, fisico o di altra natura che ha generato il guasto. Il manifestarsi di un guasto porta l’entità in uno stato di avaria (fault), caratterizzato dall’inabilità ad eseguire una funzione richiesta; tale stato non riguarda l’inabilità durante la manutenzione preventiva o altre azio-

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tale importanza per le analisi RAMS (Reliability, Availability, Maintainability and Safety) [3]. Ciò viene fatto, soprattutto in ambito Sicurezza e Manutenzione, mediante l’impiego di tecniche di analisi dei modi e degli effetti dei guasti (FMEA – Failure Mode and Effect Analysis) e delle relative criticità (FMECA – Failure Mode, Effects and Criticality Analysis). Tali metodologie, citate in Rif. 1 e in Rif. 3, saranno oggetto di trattazone specifica in lavori che seguiranno. • guasto di primaria importanza: guasto di un’entità che, pur diverso dal precedente, può ridurre la funzionalità del sistema del quale fa parte. • guasto di secondaria importanza: quando la funzionalità del sistema non è ridotta. Considerando invece l’entità del guasto anche a livello di sistema si possono individuare: • guasti totali, quando le variazioni delle prestazioni dell’entità sono tali da comprometterne in maniera completa il funzionamento; • guasti parziali, quando la variazione di una o più prestazioni non impedisce il completo funzionamento; • guasti intermittenti, costituiti dalla successione, generalmente casuale, di periodi di funzionamento e periodi di guasto (o non completo funzionamento), senza che si intervenga sull’entità con azioni di manutenzione. Come detto in precedenza, possiamo considerare il guasto come un evento a cui è associata una probabilità di accadimento. La conoscenza di tale probabilità consente di intervenire in maniera adeguata sul sistema al fine di minimizzarne l’indisponibilità. Ipotizzando che, come è normale, l’entità sia perfettamente funzionante all’istante iniziale del suo impiego, misurare il tempo di corretto funzionamento rappresenta un aspetto fondamentale. In tal senso, il tempo al primo guasto (time to first failure) rappresenta la durata di tempo complessiva del tempo di funzionamento dell’elemento dall’istante in cui esso è stato messo in servizio fino al momento in cui vi è l’insorgenza del guasto. Il tempo al primo guasto rappresenta così la variabile aleatoria che caratte-

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ni pianificate. È opportuno, quindi, non confondere il concetto di guasto inteso come evento, con il concetto di avaria, associato ad un particolare stato di sistema. Analogamente a quanto fatto per i guasti, anche le avarie possono essere classificate secondo opportuni criteri su cui per brevità non entreremo, peraltro, nel merito in questa memoria. Sono riconoscibili quindi: avarie critiche e non critiche, avarie maggiori e minori, avarie per impiego improprio, avarie per errata manovra, avarie per fragilità, avarie attribuibili alla progettazione, avarie attribuibili alla fabbricazione, avarie per invecchiamento dette anche avarie per usura, avarie dovute al programma, avarie dovute ai dati, avarie complete o parziali, avarie persistenti o permanenti e intermittenti o temporanee, avarie determinate e indeterminate, avarie latenti e, infine, avarie sistematiche. Le definizioni relative a tale terminologia sono presenti nei riferimenti normativi citati. Si ritiene utile, invece, riportare il significato di alcune importanti attività che possono essere intraprese quando una entità è in avaria. Tali attività si diversificano a seconda delle finalità ed in particolare riguardano: • Diagnosi di avaria (fault diagnosis): insieme delle operazioni eseguite ai fini della rilevazione di avaria, della localizzazione di avaria e dell’identificazione delle cause dell’avaria. • Rilevazione di avaria (fault recognition): riconoscimento di un’avaria. • Localizzazione di avaria (fault localization): insieme delle operazioni volte a identificare la o le sottoentità in avaria, al livello di intervento appropriato. In particolare, con livello di intervento si intende un appropriato livello di suddivisione della entità (più propriamente in questo caso il sistema) per quanto riguarda l’azione di manutenzione. • Correzione di avaria (fault correction): insieme delle operazioni eseguite dopo la localizzazione dell’avaria, intese a ristabilire l’abilità dell’entità in avaria ad eseguire la funzione richiesta.

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• Ripristino (restoration, recovery, restore): l’evento corrispondente al recupero da parte dell’entità della attitudine ad eseguire la funzione richiesta, dopo un’avaria. • Riparazione (repair): insieme di operazioni di manutenzione correttiva, cioè eseguita a seguito della rilevazione di un’avaria, effettuate sull’entità. Associati ai concetti di ripristino e riparazione, i parametri “MTTR”, pur avendo lo stesso acronimo, hanno significati completamente diversi e su cui occorre fare attenzione. Citiamo il tempo medio di riparazione (MTTR, Mean Time To Repair) ed il tempo medio di ripristino (MTTR, Mean Time To Restore). Quanto detto è sempre riferibile ad un’entità, sia essa un componente, un sistema, un apparato anche complesso, un impianto, un software. Si intuisce, pertanto, che una entità du-

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rante la sua vita può trovarsi in differenti situazioni anche dette stati. È quindi possibile definire: • Stato di funzionamento (operating state): è lo stato nel quale un’entità esegue la o le funzioni richieste. L’intervallo di tempo durante il quale un’entità si trova in questo stato è noto con il nome di Tempo di funzionamento. • Stato di non funzionamento (non-operating state): stato in cui una entità viene a trovarsi quando non esegue la funzione richiesta. L’intervallo di tempo durante il quale permane uno stato di non funzionamento è detto Tempo di non funzionamento. • Stato di attesa (standby state): corrisponde con lo stato di un’entità disponibile e in stato di non-funzionamento durante un periodo richiesto. L’intervallo di tempo durante il quale permane lo stato d’attesa si chiama Tempo d’attesa.

• Stato di riposo (free state): stato di un’entità disponibile e in stato di non-funzionamento durante un periodo non richiesto. • Stato d’incapacità (disable state): corrisponde con lo stato di un’entità caratterizzato dalla sua inabilità a eseguire la funzione richiesta per una ragione qualunque. • Stato d’incapacità per cause esterne (external disable state): stato di incapacità di un’entità che è disponibile ma che manca dei mezzi esterni necessari o è resa incapace a causa di azioni programmate diverse dalla manutenzione. L’intervallo di tempo durante il quale un’entità si trova in uno stato d’incapacità è detto Tempo di incapacità. • Stato di disponibilità (up state): lo stato di un’entità caratterizzato dal fatto che essa può eseguire la funzione richiesta, assumendo che le risorse esterne, se necessarie, siano assicura-

Figura 1 – Classificazione degli stati di una entità secondo la norma CEI 56-50

te. L’intervallo di tempo durante il quale si ha lo stato di disponibilità è detto Tempo di disponibilità. • Stato di indisponibilità (down state): lo stato di una entità caratterizzato da un’avaria o da una possibile inabilità ad eseguire una funzione richiesta durante la manutenzione preventiva. Anche in questo caso, e con ovvio sinificato dei termini, viene definito un Tempo di indisponibilità. È possibile inoltre definire il Tempo accumulato di indisponibilità essendo questo il tempo accumulato, appunto, durante il quale un’entità è in uno stato d’indisponibilità per un dato intervallo di tempo. • Stato di occupazione (busy state): lo stato di un’entità nel quale essa esegue una funzione richiesta per un utilizzatore e perciò non è utilizzabile da altri utilizzatori. • Stato critico (critical state): stato di un’entità considerato suscettibile di causare danni a persone, danni materiali ingenti o altre conseguenze non accettabili. La Fig. 1 riassume in forma grafica quanto appena detto. IL TASSO DI GUASTO λ

Concludiamo questo secondo lavoro della serie dedicando un paragrafo al parametro tasso di guasto (failure rate), comunemente indicato con la lettera λ. In termini empirici è possibile esprimere il tasso di guasto attraverso il rapporto tra gli elementi che si sono guastati in un determinato intervallo di tempo e il numero di elementi funzionanti all’inizio di tale intervallo. La definizione rigorosa di tasso di guasto istantaneo λ(t) è riportata nella norma CEI 56-50 a cui si rimanda. In forma semplificata esso è espresso come rapporto tra la probabilità del manifestarsi dell’evento di guasto e la durata dell’intervallo di osservazione. Appare quindi evidente che il tasso di

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rapidamente crescente. È questo il periodo dei guasti “per usura” delle entità in cui il meccanismo di guasto, cioè il processo chimico-fisico che si innesca, porta alla condizione di guasto.

guasto è una grandezza dimensionale funzione del tempo, espressa in ore1, la cui rappresentazione grafica, BIBLIOGRAFIA denominata “a vasca da bagno”, è 1. I. Trotta, M.Pignotti, M. Catelani, qualitativamente riportata in Fig. 2. L’andamento della curva consente di “Chiariamoci sul concetto di Fidatezza”, Tutto_Misure n.4/2010, pp. evidenziare tre zone tipiche. • La zona immediatamente seguente 293-295 (2010). l’inizio della vita della entità, caratte- 2. Norma CEI 56-50, “Terminologia rizzata da un elevato tasso di guasto sulla fidatezza e sulla qualità del serdecrescente rapidamente nel tempo; vizio”. tale zona è denominata di “mortalità 3. M.Catelani, L.Cristaldi, M.Lazzaroinfantile” o “zona dei guasti prematu- ni, L.Peretto, P.Rinaldi, “L’affidabilità ri”. La presenza di questa prima parte nella moderna progettazione: un eledella curva deriva dall’esistenza di mento competitivo che collega sicuuna frazione “debole” della popola- rezza e certificazione”, Vol. 1 Editozione di entità che manifestano guasti re: A&T, Torino, 2008, ISBN-13: durante le prime ore di funzionamen- 9788890314902. to. È possibile rendere evidente questa tipologia di guasti mediante le tecniche di screening di cui abbiamo accennato in precedenza. • Alla zona di mortalità infantile segue una parte della curva in cui è ragionevole considerare il tasso di guasto pressochè costante nel tempo; il valore di λ è determinato soprattutto dal livello delle sollecitazioni cui è sottoposta l’entità. Poiché, come vedremo in articoli a seguire nella serie, l’affidabilità dipende dal valore del tasso di Figura 2 – Curva a “vasca da bagno” per il tasso di guasto guasto, tecniche che consentono di aumentare l’affidabilità di un’entità possono basarsi sul sotMarcantonio Catelatoutilizzo (denominato anche derani si è laureato in Ingeting) della stessa. In questo caso la gneria elettronica presso parte centrale della curva riportata l’Università degli Studi in Fig. 2 si sposta verso il basso. Per di Firenze. È attualmente inciso, in ambito elettrico-elettronico, docente di Affidabilità e le banche dati mediante le quali è controllo qualità presso la Facoltà di possibile valutare il tasso di guasto Ingegneria di Firenze e afferisce al Didi sistema assumono l’ipotesi di tasso partimento di Elettronica e Telecomunidi guasto costante, ipotesi sostenibile cazioni. L’attività di ricerca riguarda per il fatto che in questo contesto la misure e metodi per l’affidabilità in zona di vita utile è temporalmente ambito elettronico, tecniche di diagnomolto ampia. si di guasto, attività sperimentali e pro• La terza zona viene denominata zo- ve di affidabilità di componenti e sistena di usura, wear-out failure period, ed mi, sistemi automatici di misura per la è caratterizzata da un tasso di guasto gestione delle attrezzature di prova.

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I SISTEMI RFID

I SERIALI I SISTEMI RFID

Emiliano Puddu, Luca Mari

Un’introduzione ai sistemi RFId – 1 Principali caratteristiche tecnologiche e funzionali

RFId SYSTEMS: AN INTRODUCTION The paper introduces the basic technological and functional features of the radiofrequency identification (RFId) systems, interpreted in the perspective of the development of an “Internet of things”. RIASSUNTO L’articolo introduce le principali caratteristiche tecnologiche e funzionali dei sistemi di identificazione in radiofrequenza (RFId), interpretati nella prospettiva dello sviluppo di una “Internet delle cose”. LA STORIA

La tecnologia RFId (Radio Frequency Identification, identificazione mediante segnali in radio-frequenza) venne introdotta durante la Seconda Guerra Mondiale, a complemento del RADAR (RAdio Detection And Ranging), un sistema di funzionamento piuttosto semplice. L’onda radio emessa da un’antenna si propaga nello spazio circostante alla velocità della luce c, fino a quando non incontra un ostacolo. Se le dimensioni dell’ostacolo sono superiori alla lunghezza d’onda λ dell’onda incidente, essa viene diffusa in tutte le direzioni, compresa quella di provenienza, un fenomeno noto come backscattering (retrodiffusione). La componente d’onda retrodiffusa viene rilevata da un’antenna che ruota nel tempo ed è quindi in grado di determinare la direzione di provenienza dell’onda retrodiffusa e quindi dell’ostacolo. Se l’onda radio impiega un tempo t per raggiungere un ostacolo a distanza d dall’emittente, t = d/c, allora l’onda retrodiffusa tornerà all’emittente dopo un tempo 2d/c: un radar è quindi in grado di determinare anche la distanza d di un oggetto. Ci si accorse che se gli aerei effettuavano una manovra di rollio, cioè

È un fatto oggi generalmente riconosciuto che per mantenere o incrementare la loro competitività le imprese e le organizzazioni in genere devono riuscire a sfruttare al meglio le opportunità rese disponibili dalle continue e sistematiche innovazioni nel settore delle tecnologie dell’informazione e della comunicazione. In questo quadro, un ruolo del tutto particolare è giocato dai sistemi di identificazione in radiofrequenza (RadioFrequency Identification, RFId). Risultato di un’evoluzione tecnologica di vari decenni, tali sistemi di identificazione automatica delle “etichette” apposte agli oggetti da identificare costituiscono ormai in molte situazioni applicative, industriali e non, una valida alternativa ai tradizionali sistemi di codici a barre. La principale differenza funzionale tra RFId e barcode sta proprio nel fatto che le etichette RFId (generalmente chiamate tag o transponder) sono in grado di rispondere in modo automatico al segnale radio inviato da un dispositivo lettore (reader), come accade per esempio nel caso dei sistemi Telepass, e dunque senza la necessità di alcun intervento manuale da parte di operatori umani. Ciò rende possibili scenari applicativi molteplici: oggetti che vengono tracciati individualmente nel loro intero ciclo di produzione e di vita, e che, grazie alla possibilità di scrivere e riscrivere sull’etichetta, mantengono dati anche sugli interventi di manutenzione effettuati, oggetti identificati automaticamente quando vengono posti in uno scaffale e quindi tolti da questo, dunque nella logica della realizzazione dell’inventario automatico e “in tempo reale”, o anche del monitoraggio degli item presi in mano dagli avventori di un negozio o, ancora, per suggerire opportuni abbinamenti (si pensi per esempio a un capo di abbigliamento). Benché esempi significativi di applicazioni siano ormai presenti, la tecnologia RFId è tuttora in notevole evoluzione. In conseguenza, l’adozione di un sistema RFId rimane una scelta spesso delicata, per le molte opzioni disponibili, per le specificità di ciascun contesto ambientale nel quale il sistema può essere implementato e per la complessità di riuscire a valutare a priori costi e benefici delle diverse soluzioni, soprattutto quando esse non sono off-the-shelf. In questo scenario si collocano alcuni laboratori universitari italiani, che da vari anni si interessano di RFId, ognuno con sue finalità e competenze ma tutti accomunati da una notevole apertura alle applicazioni della tecnologia. Uno di questi laboratori è il Lab#ID, attivo da quattro anni presso la Facoltà di Ingegneria dell’Università Cattaneo – LIUC, a Castellanza (VA) grazie al supporto della Camera di Commercio di Varese. Ereditando l’esplicita connotazione gestionale della LIUC, stabilita da Confindustria, il laboratorio opera principalmente sviluppando studi di fattibilità organizzativa e tecnologica per aziende e organizzazioni di vario genere, private e pubbliche. L’articolo che segue è il primo di una mini-serie, a cura dei ricercatori del Lab#ID, che mira a proporre un’introduzione ai sistemi RFId e alle loro applicazioni, ma anche a testimoniare il modo con cui il laboratorio attua processi di trasferimento tecnologico, mettendo in evidenza i fattori critici per conseguire gli obiettivi di progetto e portando l’esperienza di alcuni casi concreti.

un’oscillazione intorno all’asse longitudinale dell’aereo, il segnale ricevuto era differente da quello di un aereo in moto stabile, e di conseguenza risultava riconoscibile: questo è il primo caso di radiofrequency identification passivo della storia. Si sviluppò anche un sistema di riconoscimento attivo, inserendo sugli aerei un dispositivo che, ricevuto un segnale radar, emetteva un ulteriore segnale che permetteva di riconoscere l’aereo: un sistema RFId attivo funziona ancora in questo modo. Negli anni successivi alla guerra, Stati Uniti, Europa e Giappone continuarono la ricerca sull’utilizzo delle radiofrequenze in campo civile, sviluppando in

particolare i sistemi antitaccheggio tuttora usati nei supermercati: un tag passivo a un bit è inserito nella merce; all’uscita dal negozio un reader interroga il tag, leggendo il valore, 1 o 0, contenuto in esso, e quindi l’eventuale informazione sull’avvenuto pagamento. Negli anni Settanta il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti usò un sistema RFId attivo per tracciare il materiale radioattivo destinato alle centrali nucleari: sul veicolo contenente la merce era montato un tag, mentre ogni ingresso conteneva Università “Carlo Cattaneo”, Castellanza l.mari@liuc.it

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NEWS

MONITORAGGIO DI PROCESSO E TESTING DI PRODOTTO: IL NUOVO CONTROLLORE AL MIGLIOR RAPPORTO QUALITÀ-PREZZO Si chiama maXYmo BL 5867A il nuovo monitor XY della Kistler per il monitoraggio di processo e il testing di prodotto, sviluppato sull’idea di base di realizzare un controllore XY caratterizzato dal miglior rapporto qualità-prezzo. Il nuovo monitor, estremamente compatto, è rivolto alla visualizzazione dei processi, al controllo qualità e alla verifica del trend di produzione.

punti rilevanti per il controllo qualità delle curve di misura, rilevate in base alle funzioni Y=f(X), Y=f(t), Y=f(X,t) o X=f(t). In tal modo, maXYmo BL controlla se la curva misurata, composta fino a un massimo di 8000 punti, attraversa gli elementi di valutazione come impostato. In caso affermativo produce un risultato “conforme” (OK), in caso contrario “non conforme” (NOK). Per ciascun programma o curva di misura è possibile impostare al massimo 4 elementi di valutazione di tipo UNI-BOX, CURVA D’INVILUPPO, LINE o NO-PASS.

Versione di maXYmo BL 5867A dotata di adattatore per parete o banco

Lo strumento si distingue per le sue diverse funzionalità pratiche, grazie a un menu di concetto evoluto, a un luminoso display touch screen da 3,5” e a numerose interfacce. Principali aree di applicazione del maXYmo BL 5867A sono il monitoraggio dei processi di assemblaggio e montaggio, il controllo del prodotto e le prove dei materiali. Nei processi d’inserimento a pressione, ad esempio, controlla la forza in funzione dello spostamento o del tempo, mentre nei processi di avvitatura o rotazione verifica la coppia rispetto all’angolo di rotazione o al tempo. maXYmo BL controlla la qualità di un prodotto o di una fase di produzione in base all’andamento della curva misurata. Il canale Y può essere collegato a sensori piezoelettrici, piezoresistivi oppure a torsiometri, mentre il canale X può essere collegato a potenziometri lineari o a sensori angolari. Utilizzando e posizionando a piacere gli elementi di valutazione maXYmo analizza i

Sensori piezoelettrici Forza di compressione: da 0 ... 0,1 N a 0 ... 800 kN Forza di trazione e compressione: da 0 ... ±0,5 N a 0 ... ±300 kN Deformazione (misurazione indiretta della forza): fino a 800 µ* Momento di reazione: da 0 ... ±0,25 N·m a 0 ... ±200 N·m Sensori con Tecnologia Estensimetrica Forza di compressione: da 0 ... 20 N a 0 ... 200 kN Forza di trazione e compressione: da 0 ... ±20 N a 0 ... ±500 kN Coppia in rotazione: da 0 ... ±2 N·m a 0 ... ±1 000 N·m Potenziometri, transmitter ±10 V* Corsa: da 0 ... 10 mm a 0 ... 750 mm Angolo di rotazione: 0 ... 360° (* in preparazione)

Visualizzazione chiara di tutte le curve di misura non conformi (NOK). Dalla forma delle curve, l’utente può risalire alla causa della non conformità (NOK) e al problema

valutazione possono essere impostati o modificati inserendo valori numerici o tracciando o spostando gli elementi sui grafici; – ogni oggetto di valutazione può essere riferito a punti di misura assoluti o dinamici; – sono disponibili due uscite in tempo reale attribuibili a scelta al canale X o Y e utilizzabili per semplici funzioni di controllo; – autorizzazioni d’accesso per utenti diversi proteggono da modifiche non autorizzate; – possibilità di scambiare dati di misura, valori di processo e segnali di comando tramite Ethernet TCP/IP, Profibus DP e interfacce digitali di I/O; consente anche la manutenzione remota; – 16 programmi di misura per altrettante tipologie di pezzi; – i dati di misura e i risultati di valutazione per i diversi componenti possono essere esportati tramite Ethernet o USB; – a ogni misura effettuata può essere associato un numero di serie o da un barcode. La versione base di maXYmo BL prevede l’integrazione su un pannello frontale. Una scatola aggiuntiva opzionale ne consente l’applicazione alla parete di una macchina o su un banco, con orientamento regolabile in continuo.

In modalità “semaforo” il display visualizza a schermo intero il risultato del processo appena analizzato – un notevole vantaggio per le postazioni di lavoro manuali

101216Kistler offre con il monitor una vasta selezione di sensori di forza, coppia, spostamento e angolo, basati rispettivamente sui principi di misura piezoelettrico, ponte estensimetrico e potenziometro. maXYmo BL offre numerose funzioni per i compiti di monitoraggio XY: Per maggiori informazioni: – tutti gli oggetti di www.maxymo.com Grazie alla chiara struttura del menu e ai pratici tasti d’accesso alle principali schermate informative, l’operatore ha sempre una panoramica completa del processo e del controllo qualità

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la sua tipologia, il suo produttore, ecc. Si può immaginare EPC come la controparte nel mondo fisico di quello che sono gli indirizzi web per Internet: un protocollo per codificare i dati che consentono l’identificazione univoca di oggetti. LA TECNOLOGIA

Un sistema RFId è costituito funzionalmente da due componenti: uno o più reader (lettori) e dei tag (etichette). – I reader sono ricetrasmittenti, dotati di un’antenna attraverso la quale comunicano in lettura e scrittura con i tag. I reader, che possono anche essere portatili e in tal caso sono dotati di uno schermo che consente all’utente di operare direttamente con i dati letti dai tag o da scrivere su di essi, sono generalmente in grado di connettersi in una rete di calcolatori, in modo costituire l’anello di integrazione tra i dati presenti nei tag e quelli nel sistema informativo dell’organizzazione. – I tag sono dispositivi applicati agli oggetti fisici da identificare. Un tag è un piccolo componente elettronico costituito da un circuito integrato e un’antenna installati su un supporto fisico, tipicamente un film plastico o una capsula di protezione. La struttura a base elettronica dei tag consente una notevole diversificazione delle loro caratteristiche funzionali: possono contenere da pochi bit (in pratica solo per memorizzare un numero di serie identificativo) a diversi Kbyte di dati; possono essere solo leggibili o anche riscrivibili, eventualmente mediante algoritmi crittografici per garantire la sicurezza dell’operazione di scrittura o lettura; possono operare energeticamente in modo passivo, essendo dunque alimentati direttamente dal segnale inviato dal reader (dimensioni e costi industriali di tag di questo genere possono essere assai ridotti; il limite dei tag passivi è la relativa limitata distanza di lettura che consentono, nel migliore dei casi fino a qualche metro), oppure possono essere attivi, includendo quindi una batteria che li rende energeticamente autonomi e in grado di trasmettere fino a distanze dell’ordine di un centinaio di metri; possono infine essere accoppiati a sensori di vario genere, per attivare funzionalità non solo di identificazione ma anche di

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un reader che ne registrava il passaggio identificando il carico. Questi dispositivi furono poi sviluppati per il passaggio dei mezzi di trasporto su strade e ponti, come per il Telepass in Italia. Un’altra applicazione storica è la chiave elettronica: il tag è inserito in una tessera, mentre un reader è collegato a una porta: quando il reader legge il codice del tag abilita l’apertura. Si applicò quindi un tag ai bovini degli allevamenti per distinguere quelli già vaccinati da quelli non, ed evitare un ulteriore vaccino che avrebbe potuto generare problemi alla salute dell’animale. Questi tag, che lavorano alla frequenza di 125 kHz e sono incapsulati in un involucro di plastica o ceramica, sono immessi in uno degli stomaci degli animali, e sono tuttora utilizzati in quanto frequenze più alte sono schermate dall’acqua presente nei tessuti animali. Sistemi a frequenza di 13,56 MHz si diffusero progressivamente, in quanto adatti al trasferimento di maggiori quantità di dati e quindi utilizzabili per esempio nei sistemi di pagamento, le smart card e i sistemi di pedaggio stradale. Negli anni Novanta IBM sviluppò sistemi operanti a frequenze ancora più elevate, in banda UHF (Ultra High Frequency), adatti al trasferimento di ancora maggiori quantità di dati e soprattutto capaci di operare fino a distanze di alcuni metri. Questi ebbero successo però solo quando all’MIT si pensò di sfruttarli all’interno della supply chain, applicando a ogni prodotto o semilavorato un tag, tramite il quale è possibile tracciare le singole fasi di produzione. La diffusione delle reti di calcolatori e di Internet ha poi generato l’ulteriore opzione di mantenere sul chip associato al tag solo un codice identificativo, e quindi pochi bit di informazione, gestendo gli altri dati sull’oggetto in un database accessibile in rete: RFId diventa, o torna, così una tecnologia specificamente di identificazione. Si comprende così l’importanza dell’introduzione, tra il 1999 e il 2003 da parte dell’Auto-ID Center, dell’EPC (Electronic Product Code), uno schema di codifica basato sul concetto di URI (Uniform Resource Identifier) e in grado di identificare non solo la tipologia dei prodotti, come accade nel caso del codice a barre, ma ogni singolo item, insieme con

I SERIALI I SISTEMI RFID

acquisizione di dati su grandezze fisiche varie (posizione, temperatura, pressione, accelerazione, deformazioni, ...). L’interazione tra reader e tag si realizza mediante accoppiamento induttivo o elettromagnetico. Nel primo caso il sistema reader-tag si comporta come un trasformatore di tensione elettrica: il circuito primario è costituito dal reader che genera un campo magnetico modulato; questo campo induce una tensione sull’antenna del tag, che opera come secondario. La corrente elettrica generata dipende dall’impedenza del chip, che viene attivato da questa stessa corrente. A questo punto, come in un trasformatore, la corrente indotta sull’antenna del reader è modulata: il reader è in grado di leggere il messaggio codificato in questa modulazione. I sistemi a 13,56 MHz sono un esempio di sistemi ad accoppiamento induttivo. I sistemi ad accoppiamento elettromagnetico operano in banda UHF o a frequenze superiori. L’onda elettromagnetica generata dal reader investe l’antenna del tag: una parte ridotta dell’energia viene assorbita dal tag e lo alimenta; una parte più consistente è invece modulata dall’antenna e diffusa (scattered) nello spazio circostante. La componente diffusa dipende da caratteristiche dell’antenna quali la sua impedenza, modulata anche in questo caso dal chip. La piccola parte di onda elettromagnetica che raggiunge l’antenna del reader si dice dunque retrodiffusa (backscattered) e fornisce il segnale che, decodificato, contiene i dati cercati. UN INSERTO: LE FREQUENZE OPERATIVE I sistemi RFId ad accoppiamento induttivo e quelli ad accoppiamento elettromagnetico operano su frequenze radio diverse: in particolare, i primi operano a frequenze di 125 135 kHz e 13,6 MHz, i secondi alle frequenze di 860 - 960 MHz e 2,4 GHz. Il comportamento differente delle onde elettromagnetiche incide sull’uso che si può fare dei sistemi RFId; le onde a bassa frequenza infatti attraversano indisturbate liquidi e tessuti organici, ma quelle a più alta frequenza possono trasferire una quantità maggiore di dati per unità di tempo. La Tab. 1 presenta un quadro comparativo delle principali caratteristiche dei sistemi RFId divisi per frequenza operativa.

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zialmente guidato dal mercato: i primi protocolli furono definiti direttamente dalle aziende costruttrici. L’aumentare della diffusione di tali sistemi e la progressiva diversificazione dei loro settori di applicazione e delle loFigura 1 – Schema logico di accoppiamento nei tag induttivi ed elettromagnetici ro condizioni di impieGLI STANDARD go hanno però sollecitato la creazione di norme tecniche, in grado di garantire Lo sviluppo dei sistemi RFId è stato ini- condizioni basilari di uniformità nello

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sviluppo impetuoso che tuttora caratterizza questa tecnologia. Gli elementi che possono essere oggetto di standardizzazione in un sistema RFId sono diversi. In particolare, si possono specificare le caratteristiche fisiche (frequenze, distanze di lettura, ...) e logiche del protocollo con cui reader e tag comunicano (air interface protocol), ma anche la struttura e il formato dei dati scambiati. Può essere poi critico definire un metodo di anticollisione, in grado di evitare che nel caso di presenza simultanea di più tag interrogati da un unico reader i dati giungano sovrapposti e quindi non leggibili. Infine, gli standard possono riguardare specifiche tipologie di tag (con o senza batteria, proximity card, ...) o particolari ambiti applicativi (identificazione di animali, logistica, …). Su questi elementi nell’ultimo decennio sono stati perciò stabiliti numerosi stan-

Tabella 1 – Frequenze operative degli RFId

125 - 135 kHz

Spettro

basse frequenze alte frequenze (LF) (HF)

Accoppiamento

13,6 MHz

860 - 960 MHz

2,4 GHz

frequenze ultra-alte (UHF)

microonde

induttivo

elettromagnetico

Ordine di grandezza della distanza operativa

0,5 m

Alimentazione

passivo

passivo, attivo

fino a 1 kbit/s

25 kbit/s

100 kbit/s

250 kbit/s

Bit rate Esempi di applicazioni

tracciamento animali, controllo accessi, container identificazione veicoli

smart card, logistica: pallet e logistica, oggetti, controllo bigliettazione, smistamento bagagli

dard, e altri sono in corso di redazione, a cura di organizzazioni diverse, e tra esse: ISO (International Organisation of Standardisation) e IEC (International Electrotechnical Commission), EPCglobal Inc, un’organizzazione no-profit che ha assunto il ruolo inizialmente svolto dall’Auto-ID Center, ETSI (European Telecommunications Standards Institute) e CEN (European Committee for Standardization). L’interfaccia radio è stata oggetto delle attività in particolare di ISO/IEC ed EPCglobal, che, fortunatamente, stanno convergendo alla medesima normativa. In particolare, lo standard EPC Gen2 è stato adottato con minime modifiche da ISO e IEC (nella norma ISO/IEC 18000-6C), mettendo ordine nella babele di protocolli che si stava generando nel campo delle supply chain. L’EPC stesso, citato sopra, è un componente cruciale per lo sviluppo armonizzato della tecnologia RFId. IL PRESENTE E IL PROSSIMO FUTURO

Come spesso accade per le tecnologie a base elettronica, quello dell’RFId è un mondo evolutivo e dai confini sfumati, sollecitato da molteplici fattori: le richieste del mercato e lo sviluppo interno della tecnologia, naturalmente, ma anche il rinnovamento della tecnologia concorrente dei codici a barre, che con i data-

supply chain e logistica

matrix (QR code) sono diventati bidimensionali e sono quindi in grado di memorizzare maggiori quantità di dati pur con un costo del tag ancora virtualmente nullo, e l’ibridazione con altre tecnologie, che conduce ad accoppiare l’identificazione in radiofrequenza con altre funzionalità, per esempio la localizzazione e il sensing. Non è quindi facile proporre un quadro di riferimento in grado di interpretare gli scenari che si prospettano. Ci accontentiamo di suggerire qui alcune tra quelle che ci appaiono oggi le principali tendenze evolutive del mondo intorno all’RFId. Una prima, promettente, linea di sviluppo è dovuta alla tecnologia nota come NFC (Near Field Communication), i cui sistemi operano come componenti RFId in HF, dunque a 13,6 MHz e con accoppiamento induttivo fra reader e tag, con un bitrate dell’ordine di alcune centinaia di kbit/s e distanza di lettura fino a dieci centimetri, dunque in condizioni di prossimità. In un sistema NFC i componenti coinvolti nella trasmissione sono chiamati chiamati initiator (il primo dei dispositivi a interrogare) e target. La novità è che il protocollo NFC prevede non solo l’usuale sistema asimmetrico reader – initiator che attiva uno o più tag – target, ma anche un Active Communication Mode, in cui initiator e target hanno ruoli simmetrici, e quindi, una volta che la comunicazione è

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Frequenza operativa

stata iniziata, si alternano pariteticamente nella trasmissione. Ciò implica che entrambi siano dispositivi attivi: è il caso degli smartphone NFC-enabled che, mediante applicazioni appropriate, possono non solo interrogare tag RFId ma operare essi stessi in sostituzione di smartcard, e scambiare dati in modalità peer-to-peer. Le applicazioni che possiamo aspettarci dai sistemi NFC sono varie, dai sistemi di micropagamento, alle chiavi elettroniche, ai poster “intelligenti”. In molteplici situazioni di lettura non in prossimità, risulta utile stabilire non solo che un dato oggetto è presente, ma anche dove esso si trovi, con un certo grado di precisione quanto alla sua posizione in uno spazio bi- o tridimensionale. Nonostante la sua pervasività, il sistema GPS non è sempre adatto a questo scopo, in particolare perché il suo segnale è schermato in ambienti chiusi e comunque i dispositivi GPS sono relativamente costosi ed energeticamente poco efficienti. Sono perciò stati messi a punto diversi sistemi RTLS (Real Time Locating System), in grado di determinare la posizione di un oggetto all’interno di un’area delimitata mediante tecniche varie, per esempio il tempo impiegato dal segnale per raggiungere il ricevitore (Time of Arrival, usato anche nel GPS): tra questi, gli stessi sistemi RFId attivi, sistemi basati su reti Wi-Fi, sistemi a ultrasuoni e UWB (Ultra Wide Band). I tag RFId possono poi essere accoppiati a sensori per acquisire e trasmettere, ed eventualmente memorizzare, dati su grandezze dell’ambiente in cui l’oggetto etichettato si trova, per esempio allo scopo di garantire che l’oggetto stesso è stato mantenuto in condizioni di temperatura o di umidità date. In questa prospettiva, l’RFId confluisce nelle WSN (Wireless Sensor Network) e di esse eredita caratteristiche, potenzialità e problematiche, tra le quali in particolare la necessità dell’alimentazione dei dispositivi, per esempio quando occorre una funzionalità di data logging, cosa che mette in evidenza l’importanza dell’ulteriore linea di sviluppo della raccolta di energia dall’ambiente (energy harvesting).

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Figura 2 – Qualche esempio di tag RFId. a) RFID card utilizzata per controllo accessi; frequenza operativa: 125 kHz; dimensioni: 86 mm x 54 mm x 1,8 mm. b) tag per riconoscimento animali; frequenza operativa: 134 kHz; diametro maggiore: 30,5 mm. c) tag per riconoscimento elettronico e antitaccheggio; frequenza operativa: 13,56 MHz; diametro: 40 mm. d) tag butterfly per pallets; frequenza operativa: 865 MHz; dimensioni: 72 mm x 72 mm. e) sensore di vibrazioni attivo; frequenza operativa: 2,45 GHz; dimensioni: 30 mm x 31 mm x 11 mm (fonte GAO RFID)

NEWS

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Lo scenario complessivo in cui questi molteplici sviluppi possono essere interpretati è quello dell’Internet of Things, l’Internet delle cose: possiamo aspettarci che un numero crescente di

+20% DI EFFICIENZA NELL’ELABORAZIONE E ANALISI DEI DATI Una delle sfide che gli ingegneri che si occupano di fatica devono affrontare è gestire grandi volumi di dati. Sia che i dati siano generati da acquisizioni sul campo, da misure di laboratorio o da simulazione numerica, non è accettabile dover poi impiegare mesi per interpretarli. LMS TecWare ottimizza il processo consolidando i dati acquisiti, analizzandone le specifiche caratteristiche di fatica e li prepara a essere riutilizzati per la simulazione, per i test su piste di prova o per le prove su banco. Bruno Massa, vice-presidente della divisione Test di LMS International, ha commentato: “I clienti che hanno confrontato le prestazioni di LMS TecWare 3.8 con alcuni software concorrenti hanno verificato un aumento dell’efficienza dell’elaborazione dei dati del 20% con un fattore di risparmio del tempo per i calcoli in frequenza di 10 volte. LMS TecWare, grazie all’elaborazione dei dati su modello dei diagrammi di flusso, può tranquillamente gestire il processamento in totale autonomia e in modalità batch, fuori dall’orario di lavoro”. La maggiore efficienza è garantita dal ProcessBuilder migliorato nella nuova release.

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oggetti di uso quotidiano sarà fornito di un tag e di conseguenza sarà in grado di trasmettere e ricevere dati, su se stesso ed eventualmente sul suo ambiente circostante, a una rete locale e quindi a Internet. Si genera così un’infrastruttura pervasiva, che estende agli oggetti del mondo fisico la connettività globale di Internet, con livelli diversi di sovrapposizione, secondo il concetto cosiddetto della realtà aumentata (augmented reality). In questa prospettiva l’RFId costituisce un imprescindibile elemento di ponte tra mondo fisico e mondo dell’informazione.

Emiliano Puddu ha conseguito laurea e dottorato in Fisica Applicata presso l’Università dell’Insubria di Como. Ha svolto attività di ricerca nel campo dell’ottica non lineare. Ora è ricercatore presso l’Università Carlo Cattaneo – LIUC di Castellanza nella quale collabora con il laboratorio Lab#ID.

Luca Mari è professore ordinario di scienza della misurazione presso la Facoltà di Ingegneria dell’Università Carlo CattaBIBLIOGRAFIA, PER APPROFONDIRE neo – LIUC di Castellanza, dove dirige il laboratorio Lab#ID. È, tra 1. Wikipedia su RFId: http://it.wikipedia. l’altro, rappresentante dell’IEC nel gruppo org/wiki/Radio_Frequency_IDentification di lavoro sul Vocabolario Internazionale 2. RFId Journal: www.rfidjournal.com di Metrologia (VIM) del Joint Committee 3. EPCglobal: www.epcglobalinc.org for Guides in Metrology (JCGM). 4. DiscoverRFID: www.discoverrfid.org

Ottimizzato per gestire grandi quantità di dati Lms TecWare ProcessBuilder è un ambiente grafico dedicato a definire, ottimizzare ed eseguire operazioni di analisi illimitate. Con un’interfaccia molto intuitiva non è necessario avere conoscenze di programmazione ma è sufficiente trascinare e collegare i singoli passaggi analitici. Il software, grazie ai nuovi processori multi-core, gestisce oggi senza alcun problema un sempre maggior numero di canali, campionamenti più alti, campagne di misura più lunghe. LMS TecWare Process può compiere analisi per giornate intere senza interazioni da parte dell’utente e ciò spiega il suo successo presso gli OEM. Altre migliorie della nuova release includono schermate del flusso dei dati e il loro confronto e anche un editor di formule per compiere calcoli matematici sui canali misurati. LMS TecWare è competamente compatibile con Microsoft® Excel e permette di raccogliere meta-informazioni e stati-

stiche per la preparazione di report in formato Microsoft® Word e PowerPoint. LMS TecWare 3.8 è in grado di individuare ogni minima anomalia all’interno dei dati acquisiti. La reportistica in Microsoft® Excel riassume tutte le possibili anomalie dovute a black-out, picchi, compensazioni, deviazioni e sovraccarichi. Ne consegue che gli utenti si devono focalizzare solo un set limitato di eventi e il processo di validazione dei dati è più veloce. Per ulteriori informazioni: www.lmsintl.com/test/tecware

METROLOGIA LEGALE

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A cura dell’Avv. Veronica Scotti (veronica.scotti@gmail.com)

Inosservanza delle norme metrologiche È valido il contratto?

LEGAL METROLOGY This section intends to discuss the great changes on Legal Metrology after the application of the Dlgs 22/2007, the so-called MID directive. In particular, it provides information, tips and warnings to all “metric users” in need of organizations that can certify their metric instruments according to the Directive. Please send all your inquiries to Ms. Scotti or to the Director! RIASSUNTO Questa rubrica intende discutere i significativi cambiamenti in tema di Metrologia Legale a seguito dell’entrata in vigore del Dlgs 22/2007, altrimenti detto Direttiva MID. In particolare, vuole fornire utili informazioni, consigli e ammonimenti a tutti gli “utenti Metrici” che si rivolgono per reperire informazioni su Enti e organizzazioni notificate per la certificazione del loro prodotto/strumento secondo la Direttiva. Scrivete all’Avv. Scotti o al Direttore, e verrete accontentati! IL CONTRATTO

Tutte le attività commerciali si svolgono in forza di contratti, ovvero in base ad accordi conclusi dalle parti, volti a regolamentare l’assetto degli interessi nell’ambito di un rapporto che viene definito dai soggetti coinvolti, oltre che da norme stabilite da altre fonti (siano esse giuridiche o tecniche). Gli elementi che caratterizzano i contratti, in senso generale, sono la prestazione (che può essere intesa come trasferimento della proprietà di un bene – mobile o immobile che sia – fornitura di un servizio o concessione di determinati vantaggi) [1] verso il corrispettivo (che può essere stabilito in denaro o in una controprestazione economicamente valutabile). Un principio fondamentale che deve essere tenuto in considerazione, almeno per quanto concerne la vigente normativa nazionale, è la libertà delle parti contrattuali, sia in ordine al contenuto del contratto sia per quanto riguarda la forma [2], fermo restando alcuni elementi insuperabili e sottratti alla disponibilità delle parti stesse, definiti dalle norme generali. In particolare, si fa riferimento ai concetti di base in materia di diritto privato che attengono alla ne-

cessità del rispetto delle norme orientate alla tutela dell’ordine pubblico e di beni di elevato rango (in specie beni a rilevanza costituzionale) o di disposizioni poste a presidio della pacifica convivenza sociale e a garanzia della correttezza e lealtà nei rapporti contrattuali (si citi, tra molti, la nullità di patti volti a limitare o ad escludere la responsabilità contrattuale della parte in dolo). Ciò premesso, considerato pertanto che le parti sono libere di determinare i loro obblighi reciproci come ritengono più opportuno, pur sempre nel rispetto delle norme inderogabili, si intende qui brevemente valutare le conseguenze, sul piano contrattuale, che possono sorgere in caso di mancata applicazione della normativa in materia metrologica. Preliminarmente è necessario un breve excursus sugli elementi essenziali del contratto che ne delineano la validità; assume particolare rilevanza, su questo punto, il fatto che il contratto non possa essere contrario alla legge e, conseguentemente, diviene importante inquadrare gli effetti connessi alla violazione di detto divieto. Infatti, nel caso in cui ciò avvenga, è prevista, quale conseguenza, la nullità del

contratto, qualora l’oggetto principale del contratto sia rappresentato da obblighi contrari alla legge (ovvero nel caso in cui l’obiettivo da raggiungere tramite il contratto non sia lecito); diversamente, nell’ipotesi in cui la clausola inserita pattiziamente e contraria alla legge sia trascurabile rispetto alla economia generale del contratto considerato nel suo complesso e possa, quindi, venire meno senza inficiare l’accordo, interviene un automatismo giuridico che annulla la clausola di cui non si tiene più conto in quanto tamquam non esset. Nell’ipotesi in cui sia presente nell’ordinamento una clausola di simile contenuto a quella nulla, essa si intende sostitutiva mentre, in caso di assenza di norme analoghe, il contratto rimane fermo per tutto il resto. Le norme di riferimento che stabiliscono i requisiti di validità del contratto sono contenute nel codice civile e sono di natura inderogabile, senza possibilità alcuna per le parti di prevedere disposizioni contrarie o, semplicemente, diverse. Di particolare interesse è la norma di cui all’art. 1418 cc che stabilisce la nullità del contratto quando è contrario a norme imperative, salvo che la legge disponga diversamente. Al riguardo è opportuno però menzionare il distinguo che la giurisprudenza opera in relazione alle norme imperative. Infatti, nonostante l’imperatività, una norma di legge può, tuttavia, essere disapplicata senza dare luogo alla nullità del contratto nel caso in cui l’interesse tutelato dalla legge, ovvero il suo scopo, non sia di elevato rango cioè non si tratti di un bene di rilevanza generale e di dimensione collettiva ma possa essere considerato di secondaria importanza in quanto, ad esempio, relativo esclusivamente a rapporti di natura privatistica indifferenti al legislatore. Pertanto, alla luce dell’orientamento giurisprudenziale si pongono all’attenzione due possibili conseguenze in dipendenza della violazione di una norma impe-

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rativa in funzione della natura di quest’ultima: a) Nel caso in cui la norma imperativa tuteli un interesse rilevante di rango elevato il contratto in violazione di tale disciplina sarà affetto da nullità insanabile; b) Nell’ipotesi in cui la norma imperativa protegga beni trascurabili e non sia posta quindi a tutela di beni collettivi di ampia portata, il contratto potrà essere mantenuto in vigore, ferme restando eventuali sanzioni (penali o amministrative) previste per la violazione delle disposizioni di legge. In ragione della distinzione citata, si tratta ora di stabilire se le norme imperative contenute nel Dlgs 22/2007 siano poste a tutela di beni rilevanti, talché i contratti conclusi in violazione di dette disposizioni risultino nulli, oppure se si possa attribuire validità ad accordi tra le parti, in deroga alle disposizioni del decreto. NATURA DELLE NORME DEL DECRETO 22/2007

Al fine di riconoscere la validità di un contratto che abbia per oggetto lo svolgimento di una attività di misura mediante strumenti non muniti di marcatura metrologica supplementare, benché ricompresi in quelli annoverati dal dlgs 22/2007, è necessario indagare sulla natura delle norme che disciplinano i requisiti degli apparecchi di misura e stabilirne, quindi, la loro derogabilità o meno, ai soli fini civilistici relativi alla materia contrattuale. Soccorre al riguardo l’art. 1 comma 2 del decreto, relativo alla delimitazione del campo di applicazione della normativa, che, comunque, manifesta contorni sfumati, attesa l’ampia casistica di motivazioni, citata dal legislatore, che rendono necessaria l’apposizione della marcatura metrologica supplementare. Infatti la norma menzionata testualmente recita: “Il presente decreto legislativo definisce i requisiti cui debbono conformarsi i dispositivi e i sistemi di cui al comma 1 ai fini della loro commercializzazione e messa in servizio per le funzioni di misura giustificate da motivi di interesse pubblico, sanità pubblica, sicurezza pubblica, ordine pubblico, protezione dell’ambien-

te, tutela dei consumatori, imposizione di tasse e di diritti e lealtà delle transazioni commerciali.” Dalla lettura delle motivazioni addotte dal legislatore appare abbastanza evidente la difficoltà di riconoscere come lecite fattispecie contrattuali che prevedano l’esecuzione di misure mediante strumenti ricompresi in quelli indicati all’art. 1 comma 1 del decreto senza che tali oggetti siano stati verificati e marcati CE secondo le procedure di legge. In realtà, a ben vedere, è lasciato, ad avviso di chi scrive, un certo spazio nell’ambito di rapporti contrattuali, ferme restando le sanzioni amministrative previste dal decreto, che consente di riconoscere validità, sul piano privatistico, ad accordi derogatori della norma in specie per quanto concerne l’assoggettamento alla marcatura metrologica supplementare. Infatti, adottando una interpretazione restrittiva dei termini utilizzati dal legislatore per individuare il campo applicativo della norma in esame, è possibile identificare un’area esente da imposizioni normative che possano determinare il contenuto del contratto o inficiarne la validità nel caso in cui sia concordata tra le parti una deroga consistente nella mancata apposizione della marcatura allo strumento che, invece, sarebbe, in base ai requisiti prescritti dal decreto, necessario sottoporre a procedura di verifica. Nell’ambito dell’eventuale contratto concluso in deroga a quanto previsto dalla normativa, occorre verificare che non assumano alcuna rilevanza o, comunque, non sussista alcun collegamento, diretto o indiretto, con gli interessi (uno o più) per i quali il decreto legislativo in esame predispone la tutela. Conseguentemente nella ipotesi di misurazione effettuata, di comune accordo, mediante uno strumento non marcato CE, nonostante la normativa metrologica ne imponga il debito controllo, che non coinvolga aspetti attinenti interesse pubblico, sanità pubblica, sicurezza pubblica, ordine pubblico, protezione dell’ambiente, tutela dei consumatori, imposizione di tasse e di diritti e lealtà delle transazioni commerciali il contratto sarà da ritenersi valido e pienamente applicabile [3]. In caso contrario, data l’imperatività delle norme metrologiche, il contrat-

N. 01ƒ ;2011 NULLITÀ E ANNULLABILITÀ

Il contratto può essere nullo o annullabile in dipendenza del tipo di vizio che lo inficia o in base a normative di legge che prevedano espressamente tali ipotesi. Per quanto concerne la nullità che, come anzidetto, si verifica nel caso di violazione di norme imperative che abbiano quale oggetto la tutela di beni di interesse collettivo oltre che in altri casi previsti dal codice civile [4] o da leggi speciali [5], essa determina il venir meno del contratto fin dalla sua origine in modo che l’accordo non possa produrre alcun effetto. In ragione di ciò, le prestazioni, rispettivamente fornite da ciascuna parte contrattuale, dovranno essere restituite in modo da ripristinare lo status precedente alla stipula del contratto. La nullità è insanabile ed imprescrittibile: il contratto non può essere convertito in contratto valido (ferme restando eventuali eccezioni e deroghe legislative) e può essere impugnato, da una qualunque delle parti del contratto o anche da soggetti terzi portatori di interessi qualificati, in ogni momento al fine di vederne dichiarata l’invalidità in sede giudiziale. Per quanto riguarda l’annullabilità essa si differenzia dalla nullità, sia in quanto ad effetti che in quanto a presupposti. Infatti l’annullamento del contratto [6] può essere richiesto solo dalla parte nel cui interesse la legge lo ha previsto, l’azione può essere promossa entro 5 anni, a pena di prescrizione ed il contratto può essere sanato mediante convalida. In specie questa ultima caratteristica deriva dalla natura del contratto annullabile stesso che, contrariamente al contratto nullo, produce tutti gli effetti di un contratto valido e, anche in caso di annullamento, le

prestazioni eseguite restano salve. Si rende, tuttavia, opportuno precisare, dato che la fattispecie che ci occupa riguarda un contratto potenzialmente nullo poiché configgente con norme imperative, che la nullità può essere di due tipologie: integrale o parziale. Nel caso di nullità totale, il contratto viene integralmente travolto con gli effetti indicati sopra, mentre nell’ipotesi di nullità parziale, che si verifica quando una o più clausole (trascurabili nel complesso) del contratto siano nulle, il contratto rimane in vigore per la restante parte, salvo che le condizioni nulle non costituiscano lo scopo principale del contratto o non siano essenziali per legge o perché ritenute tali dalle parti. Ciò posto appare evidente che nel caso di conclusione di un contratto che abbia per oggetto lo svolgimento di attività di misura mediante l’uso di uno strumento non recante marcatura metrologica supplementare, in violazione della normativa MID, che ne impone invece il controllo, si possono configurare tre differenti situazioni: 1) Il contratto è nullo e non produce effetti, per violazione di norme imperative in quanto l’attività di misura coinvolge, in via diretta o indiretta, aspetti contemplati dal decreto 22/2007 all’art. 1 comma 2 nel caso in cui le parti abbiano concordemente riconosciuto come essenziale lo svolgimento della misura mediante strumento non marcato; 2) Il contratto è parzialmente nullo, per violazione di norme imperative in quanto l’attività di misura coinvolge, in via diretta o indiretta, aspetti contemplati dal decreto 22/2007 all’art. 1 comma 2, nella parte in cui è previsto l’utilizzo di uno strumento non marcato nel caso in cui le parti abbiano indicato come condizione non essenziale l’uso di uno strumento non conforme. In tale ipotesi il contratto resta valido per la parte residua, purché la misura venga effettuata con uno strumento conforme a quanto stabilito dal decreto 22/2007. 3) Il contratto è valido nell’ipotesi di effettuazione di misura mediante strumento non marcato, sebbene assoggettato per legge a tali controlli, nella ipotesi in cui gli interessi menzionati dal legislatore nell’art. 1 del decreto non ri-

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to sarà nullo con tutto ciò che da tale circostanza deriva. Il contratto può, pertanto, essere validamente concluso tra le parti, purché entrambe siano consapevoli della deroga alla norma, perché, diversamente, vi sarebbe un vizio del consenso utile a consentire l’annullamento dell’accordo stipulato, che, benché si diversifichi, in quanto a conseguenze, rispetto alla nullità, produce, comunque, la rimozione del contratto nell’ordinamento giuridico.

METROLOGIA LEGALE

sultino rilevanti nell’ambito del contratto. Ovviamente, al fine di conservare validità, l’accordo deve essere concorde ed entrambe le parti devono essere consapevoli della violazione della norma del decreto. In caso diverso sussisterebbe un vizio del consenso, utilizzabile dalla parte che ignorava l’inosservanza del decreto 22/2007 ai fini dell’annullamento del contratto. Conclusivamente si può affermare che, sul piano privatistico, il contratto concluso in violazione delle norme poste dal decreto 22/2007 può conservare una propria validità, ferme restando le sanzioni previste per le fattispecie trasgressive delle norme di legge, che deve però essere valutata caso per caso in funzione del tipo di oggetto del contratto specifico. Non è, infatti, possibile, allo stato fornire, una generalizzazione idonea a garantire in assoluto tutela a contratti posti in essere nell’ambito qui considerato in ragione dell’ampia casistica che astrattamente potrebbe citarsi, in ragione del vasto campo applicativo del decreto contemplato dal legislatore. NOTE [1] Si tratta di una esemplificazione a mero titolo espli-

cativo delle più frequenti fattispecie contrattuali previste nel nostro ordinamento [2] Vi sono casi in cui, contrariamente al principio sopra esposto, il contratto, per la sua esistenza giuridica, deve rivestire una forma particolare. Tali ipotesi sono deroghe al principio generale e sono previste per legge. [3] Il contratto, sul piano operativo, dovrà comunque essere regolarizzato nel senso che si dovrà dare atto della nullità ed indicare che le parti intendono darvi esecuzione nonostante il vizio, riconoscendo espressamente in tale modo la nullità ed il suo superamento. [4] Art. 1325 c.c. stabilisce che il contratto è nullo quando manca: l’accordo delle parti, la causa, l’oggetto, la forma, se prescritta a pena di nullità; art. 1345 c.c. definisce nullo il contratto avente causa illecita; art. 1346 c.c. prevede la nullità di un contratto che abbia oggetto impossibile, illecito, indeterminato o indeterminabile. [5] Tra gli altri, solo per citare alcuni esempi, si ricorda che la legge in materia di locazioni stabilisce la nullità di contratti non redatti per iscritto; il decreto 192/2005 stabilisce la nullità di contratti di compravendita di immobili in assenza della certificazione energetica. [6] Le fattispecie più ricorrenti e generali che qui si possono citare, posto che nel panorama normativo sono numerose le ipotesi previste ex lege di annullabilità di patti contrattuali, sono quelle contenute negli articoli 1425, 1428, 1434 e 1439 del codice civile riguardanti la capacità giuridica di una delle parti e vizi del consenso nella stipula del contratto, quali errore, violenza e dolo di una parte in danno all’altra.

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SPAZO ASSOCIAZIONI UNIVERSITARIE MISURISTI

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Rubrica a cura di Franco Docchio, Alfredo Cigada, Anna Spalla e Stefano Agosteo

Dalle Associazioni Universitarie di Misuristi

FROM THE ITALIAN UNIVERSITY ASSOCIATIONS FOR MEASUREMENT This section groups all the relevant information from the main University associations in Measurement Science and Technology: GMEE (Electrical and Electronic Measurement), GMMT (Mechanical and Thermal Measurements), AUTEC (Cartography and Topography), and Nuclear Measurements. RIASSUNTO Questa rubrica riassume i contributi e le notizie che provengono dalle maggiori Associazioni Universitarie che si occupano di scienza e tecnologia delle misure: il GMEE (Associazione Gruppo Misure Elettriche ed Elettroniche), il GMMT (Gruppo Misure meccaniche e Termiche), l’AUTEC (Associazione Universitari di Topografia e Cartografia) e il Gruppo di Misure Nucleari.

BEST PAPER AWARD ISPCS2010 A GRUPPO DI RICERCA DELL’UNITÀ GMEE DI BRESCIA – LABORATORIO DI ELETTRONICA

rimenti dell’articolo vincitore sono: De Dominicis, C.M.; Ferrari, P.; Flammini, A.; Sisinni, E.; Wireless sensors exploiting IEEE802.15.4a for precise timestamping, ISPCS2010, Pages: 48 – 54, ISBN 978-1-4244-4392-5, DOI: 10.1109/ISPCS.2010.5609782. PICK & PLACE 3D DI ROBOT IN UN VIDEO DALL’UNITÀ DI BRESCIA – LABORATORIO DI OPTOELETTRONICA

Durante la conferenza Internazionale ISPCS2010 (2010 International IEEE Symposium on Precision Clock Synchronization for Measurement, Control and Communication), la IEEE Instrumentation and Measurement Society ha conferito il premio per il miglior lavoro a Chiara Maria De Dominicis, Paolo Ferrari, Alessandra Flammini ed Emiliano Sisinni. La Conferenza (www.ispcs.org) è l’evento di riferimento mondiale per le attività di ricerca sulla sincronizzazione, e i rife-

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alla pinza. Essa effettua la scansione della scena, e ne produce la nuvola di punti tridimensionale. La telecamera utilizzata dalla lama di luce acquisisce anch’essa la scena, e mediante template matching di tipo geometrico, riconosce posizione e orientamento degli oggetti. Queste informazioni sono funzionali all’interpretazione dei dati 3D. Il robot è oggi in grado di effettuare il picking corretto degli oggetti quando questi siano disposti in modo non preordinato sul piano d’appoggio. È in grado di gestire gli oggetti impilati, parzialmente sovrapposti e parzialmente occlusi. Il sistema fa uso dell’ambiente di sviluppo grafico LabView, delle librerie di visione IMAQ visione e delle librerie per la manipolazione del robot sviluppate da Imaging Lab. Guarda il video su www.optolab-bs.it GRUPPO MISURE ELETTRICHE ED ELETTRONICHE (GMEE)

Notizie dal Consiglio Direttivo del Dicembre 2010 Il Prof. Pasquale Daponte informa il Consiglio che è stato approvato il progetto DI.TR.IM.MIS. relativo al bando RIDITT (Rete Italiana per la Diffusione dell’Innovazione e il Trasferimento Tecnologico alle imprese) presentato dall’Università del Sannio, con la partecipazione del GMEE. La durata del progetto è di due anni. Il Consiglio si congratula con Daponte per l’ottimo lavoro svolto. Il Consiglio prende atto dando mandato al PresiIl Laboratorio di Optoelettronica ha dente per tutti gli adempimenti consesviluppato un’applicazione di pick & guenti all’approvazione del progetto. place utilizzando un Robot DENSO VS-6556G e integrando sia visione 3D sia visione 2D. Il sistema 3D è basato su una lama di luce, solidale franco.docchio@ing.unibs.it

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N. 01ƒ ;2011 Laboratorio di Nanotecnologie a Catania L’Università di Catania ha reso operativo un Laboratorio di Nanotecnologie (NanoTechLab); Responsabile Salvo Baglio. GRUPPO MISURE MECCANICHE E TERMICHE (GMMT)

La chiusura di un anno difficile per l’intera Università impatta anche sul Gruppo di Misure Meccaniche e Termiche, che ha perso per pensionamento alcune delle colonne portanti del gruppo sin dalla sua fondazione, con speranze purtroppo scarse, nel breve periodo, di far crescere giovani promettenti che possano degnamente proseguire le loro attività. A fronte della riduzione di organico segnaliamo una nota positiva con l’entrata nel gruppo di un giovane professore associato presso l’Università Guglielmo Marconi: si tratta di Alberto Garinei, che speriamo possa dare un ulteriore contributo allo sviluppo delle Misure. In questo periodo molti nostri colleghi (soprattutto in relazione all’esiguo numero di componenti il gruppo) hanno avuto incarichi importanti nelle proprie sedi. Segnaliamo l’elezione di Gianluca Rossi alla presidenza del

Consiglio di Intercorso di Ingegneria Meccanica presso la Facoltà di Ingegneria dell’ Ateneo di Perugia. La elezione del collega Enrico Primo Tomasini nel Consiglio di Amministrazione dell’Università Politecnica delle Marche e la nomina del collega Marco Bocciolone alla guida del Polo territoriale di Lecco, con funzioni di Pro-rettore vicario. Da ultimo segnaliamo la candidatura di Francesco Crenna per la rappresentanza nella fascia dei ricercatori al CUN. A tutti i colleghi vanno i nostri migliori auguri di successo e di un mandato proficuo e ricco di importanti traguardi. Segnaliamo poi il secondo premio di Antonella Gasparri dell’Università dell’Aquila, sotto la guida del collega Giulio D’Emilia nel concorso indetto dal CERMET, in collaborazione con 37 atenei italiani, per elaborati di laurea riguardanti la Qualità. Il titolo del lavoro è “La modulazione degli strumenti valutativi dei costi della Qualità in funzione della progettazione nel settore Automotive” nata dalla collaborazione tra il DIMEG della Facoltà di Ingegneria dell’Aquila e la società MML-Lamborghini di Bologna. Nel corso di questo periodo forse la novità saliente riguarda il prossimo convegno di Misure Meccaniche e

Termiche. I colleghi di Genova, Giovan Battista Rossi e Francesco Crenna hanno prodotto un notevole sforzo organizzativo per portare il prossimo convegno a Genova dal 12 al 14 settembre 2011. Negli stessi giorni si terrà a Genova anche il convegno del Gruppo di Misure Elettriche ed Elettroniche, organizzato da Paolo Pinceti e Andrea Mariscotti, presso la sala della Borsa Valori. La soluzione scelta permetterà di effettuare, nella giornata di martedì 13 settembre, una sessione congiunta tra i due gruppi, che proseguirà in serata con una suggestiva cena insieme presso l’Acquario di Genova. È il coronamento di uno sforzo durato anni e che speriamo goda del meritato successo. Sul piano delle novità nel mondo della ricerca segnaliamo un interessante progetto recentemente acquisito dal gruppo di Milano, insieme agli ex misuristi, ora topografi, guidati da Alberto Giussani, per il monitoraggio continuativo della Guglia Maggiore del Duomo di Milano durante le difficili opere di restauro che impegneranno il gruppo nel corso di tre lunghi anni, insieme a progettisti, strutturisti, esperti di conservazione dei beni culturali, e soprattutto la Veneranda Fabbrica del Duomo che fin dal 1387 si occupa costruzione e conservazione della Cattedrale. Le principali difficoltà sono legate allo sforzo per far gravare il meno possibile il peso delle impalcature sulla cupola: allo scopo è stata progettata e realizzata una speciale struttura reticolare che poggia sui muri portanti della cattedrale e non ha alcun punto di contatto con la guglia, per evitare che le azioni del vento possano scaricarsi sulla struttura della guglia maggiore. Il gruppo si occuperà di mettere a punto un sistema di monitoraggio permanente che, in una logica di fusione di sensori, statici e dinamici, permetta un controllo continuativo dello stato di salute della struttura per cercare di cogliere tempestivamente la nascita e lo sviluppo di qualche forma di danneggiamento.

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▲ Alfredo Cigada, Michele Gasparetto

Le Unità del GMMT e le loro Aree di Competenza – 2011

THE GMMT LABORATORIES AND THEIR COMPETENCE AREAS - 2011 The fruitful collaboration between Universities and Industry stems from a detailed knowledge of the main areas of basic and applied research, and Technology Transfer, of the University laboratories and Research Centers. In Tutto_Misure no. 1/2010 we published the directory of all the Research Units of the GMEE Association, owner of the Journal, with their Areas of Interest The success of the initiative was encouraging. This number reports the Research Units of the Group on Mechanical and Thermal Measurements, GMMT. For a better use of the material, the Areas of Interests of the Laboratories have been standardized into keywords. The Laboratories could update their technology offer in the list below. Industries interested in a close collaboration with the GMMT Laboratories and Research Centers can directly contact the responsibles of each Laboratory, or send a message to the Director at franco.docchio@ing.unibs.it, or to the responsible for the data collection, the Vice Director Alfredo Cigada, alfredo.cigada@polimi.it. RIASSUNTO La collaborazione tra Università e imprese nasce e si rafforza attraverso una più diffusa conoscenza delle attività di ricerca di base, ricerca applicata e trasferimento tecnologico dei Laboratori Universitari e Centri di Ricerca. Nel 2010 è stato pubblicato il Direttorio delle Unità di Ricerca dell’Associazione GMEE con le loro attività e Aree di Interesse. Il successo dell’iniziativa ha incoraggiato a pubblicare il Direttorio delle competenze delle Unità di Ricerca del Gruppo Misure Meccaniche e Termiche (GMMT). Per una maggior fruibilità del materiale, le Aree di Interesse sono state ridotte e standardizzate, e le Unità interessate a rapporti con le imprese hanno potuto aggiornare la propria offerta di tecnologia nell’elenco che presentiamo. Imprese interessate a rapporti di collaborazione con le Unità possono rivolgersi direttamente agli indirizzi delle stesse, o tramite la Redazione inviando una mail a franco.docchio@ing.unibs.it, o all’estensore del Direttorio, Vice Direttore della Rivista, Prof. Alfredo Cigada, alfredo.cigada@polimi.it. Politecnico di Milano alfredo.cigada@polimi.it

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Unità di Ancona (prof. Enrico Primo Tomasini) Dip. di Meccanica - Università Politecnica delle Marche Via Brecce Bianche - 60131 Ancona - Tel. 071/2204487 E-mail: ep.tomasini@univpm.it Attività: misure senza contatto, in particolare ottiche, interferometriche e non, visione nello spettro visibile ed infrarosso, misure con ultrasuoni ed acustiche. Studio e sviluppo di strumenti e metodi di misura e loro applicazione in contesti innovativi. vibrometria laser, misura di forme mediante visione 3D, vibroacustica, in particolare basata su array microfonici, misure ottiche per la velocità di fluidi e i controlli nondistruttivi. Aree principali d’interesse: Sistemi di visione 2D e 3D, scanner 3D. Misure per il controllo e miglioramento della qualità. Misure e strumentazione in ambito clinico e biomedico. Misure per la conservazione dei beni culturali. Misure di vibrazione. Misure fluidodinamiche. Misure per la domotica e la gestione dell’energia. Misure per la diagnostica. Misure per la caratterizzazione di materiali, componenti, sistemi e costruzioni. Misure Meccaniche e Termiche Unità di Bari (prof. Gaetano Vacca) Dip. Ingegneria Meccanica e Gestionale - Politecnico di Bari Via Orabona 6 - 70125 Bari - Tel. 080/5963225 E-mail: g.vacca@poliba.it Attività: Velocimetria laser doppler, vibrometria laser doppler, diagnostica industriale, misure termo-fluidodinamiche. Aree principali d’interesse: Misure ottiche. Misure termiche e termodinamiche. Sensori e trasduttori per l’automazione industriale e il controllo qualità. Misure per l’automazione industriale. Misure per collaudi. Sistemi per la gestione dell’energia. Misure Meccaniche e Termiche Unità di Bologna - Polo di Forlì (prof. Raffaella Di Sante) DIEM – Università di Bologna - Sede di Forlì Via Fontanelle 40 - 47100 Forlì (FC E-mail: raffaella.disante@unibo.it Attività: Misure di velocità nei flussi turbolenti, Anemometria a filo caldo, PIV; Structural Health Monitoring, Sensori in fibra ottica a reticolo di Bragg; Caratterizzazione dei motori a CI, Misure elettro-ottiche su particolato. Aree principali d’interesse: Misure ottiche. Sistemi di misura distribuiti. Sistemi di misura embedded. Sistemi di misura in tempo reale. Strumentazione per test non distruttivi. Sensori e trasduttori: elettroottici e a fibra. Misure Meccaniche e Termiche Unità di Brescia (prof. David Vetturi Dip. Ingegneria Meccanica e Industriale - Università di Brescia Via Branze 38 - 25123 Brescia - Tel. 030/3715664 E-mail: david.vetturi@ing.unibs.it Attività: Sviluppo di metodi di misura, Sviluppo di metodi per la stima dell’incertezza di misura, Progettazione e sviluppo di sistemi di misura dedicati, Elaborazione e trattamento dei segnali. Sviluppo di tecniche di diagnostica industriale. Aree principali d’interesse: Scienza delle misure. Incertezza di misura: stima, accreditamento e decision-making. Misure neurali e logiche fuzzy. Sistemi di elaborazione di segnali e immagini. Strumentazione di misura virtuale. Misure per l’automazione industriale. Misure per collaudi. Misure per l’ingegneria di precisione. Misure e strumentazione in ambito clinico e biomedico. Misure Meccaniche e Termiche Unità di Cagliari (prof. Rinaldo Vallascas) Dip. Ingegneria Meccanica - Università di Cagliari Piazza d’Armi - 09123 Cagliari - Tel. 070/6755721 E-mail: vallascas@iris.unica.it Attività: Sviluppo di sistemi automatici di misura indiretta della pressione arteriosa con il metodo dell’autovalidazione; Sviluppo di sistemi etilometrici; Caratterizzazione di ampolle di nebulizzazione. Aree principali d’interesse: Nanometrologia. Misure termiche e termodinamiche. Misure neurali e logiche fuzzy. Strumentazione biomedica. Sensori e trasduttori: chimici. Misure e strumentazione in ambito clinico e biomedico. Misure Meccaniche e Termiche

N. 01ƒ ;2011 Unità di L’Aquila (prof. Giulio D’Emilia) Dip. Ingegneria Meccanica, Energetica e Gestionale - Università dell’Aquila Poggio di Roio, Campo di Pile - 67100 L’Aquila - Tel. 0862/434324 E-mail giulio.demilia@univaq.it Attività: Sistemi e procedure di misura per la valutazione dell’accuratezza di posizionamento di sistemi automatici ad alta velocità; valutazione dell’incertezza di misura di misure dimensionali con sistemi di visione; sistemi a fibra ottica per la misura di concentrazioni di inquinanti in emissioni industriali. Aree principali d’interesse: Misure per l’automazione industriale. Misure per il controllo e miglioramento della qualità. Misure di monitoraggio ambientale e di agenti inquinanti. Misure Meccaniche e Termiche Unità di Messina (prof. Roberto Montanini) Dip. Chimica Industriale e Ingegneria dei Materiali Università di Messina V.le d’Alcontres 31 - 98166 Palermo - Tel. 090/3977248 E-mail: montanini@ingegneria.unime.it Attività: Termografia ad infrarossi, sensori in fibra ottica a reticolo di Bragg, vibrometria laser doppler, analisi sperimentale delle sollecitazioni, diagnostica industriale e monitoraggio strutturale, noise source identification, tomografia computerizzata a raggi x, ultrasuoni senza contatto, correlazione digitale di immagini. Aree principali d’interesse: Misure ottiche. Misure termiche e termodinamiche. Strumentazione per test non distruttivi. Sensori e trasduttori: elettroottici e a fibra. Sensori e trasduttori per l’automazione industriale e il controllo qualità. Misure per collaudi. Misure per il controllo e miglioramento della qualità. Misure Meccaniche e Termiche Unità di Milano Politecnico (prof. Michele Gasparetto) Dip. di Meccanica - Politecnico di Milano Via G. La Masa 1 - 20156 Milano - Tel. 02/23998429 E-mail: michele.gasparetto@polimi.it Attività: Sviluppo di nuovi trasduttori, tecniche di misura e di analisi dei dati. Analisi dell’incertezza. Misure per il monitoraggio e la diagnostica di sistemi meccanici e di grandi strutture civili. Misure per l’ingegneria del vento, per i trasporti, lo spazio, per sistemi energia per l’automazione e la robotica, per la biomeccanica e la salute. Aree principali d’interesse: Sistemi di elaborazione di segnali e immagini. Sistemi di visione 2D e 3D, scanner 3D. Dispositivi a film sottile e MEMS. Sensori e trasduttori: elettroottici e a fibra. Sensori intelligenti e reti di sensori, sensori wireless. Misure per l’automazione industriale. Misure di vibrazione. Misure acustiche. Misure per la diagnostica. Misure Meccaniche e Termiche Unità di Napoli Federico II (prof. Riccardo Russo) Dip. Meccanica ed Energetica - Università di Napoli “Federico II” Via Claudio 21 - 80125 Napoli - Tel. 081/7683992 E-mail: riccardo.russo@unina.it Attività: Sviluppo di algoritmi per l’elaborazione di segnali di misura. Sviluppo di procedure automatiche per le misure finalizzate al controllo di qualità. Misure per l’identificazione dei parametri di sistemi meccanici. Aree principali d’interesse: Misure ottiche. Misure numeriche. Misure per il controllo e miglioramento della qualità. Misure Meccaniche e Termiche Unità di Padova (prof. Enrico Lorenzini) Dip. Ingegneria Meccanica - Università di Padova Via Venezia 1 - 35131 Padova - Tel. 049/8276766 E-mail enrico.lorenzini@unipd.it Attività: Misure e strumentazione per l’esplorazione spaziale, per la robotica e l’automazione, trasferimento tecnologico. Metodi e strumentazioni di misura, strumentazione elettroottica, sistemi di visione 3D, tecniche per sensor fusion, strumentazione per la riproducibilità di gradezze termiche e meccaniche, misure per la qualità, per la certificazione dei prodotti, per il controllo di processo, per il controllo della dinamica, per la caratterizzazione di dispositivi, componenti e materiali Aree principali d’interesse: Misure di posizione. Misure criogeniche. Sistemi di elaborazione di segnali e immagini. Sistemi automatici di taratura. Sistemi di misura distribuiti. Sistemi di visione 2D e 3D, scanner 3D. Sensori e trasduttori per l’automazione industriale e il controllo qualità. Strumentazione per lo spazio. Facilities per collaudo aerospaziale. Misure Meccaniche e Termiche

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Unità di Genova (prof. Giovanni Battista Rossi) DIMEC - Università di Genova Via dell’Opera Pia 11° - 16145 Genova - Tel. 010/3532232 E-mail: gb.rossi@die.unige.it Attività: Teoria deterministica e probabilistica della misurazione. Progetto, caratterizzazione e gestione dei sistemi di misura. Trattamento dei segnali ed analisi statistica dei dati. Misure di grandezze meccaniche, biomeccaniche e sensoriali. Misure per la qualità, l’ergonomia, la sicurezza e la diagnostica tecnica. Aree principali d’interesse: Scienza delle misure. Incertezza di misura: stima, accreditamento e decision-making. Sistemi di elaborazione di segnali e immagini. Sensori intelligenti e reti di sensori, sensori wireless. Misure e metodi per la valutazione della sicurezza e del rischio. Misure e strumentazione in ambito clinico e biomedico. Misure per la conservazione dei beni culturali. Misure Meccaniche e Termiche

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Unità di Palermo (prof. Leonardo D’Acquisto) Dip. di Meccanica - Università di Palermo Viale delle Scienze Ed. 8 - 90128 Palermo - Tel. 091/6657144 E-mail: dacquisto@unipa.it Attività: sensori a fibra ottica con reticoli FBG per il monitoraggio strutturale. Sistemi per il rilievo di forme mediante tecniche ottiche moirè ombra ed analisi delle immagini. Caratterizzazione di sonde di temperatura per applicazioni cliniche. Aree principali d’interesse: Sistemi di elaborazione di segnali e immagini. Sensori e trasduttori elettroottici e a fibra. Misure e strumentazione in ambito clinico e biomedico. Misure Meccaniche e Termiche Unità di Perugia (prof. Gianluca Rossi) Dip. Ingegneria Industriale - Università di Perugia Via G. Duranti 93 - 09125 Perugia - Tel. 075/5853744 E-mail: gianluca@unipg.it Attività: tecniche di misura senza contatto, (termografiche (TSA) e ottiche (DIC)); rilievo di campi di tensione e deformazione su organi meccanici, misure di vibrazioni e acustiche. Sviluppo di strumenti e metodi di misura in contesti industriali innovativi e per la meccanica, i trasporti (veicoli terrestri e aeronautica), la diagnostica industriale.Analisi della vita a fatica, qualifica di materiali, componenti e strutture. Aree principali d’interesse: Misure termiche e termodinamiche. Strumentazione per test non distruttivi. Sensori e trasduttori: elettroottici e a fibra. Misure per il controllo e miglioramento della qualità. Misure di vibrazione. Misure acustiche. Misure di deformazione mediante correlazione di immagini (DIC). Misure senza contatto di campi di sollecitazione e deformazione. Misure Meccaniche e Termiche. Misure termografiche e termoelastiche (TSA) Unità di Roma – La Sapienza (prof. Paolo Cappa) Dip. Ingegneria Meccanica e Aeronautica Università di Roma “La Sapienza” Via Eudossiana 18 - 00184 Roma - Tel. 06/44585273 E-mail: paolo.cappa@uniroma1.it Attività: Sicurezza di persone e strutture. Misure per macchine e sistemi per produzione energia (idrogeno, biomasse, celle a combustibile). Misure nella Biomeccanica e Biomedica:, micro-trazione su campioni biologici, prove dinamiche e di forza, potenza e fatica delle fibre muscolari. Progettazione e realizzazione di fantocci per lo studio della Strumentazione Biomedica, Misure di cavitazione nel campo ultrasonoro per applicazioni terapeutiche. Sensori innovativi (livello, inerziali). Aree principali d’interesse: Misure ottiche. Strumentazione biomedica. Sensori e trasduttori: biosensori. Misure per collaudi. Misure per le nanotecnologie. Misure e strumentazione in ambito clinico e biomedico. Misure di flussi energetici da fonti tradizionali e rinnovabili. Misure per la conservazione dei beni culturali. Misure Meccaniche e Termiche Unità di Roma Tre (prof. Salvatore Andrea Sciuto) Dip. Ingegneria Meccanica e Industriale - Università di Roma tre Via della Vasca Navale 84 - 00146 Roma - Tel. 06/57333300 E-mail: sciuto@uniroma3.it Attività: misura di deformazioni, vibrazioni, viscosità e caratteristiche reologiche dei fluidi. Misure per il benessere umano. Collaudo e verifica di sistemi medicali (circolazione extracorporea, aiuto alla respirazione, diagnostica per immagini) Rilievo e controllo remoto di sistemi riabilitativi, sistemi di misura biomeccanici. Analisi sperimentali di campioni biologici e biomateriali. Aree principali d’interesse: Misure ottiche. Misure termiche e termodinamiche. Sistemi di acquisizione dati. Sistemi di misura distribuiti. Strumentazione biomedica. Sensori e trasduttori: biosensori. Sensori e trasduttori: elettroottici e a fibra. Misure per collaudi. Misure e strumentazione in ambito clinico e biomedico. Misure Meccaniche e Termiche Unità di Torino e Vercelli (prof. Giulio Barbato) DISPEA - Politecnico di Torino C.so Duca degli Abruzzi 24 - 10129 Torino - Tel. 011/5647285 E-mail: giulio.barbato@polito.it Attività: Macchine di misura a coordinate, applicazione della statistica alle attività di misura e prova, applicazioni industriali oggettive e soggettive (acustica e fotometria), gestione di outliers e di dati soggettivi, caratterizzazione metrologica di campioni di forza, dinamometria multicomponente, metrologia della durezza, misure assolute di accelerazione di gravità locale. Aree principali d’interesse: Metrologia primaria. Definizione, studio e realizzazione dei campioni. Problematiche di riferibilità e di mutuo riconoscimento. Incertezza di misura: stima, accreditamento e decision-making. Misure di lunghezza. Misure ottiche. Metrologia delle misure di forza. Metrologia delle misure di durezza. Misure Meccaniche e Termiche. Analisi statistica di valutazioni oggettive e soggettive

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Unità di Università Campus Bio-Medico (prof. Sergio Silvestri) Centro Integrato di Ricerca - Università Campus Bio-Medico Via Alvaro del Portillo 21 - 00128 Roma RM - Tel. 06/225419604 E-mail s.silvestri@unicampus.it Attività: diagnostica e monitoraggio clinico, sensori e metodiche innovative, misure di portata in fluidi comprimibili, di grandezze termoigrometriche in ventilazione artificiale, dispositivi per dialisi peritoneale neonatale e misura indiretta di portata cardiaca, metodi statistici per analisi di serie storiche lento-variabili, realizzazione di strumenti per collaudo e verifica funzionale di strumentazione medicale. Aree principali d’interesse: Misure termiche e termodinamiche. Strumentazione biomedica. Sensori e trasduttori: elettroottici e a fibra. Misure per collaudi. Misure e strumentazione in ambito clinico e biomedico. Misure Meccaniche e Termiche

Unità di Trieste (prof. Ermanno Annovi) Dip. Ingegneria Meccanica - Università di Trieste Via A. Valerio 10 - 34127 Trieste - Tel. 040 5583800 E-mail: annovi@units.it Attività: Prospezioni tecnologiche e tecniche di supporto alle decisioni come promotori d’innovazione. Ricerca applicata, sviluppo di dimostratori e prototipi a supporto di aziende. Percezione artificiale. Diagnostica ambientale. Metodi per la misura e il miglioramento della qualita’ delle immagini digitali. Aree principali d’interesse: Misure di monitoraggio ambientale e di agenti inquinanti. Misure Meccaniche e Termiche

Unità di Tutto_Misure (prof. Franco Docchio) Riviste “Tutto_Misure” e “T_M News” A&T sas - Via Palmieri 63 - 10138 Torino Tel. 011/0266700 E-mail: franco.docchio@ing.unibs.it Attività: Divulgazione, informazione, formazione. Aree principali d’interesse: Scienza delle misure. Valorizzazione, diffusione e trasferimento di conoscenze nella scienza delle misure e nella ricerca su materiali. Editoria e formazione nell’ambito delle misure

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Unità di Trento (prof. Mariolino De Cecco) DIMS - Università di Trento Via Mesiano 77 - 38100 Trento - Tel. 0461/282512 E-mail: mariolino.dececco@ing.unitn.it Attività: misura e controllo per robot mobili. Collaudo per payload spaziali e conduzione delle prove. Sistemi di visione artificiale per la diagnostica industriale e per la ricostruzione di forma in 3D. Metodi per la stima dell’incertezza di misura. Progetto e sviluppo di strumentazione virtuale dedicata. Diagnosi e controllo di sistemi industriali. Aree principali d’interesse: Sistemi di elaborazione di segnali e immagini. Sistemi di acquisizione dati. Sistemi di visione 2D e 3D, scanner 3D. Strumentazione di misura virtuale. Misure per collaudi. Sistemi di posizionamento indoor. Strumentazione per lo spazio. Facilities per collaudo aerospaziale. Misure Meccaniche e Termiche

LASER SCANNER PER MISURA DINAMICA DI FORME E PROFILI Il Laser Scanner scanCONTROL LLT2700 è un sistema completo hardware e software per il controllo in linea di forme e profili. Diversamente dai comuni sensori laser a triangolazione, che inviano sul bersaglio un singolo raggio, qui un sistema ottico genera e proietta una linea laser sulla superficie del bersaglio. La riflessione diffusa di questa linea viene captata attraverso un sistema ottico da una matrice CMOS e analizzata nelle due dimensioni con il metodo di intersezione. Si acquisisce in questo modo, oltre all’informazione della distanza sull’asse Z, anche l’esatta posizione di ogni punto della linea laser sull’asse X. Nel caso di moto trasversale tra oggetto e sensore (secondo l’asse Y), il sistema è in grado di operare una ricostruzione dinamica dell’immagine e fornirne una rappresentazione 3-D. Secondo l’asse X sono disponibili 3 campi di misura, 27, 56 e 112 mm con una risoluzione di 640 punti per profilo. Sull’asse Z i campi di misura sono rispettivamente di 25, 50 e 100 mm, ma possono essere estesi a 40,

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100 e 300 mm. I segnali elaborati sono disponibili su interfaccia Firewire. La disponibilità di un segnale d’ingresso di sincronizzazione consente di far funzionare più Laser Scanner simultaneamente. Questo Laser Scanner, a differenza di altri scanner presenti sul mercato, non ha controller esterno bensì integrato nella testa del sensore: dunque un design compatto e di facile integrazione su macchine e robot per applicazioni di alta precisione dove anche l’ingombro è importante.

Sono applicazioni tipiche dello strumento: misura della posizione di oggetti; misura di profili di guarnizioni e cordoni di saldatura o di adesivi/sigillanti; misura di angoli; controllo dell’allineamento e del gioco di porte e superfici; controllo della larghezza e profondità di scanalature di pneumatici; misure di planarità; applicazioni robotiche in generale. Per ulteriori informazioni: www.luchsinger.it

METROLOGIA PER CAPILLARITÀ

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A cura di Giorgio Miglio (migliopr@tin.it)

Sulla verifica della conformità metrologica degli strumenti Soddisfare il cliente o... l’auditor?!

METROLOGY FOR EVERYONE This section is open to questions and curiosity by all the measurement operators, both in industry and in calibration analysis and test laboratories, who do not have the time to search for answers in the Standards. The section gives answers and tips in a simple language, yet complete and worth adequate reference to rigorous metrological criteria. RIASSUNTO Questa rubrica è aperta alle domande e ai dubbi formulati da chi si occupa di processi di misurazione o di affidabilità e qualità delle misure sia in azienda sia nei laboratori di taratura, di prova o d’analisi e che non ha il tempo o l’opportunità di cercare spiegazioni nella normativa. La rubrica offre risposte e delucidazioni con un linguaggio che può peccare di eccessiva semplicità, ma non di disallineamento dai criteri metrologici ortodossi. DOMANDA È da tempo che, nell’azienda di lavorazioni meccaniche di cui sono dipendente, ho la responsabilità di gestire la strumentazione di misura e di verificarne lo stato di manutenzione e taratura. Sono meticoloso per carattere e, salvo qualche osservazione da parte di auditor esterni succedutisi negli anni, non ho mai avuto grossi problemi. Ora però un cliente venuto in azienda per seguire un controllo su di una fornitura a lui destinata mi sta contestando di non aver verificato la “conformità metrologica” della strumentazione utilizzata per quello specifico ordine. In buona fede, gli ho mostrato i rapporti di taratura dei 3 strumenti coinvolti in quel controllo e dimostrato che gli scostamenti sui vari punti di taratura rientravano nell’errore massimo specificato dal costruttore. Per non mettermi in crisi il cliente non ha insistito, ma ho capito che non è rimasto persuaso. Il mio capo, cui ho riferito l’incidente, non è stato in grado di darmi spiegazioni in proposito: d’altronde per lui la taratura è già una perdita di tempo. Le giro quindi il quesito: “Uno strumento di misura di cui si è in grado di dare evidenza del corretto stato di manutenzione e di taratura può non superare la verifica della sua conformità metrologica?”.

te è pienamente condivisibile e questa sua percezione del rischio gioca pienamente a favore della sua coscienza professionale. L’orientamento più recente della qualità è verso la soddisfazione del cliente e il rispetto delle norme cogenti: eppure la stragrande maggioranza degli auditor non si addentra più di tanto nelle problematiche connesse alla gestione metrologica aziendale, già per lo più inglobata e oscurata da programmi informatici più o meno rispondenti ai requisiti delle norme applicabili. Ed è sorprendente come, proprio laddove la normativa chiede di trasformare i requisiti di misurazione “espressi dal cliente” in requisiti metrologici e di confermare le apparecchiature per misurazione (nel senso del dare l’evidenza che le loro caratteristiche siano in grado di soddisfarli), l’audit si alleggerisca o addirittura si fermi. Questa prassi purtroppo procura un danno non trascurabile alle aziende che, per effetto di una progressiva riduzione dei costi (fra cui quelli dedicati alla formazione metrologica), per lo più tendono a correggere e a migliorare il proprio sistema qualità solo a fronte delle non conformità rilevate in fase di audit. Le difficoltà ad attuare o a valutare un processo di “conferma metrologica” sono imputabili alla insufficiente conoRISPOSTA La sua perplessità sulla con- scenza del ruolo che le varie caratteristiduzione dell’audit da parte del consulen- che metrologiche della strumentazione

hanno nelle decisioni di idoneità al suo uso (campi di misura, di sicurezza, di magazzino, soglie di sensibilità, risoluzione, errore massimo ammesso, isteresi, derive, incertezze accumulate, ecc.): l’attenzione si è storicamente concentrata sul processo di taratura, che è però solo un sottoassieme di quello di conferma metrologica. Inoltre i risultati del processo di taratura vengono, di prassi, confrontati con i limiti dichiarati dal costruttore dell’apparecchiatura, ma ciò non comporta che l’apparecchiatura risponda automaticamente anche ai requisiti dell’impiego cui è destinata. È chiaro quindi che la sua perplessità è sacrosanta: l’audit deve arrivare a verificare in dettaglio come le caratteristiche metrologiche delle apparecchiature (CMA) abbiano soddisfatto i requisiti metrologici del cliente (RMC) e se ne abbia l’evidenza. Tale verifica, come tipicamente avviene per l’attività di audit, va esercitata a campionamento scegliendo una normale linea di prodotto o una fornitura critica.

RIFERIMENTI A NORME E GUIDE

Il requisito della conferma metrologica era esplicitamente richiamato già nel titolo di una norma europea pubblicata come UNI nel 1994, la 30012-1 “Sistemi di conferma metrologica di apparecchi per misurazione”. I contenuti di questa norma, abrogata nel 2004, sono confluiti nella UNI CEI EN ISO/IEC 10012: 2004 “Requisiti per i processi e le apparecchiature di misurazione” assieme a quelli della UNI ISO 30012-2 “Linee guida per il controllo dei processi di misurazione”, anch’essa abrogata nello stesso anno. Anche la UNI CEI EN ISO/IEC 17025 al punto 5.5.5 richiede di effettuare verifiche (registrandone i risultati) di conformità delle apparecchiature alle specifiche relative alle prove o alle tarature. Il concetto di sottrarre da un limite di accettazione l’incertezza estesa è riscontrabile nella norma UNI EN ISO 14253-1 “Verifica mediante misurazione dei pezzi e delle apparecchiature per misurazioni. Regole decisionali per provare la conformità o non conformità rispetto alle specifiche”.

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MANIFESTAZIONI EVENTI E FORMAZIONE

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2011 eventi in breve 2011

6 - 8 APRILE

Parigi, Francia

IMEKO 2011 - Metrological traceability in the globalisation age

www.imeko.org

12 - 14 APRILE

Londra, UK

The 13th International Conference on Metrology and Properties of Engineering Surfaces at the National Physical Laboratory

http://conferences.npl.co.uk/met_prop

13 - 15 APRILE

Torino, Italia

VII° Congresso Italiano Metrologia e Qualità

www.affidabilita.eu

13 - 14 APRILE

Torino, Italia

Affidabilità & Tecnologie, Va edizione - Mostra Convegno di Metodi, Soluzioni, Tecnologie per l’Innovazione Competitiva

www.affidabilita.eu

13 - 15 APRILE

Las Palmas, Spagna

International Conference on Renewable Energies and Power Quality (ICREPQ’11)

www.icrepq.com

13 - 15 APRILE

Firenze, Italia

AIPnD 10th International Conference on non-destructive investigations and microanalysis for the diagnostics and conservation of cultural and environmental

www.aipnd.it/art2011

18 - 20 APRILE

Praga, Rep. Ceca

SPIE Microtechnologies: VLSI Circuits and Systems, Nanotechnology, Smart Sensors and MEMS e altre

www.spie.org

20 - 21 APRILE

Milano, Italia

IAPR Computational Color Imaging Workshop

www.iapr.org

27 - 29 APRILE

Lisbona, Portugal

EUROCON2011 e CONFTELE2011

www.eurocon2011.it.pt

2 - 4 MAGGIO

Dana Point, CA, USA

IEEE VLSI Test Symposium (VTS) 2011

www.tttc-vts.org

2 - 5 MAGGIO

New York City, USA

International Symposium on Olfaction and Electronic Nose (ISOEN 2011)

www.engconfintl.org/11asabstract.html

9 - 11 MAGGIO

Genova, Italia

Fotonica 2011

www.fotonica2011.it

15 - 18 MAGGIO

Rio de Janeiro, Brasile

ISCAS 2011 - The 44th IEEE International Symposium on Circuits and Systems

www.iscas2011.org

19 - 21 MAGGIO

Yokohama, Giappone

4th

www.imechatro.org/hsi2011

22 - 26 MAGGIO

Muenchen, Germania

SPIE Optical Metrology

http://spie.org/x6506.xml

23 - 25 MAGGIO

Muenchen, Germany

2nd EOS Conference on Manufacturing of Optical Components

www.myeos.org/events/eosmoc2011

23 - 27 MAGGIO

Como, Italia

11th EUSPEN Conference

http://como2011.euspen.eu

29 MAGGIO - 2 GIUGNO

Orlando, FL, USA

2011 International Congress on Advances in Measurements, Testing and Instrumentation (ICAMTI)

http://users.encs.concordia.ca/~icamti11

30 - 31 MAGGIO

Bari, Italia

IEEE 6th International Symposium on Medical Measurement and Applications (MeMeA 2011)

http://memea2011.ieee-ims.org

5 - 9 GIUGNO

Baden Baden, Germany

2011 IEEE Intelligent Vehicles Symposium

www.mrt.uni-karlsruhe.de/iv2011

18 - 23 GIUGNO

Trento, Italia

International Measurement University (IMU)

http://imu.ieee-ims.org

18 - 24 GIUGNO

Hamilton, Canada

3rd International Conference on Radioecology and Environmental Radioactivity (ICRER-2011)

www.icrer.org

19 - 24 GIUGNO

Hamilton, Canada

International Conference on Radioecology and Environmental Radioactivity

www.ecorad2011.net

28 - 29 GIUGNO

Savelletri di Fasano (BA), Italia

IEEE IWASI 2011

iwasi2011.poliba.it

28 - 30 GIUGNO

Porto, Portugal

16th International Conference on Composite Structures (ICCS16)

paginas.fe.up.pt/~iccs16

29 GIUGNO - 1 LUGLIO

Vienna, Austria

IEEE Forum on Sustainable Transport Systems (FISTS)

ieee-fists.org

30 GIUGNO -1 LUGLIO

Orvieto (TR), Italia

Orvieto (TR), Italia IEEE-IMEKO International Workshop on ADC Modelling and Testing

www.iwadc2010.diei.unipg.it

19 - 22 LUGLIO

Orlando, FL, USA

15th World Multi-Conference on Systemics, Cybernetics and Informatics: WMSCI 2011

www.2011iiisconferences.org/wmsci

28 - 31 LUGLIO

Noordwijkerhout, Olanda

8th International Conference on Informatics in Control, Automation and Robotics - ICINCO 2011

www.icinco.org

29 - 31 AGOSTO

Linkoeping, Svezia

European Conference on Circuits Theory and Design (ECCTD) 2011

http://ecctd2011.org

5 - 8 SETTEMBRE

Bologna, Italia

8th IEEE Int’l Symposium on Diagnostics for Electrical Machines, Power Electronics and Drivers (SDEMPED 2011)

www.sdemped11.ing.unibo.it

12 - 14 SETTEMBRE

Braunschweig, Germania

10th Symposium LMPMI 2011 (Laser Metrology for Precision Measurement and Inspection in Industry)

www.lasermetrology2011.com

13 - 15 SETTEMBRE

Bologna, Italia

CIGRE’ Int’l Symp. The electric power system of the future

www.cigre.it

12 - 14 OTTOBRE

Olhao, Portugal

VIPIMAGE: III Eccomas Thematic Conference on Computational Vision and Medical Image Processing

http://paginas.fe.up.pt/~vipimage/index.html

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International Conference on Human System Interaction (HSI 2011)

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LO SPAZIO DEGLI IMP

Maria Luisa Rastello

La metrologia per l’industria delle comunicazioni quantistiche Riferimenti per dispositivi a singolo fotone

METROLOGY FOR INDUSTRIAL QUANTUM COMMUNICATION Metrology aims at fostering industrial quantum communication developments by pulling expertise and resources together from across the European NMIs to provide the entire measurement framework needed. Facilities and standards will be developed to operate at telecom wavelengths. This is technically challenging as no standards currently exist for photon counting telecom detectors, and some of the parameters and required uncertainties have yet to be defined within a quantum framework. RIASSUNTO La Metrologia europea si propone di sostenere lo sviluppo della nascente industria della comunicazione quantistica coordinando competenze e risorse a livello europeo per creare la necessaria infrastruttura di misura e sviluppare il quadro normativo. L’obiettivo è molto impegnativo, perché non esistono riferimenti preesistenti per dispositivi operanti al livello di singolo fotone in regime di conteggio di fotoni. NUOVO IMPULSO ALLA COMUNICAZIONE QUANTISTICA

L’industria della comunicazione quantistica è attualmente nella sua fase nascente. Il revival della meccanica quantistica attraverso le tecniche ottiche è culminato in una serie di esperimenti che hanno consentito ai ricercatori non solo di dimostrare per la prima volta alcune leggi fondamentali della fisica ma anche di utilizzarne i principi per la realizzazione di nuovi dispositivi. Di conseguenza, un certo numero di importanti imprese ad alta tecnologia ha creato al proprio interno un gruppo di ricerca quantistica e con il meccanismo dello spin-off sono nate una serie di società in tutto il mondo. Nell’insieme esse formano una nebula comunemente indicata come industria quantistica. La tecnologia più matura in termini di offerta di mercato è sicuramente la comunicazione quantistica, in quanto tecnologia in grado di rispondere alle pressanti richieste di segretezza dei dati e di sicurezza del loro trasferimento. Segretezza e sicurezza possono essere garantite soltanto dalla conoscenza delle proprietà dei singoli dispositivi. Il settore richiede quindi lo sviluppo di riferimenti metrologici specifici e con

incertezze mai raggiunte in precedenza. L’obiettivo è di dichiarare questi dispositivi quantistici conformi a norme ben definite e accettate dagli operatori. Attualmente non esiste una soluzione al problema in ambito europeo, nonostante la posizione di leader nel settore. La Comunità Europea ha recentemente finanziato un progetto di ricerca che ha l’ambizioso obiettivo di sviluppare la struttura metrologica necessaria a favorire la diffusione sul mercato delle tecnologie caratteristiche della comunicazione quantistica e, in particolare, quelle per la distribuzione di chiavi quantistiche (QKD, Quantum Key Distribution). Inoltre, i campioni e i metodi di misura sviluppati nel progetto aiuteranno l’industria della QKD a migliorare i propri prodotti, ponendo le basi per un’industria quantistica robusta in grado di servire il cambiamento prevedibile nel settore della comunicazione e della gestione di dati sensibili. LA QUANTUM KEY DISTRIBUTION

collegate da un canale classico. La QKD non è stata inventata come soluzione a una domanda urgente, ma piuttosto da speculazioni teoriche sulla potenza che si aggiunge alla teoria dell’informazione attraverso l’uso di sistemi basati sulla meccanica quantistica. Nel corso del tempo, la QKD si è rivelata una tecnologia dirompente nel settore di gestione delle informazioni. Con la sua forte prospettiva di sicurezza a lungo termine, la QKD sta diventando una componente importante nelle reti per la comunicazione affidabile e sicura, con il potenziale quindi di aumentare l’usabilità e l’accettazione dei servizi tipici della società dell’informazione di oggi e nel prossimo futuro. Da un lato quindi, la QKD è un driver per il successo di una serie di servizi nei campi dell’e-government, dell’e-commerce e dell’e-health, ma lo è anche per lo sviluppo di nuovi rivelatori e sorgenti, generando nuovi dispositivi come i ripetitori quantistici, utilizzati nella QKD di prossima generazione. È un dato di fatto che alcune industrie europee di dimensioni piccole o medie abbiano scelto il loro modello di business sulla distribuzione di chiavi quantistiche, investendo molte risorse in progetti di ricerca e sviluppo nell’ambito dei Programmi Quadro VI e VII dell’Unione Europea. Ciò determina un interesse crescente in termini di standardizzazione per la QKD, esistendo già da ora una massa critica di soggetti interessati in Europa. Dal punto di vista delle prospettive del mercato, secondo fonti indipendenti il mercato collegato alle tecniche di QKD arriverà a $ 300 milioni entro il 2015 (Fonte: International Data Corporation, 2005, USA). Più recentemente, una relazione degli analisti di ricerca Glo-

La QKD è essenzialmente la generazione di una chiave crittografica in modo compiutamente casuale che permetta lo II.N.Ri.M. scambio di dati tra due parti che sono m.rastello@inrim.it

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dizioni reali all’interno di una rete QKD a Vienna nell’autunno del 2008, fornendo alle applicazioni a livello utente le chiavi crittografiche. Altri collegamenti crittografici operati in ambiente reale sono istallati in USA, Giappone e Cina. Prodotti commerciali per QKD da punto a punto sono disponibili da numerose piccole imprese startup, attive in quello che al momento è ancora un mercato di nicchia. Inoltre grandi aziende a livello mondiale, come ad esempio Toshiba, IBM, ecc, stanno svolgendo attività di ricerca sull’informazione quantistica, in generale, e su QKD, in particolare. Tutti gli operatori del settore riconoscono che la mancanza di validazione e standardizzazione resta un ostacolo per la commercializzazione dei dispositivi QKD, e questo problema ricade naturalmente nella competenza degli Istituti Nazionali di Metrologia. Attualmente, l’unica iniziativa per la standardizzazione di sistemi QKD attiva nel mondo è quella dello European Telecommunication Standards Institute – Industry Specification Group (ETSI-ISG). Dal punto di vista degli istituti metrologici, il NIST (USA) ha un’attività di ricerca ben avviata con un banco di prova dedicato alla QKD mentre, in Europa, solo I.N.Ri.M. e NPL hanno avuto alcuni piccoli progetti finanziati, che solo in parte hanno fornito la caratterizzazione metrologica dei componenti di un sistema QKD, per esempio i rivelatori in regime di conteggio di fotoni e le sorgenti di fotoni che operano a lunghezze d’onda Telecom. È quindi necessario uno sforzo coordinato a livello europeo per sviluppare l’infrastruttura metrologica necessaria al sostegno delle industrie QKD e affini. IL PROGETTO MIQC – METROLOGY FOR INDUSTRIAL QUANTUM COMMUNICATION

In collaborazione con ETSI è stato proposto all’Unione Europea il finanziamento di un progetto di ricerca che ha come scopo la caratterizzazione metrologica delle proprietà ottiche dei componenti dei sistemi industriali per la QKD. L’obiettivo generale è quello di favorire

lo sviluppo a livello industriale di nuove tecnologie quantistiche per la comunicazione volte a raggiungere il massimo impatto per l’industria europea in questo settore. Il successo nello sviluppo di tali nuove tecnologie e prodotti richiede la soluzione di una serie di sfide metrologiche che non sono stati sufficientemente affrontati finora.

NEWS

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bal porta quel valore a $ 842 milioni entro il 2015, mentre un’indagine condotta da Price-Waterhouse-Coopers sullo stato globale delle informazioni (febbraio 2010) indica che il terziario e i consumatori sono restii a tagliare i costi in materia di segretezza, ritenendo la protezione dei dati un fattore chiave durante questa crisi economica. In risposta a queste esigenze la Commissione Europea ha chiesto di adottare tutte le misure necessarie a prevenire l’accesso non autorizzato alle comunicazioni al fine di tutelarne la riservatezza, compreso il loro contenuto, o qualsiasi dato sia trasferito. Ciò è dimostrato dal forte sostegno alla standardizzazione delle tecnologie dell’informazione quando afferma che “il fornitore di un pubblico servizio di comunicazione elettronica deve prendere appropriate misure tecniche e organizzative per salvaguardare la sicurezza dei suoi servizi, se necessario in collaborazione con il fornitore della rete pubblica di comunicazione per quanto riguarda la sicurezza della rete. Visto lo stato dell’arte e dei loro costi di realizzazione, dette misure devono garantire un livello di sicurezza adeguato al rischio esistente.” La Commissione ritiene inoltre che le proprietà di privacy estremamente forti della QKD debbano essere utilizzate per migliorare la privacy (PET – Privacy Enhancing Technology) nella tutela dei dati personali. Per quanto riguarda gli aspetti collegati alla nomativa va citata un’iniziativa che ha avuto origine nel contesto del progetto SECOQC del VI programma quadro (FP6) dell’Unione Europea. Nell’ambito della European Telecommunications Standards Institute (ETSI) è stato creato uno specifico Industry Group (ISG), cioè un gruppo interdisciplinare che unisce esperti di vari settori scientifici, come la fisica quantistica e la metrologia, la crittografia e la teoria dell’informazione provenienti dal mondo accademico, da centri di ricerca e dall’industria di tutto il mondo. Negli ultimi dieci anni i progressi nella ricerca QKD sono stati così rapidi da rendere disponibili sul mercato il prodotto finito. Nel già citato progetto SECOQC, sei sistemi tecnologicamente differenti sono stati visti operare in con-

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N. 01ƒ ; 2011

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LO SPAZIO DEGLI IMP

TRASMISSIONE VELOCE DEI DATI CON IL NUOVO ANALIZZATORE DI POTENZA ELETTRICA

L’analizzatore di potenza elettrica monofase e trifase Infratek 106A (distribuito da burster Italia), ad alta precisione, è stato recentemente migliorato, grazie alla nuova versione Z con banda passante di 1 MHz. In questa nuova versione sono stati implementati sia la velocità di misura (quantità elettriche misurate entro 60 msec) sia il trasferimento dei dati via interfaccia (72 valori al secondo). Per esempio, in un sistema trifase, è possibile trasferire in un secondo 6 correnti, 6 tensioni e 6 potenze di ciascuna fase 1,2,3 + altri 18 valori a scelta. Qualora i valori da trasferire saranno inferiori a 72, il tempo di trasferimento diminuirà in modo proporzionale. L’Analizzatore di potenza rappresenta lo stato dell’arte per quanto riguarda le misure e l’analisi della potenza elettrica. Ideale per la misura di potenza di transitori in veicoli elettrici come start-up del motore, cambiamento di carico e decelerazione del motore. Con questa versione è inoltre possibile sopprimere il rumore. Display a zero per valori inferiori all’1%. La tecnologia consolidata e l’ottimo rapporto prestazioni/prezzo rendono questo analizzatore estremamente competitivo a parità di prestazioni. Per ulteriori informazioni: www.burster.it

Tutte le attività saranno svolte anche Infatti, indipendentemente dalle scelte sulla base di discussioni con l’indutecnologiche di progetto, nella maggior stria sotto la guida di ETSI-ISG. parte dei sistemi QKD compaiono tre tipologie di dispositivi quantistici: la sorgente di singolo fotone, il canale di tra- LE SFIDE SCIENTIFICHE E TECNICHE smissione e i rivelatori operanti in regime di conteggio di fotone. Le caratteristiche Le sfide principali sono l’individuazione di questi componenti ottici quantistici delle risorse peculiari della comunicasono cruciali per l’analisi della sicurezza zione quantistica, distinte da, ma comdel sistema QKD nel suo complesso. plementari a quelle classiche nelle coPer quanto riguarda il ruolo nel proget- municazioni, e lo sviluppo di riferimenti to degli Istituti Metrologici Primari, il pro- di misura adeguati alla quantificazione getto sviluppa nuovi campioni di misura di tali risorse. Le risorse delle tecnologie a livelli di segnale molto più deboli di quantistiche sono quasi del tutto inequelli della radiometria convenzionale. splorate dal punto di vista metrologico. Una volta convalidati, I nuovi metodi di Talvolta persino l’identificazione chiara misura sviluppati permetteranno ai e univoca di tali risorse è un compito partner industriali di ottimizzare i pro- non del tutto completato. La caratterizdotti QKD per garantire un funziona- zazione delle risorse per la comunicamento affidabile e stabile. L’indipenden- zione classica è un compito ben definiza degli NMI dalle esigenze del mer- to dal punto di vista metrologico. Tuttacato è fondamentale per ottenere la via, la comunicazione quantistica fiducia degli utenti nella validazione e rende necessario un ulteriore sviluppo standardizzazione delle apparecchiatu- di queste “classiche” tecniche di misure e dei componenti QKD. Inoltre si pre- razione per analizzare parametri che vede, nel lungo termine, la necessità di sono al di là degli scopi della comunifornire servizi di taratura specifici di cazione classica. Un esempio è la miquesto settore ma del tutto simili a quel- sura dell’efficienza di rivelazioni di dili già offerti in ambiti più tradizionali. spositivi capaci di risolvere il numero In sintesi, il progetto svilupperà nuovi di fotoni incidenti, a livello di singolo standard e metodologie che consenti- fotone. ranno di migliorare l’incertezza di un Gli obiettivi scientifici e tecnici per confattore da 2 a 10 in tutte le attività di sentire all’Europa di progredire verso ricerca proposte. Alcune delle attività nuove applicazioni industriali sono: consentiranno caratterizzazioni e riferi- – caratterizzazione di sorgenti di singobilità impossibili finora, oppure prive di lo fotone, in termini di numero medio di una reale valutazione dell’incertezza. fotoni per impulso e di probabilità di Questi obiettivi saranno raggiunti attra- emissione di un dato numero di fotoni verso il coordinamento di risorse e com- per impulso; petenze già parzialmente esistenti pres- – tomografia quantistica dello stato so i partner del progetto, evitando inuti- quantico prodotto dalla sorgente; li duplicazioni di sforzi. Il carattere alta- – realizzazione di sorgenti di singoli mente specializzato della ricerca svolta fotoni ottimizzate come riferimenti di fa sì che il progetto si avvalga di com- misura per la caratterizzazione degli petenze al di fuori della tradizionale emettitori di segnale; comunità metrologia. – caratterizzazione del canali quantistiIn particolare, un sistema QKD è com- ca per i sistemi di comunicazione in posto da dispositivi quantistici (sorgenti, fibra ottica, inclusa la quantificazione canali di trasmissione, e rivelatori) che della de-coerenza, e la tomografia sono utilizzati nell’ambito della tecnolo- quantistica legata alla propagazione gia dell’informazione classica. La sfida dello stato quantico all’interno della sta nella caratterizzazione metrologica fibra ottica; dei componenti ottici del sistema QKD – caratterizzazione di rivelatori comcome rappresentato in Fig. 1. merciali di singolo fotone, compresa Figura 1 – Tipico schema di un sistema QKD

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LO SPAZIO DEGLI IMP

l’efficienza di rivelazione, jitter, il tempo morto di risposta, l’after-pulsing, i conteggi di buio e la saturazione; – identificazione e standardizzazione delle definizioni specifiche della rivelazione quantistica a livello di singoli fotoni; – determinazione delle proprietà dei rivelatori a risoluzione del numero di fotoni in grado di osservare più di un fotone in un impulso. Il progetto completa il processo iniziato nel 2008 con un finanziamento europeo, che ha come scopo lo sviluppo di campioni per la metrologia fotonica dal livello di segnale (1013-1014 fotoni/s) dei campioni radiometrici già esistenti (10-100 microwatt) sino al livello del singolo fotone. MIQC estende i risultati già ottenuti nel visibile alle radiazioni con lunghezze d’onda TELECOM e alla propagazione in fibra ottica. In conclusione, l’uso diffuso e generalizzato di sistemi di QKD richiede che questi siano considerati affidabili dagli utenti. Ciò comporta la definizione di una complessa procedura di garanzia che definisca le specifiche di sicurezza, valutazione e certificazione secondo una metodologia standardizzata. MIQC fornirà i fondamenti metrologici necessari alla standardizzazione del QKD, garantendo agli utenti finali la conformità agli standard dei prodotti QKD promuovendone così la diffusione sul mercato della tecnologia e, in ultima analisi, rivoluzionando la sicurezza dei dati nel settore dell’ICT. Il successo di questa operazione metterà in moto altre applicazioni industriali basate sulla meccanica quantistica, ma l’impatto maggiore è atteso nei settori dell’ambiente, del sociale e delle finanze.

Maria Luisa Rastello è Dirigente di Ricerca e Responsabile della divisione di Ottica presso l’Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (I.N.Ri.M.) di Torino, si occupa di studi e ricerche nell’ambito della Fotometria e dell’Ottica quantistica, con particolare attenzione alle tecniche di misura. È coordinatore europeo del progetto MIQC e autore di numerose pubblicazioni scientifiche e libri sull’argomento della QKD.

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COMMENTI ALLE NORME

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LA 17025 A cura di Nicola Dell’Arena (ndellarena@hotmail.it)

Assicurazione della Qualità Parte 2a

COMMENTS ON STANDARDS: UNI CEI EN ISO/IEC 17025 A great success has been attributed to this interesting series of comments by Nicola Dell’Arena to the Standard UNI CEI EN ISO/IEC 17025. RIASSUNTO Prosegue con successo l’ampia e interessante serie di commenti di Nicola Dell’Arena alla norma UNI CEI EN ISO/IEC 17025. I temi trattati sono: La struttura della documentazione (n.4/2000); Controllo dei documenti e delle registrazioni (n.1/2001 e n.2/2001); Rapporto tra cliente e laboratorio (n.3/2001 e n.4/2001); Approvvigionamento e subappalto (n.3/2002 e n.1/2003); Metodi di prova e taratura (n.4/2003, n.2/2004 e n.3/2004); Il Controllo dei dati (n.1/2005); Gestione delle Apparecchiature (n.3/2005, n.4/2005, n.3/2006, n.3/2006, n.4/2006, n.1/2007 e n.3/2007); Luogo di lavoro e condizioni ambientali (n.3/2007, n.2/2008 e n.,3/2008); il Campionamento (n.4/2008 e n.1/2009); Manipolazione degli oggetti (n.4/2009 e n.2/2010), Assicurazione della qualità parte 1.a (n.4/2010). PROVE VALUTATIVE INTERNE

Le prove valutative interne possono essere fatte con l’utilizzo di materiali di riferimento certificati, o secondari o con l’utilizzo di campioni civetta. Nei primi due casi il risultato ottenuto deve essere uguale a quello conosciuto mentre il terzo caso durante la prova deve essere riscontrato l’errore. Nel settore della taratura la prova deve essere effettuata con un campione primario interno o con in campione degli Istituti Metrologici Primari. RIPETIZIONE DI PROVE E TARATURE La norma prevede due tipi di ripetizione: con metodi identici e con metodi differenti. Per molte tarature esiste

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ture ed effettuazione di nuove prove/tarature, per me è la stessa cosa se fatta sullo stesso campione. Per questo metodo mi devo allargare moltissimo per definirlo una procedura di controllo della qualità. CORRELAZIONE DEI RISULTATI

Questo metodo, sia per le caratteristiche diverse dello stesso oggetto che per le stesse caratteristiche di diversi oggetti, è semplice da adottare e non costa tanto. Tuttavia mi chiedo quanto è applicabile per le tarature o per la prova a compressione dei provini di cemento. Naturalmente l’elenco delle prove o delle tarature nella quale si misura una sola caratteristica si può allungare e un solo metodo e quindi questo requi- quindi il metodo si applica solo per sito non si applica. La ripetizione pochi casi. della taratura con lo stesso metodo può essere fatto solo prima della riconsegna dello strumento (e vi lascio VERIFICA PRIMA immaginare il risultato ottenuto a bre- DELLA PROVA/TARATURA ve distanza di tempo), oppure riportando lo strumento al Centro in tempi Questo metodo non esiste nella letteratura ma nel corso degli audit che ho diversi facendo aumentare i costi. Solo poche prove (ad esempio durez- effettuato ho constatato presso un laboza) possono essere effettuate con ratorio la bontà di questo metodo. metodi differenti. La ripetizione delle Prima di iniziare la taratura l’operatore prove con metodi identici diventa di da alla macchina l’input di effettuare le difficile applicazione per gli oggetti verifiche sulla bontà dei risultati che si che si devono restituire o per quelli ottengono e alla fine la macchina stamfacilmente deperibili. Per questo argo- pa un rapporto e solo con esito positivo mento nasce il problema dei costi ele- che appare dal rapporto si inizia la vati per la conservazione e l’imma- taratura. gazzinamento (penso ai laboratori di analisi cliniche con centinaia di clienti al giorno per ogni prova e con og- PIANIFICAZIONE getti tipo urina e sangue). Nonostante queste mie perplessità, dove possibi- La 17025 prescrive che il monitoraggio le, il laboratorio deve richiedere al sia pianificato e riesaminato. Per quancliente l’oggetto della prova in quanti- to riguarda la pianificazione, il laboratà sufficiente per permetterne la ripeti- torio deve per prima cosa scegliere il metodo da adottare e/o la procedura zione. Non sono riuscito a capire la differenza di controllo da applicare, dopo deve che esiste tra ripetizione di prove/tara- emettere e applicare un documento di

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N. 01ƒ ;2011 pianificazione (sinceramente nella letteratura non esiste un nome e neanche la norma parla di documento, si potrebbe chiamarlo Piano di Monitoraggio o Piano di Controllo della Qualità). Il documento può essere redatto in forma tabellare o in forma descrittiva. Il documento in forma tabellare è semplice da capire e facile da applicare: in esso si può riportare il metodo o la procedura di controllo, la frequenza, la responsabilità (interna o esterna) con i nomi del personale interno, i controlli da eseguire, le registrazioni da utilizzare e se si vuole lo spazio per la firma di avvenuta azione. La scelta della frequenza dipende dalla tipologia del metodo o dei controlli e dal volume delle prove/tarature effettuate nel corso dell’anno. Il laboratorio può preparare due documenti di pianificazione: il primo solo per le azioni di controllo della qualità e il secondo solo per i metodi, oppure può preparare un solo documento che contenga controlli e metodi. Nel caso che contenga solo i controlli il documento può essere emesso con frequenza annuale mentre negli altri due casi può essere emesso con frequenza maggiore, visto che i confronti interlaboratori hanno una frequenza maggiore dell’anno. Ci sono dei documenti di pianificazione ancora più semplici, preparati per ogni singola apparecchiatura/attrezzatura dove su un format stardard si riportano i controlli, la frequenza, la data di effettuazione e la firma dell’operatore. Per quanto riguarda il riesame del monitoraggio si può rivedere controlli, metodi e frequenza (anche se per un laboratorio accreditato è difficile cambiare metodi e controlli) e il documento di pianificazione deve essere riemesso. La frequenza dei controlli della qualità e dei metodi deve essere riesaminata in base alle esigenze, ai costi e ai risultati ottenuti (se positivi si può aumentare, se negativi si può diminuire). AZIONI DA INTRAPRENDERE

Il paragrafo 5.9.1 prescrive che: “I dati risultanti devono essere registrati in modo che le tendenze siano rilevabili e, quando fattibile, devono essere applicate tecniche statistiche per riesaminare

i risultati” mentre il 5.9.2 prescrive che “I dati di tenuta sotto controllo della qualità devono essere analizzati e, qualora si dimostrino al di fuori dei criteri predefiniti, devono essere adottate azioni pianificate per correggere il problema e per prevenire che siano riportati risultati non corretti”. I due paragrafi sono legati (e secondo me i normatori potevano farne uno unico per non confondere le idee) poiché entrambi dicono cosa fare a seguito del monitoraggio e precisamente il laboratorio deve: (i) registrare i dati risultanti, in modo che le tendenze siano rilevabili; (ii) applicare tecniche statistiche, se fattibili, per riesaminare i risultati; (iii) analizzare i dati; (iv) adottare azioni pianificate. Sulle registrazioni da utilizzare non suggerisco niente. Esse sono diverse se applicate per il controllo della qualità o se applicate per i metodi. Per ogni controllo esistono molti format validi ed applicati e inoltre a un laboratorio che utilizza una registrazione da anni è preferibile non farla cambiare. Per gli interconfronti esistono format applicati a livello di BIPM. L’unico suggerimento che posso dare per rispettare tutta la ISO 17025 è di riportare sulla registrazione almeno i seguenti: i dati risultanti, la firma di chi ha effettuato l’azione, la data e un codice di identificazione della registrazione. Volendo si può riportare un giudizio sull’esito dell’azione effettuata. Con i risultati ottenuti si esprime un giudizio sulla bontà del laboratorio, se l’esito è positivo si procede con le prove/tarature, se l’esito è negativo si bloccano le prove/tarature. A volte con i dati precedenti si può valutare se la prova/taratura sia ancora in grado di dare risultati buoni oppure si può valutare fino a quando si può continuare ad effettuare prove/tarature senza intervenire sul processo (acquisto di nuove apparecchiature). La frase “applicate tecniche statistiche per riesaminare i risultati” è abbastanza equivoca per l’utilizzo del termine “riesaminare”. Questo termine mi piace poco, per la cattiva traduzione dal termine inglese “review” (che comprende esame e riesame). Per prima cosa i risultati non si “riesaminano”: in italiano

conda parte del requisito “e, qualora si dimostrino al di fuori dei criteri predefiniti, devono essere adottate azioni pianificate per correggere il problema e per prevenire che siano riportati risultati non corretti”. Le azioni da effettuare devono raggiungere due scopi: (i) correggere il problema, (ii) evitare che siano riportati risultati non corretti. Questo requisito mi ricorda la prima norma sul “quality assurance” dove l’obiettivo primario delle azioni correttive era proprio quello di eliminare ed evitare che si ripresentasse una non conformità. La norma richiede con una frase generica azioni pianificate. Secondo le norme vigenti, si doveva parlare di azione correttiva e introdurre un documento di pianificazione. Il mio suggerimento è di usare due strumenti a seconda delle dimensioni e dei costi dell’azione correttiva da effettuare. Nei casi semplici si può utilizzare il modulo sulle

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“riesaminare” significa “fare una seconda volta l’esame”. La frase potrebbe portare a due azioni: (i) esaminare con tecniche statistiche i risultati ottenuti per esprimere un giudizio; (ii) riesaminare tutti i risultati di precedenti controlli, con tecniche statistiche, per valutare la bontà delle prove già effettuate e quelle da effettuare. Secondo me il normatore voleva solamente introdurre l’utilizzo delle tecniche statistiche per esaminare i risultati. La frase “I dati di tenuta sotto controllo della qualità devono essere analizzati” è chiarissima e precisa. Non ha bisogno di suggerimenti poiché per ogni singolo controllo si applicano singole tecniche conosciute da tutti i laboratori. Con questo requisito due sono gli aspetti da precisare: (i) esso è doppio rispetto al 5.9.1; (ii) il 5.9.1 è inappropriato oppure prescrive il riesame dei controlli precedenti. La “polpa” più significativa è nella se-

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COMMENTI ALLE NORME

CAM2 CELEBRA IL SUO 30° ANNIVERSARIO CON UN CUSTOM CHOPPER REALIZZATO DA PAUL JR. DESIGNS CAM2 (Gruppo FARO Technologies, Inc. NASDAQ: FARO), fornitore leader a livello mondiale di soluzioni portatili di misura e di imaging, ha recentemente festeggiato il suo 30° anniversario: tre decenni di innovazione e supporto ai clienti per rendere i loro prodotti e processi i migliori al mondo. CAM2 ha celebrato questo traguardo con un chopper personalizzato, realizzato da uno dei suoi stimati clienti, Paul Jr. Designs. La costruzione della motocicletta CAM2 è stata presentata nel gennaio scorso all’interno della famosa serie televisiva “American Chopper: Senior vs. Junior”, in onda su Discovery Channel. Per Paul Jr. Designs è importante creare capolavori unici in modo rapido ed efficiente. Alcuni elementi, quali il serbatoio, la sella e il rivestimento del display principale, sono i veri pezzi artigianali che caratterizzano ogni modello. Si tratta di componenti con forme e profili complessi, difficili da acquisire o ricreare a mano: grazie al braccio di misura CAM2 Arm è possibile digitalizzare la forma e la posi-

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zione esatta dei componenti, eliminando in pratica la necessità di disegnare e realizzare dei modelli in cartone. I dati raccolti con il braccio di misura possono poi essere immediatamente importati nella macchina CNC o utilizzati per il taglio a getto d’acqua per realizzare pezzi precisi, perfetti fin da subito, riducendo così gli scarti, risparmiando tempo e incrementando l’efficacia dell’intero processo. A 30 anni dal suo ingresso sul mercato, CAM2 vanta tra i suoi prodotti non solo i bracci di misurazione più venduti al mondo, ma anche il sistema di misurazione laser di maggior successo a livello globale - il Laser Tracker e il Focus3D, un rivoluzionario laser

azioni correttive già predisposto dal laboratorio, nei complessi si può preparare un documento di pianificazione, in forma descrittiva, in cui riportare tutto quello che necessita, quali azioni da effettuare, costi, responsabilità interne ed esterne, tempi di attuazione, acquisti o installazione di nuove apparecchiature o attrezzature, controlli da eseguire registrazioni da emettere, ecc., e si può riportare anche più azioni correttive se sono necessarie per raggiungere lo scopo. La norma parla di “al di fuori dei criteri predefiniti”. In base alla norma il laboratorio deve stabilire criteri per valutare se la prova/taratura dà risultati validi. In questa scelta il laboratorio è aiutato dalle norme sulla singola prova/taratura, dalla letteratura scientifica e dalle istruzioni delle case costruttrici, e qualora questi criteri non esistessero li stabilisce e li riesamina in base alle proprie esigenze.

scanner 3D per misurazioni e documentazioni dettagliate con un intuitivo controllo touch screen. La storia dell’azienda inizia nel 1981, quando Simon Raab e Greg Fraser fondano la società Res-Tech a Montreal, in Canada (nel 1990 la sede aziendale verrà spostata in Florida, negli Stati Uniti). Due anni dopo cambiano il nome dell’azienda e iniziano a sviluppare tecnologie, compresi software, per operazioni complesse e procedure diagnostiche. Nel 1991 i due fondatori individuano parallelismi tra la diagnostica medica 3D e i processi per la realizzazione di componenti con l’ausilio di CAD da utilizzare nel settore industriale della produzione. Da quel momento in poi CAM2 segue una nuova direzione e diventa leader nei sistemi portatili di misura tridimensionale, stabilendo da allora un record consolidato di costante innovazione tecnologica. Per maggiori informazioni: www.cam2.it

STORIA E CURIOSITÀ

Emilio Borchi1, Renzo Macii2, Riccardo Nicoletti3, Alberto Nobili4

La collezione degli antichi strumenti di Ottica dell’Osservatorio Valerio di Pesaro Parte I – Introduzione

THE COLLECTION OF ANCIENT MEASUREMENT INSTRUMENTS OF THE “VALERIO” OBSERVATORY IN PESARO Starting from this issue the authors describe the rich collection of ancient instruments conserved in the Valerio Observatory of Pesaro, including instruments for meteorology, astronomy, geodesy and geomagnetism. RIASSUNTO Inizia in questo numero la descrizione della ricca collezione di strumenti di misura conservata presso l’Osservatorio meteorologico e sismologico Valerio del Comune di Pesaro, che annovera strumenti di meteorologia, di astronomia, di geodesia, di geomagnetismo e di sismologia. L’OSSERVATORIO VALERIO DI PESARO

L’Osservatorio meteorologico e sismologico Valerio del Comune di Pesaro conserva una ricca collezione di strumenti di meteorologia, di astronomia, di geodesia, di geomagnetismo e di sismologia provenienti dalla prima dotazione strumentale dell’Osservatorio stesso, fondato in Pesaro nel 1861 a opera del prof. Luigi Guidi (Fig. 1). Recentemente il Comune di Pesaro ha fatto restaurare buona parte della collezione di strumenti. Il controllo dei vecchi inventari ha mostrato che molti strumenti sono andati perduti nel corso degli anni, tuttavia il materiale rimasto è di valore tale da meritare di essere conosciuto ed apprezzato tanto per la rarità che per l’importanza di alcuni esemplari. La ricchezza e l’originalità della strumentazione sta ad indicare anche la lunga attività di ricerca svolta fin dalla seconda metà dell’Ottocento. Tale ricer-

Figura 1 – Il professor Luigi Guidi (1824-1883) fondatore e primo direttore dell’Osservatorio Valerio

ca continua anche oggi specialmente nel settore della meteorologia dove l’Osservatorio Valerio possiede serie storiche di 150 anni e dove viene svolta attività di ricerca sulla radiazione solare nella regione dell’ultravioletto. Di seguito verrà data una breve presentazione dell’origine della collezione e verrà fornita una scheda descrittiva dei principali strumenti attualmente presenti, accennando talvolta anche all’attività di misura svolta con essi presso l’Osservatorio. LA STORIA

misure meteorologiche. Sempre a quegli anni risale l’idea di costruire un osservatorio meteorologico. In esso trovano idealmente spazio quegli strumenti di osservazione magnetica (declinometro, bifilare e inclinometro) e di analisi spettroscopica e fotometrica della radiazione solare che il Guidi possedeva ed utilizzava già prima della fondazione dell’Osservatorio Valerio. Tra il 1859 ed il 1860 gli avvenimenti bellici e politici cambiarono l’assetto politico della nazione e già l’11 settembre 1860 le porte di Pesaro si aprirono ai soldati del generale Cialdini. Il 9 gennaio 1861 Lorenzo Valerio, regio commissario generale straordinario per la provincia delle Marche, avendo accolto la richiesta di Luigi Guidi [2], assegnò in nome di Vittorio Emanuele II un sussidio straordinario di 20 000 Lire al Municipio di Pesaro per la costruzione di un osservatorio meteorologico e per l’acquisto di strumenti scientifici. Subito dopo l’approvazione del finanziamento il Guidi preparò un progetto per la costruzione del nuovo osservatorio e lo presentò alle competenti autorità. Il piano di costruzione dell’Osservatorio fu approvato nel giugno 1861, mentre il sussidio di 20 000 lire fu pagato al Municipio di Pesaro soltanto nel mese di marzo 1863. Per superare le ultime difficoltà il Guidi si impegnò in un’obbligazione firmata con il Municipio il 7 agosto 1863 di provvedere interamente a sue spese alla manutenzione degli strumenti. Per più di venti anni il Guidi raccolse strumentazione e si aggiornò sulle tecniche di misura nell’ambito della meteo-

Le osservazioni meteorologiche a Pesaro hanno una tradizione antica, che risale al Settecento, ma solo nella seconda metà dell’Ottocento esse acquistano una caratteristica di continuità per merito del prof. Luigi Guidi (S. Angelo in Lizzola 1824 – Pesaro 1883), naturalista e agronomo di grande valore, giustamente considerato l’iniziatore di misure sistematiche di meteorologia nella città [1]. La prima attività del Guidi nel settore risale al 1853. Egli iniziò le pratiche di osservazione nella cittadina natale, S. Angelo in Lizzola, dove si trovava in 1 Università di Firenze e soggiorno obbligato. Le osservazioni Osservatorio Ximeniano di Firenze proseguirono per alcuni anni, non solo 2 Osservatorio Ximeniano di Firenze a Pesaro ma anche in alcune località di 3 CSO Srl, Badia a Settimo, Firenze campagna dove il Guidi, su incarico r.nicoletti@csophthalmic.com dell’Accademia Agraria, coordinava le 4 Osservatorio Valerio, Comune di Pesaro

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rologia e della sismologia. Nel 1867 il Guidi cominciò una serie regolare di osservazioni meteorologiche e magnetiche che, dal 1871 in poi, furono riportate su appositi registri. Nel 1875 comparve anche il bollettino dell’Osservatorio, prima in forma completa, poi in forma più semplice a causa delle ingenti spese di stampa. Le difficoltà economiche restarono sempre pressanti e a poco valsero gli sforzi del Guidi di avere contributi dalla Stazione Agraria di Pesaro, di cui egli era Direttore. Nel 1879 l’Osservatorio Valerio entrò finalmente nella rete meteorologica nazionale, ma solo dal 1882 venne sussidiato dal governo con 300 Lire all’anno. Al momento della morte di Luigi Guidi, avvenuta il 6 marzo 1883, l’Osservatorio sembrava sul punto di dover chiudere. Il nuovo direttore, l’ing. Pio Calvori (Fig. 2), agì con tempestività riuscendo a trovare i finanziamenti per la ristrutturazione, e riqualificando l’osservatorio sul piano nazionale e internazionale [3]: riordinò la biblioteca, e conservò con cura la ricca strumentazione acquistata dal Guidi. Si deve alla sua azione energica e tempestiva il salvataggio della struttura. Sotto la sua lunga guida, ordinata e meticolosa, l’Osservatorio Valerio divenne “uno dei migliori del regno”. I direttori che seguirono, Gino Pampana (1931-1935), Tito Alippi (1935-1959), Alessandro Procacci (1962-1971) e Brunello Bedosti (1971-1992), si mossero sempre nel solco tracciato dal Calvori. Con la direzione Alippi si ebbe un notevole potenziamento strumentale del settore sismologico. Nel 1983 presso l’Osservatorio fu istituito un museo scientifico, intitolato a Luigi Guidi, che raccoglie la strumentazione scientifica ed altre collezioni di interesse storico. Dal 1992 il Comune di Pesaro attraverso il servizio Ambiente gestisce il rilevamento dei dati e l’archivio corrente, mentre attraverso il servizio Musei gestisce la struttura museale e la biblioteca storica.

re dagli strumenti ottici, e, a seguire, gli altri strumenti della collezione, ordinati secondo le categorie: a) Strumenti astronomici e geodetici: essi sono, insieme ai magnetometri, i più antichi della collezione Uno degli ultimi strumenti astronomici, acquistato dal Guidi verso il 1870, fu il cannocchiale dei passaggi di Negretti e Zambra. b) Strumenti di geomagnetismo: alcuni degli strumenti magnetici facevano parte della primitiva strumentazione del Guidi degli anni 1856-58. Il declinometro, l’inclinometro ed il bifilare erano stati acquistati nel 1864. Il teodolite magnetico tipo Brunner del Tecnomasio Italiano fu acquistato verso il 1880. c) Strumenti di meteorologia: dei moltissimi strumenti di meteorologia quelli di interesse ottico riguardano l’ottica meteorologica. Il Guidi accenna ad alcuni apparecchi nell’avvertenza del “Bullettino Mensile” del luglio 1875: “…il colore dell’atmosfera è determinato col polarimetro di Arago, il quale serve anche per lo studio della polarizzazione atmosferica, la temperatura solare è misurata coll’eliometro del Secchi. L’intensità chimica della luce si determina col metodo di Roscoe”. Rientrano in questo settore anche i nefoscopi di cui l’osservatorio Valerio conserva un pregevole esemplare. Riguardo agli strumenti sismologici, il Calvori commenta: “Quando l’osservatorio venne fondato non possedeva che A SEGUIRE… un semplice pendolo Cavalleri. Nel Nei prossimi numeri verranno descritte 1876 (gennaio) fu impiantato il tromole diverse tipologie di strumenti, a parti- metro normale col quale si fecero osser-

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Figura 2 – Pio Calvori (1854 - 1931), ingegnere, nato a Senigallia, successe al Guidi alla direzione dell’Osservatorio

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STORIA E CURIOSITÀ

vazioni abbastanza regolari fin dal momento della sistemazione. Nel gennaio 1877 si impiantò il sismografo a carte affumicate del Cecchi, completo. Nel 1879 venne acquistato il microsismografo De Rossi che però non fu mai posto in completo stato d’azione”. Altri strumenti vennero acquistati dai direttori successivi dell’Osservatorio. Attualmente, a parte il cannocchiale di osservazione del tromometro, non ci sono altri strumenti di ottica nel settore della sismologia. NOTE

[1] Luigi Guidi nacque in S.Angelo in Lizzola presso Pesaro l’11 maggio 1824. Studiò Storia, Filosofia e Lettere nel ‘41 e ‘42 a Firenze, nel ‘43 e ‘44 in Urbino. Tornato a Pesaro, nel 46, prese parte alle sommosse liberali delle Romagne e delle Marche. Fu presente alla presa di Roma da parte dei francesi. Il 29 settembre 1849 veniva proscritto e doveva fuggire S. Marino. Dopo un mese poteva rimpatriare ma veniva costantemente controllato. [2] Luigi Guidi, 1860, “Istanza del Professor Luigi Guidi al R. Commissario Generale Straordinario delle Marche per un sussidio al fine di erigere un Osservatorio Meteorologico in Pesaro”, “Estratto dalle Esercitazioni dell’Accademia Agraria”. La stampa è conservata nell’archivio storico dell’Osservatorio Valerio. [3] G. H. Boehmer, Report on Astronomical Observationes for 1886, Smithsonian Institute, Washington, 1889.

Figura 3 – Piccolo teodolite di Ertel

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NEWS

ACCELEROMETRI: L’IMPORTANZA DEL CERTIFICATO DI TARATURA E LA STRUMENTAZIONE NECESSARIA PER OTTENERLO La gestione in Qualità di un laboratorio richiede una corretta documentazione a corredo dei sensori utilizzati. Generalmente viene fornito il “Calibration Certificate”, la cui validità in termini di Qualità dipende dal reale documento che ci si trova ad analizzare. Infatti, tale termine si presta a molteplici traduzioni. Le due principali sono: Certificato di Taratura e Rapporto di Prova, che però celano sottili ma fondamentali differenze. Il Certificato di Taratura è un documento emesso da laboratori accreditati che ha valenza ufficiale. È il risultato di un manuale di qualità, di procedure tecniche e gestionali che vengono periodicamente approvate e supervisionate dall’Ente di accreditamento che ne garantisce la qualità del contenuto. Tali caratteristiche gli attribuiscono un valore legale e universale. Questo tipo di documento è riconoscibile dal logo SIT per l’Italia, A2LA per gli Stati Uniti, DKD per la Germania e analoghi per le altre Nazioni. Il Rapporto di Prova è invece un semplice certificato, con o senza riferibilità all’Ente primario, o solamente una prova funzionale di prodotto. Può essere emesso da qualunque laboratorio senza accreditamento. Pertanto, il contenuto qualitativo dipende dalla preparazione tecnica e professionale del laboratorio. Questo documento non riporta logo SIT, A2LA o equivalenti. Dalle differenze sopra elencate emerge che il Certificato di Taratura è un documento di maggior valore rispetto al Rapporto di Prova. Nel panorama suddetto la PCB ha sempre scelto di fornire insieme ai sensori il relativo Certificato di Taratura A2LA così da garantire al cliente la totale conformità agli standard consentendogli così di avvalersi di tutte quelle caratteristiche (universalità, valore legale, qualità tecnica della prova) che rendono unico il Certificato di Taratura. Inoltre, l’esperienza (più 40 anni) della PCB nella fabbricazione degli accelerometri ha portato alla commercializzazione di un’ampia gamma di prodotti, dal semplice calibratore al sistema completo per la taratura. Ad esempio: – Il Model 394C06 è un calibratore portatile mono-frequenza e mono-ampiezza adatto alla verifica (anche in loco) della catena di misura e rappresenta una scelta entry-level dal costo contenuto. Chi invece desidera accedere a un livello superiore può scegliere il Model 9100 che consente di calibrare nell’intervallo 10Hz-10kHz fino a un massimo

TORSIOMETRI A FLANGIA CON APPROVAZIONE ATEX

di 10G in conformità alla ISO 17025. Inserire NewsPCB_fig2- Per aziende più esigenti sono disponibili sistemi completi di taratura quali la workstation Model 9155. Si tratta di un sistema di taratura completo “chiavi in mano” conforme alla norma ISO 1606321/22:2005. Questo prodotto possiede le specifiche idonee a consentire un accreditamento SIT. È quindi uno strumento adatto a tutti i Centri SIT o a quei laboratori che intendono diventarlo; ma rappresenta anche una soluzione professionale per tutte quelle aziende che possiedono un ampio parco di accelerometri da tarare periodicamente. – Per chi invece, è già dotato di un banco di taratura proprio, l’air bearing shaker Model K394A30/31 è la soluzione ideale e rappresenta l’attuale stato dell’arte in campo di shaker. Infatti, è l’unico modello sul mercato a garantire i limiti imposti dalla norma ISO 16063-21/22:2005 in termini di vibrazioni trasversali. Grazie a un sistema ad aria compressa e all’accelerometro di riferimento inserito all’interno dello shaker stesso, è in grado di ridurre al minimo tali vibrazioni aumentando notevolmente la ripetibilità e ripetitività della misura. Per ulteriori informazioni: www.modalshop.com.

Per determinare in modo esatto le prestazioni di una macchina si impiega un torsiometro, che viene integrato tra il meccanismo di trasmissione e la macchina stessa, direttamente nel gruppo propulsore. HBM, specialista in tecnica di misurazione, offre tali trasduttori ad esempio con i suoi torsiometri a flangia del tipo T10FH, disponibili di serie con coppie nominali fino a 300 kNm. L’elettronica è stata rielaborata e adattata per poter impiegare il trasduttore anche in ambienti a rischio di esplosione. La versione speciale del trasduttore T10FH è disponibile con l’approvazione ATEX ll 2G EEx d e q IIC T4 per campi di misura nominali fino a 150 kNm. La versione in categoria II2G può quindi essere impiegata in Zona 1. La trasmissione dei dati tra rotore e statore è di tipo digitale, quindi anche in condizioni ambientali difficoltose, ad esempio in presenza di disturbi elettromagnetici o temperature variabili, è possibile garantire una registrazione e trasmissione di valori misurati sicura e senza errori. Un impiego tipico del torsiometro T10FHATEX è il comando di motori a gas per sistemi a compressore a gas. Questi vengono impiegati, ad esempio, nelle stazioni compressore dei gasdotti oppure nelle caverne sotterranee di gas. Siccome la pressione nelle condutture oscilla spesso, è necessaria una regolazione rapida e precisa, che reagisca al mutare dei parametri di funzionamento. In questo modo la trasmissione può essere efficacemente protetta dai danneggiamenti e, al contempo, è possibile ridurre il consumo di carburante. Grazie all’elevata precisione della misurazione della coppia è anche possibile trasmettere i dati di stato del sistema, che consentono l’ottimizzazione degli intervalli di manutenzione nell’ambito di un “Condition Based Monitoring” (monitoraggio in base alle condizioni). Per ulteriori informazioni: www.hbm-italia.it

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T U T T O _ M I S U R E Anno XIII - n. 1 - Marzo 2011 ISSN: 2038-6974 Sped. in A.P. - 45% - art. 2 comma 20/b legge 662/96 - Filiale di Torino Direttore responsabile: Franco Docchio Vice Direttore: Alfredo Cigada Comitato di Redazione: Salvatore Baglio, Antonio Boscolo, Marcantonio Catelani, Marco Cati, Pasquale Daponte, Gianbartolo Picotto, Luciano Malgaroli, Gianfranco Molinar, Massimo Mortarino

ABBIAMO LETTO PER VOI

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La Redazione di Tutto_Misure (franco.docchio@ing.unibs.it)

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Redazioni per: Storia: Emilio Borchi, Sigfrido Leschiutta, Riccardo Nicoletti, Mario F. Tschinke Le pagine delle Associazioni Universitarie di Misuristi: Stefano Agosteo, Paolo Carbone, Carlo Carobbi, Alfredo Cigala, Domenico Grimaldi, Claudio Narduzzi, Marco Parvis, Anna Spalla Lo spazio delle altre Associazioni: Franco Docchio, Giuseppe Nardoni Le pagine degli IMP: Domenico Andreone, Gianfranco Molinar, Maria Pimpinella Lo spazio delle CMM: Alberto Zaffagnini Comitato Scientifico: ACISM-ANIMA (Roberto Cattaneo); AICQ (Giorgio Miglio); AEI-GMTS (Claudio Narduzzi); AIPnD (Giuseppe Nardoni); AIS-ISA (Piergiuseppe Zani); ALPI (Lorenzo Thione); ANIE (Marco Vecchi); ANIPLA (Marco Banti, Alessandro Ferrero); AUTEC (Anna Spalla), CNR (Ruggero Jappelli); GISI (Abramo Monari); GMEE (Giovanni Betta); GMMT (Paolo Cappa, Michele Gasparetto); GRUPPO MISURISTI NUCLEARI (Stefano Agosteo) INMRI – ENEA (Pierino De Felice, Maria Pimpinella); INRIM (Elio Bava, Flavio Galliana, Franco Pavese); ISPRA (Maria Belli); OMECO (Clemente Marelli); SINAL (Paolo Bianco); SINCERT-ACCREDIA (Alberto Musa); SIT (Paolo Soardo); UNIONCAMERE (Enrico De Micheli) Videoimpaginazione: la fotocomposizione - Torino Stampa: La Grafica Nuova - Torino Autorizzazione del Tribunale di Casale Monferrato n. 204 del 3/5/1999. I testi firmati impegnano gli autori. A&T - sas Direzione, Redazione, Pubblicità e Pianificazione Via Palmieri, 63 - 10138 Torino Tel. 011 0266700 - Fax 011 5363244 E-mail: info@affidabilita.eu Web: www.affidabilita.eu Direzione Editoriale: Luciano Malgaroli Massimo Mortarino È vietata e perseguibile per legge la riproduzione totale o parziale di testi, articoli, pubblicità e immagini pubblicate su questa rivista sia in forma scritta sia su supporti magnetici, digitali, ecc. L’IMPORTO DELL’ABBONAMENTO ALLA PRESENTE PUBBLICAZIONE È INTERAMENTE DEDUCIBILE. Per la deducibilità del costo ai fini fiscali fa fede la ricevuta del versamento effettuato (a norma DPR 22/12/86 n. 917 Art. 50 e Art. 75). Il presente abbonamento rappresenta uno strumento riconosciuto di aggiornamento per il miglioramento documentato della formazione alla Qualità aziendale.

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di Giovanni Guida Franco Angeli Editore 192 pagine ISBN 9788856830248: € 22,00, 2011 Il livello di successo di un portale aziendale è direttamente correlato alla sua qualità e questa, a sua volta, dipende in ultima analisi dalla capacità di governo del progetto. La finalità del libro è di offrire un modello di riferimento e un insieme di regole di comportamento concrete ed efficaci a chi si trova nella posizione, spesso entusiasmante ma comunque difficile, di guidare il progetto di un portale. Il percorso suggerito per realizzare un portale di successo certamente non garantisce il risultato, ma può essere d’aiuto per raggiungerlo, nelle grandi aziende, nella pubblica amministrazione, nelle organizzazioni non profit, nelle piccole e medie imprese.

L’AUTORE

Giovanni Guida è professore ordinario presso la Facoltà di Ingegneria dell’Università degli Studi di Brescia. Svolge attività di ricerca in diverse aree di frontiera dell’ingegneria informatica. È attivo come libero professionista nell’ambito delle strategie di sviluppo dei sistemi informativi aziendali, della gestione delle conoscenze, del progetto di portali. Fellow e Tutor in antropologia al Keble College, Oxford. Esperto di Archeologia Paleolitica, è coordinatore di numerosi testi quali Becoming human: Innovation and Prehistoric Material and Spiritual Culture.

LE AZIENDE INSERZIONISTE DI QUESTO NUMERO AEP Transducers p. 02 ATEQ p. 10 Bocchi p. 06 Burster p. 72 CAM 2 p. 76 Carl Zeiss p. 54 CCIAA di Prato p. 12 Cibe p. 18 Coop. Bilanciai p. 41 Crioclima p. 50 Delta Ohm p. 20 DGTS p. 44 F.lli Galli p. 75 Fluke 4a di cop. HBM Italia p. 52, 79 Hexagon Metrology p. 34

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